-
Die Erfindung betrifft eine integrierte Klappenanordnung für ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HLK-System) eines Kraftfahrzeugs gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1. Die Erfindung eignet sich für HLK-Systeme mit integrierter Einzelluftmengensteuerung für im Armaturenbrett ausgebildete Auslässe der Fahrzeugbelüftung links, mittelinks, mitterechts, rechts und einem zusätzlichen Auslass für eine indirekte Belüftung.
-
Mit Hilfe von Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystemen, kurz HLK-Systemen (englisch Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC)), von Fahrzeugen werden Luftströmungen erzeugt, welche über Strömungspfade an verschiedene Positionen in den Fahrzeuginnenraum gelangen, um diesen zu klimatisieren und zu belüften. Typischerweise verfügen HLK-Systeme über Strömungspfade zur Belüftung der Fenster, insbesondere der Windschutzscheibe, des Fußraums und der Passagiere. Eine direkte Belüftung von Fahrer und Beifahrer erfolgt bekanntermaßen mittels vier in der Instrumententafel (auch als Armaturenbrett bezeichnet) links, mittig links, mittig rechts und rechts angeordneten Belüftungsausströmern, den sogenannten Mann-Anströmern. Eine Verteilung der Luft auf verschiedene Strömungspfade des Klimatisierungssystems erfolgt entsprechend des eigestellten Betriebsmodus oder einer gewünschten Funktion, wie beispielsweise Aufheizen, Kühlen und/oder Scheibenentfeuchten. Hierzu werden den Strömungspfaden zugeordnete, steuerbare Verschlusselemente in Form von Klappen eingesetzt.
-
Die Mann-Anströmer weisen in der Belüftungsebene üblicherweise eine Luftmengensteuerung durch mechanische Verschlusselemente auf, welche mit elektrischen Stellantrieben betätigt werden können. Vorteilhaft sind die Verschlusselemente zur Luftmengensteuerung in das HLK-System integriert, so dass weitere Freiheitsgrade in der Gestaltung der Mann-Anströmer zur Verfügung stehen. Bei HLK-Systemen, welche keine integrierte Einzelluftmengenregelung aufweisen, wird die Luftströmung beziehungsweise die Luftmenge durch die Mann-Anströmer mit einem zentralen Verschlusselement beeinflusst. Diese Luftmengenbeeinflussung bewirkt eine Verteilung der Hauptluftströmung auf die Strömungspfade zur Belüftung der Windschutzscheibe, zur Belüftung der Passagiere und zur Belüftung des Fußraums. Der Strömungspfad für die Luftströmung zur Passagierbelüftung verzweigt im Strömungsverlauf des Strömungspfades auf die einzelnen Mann-Anströmer links, mittelinks, mitterechts und rechts. Eine Einzelluftmengensteuerung der Belüftungsebene erfolgt dabei durch separate Verschlusselemente, Verschlussklappen oder Klappen an den jeweiligen Mann-Anströmern.
-
Aufwendigere Belüftungsstrategien weisen einen zusätzlichen Strömungspfad mit einem Belüftungsausgang zentral im oberen Bereich der Instrumententafel auf. Dieser als indirekter Belüftungsausströmer bezeichnete zusätzliche Belüftungsausgang trägt zur indirekten Belüftung des Fahrzeuginnenraums bei und soll ein Zugluftempfinden verringern. Der zusätzliche Belüftungsausgang zur indirekten Belüftung wird über einen Abzweig des Strömungspfades zur Passagierbelüftung mit Luft beaufschlagt. In der Regel ist für diesen indirekten Strömungsauslass keine separate Einzelluftmengensteuerung vorgesehen. Bei HLK-Systemen mit integrierter Einzelluftmengensteuerung wird der Strömungspfad zur Belüftung der Passagiere durch die Mann-Anströmer bereits im Heizklimagerät des HLK-Systems verzweigt, wobei die Luftmenge über eine Querschnittsveränderung der Mann-Anströmer der vorderen Belüftungsebene links, mittelinks, mitterechts und rechts mithilfe von Verschlusselementen und Stellantrieben separat steuerbar ist. Für die zentrale indirekte Belüftung kann eine weitere Unterteilung des Strömungspfades im Heizklimagerät des HLK-Systems vorgesehen sein. Zur Beeinflussung des Luftstroms im Strömungspfad zur indirekten Belüftung ist dann ein weiteres Verschlusselement mit separatem Stellantrieb erforderlich.
-
Eine andere Möglichkeit zur Beeinflussung der Luftströmung für die indirekte Belüftung besteht in einem Abzweig von dem für die Passagieranströmung links, mittelinks, mitterechts und rechts vorgesehenen Strömungspfad. Diese Konzeption hat zum Nachteil, dass die Luftströmung zur indirekten Belüftung von der Luftströmung im Strömungspfad für die Passagieranströmung abhängt und somit nicht separat beziehungsweise unabhängig von dem Luftstrom zur Passagieranströmung beeinflussbar ist. Eine Beeinflussung der Luftströmung im Strömungspfad für die Passagieranströmung wirkt sich somit direkt auf die Luftströmung zur Beeinflussung der indirekten Belüftung aus.
-
Zusammengefasst haben die bekannten Lösungen zur Beeinflussung der Luftströmung im Strömungspfad zur indirekten Belüftung eines Fahrzeuginnenraums zum Nachteil, dass die Luftströmung für die indirekte Belüftung im Fall einer Abzweigung von einer Hauptluftströmung wesentlich von einer Beeinflussung der Hauptluftströmung abhängt und ein zusätzlicher Stellantrieb zur unabhängigen Beeinflussung der Luftströmung für die indirekte Belüftung erforderlich ist, was mit erhöhten Kosten für HLK-Systeme einhergeht. Es wird daher eine Lösung gefordert, mit welcher eine Beeinflussung der Luftströmung zur indirekten Belüftung eines Fahrzeuginnenraums auf einfache und kostengünstige Weise realisiert werden kann.
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Möglichkeit zur Beeinflussung der Luftströmung zur indirekten Belüftung eines Fahrzeuginnenraums vorzuschlagen.
-
Die Aufgabe wird durch eine integrierte Klappenanordnung eines Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystems (HLK-System) mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und einem HLK-System mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
-
Vorgeschlagen wird eine integrierte Klappenanordnung für ein HLK-System eines Kraftfahrzeugs, mit Strömungspfaden für mindestens einen Luftstrom zur direkten Belüftung eines Fahrzeuginnenraums und mindestens einen Luftstrom zur indirekten Belüftung des Fahrzeuginnenraums. Die Klappenanordnung weist jeweils eine einem Strömungspfad zugeordnete Drehklappe zur Beeinflussung der Luftströmung in dem Strömungspfad auf. Dem Strömungspfad zugeordnet bedeutet, dass eine Drehklappe in einem Luftkanal für einen Luftstrom bewegbar so angeordnet ist, dass die Luftströmung durch den Luftkanal aufgrund der Verstellposition der Drehklappe beeinflusst wird. Dabei sind dem Strömungspfad für den Luftstrom zur indirekten Belüftung und dem Strömungspfad für den Luftstrom zur direkten Belüftung jeweils eine Drehklappe zugeordnet. Die dem Strömungspfad für den Luftstrom zur direkten Belüftung zugeordnete Drehklappe kann als Drehklappe für die direkte Belüftung bezeichnet werden, wobei die dem Strömungspfad für den Luftstrom zur indirekten Belüftung zugeordnete Drehklappe als Drehklappe für die indirekte Belüftung bezeichnet werden kann. Die Klappenanordnung weist weiterhin zumindest einen Stellantrieb zur direkten Positionsverstellung der Drehklappe für die direkte Belüftung zwischen einer ersten geschlossen-Position und einer zweiten geschlossen-Position auf. Dabei weist der Strömungskanal für die direkte Belüftung zwei Anschläge für die zwei geschlossen-Positionen der Drehklappe für die direkte Belüftung auf. In den geschlossen-Positionen ist eine Luftströmung durch den Strömungspfad für die direkte Belüftung unterbrochen. Zwischen der Drehklappe für die direkte Belüftung und einer Drehklappe für die indirekte Belüftung ist eine mechanische Kopplung ausgebildet, welche eine Positionsverstellung der Drehklappe für die indirekte Belüftung in Abhängigkeit von der Positionsverstellung der Drehklappe für die direkte Belüftung bewirkt. Dabei ist die mechanische Kopplung zur Bereitstellung von mindestens zwei Verstellanordnungen der Drehklappe für die direkte Belüftung und der Drehklappe für die indirekte Belüftung ausgebildet. Gemäß einer ersten Verstellanordnung ist die Drehklappe für die indirekte Belüftung in einer geschlossen-Position, wenn die Drehklappe für die direkte Belüftung in der ersten geschlossen-Position ist. Gemäß einer zweiten Verstellkombination ist die Drehklappe für die indirekte Belüftung in einer geöffnet-Position oder gedrosselt-Position, wenn die Drehklappe für die direkte Belüftung in der zweiten geschlossen-Position ist.
-
Die Konzeption der Erfindung beruht auf einer integrierten Klappenanordnung für ein HLK-System, bei welchem in dem Strömungspfad für den Luftstrom zur indirekten Belüftung eines Fahrzeuginnenraums eine Drehklappe zur Beeinflussung der Luftströmung vorgesehen ist, wobei diese Drehklappe mechanisch mit einer von einem Stellantrieb verstellbaren Drehklappe, welche zur Beeinflussung der direkten Belüftung vorgesehen ist, so gekoppelt ist, dass die Drehklappe für die indirekte Belüftung durch eine Stellbewegung der von dem Stellantrieb angetriebenen Drehklappe verstellbar ist. Die Erfindung ermöglicht somit eine Einsparung von zumindest einem zusätzlichen Stellantrieb zur Beeinflussung der Luftströmung zur indirekten Belüftung eines Fahrzeuginnenraums. Aufgrund der mechanischen Kopplung kann der Luftstrom für die indirekte Belüftung beeinflusst werden, obwohl die dem Strömungspfad für den Luftstrom zur indirekten Belüftung zugeordnete Drehklappe selbst keinen separaten und unabhängigen Stellantrieb aufweist. Somit ist die Positionsverstellung der Drehklappe, welche dem Strömungspfad des Luftstroms für die indirekte Belüftung zugeordnet ist, von einer Verstellung der direkt mit dem Stellantrieb angetriebenen Drehklappe abhängig. Vorteilhafterweise ist die Klappenanordnung so ausgebildet, dass die Drehklappe zur direkten Belüftung zwischen zwei geschlossen-Positionen verstellbar ist. Durch die entsprechende mechanische Kopplung mit der Drehklappe zur indirekten Belüftung können somit unterschiedliche Belüftungsszenarien für die direkte und die indirekte Belüftung realisiert werden.
-
Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen integrierten Klappenanordnung kann vorgesehen sein, dass die Drehklappe zur Beeinflussung der Luftströmung für die direkte Belüftung und die Drehklappe zur Beeinflussung der Luftströmung für die indirekte Belüftung in Luftströmungsrichtung seriell angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung zweigt der Luftstrom zur indirekten Belüftung von dem Luftstrom zur direkten Belüftung ab, wobei die Drehklappe zur indirekten Belüftung hinter der Drehklappe zur direkten Belüftung im stromabwärts resultierenden Strömungspfad für den Luftstrom zur indirekten Belüftung angeordnet ist. Die Strömungspfade und die Strömungskanäle können entsprechend ausgebildet sein.
-
Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Klappenanordnung kann vorgesehen sein, dass die Drehklappe zur Beeinflussung der Luftströmung für die direkte Belüftung und die Drehklappe zur Beeinflussung der Luftströmung für die indirekte Belüftung in Luftströmungsrichtung parallel angeordnet sind. Dabei können die Drehklappe zur Beeinflussung der Luftströmung für die direkte Belüftung und die Drehklappe zur Beeinflussung der Luftströmung für die indirekte Belüftung eine gemeinsame Antriebswelle aufweisen. Bei dieser Ausgestaltung bildet die gemeinsame Antriebswelle die mechanische Kopplung zwischen der Drehklappe für die direkte Belüftung und der Drehklappe für die indirekte Belüftung. Zum Erreichen der gewünschten Verstellanordnung der Drehklappe für die direkte Belüftung und der Drehklappe für die indirekte Belüftung können die Drehklappe für die direkte Belüftung und die Drehklappe für die indirekte Belüftung auf der gemeinsamen Antriebswelle winkelversetzt angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Endanschläge der Drehklappen in den Strömungskanälen der Strömungspfade für die direkte und die indirekte Belüftung winkelversetzt angeordnet sein. Die Geometrie der Strömungskanäle der Strömungspfade für die direkte und die indirekte Belüftung und die Geometrie der Drehklappen ist derart ausgebildet, dass die gewünschten Verstellanordnungen der Drehklappen erreicht werden können. Die Drehklappen können daher geometrisch unterschiedliche Formen aufweisen und/oder unterschiedliche Achsenpositionen aufweisen. Beispielsweise kann die Drehklappe zur indirekten Belüftung mittengelagert oder seitengelagert sein. Für den Fall, dass die Drehklappe zur indirekten Belüftung seitengelagert ist, wobei sich die Schwenkachse am Rand der Drehklappe befindet, kann die Drehklappe aus einer geschlossen-Position in eine geöffnet-Position schwenken und von dort in einen weiteren Gehäusebereich schwenken, welcher sich außerhalb des Strömungsfeldes befindet. Dabei kann die gewünschte Verstellcharakteristik, nämlich zu - auf - auf, realisiert werden. Vorteilhafterweise können die Drehklappen zur direkten und zur indirekten Belüftung auf einer gemeinsamen Achse/Welle angeordnet sein und bei einer Drehung der gemeinsamen Drehachse gleichzeitig verstellt werden, ohne dass ein Zahnradgetriebe oder ein Hebelgetriebe erforderlich ist.
-
Weiterhin kann eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen integrierten Klappenanordnung vorgesehen sein, bei welcher der Strömungspfad für den Luftstrom zur direkten Belüftung in einen Strömungspfad für einen linken direkten Luftstrom und einen Strömungspfad für einen rechten direkten Luftstrom verzweigt, und der Strömungspfad für den Luftstrom zur indirekten Belüftung in einen Strömungspfad für einen linken indirekten Luftstrom und einen Strömungspfad für einen rechten indirekten Luftstrom verzweigt. Dabei sind den Strömungspfaden für den linken direkten Luftstrom und den rechten direkten Luftstrom jeweils mit Stellantrieben verstellbare Drehklappen zugeordnet. Den Strömungspfaden für den linken indirekten Luftstrom und den rechten indirekten Luftstrom sind ebenfalls Drehklappen zugeordnet, wobei die dem Strömungspfad für den linken indirekten Luftstrom zugeordnete Drehklappe mittels der mechanischen Kopplung ohne eigenen Stellantrieb in Abhängigkeit von der Positionsverstellung der dem Strömungspfad für den linken direkten Luftstrom zugeordneten Drehklappe verstellbar ist und wobei die dem Strömungspfad für den rechten indirekten Luftstrom zugeordnete Drehklappe mittels der mechanischen Kopplung ohne eigenen Stellantrieb in Abhängigkeit von der Positionsverstellung der dem Strömungspfad für den rechten direkten Luftstrom zugeordneten Drehklappe verstellbar ist.
-
Vereinfacht dargestellt sind die Drehklappen zur Beeinflussung der Luftströmung zur indirekten Belüftung jeweils mechanisch mit einer Drehklappe zur Beeinflussung der Luftströmung für die direkte Belüftung gekoppelt, wobei die Drehklappe zur Beeinflussung der Luftströmung für die direkte Belüftung einen direkten Stellantrieb aufweist, mit welchem die mit der Drehklappe zur Beeinflussung der Luftströmung für die direkte Belüftung mechanisch gekoppelte Drehklappe zur Beeinflussung der Luftströmung zur indirekten Belüftung aufgrund der mechanischen Kopplung zwischen den Drehklappen verstellbar ist.
-
Für den Fall, dass mehrere Luftströme für die direkte Belüftung vorgesehen sind, können die Luftströmungen für die indirekte Belüftung auch als linke und rechte mittlere indirekte Luftströmungen vorgesehen sein.
-
Die den Strömungspfaden für den linken direkten Luftstrom und den rechten direkten Luftstrom zugeordneten Drehklappen sind mittels den Drehklappen jeweils separat zugeordneten Stellantrieben unabhängig voneinander verstellbar.
-
Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Klappenanordnung kann die mechanische Kopplung mittels eines Koppelgetriebes ausgebildet sein.
-
Die mechanische Kopplung weist ein Übersetzungsverhältnis auf. Bei dem Koppelgetriebe kann das Übersetzungsverhältnis durch unterschiedliche Hebellängen gewährleistet werden.
-
Weiterhin kann die mechanische Kopplung mittels eines Zahnradgetriebes ausgebildet sein, wobei die Drehklappen jeweils über eine Welle mit dem Zahnradgetriebe verbunden sind. Dabei sind die Drehklappen mit ihrer Welle derart verbunden, dass eine Rotation der Welle eine Klappenverstellung zur Beeinflussung der Luftströmung in dem Strömungspfad bewirkt. Gemäß einer Ausgestaltung kann das Zahnradgetriebe zur Positionsverstellung der Drehklappe für die indirekte Belüftung ein Übersetzungsverhältnis von i = 1,6 aufweisen.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mehrere Klappen mit dem Zahnradgetriebe verbunden sind, so dass aufgrund der mechanischen Kopplung mehrere, unterschiedlichen Strömungspfaden zugeordnete Drehklappen mit einem Stellantrieb verstellbar sind.
-
Die erfindungsgemäße Klappenanordnung ist insbesondere für ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HLK-System) eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, bei welchem das HLK-System zumindest einen Strömungspfad für einen Luftstrom zur indirekten Belüftung aufweist. Die Konzeption der Erfindung ist jedoch auch auf andere HLK-Systeme übertragbar. So kann durch eine entsprechende Klappenanordnung, bei welcher eine Drehklappe, welche keinen direkten Stellantrieb aufweist, zur Beeinflussung eines Luftstroms über eine mechanische Kopplung indirekt von einer direkt mit einem Stellantrieb angetriebenen Drehklappe verstellt werden. Es versteht sich, dass die Strömungspfadgeometrien und/oder die Übersetzungsverhältnisse der mechanischen Kopplung entsprechend den Anforderungen an das HLK-System und dem gewünschten Belüftungsszenario angepasst sein können.
-
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein HLK-System, welches Strömungspfade für einen linken Luftstrom, einen rechten Luftstrom, mindestens einen ersten mittleren Luftstrom für eine direkte Belüftung eines Fahrzeuginnenraums und mindestens einen zweiten mittleren Luftstrom für eine indirekte Belüftung des Fahrzeuginnenraums aufweist, wobei das HLK-System mit einer wie vorstehend beschriebenen integrierten Klappenanordnung ausgebildet ist.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung eines HLK-Systems gemäß dem Stand der Technik,
- 2: eine schematische Darstellung einer nach dem Stand der Technik bekannten Klappenanordnung für ein HLK-System mit einem Strömungspfad zur indirekten Belüftung eines Fahrzeuginnenraums,
- 3a/b: schematische Darstellungen zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Klappenanordnung,
- 4: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Klappenanordnung für ein HLK-System mit Strömungspfaden zur indirekten Belüftung eines Fahrzeuginnenraums,
- 5: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Klappenanordnung für ein HLK-System in einem Betriebsmodus,
- 6: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Klappenanordnung für ein HLK-System in einem weiteren Betriebsmodus,
- 7: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels zur mechanischen Kopplung von Klappen der erfindungsgemäßen Klappenanordnung,
- 8: eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Klappenverstellung der erfindungsgemäßen Klappenanordnung anhand eines ersten Beispiels,
- 9: eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Klappenverstellung der erfindungsgemäßen Klappenanordnung anhand eines zweiten Beispiels.
-
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines HLK-Systems gemäß dem Stand der Technik. Im Folgenden wird zunächst der Aufbau des HLK-Systems, welches im Fahrzeug zur Fahrzeuginnenraumklimatisierung eingesetzt wird, näher erläutert. Das HLK-System weist einen Strömungspfad für Kaltluft 1 und einen Strömungspfad für Warmluft 2 auf. Die Strömungspfade für Warmluft 2 und für Kaltluft 1 sind in 1 zusätzlich mit gestrichelten Pfeilen dargestellt. Das Bezugszeichen 3 kennzeichnet eine dem Strömungspfad für Kaltluft 1 zugeordnete Verschlussklappe. In Strömungsrichtung vor einem Wärmeüberträger 4 ist eine Verschlussklappe 5 zur Beeinflussung des Warmluftströmungspfades angeordnet. Weiterhin ist das HLK-System derart ausgebildet, dass die Kaltluft 1 und die Warmluft 2 im weiteren Strömungsverlauf in einer Mischkammer 6, nachfolgend auch als Plenum bezeichnet, zusammentreffen und vermischt werden. Von dort gelangt die gemischte Luftströmung über Strömungspfade für die Scheibenbelüftung 7, für die Fußraumbelüftung 8 und für die Passagierbelüftung 9, welche über Luftströmungsauslässe am Armaturenbrett erfolgt, an ihren Bestimmungsort. Dabei ist dem Strömungspfad für die Scheibenbelüftung 7 eine Verschlussklappe 10 zugeordnet. Dem Strömungspfad für die Fußraumbelüftung 8 ist eine Verschlussklappe 11 zugeordnet und dem Strömungspfad für die Passagierbelüftung 9 über Luftauslässe im Armaturenbrett (nicht gezeigt) ist eine Verschlussklappe 12 zugeordnet.
-
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer nach dem Stand der Technik bekannten Klappenanordnung für ein HLK-System mit integrierter Einzelluftmengensteuerung mit einem Strömungspfad zur indirekten Belüftung eines Fahrzeuginnenraums. Die gezeigte Klappenanordnung ist im HLK-System, welches in 1 gezeigt ist, dem Plenum 6. Der Strömungspfad verzweigt in einen Strömungspfad für einen Luftstrom links 13, einen Strömungspfad für einen Luftstrom mittelinks 14, einen Strömungspfad mit einem mittigen Luftstrom 15 zur indirekten Belüftung, einen Strömungspfad für einen Luftstrom mitterechts 16 und einen Strömungspfad für einen Luftstrom rechts 17. Die Luftauslässe der Strömungspfade für Luftströmungen 13, 14, 16 und 17 sind in dem Armaturenbrett des Fahrzeugs für eine direkte Belüftung als sogenannte Mann-Anströmer ausgebildet. Eine indirekte Belüftung über den mittigen Luftstrom 15 erfolgt über einen separaten, in dem Armaturenbrett ausgebildeten Auslass. Jedem Strömungspfad für die Luftströmungen 13, 14, 15, 16 und 17 ist eine Verschlussklappe 18 zur Beeinflussung der jeweiligen Luftströmungen zugeordnet. Die Einzelverschlussklappen 18 ersetzen hierbei das zentrale Verschlusselement 12 aus 1. Eine Verstellung erfolgt mittels Stellantrieben (nicht gezeigt), wobei jeder Klappe 18 ein separater Stellantrieb zugeordnet ist.
-
Die Luftströmungen 13, 14, 15, 16 und 17 können somit voneinander unabhängig verstellt werden. Es sind drei Positionen der Klappenverstellung dargestellt. Die Klappenposition 18.1 zeigt die Klappe 18 in einer geschlossenen Stellung. Die Klappenposition 18.2 zeigt die Klappe 18 in einer gedrosselten Stellung und die Klappenposition 18.3 zeigt die Klappe 18 in einer geöffneten Stellung.
-
Die 3a zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Klappenanordnung. Gezeigt ist ein Strömungskanal 36 eines HLK-Systems für einen Luftstrom zur direkten Belüftung eines Fahrzeuginnenraums und ein Strömungskanal 37 des HLK-Systems für einen Luftstrom zur indirekten Belüftung des Fahrzeuginnenraums. Dem Strömungskanal 36 ist eine Drehklappe 38 zugeordnet, wobei dem Strömungskanal 37 eine Drehklappe 39 zugeordnet ist. Die Drehklappen 38 und 39 dienen zur Beeinflussung der Luftströmungen in den Strömungskanälen 36 und 37. Dabei sind die Drehklappen 38 und 39 in den Strömungskanälen 36 und 37 bewegbar so angeordnet, dass die Luftströmungen durch die Strömungskanäle 36 und 37 aufgrund der Verstellpositionen der Drehklappen 38 und 39 beeinflusst werden.
-
Die Klappenanordnung weist weiterhin einen Stellantrieb (nicht gezeigt) auf, mit welchem die Drehklappe 38 für die direkte Belüftung zwischen einer ersten geschlossen-Position 38.1 und einer zweiten geschlossen-Position 38.3 verstellbar ist. In der geschlossen-Position 38.1 ist die Drehklappe 38 mit einer durchgezogenen Linie dargestellt. Die zweite geschlossen-Position 38.3 zeigt die Drehklappe 38 als gestrichelte Linie. Die senkrecht dargestellte gepunktete Linie kennzeichnet die Drehklappe 38 in einer geöffnet-Position 38.2. Eine Verstellung der Drehklappe 38 in verschiedene weitere Verstellpositionen wird mit dem Stellantrieb gesteuert. Die Drehklappe 38 dreht aus der ersten geschlossen-Position 38.1 in die geöffnet-Position 38.2 und dann wieder in die zweite geschlossen-Position 38.3. Die Rotation der Drehklappe 38 wird durch in dem Strömungskanal 36 angeordnete Anschläge 40 begrenzt. In den geschlossen-Positionen 38.1 und 38.3 liegt die Drehklappe 38 so auf den Anschlägen 40 auf, dass eine Luftströmung durch den Strömungskanal 36 für die direkte Belüftung unterbrochen ist. Gleichermaßen sind im Strömungskanal 37 Anschläge 41 angeordnet, um eine Rotationsbewegung der Drehklappe 39 zu begrenzen.
-
Zwischen der Drehklappe 38 für die direkte Belüftung und der Drehklappe 39 für die indirekte Belüftung ist eine mechanische Kopplung (nicht gezeigt) ausgebildet, welche eine Positionsverstellung der Drehklappe 39 für die indirekte Belüftung in Abhängigkeit von der Positionsverstellung der Drehklappe 38 für die direkte Belüftung bewirkt. Dabei ist die mechanische Kopplung zur Bereitstellung von verschiedenen Verstellanordnungen der Drehklappe 38 für die direkte Belüftung und der Drehklappe 39 für die indirekte Belüftung ausgebildet. Die Drehklappe 39 ist in drei Verstellpositionen als durchgezogene Linie in einer geschlossen-Position 39.1, als gepunktete Line in einer ersten geöffnet-Position 39.2 und als gestrichelte Linie in einer zweiten geöffnet-Position 39.3 dargestellt.
-
Die Verstellpositionen 39.1, 39.2 und 39.3 der Drehklappe 39 korrelieren aufgrund der mechanischen Kopplung mit den Verstellpositionen 38.1, 38.2 und 38.3 der Drehklappe 38. Gemäß einer ersten Verstellanordnung ist die Drehklappe 39 für die indirekte Belüftung in der geschlossen-Position 39.1, wenn die Drehklappe 38 für die direkte Belüftung in der ersten geschlossen-Position 38.1 ist. Gemäß einer zweiten Verstellkombination ist die Drehklappe 39 für die indirekte Belüftung in der ersten geöffnet-Position 39.2, wenn die Drehklappe 38 für die direkte Belüftung in der geöffnet-Position 38.2 ist. Gemäß einer dritten Verstellkombination ist die Drehklappe 39 für die indirekte Belüftung in der zweiten geöffnet-Position 39.3, wenn die Drehklappe 38 für die direkte Belüftung in der zweiten geschlossen-Position 38.3 ist.
-
Die 3b zeigt eine schematische Darstellung des Strömungskanals 37 in einer alternativen Ausgestaltung, bei welcher die Drehlappe 39 als seitengelagerte Drehklappe ausgeführt ist.
-
In einem ersten Anwendungsfall kommt die Drehklappenanordnung 36, 38, 40 in einem Strömungspfad für eine direkte Belüftung zur Anwendung. Die Drehklappenanordnung 36, 38, 40 ersetzt dabei eine der in 2 gezeigten Drehklappen 18 im Strömungspfad 13, 14, 16, 17. Des Weiteren kommt die Drehklappenanordnung 37, 39, 41 in einem Strömungspfad für die indirekte Belüftung zur Anwendung. Die Drehklappenanordnung 37, 39, 41 ersetzt dabei die in der in 2 gezeigten Drehklappen 18 im Strömungspfad 15. In diesem Anwendungsfall sind die 3 Drehklappen 18 und die Drehklappen 38 und 39 parallel angeordnet.
-
In einem zweiten Anwendungsfall kommt die Drehklappenanordnung 36, 38, 40 in zwei Strömungspfaden für eine direkte Belüftung zur Anwendung. Die Drehklappenanordnung 36, 38, 40 ersetzt dabei zwei der in 2 gezeigten Drehklappen 18, die erste im Strömungspfad 13 oder 14, die zweite im Strömungspfad 16 oder 17. Des Weiteren kommt die Drehklappenanordnung 37, 39, 41 zweifach in zwei Strömungspfaden für die indirekte Belüftung zur Anwendung - in einem linken mittleren Strömungspfad und in einem rechten mittleren Strömungspfad. Die Drehklappenanordnung 37, 39, 41 ersetzt dabei die in der in 2 gezeigten Drehklappen 18 im Strömungspfad 15. In diesem Anwendungsfall sind die beiden Drehklappen 18 und die beiden Drehklappen 38 und die Drehklappe 39 parallel angeordnet.
-
Die 4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Klappenanordnung für ein HLK-System mit zwei Strömungspfaden für Luftströmungen zur indirekten Belüftung eines Fahrzeuginnenraums. Die Strömungspfade für Luftströmungen zur indirekten Belüftung sind mit dem Bezugszeichen 19.1 und 19.2 gekennzeichnet. Vom Plenum 6 kommend verzweigt ein Strömungspfad für einen ersten mittleren Luftstrom in einen Strömungspfad für einen linken mittleren direkten Luftstrom 20.1 und einen Strömungspfad für einen rechten mittleren direkten Luftstrom 20.2. Ein Strömungspfad für einen zweiten mittleren Luftstrom verzweigt vom Plenum 6 kommend in den Strömungspfad für den linken mittleren indirekten Luftstrom 19.1 und den Strömungspfad für den rechten mittleren indirekten Luftstrom 19.2.
-
Der Strömungspfad für den linken Luftstrom ist mit dem Bezugszeichen 21 gekennzeichnet, wobei der Strömungspfad für den rechten Luftstrom mit dem Bezugszeichen 22 gekennzeichnet ist. Die den Strömungspfaden für den linken Luftstrom 21 und den rechten Luftstrom 22 zugeordneten Drehklappen 25 und 26 weisen jeweils separate Stellantriebe (nicht gezeigt) auf.
-
Die direkten Luftströme 20.1, 20.2, 21 und 22 dienen zur direkten Belüftung, wobei die indirekten Luftströme 19.1 und 19.2 zur indirekten Belüftung vorgesehen sind.
-
Den Strömungspfaden für den linken mittleren direkten Luftstrom 20.1 und den rechten mittleren direkten Luftstrom 20.2 sind jeweils mit Stellantrieben (nicht gezeigt) verstellbare Drehklappen 23.1 und 23.2 zugeordnet. Die den Drehklappen 23.1 und 23.2 zugeordneten Stellantriebe ermöglichen eine separate und direkte Verstellung der Drehklappen 23.1 und 23.2. Den Strömungspfaden für den linken mittleren indirekten Luftstrom 19.1 und den rechten mittleren indirekten Luftstrom 19.2 zugeordneten Drehklappen 24.1 und 24.2 sind keine separaten direkten Stellantriebe zugeordnet. Eine Verstellung der Drehklappe 24.1 erfolgt in Abhängigkeit von einer Verstellung der Drehklappe 23.1, indem zwischen der Drehklappe 23.1 und der Drehklappe 24.1 eine mechanische Kopplung (nicht gezeigt) ausgebildet ist. Weiterhin ist zwischen der Drehklappe 23.2 und der Drehklappe 24.2 eine mechanische Kopplung (nicht gezeigt) ausgebildet, welche es ermöglicht, das die Drehklappe 24.2 in Abhängigkeit von einer Verstellung der Drehklappe 23.2 verstellbar ist. Aufgrund der mechanischen Kopplung zwischen den Drehklappen 23.1 und 24.1 sowie 23.2 und 24.2 sind die Drehklappen 24.1 und 24.2 jeweils indirekt über die mechanische Kopplung mit den von den Stellantrieben verstellbaren Drehklappen 23.1 und 23.2 verstellbar. Im vorliegenden Beispiel können somit vorteilhaft zwei Stellantriebe für die Beeinflussung der Luftströmung zur indirekten Belüftung eingespart werden.
-
Die Drehklappen 23.1 und 24.1 sowie die Drehklappen 23.2 und 24.2 sind in Strömungsrichtung der Luftströmung seriell angeordnet. Die Drehklappen 24.1 und 24.2, welche zur Beeinflussung der Luftströmungen in den Strömungspfaden zur indirekten Belüftung angeordnet sind, weisen eine geringere Größe im Verhältnis zu den Drehklappen 23.1 und 23.2 auf, wobei die Querschnitte der Strömungspfade für die Luftströmungen 19.1 und 19.2 entsprechend kleiner dimensioniert sind.
-
Die mechanische Kopplung zwischen den Drehklappen 23.1 und 24.1 sowie zwischen den Drehklappen 23.2 und 24.2 ist jeweils mit einem Zahnradgetriebe ausgebildet, wobei das Zahnradgetriebe eine Übersetzung von i = 1.6 aufweist. Die Übersetzung hat zur Folge, dass die Drehklappe / Drehklappen 23.1 und/oder 23.2 für die direkte Belüftung von der Position 1 / 27.1 / 28.1 bis zur Position 5 / 27.5 / 28.5 eine Drehbewegung um einen Winkel von 165° ausführt/ausführen, wobei die Drehklappe / Drehklappen 24.1 und/oder 24.2 zur Beeinflussung der indirekten Luftströmung(en) eine Drehbewegung um einen Winkel von 103° ausführt/ausführen.
-
Mit den Bezugszeichen 27.1 bis 27.5 sind die Verstellpositionen (Pos. 1-5) für die Drehklappe 23.1 gezeigt. Die Bezugszeichen 28.1 bis 28.5 zeigen die Verstellpositionen (Pos. 1-5) für die Drehklappe 23.2. In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die von den Verstellpositionen der Drehklappen 23.1 und 23.2 aufgrund des Übersetzungsverhältnisses des Zahnradgetriebes abhängigen Verstellpositionen (Pos. 1-5) der Drehklappen 24.1 und 24.2 dargestellt. Dabei sind die Bezugszeichen 27.1 bis 27.5 den Verstellpositionen der Drehklappe 23.1 zugeordnet, wobei die Bezugszeichen 28.1 bis 28.5 den Verstellpositionen der Drehklappe 23.2 zugeordnet sind. Die Bezugszeichen 29.1 bis 29.5 kennzeichnen die Verstellpositionen (Pos. 1-5) für die Drehklappe 24.1. Die Bezugszeichen 30.1 bis 30.5 kennzeichnen die Verstellpositionen (Pos. 1-5) für die Drehklappe 24.2. Weiterhin sind in der Tabelle 1 die Zustände geschlossen, gedrosselt und geöffnet für die Strömungspfade 19.1, 19.2, 20.1 und 20.2 an den entsprechenden Verstellpositionen Pos. 1 bis Pos. 5 angegeben. Tabelle 1
| Verstellposition / Strömungspfad bzw. Drehklappenposition | Pos. 1 | Pos. 2 | Pos. 3 | Pos. 4 | Pos. 5 |
| 20.1 / 20.2 | geschlossen | gedrosselt | geöffnet | gedrosselt | geschlossen |
| 23.1 / 23.2 | 27.1 / 28.1 | 27.2/28.2 | 27.3/ 28.3 | 27.4 / 28.4 | 27.5/28.5 |
| 19.1 / 19.2 | geschlossen | gedrosselt | geöffnet | gedrosselt | gedrosselt |
| 24.1 / 24.2 | 29.1 / 30.1 | 29.2 / 30.2 | 29.3 / 30.3 | 29.4 / 30.4 | 29.5 / 30.5 |
-
In der Verstellposition Pos. 1 „geschlossen“ ist eine Luftströmung durch den Strömungspfad unterbrochen. Die Stellung Pos. 3 „geöffnet“ ermöglicht eine ungehinderte Luftströmung durch den entsprechenden Strömungskanal des Strömungspfades.
-
Für die nachfolgenden Erläuterungen von verschiedenen Betriebsmodi der erfindungsgemäßen Klappenanordnung gemäß den 5 und 6 gelten jeweils die in Tabelle 1 mit Bezugszeichen angegebenen Verstellpositionen der Drehklappen 23.1 und 24.1 sowie 23.2 und 24.2.
-
Die 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Klappenanordnung für ein HLK-System in einem Betriebsmodus, bei welchem sämtliche Drehklappen 23.1, 23.2, 24.1, 24.2, 25 und 26 der Strömungspfade in einer geöffneten Verstellposition sind. Die Drehklappen 23.1, 23.2, 24.1 und 24.2 befinden sich jeweils in der Verstellposition Pos. 3. Die geöffnete Stellung der Drehklappen ermöglicht eine ungehinderte Luftströmung in den Strömungspfaden für den linken Luftstrom 21, den linken mittleren direkten Luftstrom 20.1, den linken mittleren indirekten Luftstrom 19.1, den rechten mittleren direkten Luftstrom 20.2, den rechten mittleren indirekten Luftstrom 19.2 und den rechten Luftstrom 22.
-
Die 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Klappenanordnung für ein HLK-System in einem weiteren Betriebsmodus. Die Drehklappe 25, welche den Luftstrom im Strömungspfad für den linken Luftstrom 21 beeinflusst, ist in einer gedrosselten Stellung, so dass der linke Luftstrom 21 gedrosselt ist. Die Drehklappe 23.1 befindet sich in einer geschlossenen Stellung Pos. 5 / 27.5, wodurch sich die Drehklappe 24.1 aufgrund des Übersetzungsverhältnisses des Zahnradgetriebes, über welche die Drehklappe 24.1 mit der Drehklappe 23.1 gekoppelt ist, in einer geschlossenen Verstellposition, Pos. 5 / 29.5, befindet. In der geschlossenen Stellung bewirkt die Drehklappe 23.1 eine Sperrung für den linken mittleren direkten Luftstrom 21, so dass der linke mittlere indirekte Luftstrom 19.1 gesperrt ist.
-
Die Stellung der Drehklappe 23.2, welche den Luftstrom des Strömungspfades für den rechten mittleren direkten Luftstrom 20.2 beeinflusst, ist in Position 4 / 28.4, wodurch der Luftstrom für den rechten mittleren direkten Luftstrom 20.2 gedrosselt ist. In der Stellung Position 4 / 28.4 der Drehklappe 23.2 befindet sich die Drehklappe 24.2 für die Beeinflussung der Luftströmung für den rechten mittleren indirekten Luftstrom 19.2 in der Position 4 / 30.4, wodurch der rechte mittlere indirekte Luftstrom 19.2 gedrosselt über den Auslass in dem Armaturenbrett in den Fahrzeuginnenraum gelangt.
-
Die Drehklappe 26, welche den Luftstrom im Strömungspfad für den rechten Luftstrom 22 beeinflusst, ist in einer geöffneten Stellung, so dass der rechte Luftstrom 22 ungehindert über einen rechten Mann-Anströmer in den Fahrzeuginnenraum gelangt.
-
Die 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels zur mechanischen Kopplung von Drehklappen der erfindungsgemäßen Klappenanordnung. In Draufsicht dargestellt ist eine Drehklappe 24.1/24.2/39 welche einem Strömungspfad für einen Luftstrom zur indirekten Belüftung 19.1 oder 19.2 des Fahrzeuginnenraums zugeordnet ist, und eine Drehklappe 23.1/23.2/38, welche einem Strömungspfad für einen Luftstrom zur direkten Belüftung 20.1 oder 20.2 eines Fahrzeuginnenraums zugeordnet ist. Die Drehklappe 24.1/24.2/39 ist über eine Welle 31 mit einem Zahnrad 32 verbunden. Das Zahnrad 32 ist radial mit einem kleineren Zahnrad 33 verzahnt, wobei das Zahnrad 33 auf einer Welle 34 befestigt ist. Die Welle 34 verbindet die Drehklappe 23.1/23.2/38 mit einem Stellantrieb 35. Eine Betätigung des Stellantriebes 35 bewirkt eine Verstellung der Drehklappen 23.1/23.2/38 und 24.1/24.2/39 entsprechend des Übersetzungsverhältnisses der Zahnräder 32 und 33.
-
Die 8 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Klappenverstellung der erfindungsgemäßen Klappenanordnung anhand eines ersten Beispiels mit einem ersten Übersetzungsverhältnis. Die gestrichelt dargestellte Linie kennzeichnet den Verlauf einer Drehklappe, welche einem Strömungskanal für eine direkte Belüftung zugeordnet ist. Im Vergleich zu der gestrichelt dargestellten Linie zeigt die Volllinie den Verlauf der Verstellpositionen der mit der Drehklappe zur direkten Belüftung mechanisch gekoppelten Drehklappe zur Beeinflussung der indirekten Luftströmung. Der abweichende Verlauf der Volllinie ist auf das Übersetzungsverhältnis der mechanischen Kopplung zwischen den Drehklappen zur Beeinflussung der Luftströmungen für die direkte und die indirekte Belüftung zurückzuführen. Das gezeigte Drehklappenbewegungsschema entspricht dem Anwendungsbeispiel wie in 4 gezeigt und für das genannte Übersetzungsverhältnis (Serielle Klappenanordnung).
-
Die 9 zeigt, wie 8, eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Drehklappenverstellung der erfindungsgemäßen Klappenanordnung, anhand eines zweiten Beispiels, bei welchem das Übersetzungsverhältnis zwischen den Klappen zur Beeinflussung der Luftströmungen für die direkte und die indirekte Belüftung verändert ist. Das gezeigte Drehklappenbewegungsschema entspricht dem Anwendungsbeispiel 1 / 3 Klappenposition 38.1/ 38.2 / 38.3 sowie 39.1/ 39.2 / 39.3.
-
Die Bewegung der Drehklappe 39 ist gegenüber der Bewegung der Drehklappe 38 etwas verzögert. Dies kann Anwendungsbezogen von Vorteil sein. Ist der Strömungspfad zur direkten Belüftung geschlossen wie in Pos. 5 / Tabelle 1 gezeigt, steigt der Druck in dem HLK/Plenum 6. Um die Luftmenge zur indirekten Belüftung konstant zu halten ist es vorteilhaft, wenn die Drehklappe 24.1 bzw. 24.2 den Querschnitt zur indirekten Belüftung gleichzeitig drosselt. Die Drosselung ist anwendungsbezogen durch die geometrische Gestaltung der Drehklappe und der Wahl des Übersetzungsverhältnisses zwischen den Drehklappen 23.1/23.2/38 und den Drehklappen 24.1/24.2/39. Im gezeigten Anwendungsfall der 9 weist die mechanische Kopplung gegenüber der Ausgestaltung in 8 ein größeres Übersetzungsverhältnis auf, welches bei i = 2 liegen kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kaltluft
- 2
- Warmluft
- 3
- Verschlussklappe Strömungspfad für Kaltluft 1
- 4
- Wärmeübertrager
- 5
- Verschlussklappe
- 6
- Mischkammer, Plenum
- 7
- Strömungspfad für die Scheibenbelüftung
- 8
- Strömungspfad für die Fußraumbelüftung
- 9
- Strömungspfad für die Passagierbelüftung
- 10
- Verschlussklappe Scheibenbelüftung 7
- 11
- Verschlussklappe Fußraumbelüftung 8
- 12
- Verschlussklappe Passagierbelüftung 9
- 13
- Strömungspfad für Luftstrom links
- 14
- Strömungspfad für Luftstrom mittelinks
- 15
- Strömungspfad für mittigen Luftstrom
- 16
- Strömungspfad für Luftstrom mitterechts
- 17
- Strömungspfad für Luftstrom rechts
- 18
- Drehklappe / Verschlussklappe
- 18.1
- Klappenposition geschlossen
- 18.2
- Klappenposition gedrosselt
- 18.3
- Klappenposition geöffnet
- 19.1
- Strömungspfad für einen linken mittleren indirekten Luftstrom
- 19.2
- Strömungspfad für einen rechten mittleren indirekten Luftstrom
- 20.1
- Strömungspfad für einen linken mittleren direkten Luftstrom
- 20.2
- Strömungspfad für einen rechten mittleren direkten Luftstrom
- 21
- Strömungspfad für einen linken Luftstrom
- 22
- Strömungspfad für einen rechten Luftstrom
- 23.1
- Drehklappe
- 23.2
- Drehklappe
- 24.1
- Drehklappe
- 24.2
- Drehklappe
- 25
- Drehklappe
- 26
- Drehklappe
- 27.1 bis 27.5
- Klappenposition Pos. 1 - 5
- 28.1 bis 28.5
- Klappenposition Pos. 1 - 5
- 29.1 bis 29.5
- Klappenposition Pos. 1 - 5
- 30.1 bis 30.5
- Klappenposition Pos. 1 - 5
- 31
- Welle
- 32
- Zahnrad
- 33
- Zahnrad
- 34
- Welle
- 35
- Stellantrieb
- 36
- Strömungskanal
- 37
- Strömungskanal
- 38
- Drehklappe direkte Belüftung
- 38.1
- erste geschlossen-Position
- 38.2
- geöffnet-Position
- 38.3
- zweite geschlossen-Position
- 39
- Drehklappe indirekte Belüftung
- 39.1
- geschlossen-Position
- 39.2
- erste geöffnet-Position
- 39.3
- zweite geöffnet-Position
- 40
- Anschlag
- 41
- Anschlag
