DE102023113881A1

DE102023113881A1 - Klimagerät für ein Kraftfahrzeug sowie Klimatisierungssystem mit dem Klimagerät und Verfahren zum Betreiben des Klimagerätes

Info

Publication number: DE102023113881A1
Application number: DE102023113881.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ehlers; Peter Klotten; Martin Paul Nowak
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2022-07-15
Filing date: 2023-05-26
Publication date: 2024-01-18
Also published as: WO2024014722A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Klimagerät (1) für ein Kraftfahrzeug. Das Klimagerät (1) weist ein Gehäuse mit mindestens einem ersten Lufteinlass (3a) für den Einlass von Frischluft aus der Umgebung und einem zweiten Lufteinlass (3b) für den Einlass von Umluft aus einem Fahrgastraum sowie jeweils eine Luftleiteinrichtung (4a, 4b) zum unabhängigen Variieren von Strömungsquerschnitten der Lufteinlässe (3a, 3b) auf. Die Luftleiteinrichtung (4a, 4b) ist jeweils als eine Luftklappe ausgebildet, welche zwischen zwei Endpositionen bewegbar gelagert ist. Zum ersten Lufteinlass (3a) ist ein Bypassströmungskanal (7) mit einer Staudruckluftleiteinrichtung (8) ausgebildet. Dabei ist die Staudruckluftleiteinrichtung (8) als eine Luftklappe zwischen zwei Endpositionen bewegbar gelagert angeordnet derart ausgebildet, den Bypasströmungskanal (7) in einer Endposition vollständig zu verschließen. Die Erfindung betrifft zudem ein Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug mit Mitteln zur Förderung, zur Kühlung und zur Erwärmung von Luft sowie dem Klimagerät (1) und ein Verfahren zum Betreiben des Klimagerätes (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Klimagerät für ein Kraftfahrzeug. Das Klimagerät weist ein Gehäuse mit mindestens einem ersten Lufteinlass für den Einlass von Frischluft aus der Umgebung, einem zweiten Lufteinlass für den Einlass von Umluft aus einem Fahrgastraum und jeweils eine Luftleiteinrichtung zum unabhängigen Variieren von Strömungsquerschnitten der Lufteinlässe auf. Die Luftleiteinrichtung ist jeweils als eine Luftklappe ausgebildet, welche zwischen zwei Endpositionen bewegbar gelagert ist.
Die Erfindung betrifft zudem ein Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug mit Mitteln zur Förderung, zur Kühlung und zur Erwärmung von Luft sowie dem Klimagerät und ein Verfahren zum Betreiben des Klimagerätes.
Bei Kraftfahrzeugen ist aufgrund der zunehmenden Anzahl an technischen Komponenten und den steigenden Anforderungen an den Komfort nicht nur eine Optimierung hinsichtlich des Bauvolumens, sondern auch der Funktionalität der Komponenten erforderlich. Dabei ist die Wirksamkeit der Komponenten des Klimagerätes zu erhöhen.
Gattungsgemäße Klimageräte weisen ein Lufteinlassgehäuse mit einem Lufteinlass für die von außerhalb des Fahrgastraums des Fahrzeugs aufgenommene Außenluft, auch als Frischluft oder Umgebungsluft bezeichnet, sowie einem Lufteinlass für die aus dem Fahrgastraum entnommene Umluft auf. Die Luft wird mittels eines Gebläses über die Einlässe in das Klimagerät angesaugt, anschließend konditioniert und durch geeignete Verteilungsöffnungen, auch als Luftauslässe bezeichnet, in den Fahrgastraum eingeleitet.
Mittels der Stellung mindestens einer innerhalb des Lufteinlassgehäuses angeordneten Klappe wird festgelegt, ob sich der angesaugte Luftmassenstrom aus reiner Frischluft, aus reiner Umluft oder aus einer Mischung aus Frischluft und Umluft zusammensetzt. Die Klappe ist dabei innerhalb des Gehäuses zwischen zwei Endpositionen verstellbar, insbesondere meist schwenkbar, gelagert. Eine Mischung des angesaugten Luftmassenstromes wird über eine Zwischenstellung der Klappe zwischen den beiden Endpositionen erreicht.
Aus der DE 199 15 966 A1 geht ein Lufteinlassgehäuse für eine Heizungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs hervor. Das Lufteinlassgehäuse umfasst einen Einlass für Außenluft, einen Einlass für Umluft, einen mit einem Gebläse verbundenen Auslass und eine Klappe. Die Klappe ist innerhalb des Gehäuses zwischen einer Außenluftposition sowie einer Umluftposition schwenkbar gelagert und kann Zwischenpositionen einnehmen.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Lufteinlassgehäusen treten bei Zwischenstellungen der Klappe zwischen dem Einlass für die Frischluft und dem Einlass für die Umluft beispielsweise unerwünschte Bypassströmungen auf, wobei Frischluft die Klappe umströmt und ohne Konditionierung durch den Einlass für die Umluft in den Fahrgastraum des Fahrzeugs eingeleitet wird. Infolge eines solchen Bypassmassenstromes kann beispielsweise zu kalte oder zu warme Außenluft direkt in den Fahrgastraum gelangen.
Die Ursache für die Bypassströmungen ist das Fahren des Kraftfahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit. Dabei liegt am Einlass für die Frischluft ein hoher Staudruck der Luft an, welcher zu kompensieren ist, um einerseits die vom Gebläse geförderte Luftmenge konstant zu halten und andererseits das Überströmen von Außenluft direkt in den Einlass für die Umluft, und damit in den Fahrgastraum, zu vermeiden. Insbesondere bei geringen Mengen an Frischluft und hohen Staudrücken ist der Strömungsquerschnitt für die Zufuhr von Frischluft stark zu reduzieren. Speziell im Zusammenhang mit elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugen tritt der beschriebene Zustand immer häufiger auf, da das Klimatisierungssystem aufgrund des Einsparens an Elektroenergie, und damit mit Blick auf die mögliche Reichweite des Fahrzeugs, mit weniger Menge an Frischluft und mehr Menge an Umluft betrieben wird. Folglich gewinnt die Betrachtung der Staudruckregelung im Klimagerät entsprechend an Bedeutung.
Bei der Staudruckkompensation beziehungsweise der Staudruckregelung wird in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit der Strömungsquerschnitt des Lufteinlasses verringert. Unter Staudruckkompensation ist somit eine Drosselung des durch eine hohe Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugten hohen Vordruckes im Ansaugbereich des Lufteinlassgehäuses zu verstehen.
Da einerseits der Einlass für die Frischluft zudem einen großen Strömungsquerschnitt aufweist, insbesondere um bei Betriebspunkten des Klimatisierungssystems mit großen Mengen an Frischluft einen möglichst geringen Luftwiderstand zu erzeugen, ist es andererseits eine große Herausforderung, den Einlass für die Frischluft mit einer einzelnen Klappe derart zu verschließen, dass eine ausreichende Staudruckregelung gewährleistet ist, wenn lediglich geringe Mengen an Frischluft benötigt werden.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Staudruckregelung direkt über eine den Strömungsquerschnitt des Einlasses für die Frischluft variierende Klappe, auch als Frischluftklappe bezeichnet, zu realisieren, indem diese mit steigendem Staudruck den Strömungsquerschnitt des Einlasses für die Frischluft stetig verschließt. Das vom Staudruck abhängige Verschließen des Einlasses für die Frischluft führt bei großen Staudrücken und geringen geförderten Mengen an Frischluft zu sehr schmalen, spaltförmigen, zwischen der Frischluftklappe und dem Gehäuse des Klimagerätes ausgebildeten Strömungsquerschnitten des Einlasses für die Frischluft. Die notwendige Staudruckregelung ist bei sehr geringen Strömungsquerschnitten des Einlasses für die Frischluft derartig sowohl technisch, aufgrund von nicht spielfreier Steuerung der Bewegung der Klappe mit konventionellem Schrittmotor, als auch physikalisch nur sehr schwer oder nicht möglich. Zudem wird infolge zu geringer Strömungsquerschnitte eine störende Geräuschentwicklung, wie Rauschen oder Pfeifen, begünstigt.
Um bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten den hohen Staudruck im Lufteinlasskanal vor der Frischluftklappe zu drosseln, werden herkömmlich im Bereich des Lufteintritts auch vorgeschaltete Staudruckklappen eingesetzt, da es für die Regelung des fahrgeschwindigkeitsabhängigen Staudruckes der Außenluft beispielsweise nicht ausreicht, die Drehzahl des Gebläses an die Fahrzeuggeschwindigkeit anzupassen.
Bei bekannten Lufteinlassgehäusen mit einer Einzelklappe, welche die Stellungen „Frischluft“ und „Umluft“ oder „Teilumluft“ als Zwischenstellungen ermöglicht, ist zur Staudruckkompensation folglich eine zusätzliche zweite Klappe erforderlich. Dies gilt insbesondere, wenn in der Stellung „Teilumluft“ ein Anteil der Luft aus dem Fahrgastraum angesaugt wird. Die der Staudruckkompensation dienende vorgeschaltete Staudruckklappe erfordert jedoch einen entsprechenden Bauraum im Lufteinlass des Klimagerätes.
In der DE 10 2004 004 165 B3 wird ein Lufteintritt für eine Lüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem Außenluft zuführenden Außenluftkanal, einem Umluft zuführenden Umluftkanal, einer Stauluftklappe zum Steuern des Außenluftkanals sowie einer Umluftklappe zum Steuern des Umluftkanals offenbart. Die Umluftklappe und die Stauluftklappe sind als eine zusammengefasste Lüftungsklappe ausgebildet, welche bei geschlossenem Umluftkanal eine Drosselung des durch den Außenluftkanal strömenden Luftmassenstromes ermöglicht.
Mit zunehmenden Anforderungen an einen effizienten Betrieb des Klimatisierungssystems sowie an den bereitzustellenden Komfort werden die zu regelnden Luftmengen beziehungsweise Luftmassenströme geringer und liegen in engen vorgegebenen Bereichen. Dabei sind geringe Luftmengen mit einen größeren Strömungsquerschnitt verschließenden Regelklappen nur sehr unzureichend genau einstellbar, da beispielsweise kleine Öffnungswinkel einer drehbar gelagerten Regelklappe bereits einen größeren Strömungsquerschnitt freigeben als zum Durchlassen des gewünschten Luftmassenstroms erforderlich ist. Mit größer werdendem Staudruck wird eine sensible Regelung des Luftmassenstroms weiter erschwert.
Den im Stand der Technik bekannten Systemen ist auch zu eigen, dass sie apparativ sehr aufwändig zusätzliche Elemente aufweisen, welche zudem weiteren Platz und eine Steuerung beanspruchen, höhere Kosten und auch einen zusätzlichen Montageaufwand sowie einen entsprechenden Wartungsaufwand nach sich ziehen.
Zudem bedingen die aus dem Stand der Technik bekannten Klappengeometrien starke Strömungsgeräusche.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Lufteinlass eines Klimagerätes für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, welcher sowohl die Funktionen des Einlassens von Frischluft, als auch von Umluft sowie von Teilumluft als Mischung aus Frischluft und Umluft ermöglicht. Beim Einlassen von Teilumluft ist für die Sicherung des Komforts im Fahrgastraum eine fahrgeschwindigkeitsabhängige, kontinuierliche Staudruckkompensation vorzusehen. Bypassströme vom Frischlufteinlass zum Umlufteinlass sind zu verhindern. Auch bei hohen Staudrücken und geringen Mengen an Frischluft soll der Lufteinlass robust, reproduzierbar und akustisch neutral funktionieren und optimal regelbar sein. Mit einer gezielten Luftführung sollen der Bauraumbedarf und anfallende Kosten, zum Beispiel für die Steuerung, die Herstellung, die Montage und die Wartung, minimiert werden.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Klimagerät für ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Klimagerät weist ein Gehäuse mit mindestens einem ersten Lufteinlass für den Einlass von Frischluft aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs und einem zweiten Lufteinlass für den Einlass von Umluft aus einem Fahrgastraum sowie jeweils eine Luftleiteinrichtung zum unabhängigen Variieren von Strömungsquerschnitten der Lufteinlässe auf. Die Luftleiteinrichtung ist jeweils als eine zwischen zwei Endpositionen bewegbar gelagerte Luftklappe ausgebildet.
Nach der Konzeption der Erfindung ist zum ersten Lufteinlass für den Einlass von Frischluft aus der Umgebung ein Bypassströmungskanal mit einer Staudruckluftleiteinrichtung zur Kompensation eines Staudruckes vorgesehen. Dabei ist die Staudruckluftleiteinrichtung als eine Luftklappe zwischen zwei Endpositionen bewegbar gelagert angeordnet derart ausgebildet, den Bypassströmungskanal in einer Endposition vollständig zu verschließen. Die Staudruckluftleiteinrichtung ist vorteilhaft innerhalb des Bypassströmungskanals angeordnet.
Der Bypassströmungskanal erstreckt sich vorzugsweise parallel zum Lufteinlass der Frischluft aus der Umgebung, insbesondere zu einer verschließenden Querschnittsfläche des Lufteinlasses. Dabei zweigt der Bypassströmungskanal in Strömungsrichtung der Frischluft vor der zu verschließenden Querschnittsfläche des Lufteinlasses ab und mündet nach der zu verschließenden Querschnittsfläche des Lufteinlasses in den Lufteinlass wieder ein, sodass eine durch den Bypassströmungskanal geleitete Frischluft um die verschließbare Querschnittsfläche des Lufteinlasses herumgeleitet werden kann.
Die Staudruckluftleiteinrichtung dient in Verbindung mit der Luftleiteinrichtung des ersten Lufteinlasses zur Kompensation des Staudruckes innerhalb des ersten Lufteinlasses für den Einlass von Frischluft. Dabei wird ein vollständiger Abbau des Überdruckes im ersten Lufteinlass gegenüber dem zweiten Lufteinlass für den Einlass von Umluft aus dem Fahrgastraum erzielt, sodass ein direkter Luftdurchgang als Luftmassenstrom von durch den ersten Lufteinlass einströmender Frischluft durch den zweiten Lufteinlass in den Fahrgastraum verhindert wird. Die Kompensation des Staudruckes wird durch entsprechende Stellungen der Staudruckluftleiteinrichtung und der ersten Luftleiteinrichtung bei verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen des Kraftfahrzeugs mit unterschiedlich starker Drosselung der Frischluft gewährleistet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Bypassströmungskanal einen geringeren Strömungsquerschnitt auf als der erste Lufteinlass.
Die Staudruckluftleiteinrichtung ist vorteilhaft unabhängig von der ersten Luftleiteinrichtung zum Variieren des Strömungsquerschnitts des ersten Lufteinlasses bewegbar und dient damit dem Variieren lediglich eines Anteils eines Strömungsquerschnitts der Frischluft aus der Umgebung, welcher sich aus dem Strömungsquerschnitt des ersten Lufteinlasses und dem Strömungsquerschnitt des Bypassströmungskanals zusammensetzt.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die als Luftklappen ausgebildeten Luftleiteinrichtungen des ersten Lufteinlasses und/oder des zweiten Lufteinlasses und/oder die Staudruckluftleiteinrichtung zum Variieren des Strömungsquerschnitts des Bypassströmungskanals jeweils um eine Drehachse schwenkbar gelagert angeordnet. Alternativ können die Luftklappen beispielsweise auch verschiebbar ausgebildet sein.
Die Staudruckluftleiteinrichtung ist insbesondere derart schwenkbar, dass sich in den einzelnen Stellungen der Staudruckluftleiteinrichtung bei Teilumluft, das heißt zwischen den Endpositionen, eine fahrzeugspezifisch angepasste Drosselung des durch den Bypassströmungskanal in das Klimagerät einströmenden Luftmassenstromes an Frischluft abhängig vom Druck vor dem Bypassströmungskanal beziehungsweise dem ersten Lufteinlass ergibt. Ein bei einer Drehbewegung der Staudruckluftleiteinrichtung zwischen dem Gehäuse und der Staudruckluftleiteinrichtung entstehender Spalt ist je nach erforderlicher Drosselung der Frischluft im freien Strömungsquerschnitt angepasst.
Um den Staudruck durch entsprechende Stellungen der Staudruckluftleiteinrichtung und der ersten Luftleiteinrichtung bei verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen des Kraftfahrzeugs mit unterschiedlich starker Drosselung der Frischluft zu kompensieren, sind Kombinationen des jeweiligen Positionierens der ersten Luftleiteinrichtung sowie der Staudruckluftleiteinrichtung und damit des Variierens der Strömungsquerschnitte des ersten Lufteinlasses und des Bypassströmungskanals als Gesamtströmungsquerschnitt der Frischluft möglich.
Die Staudruckluftleiteinrichtung zum Variieren des Strömungsquerschnitts des Bypassströmungskanals und/oder die erste Luftleiteinrichtung zum Variieren des Strömungsquerschnitts des ersten Lufteinlasses können/kann jeweils als eine mittengelagerte Drehklappe ausgebildet sein, welche jeweils zwischen einer ersten Endposition „geschlossen“ und einer zweiten Endposition „vollständig geöffnet“ um die Drehachse schwenkbar gelagert sind/ist. Dabei kann die Drehachse jeweils im Bereich der zu verschließenden Querschnittsfläche des Lufteinlasses angeordnet sein.
Das Gehäuse des Klimagerätes weist vorzugsweise ein Gebläsegehäuse zur Aufnahme eines Gebläses und ein Lufteinlassgehäuse mit den Lufteinlässen auf. Das Gebläsegehäuse ist dabei in Strömungsrichtung des in das Klimagerät angesaugten Luftmassenstroms nach dem Lufteinlassgehäuse angeordnet.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Staudruckluftleiteinrichtung auf einem Verfahrweg zwischen den zwei Endpositionen stufenlos in Zwischenstellungen zum Öffnen des Strömungsquerschnitts des Bypassströmungskanals mit unterschiedlichem Öffnungsgrad ausrichtbar ist, wobei die Staudruckluftleiteinrichtung in der ersten Endposition „geschlossen“ am Gehäuse, insbesondere am Lufteinlassgehäuse des Gehäuses, den Bypassströmungskanal abdichtend anliegt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Luftleiteinrichtung zum Variieren des Strömungsquerschnitts des zweiten Lufteinlasses als eine Drehklappe ausgebildet, welche zwischen einer ersten Endposition „geschlossen“ und einer zweiten Endposition „vollständig geöffnet“ um die Drehachse schwenkbar gelagert ist. Dabei ist die Drehachse im Unterschied zu einer mittengelagerten Drehklappe beabstandet zur zu verschließenden Querschnittsfläche des Lufteinlasses angeordnet.
Die jeweilige Luftleiteinrichtung des ersten Lufteinlasses für den Einlass von Frischluft aus der Umgebung und des zweiten Lufteinlasses für den Einlass von Umluft aus dem Fahrgastraum kann auf einem Verfahrweg zwischen den zwei Endpositionen jeweils stufenlos in Zwischenstellungen zum Öffnen des entsprechenden Strömungsquerschnitts des Lufteinlasses mit unterschiedlichem Öffnungsgrad ausrichtbar sein. Dabei liegt die Luftleiteinrichtung in der ersten Endposition „geschlossen“ jeweils am Lufteinlassgehäuse, den Lufteinlass abdichtend, an.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass an den Stirnseiten der Oberflächen der Luftleiteinrichtungen der Lufteinlässe beziehungsweise der Staudruckluftleiteinrichtung Dichtungen vorgesehen sind. Die sich jeweils vollständig entlang der Stirnseiten erstreckenden und mit der Luftleiteinrichtung beziehungsweise der Staudruckluftleiteinrichtung fest verbundenen Dichtungen sind in Verbindung mit der Luftleiteinrichtung beziehungsweise der Staudruckluftleiteinrichtung je nach Stellung der Luftleiteinrichtung beziehungsweise der Staudruckluftleiteinrichtung in einer der Endpositionen den jeweiligen Lufteinlass beziehungsweise den Bypassströmungskanal verschließend ausgebildet.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die erste Luftleiteinrichtung und die Staudruckluftleiteinrichtung jeweils mit einem Antriebselement oder über einen Antriebsmechanismus mit einem gemeinsamen Antriebselement verbunden, welches sowohl die erste Luftleiteinrichtung als auch die Staudruckluftleiteinrichtung antreibt, sodass lediglich ein Antriebselement zum Betätigen beider Luftleiteinrichtungen vorgesehen ist.
Das Antriebselement ist vorteilhaft jeweils als ein Schrittmotor ausgebildet. Alternativ kann das Antriebselement auch jeweils als ein Gleichstrommotor ausgebildet sein.
Die Aufgabe der Erfindung wird zudem durch ein erfindungsgemäßes Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug mit Mitteln zur Förderung, zur Kühlung und zur Erwärmung von Luft sowie dem konzeptionsgemäßen Klimagerät gelöst.
Des Weiteren wird die Aufgabe der Erfindung durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben des konzeptionsgemäßen Klimagerätes für ein Kraftfahrzeug gelöst.
Dabei wird eine Zusammensetzung des in das Klimagerät angesaugten Luftmassenstromes aus reiner Frischluft aus der Umgebung, reiner Umluft aus dem Fahrgastraum oder einer Mischung aus Frischluft und Umluft mit dem Verstellen von Positionen der Luftleiteinrichtungen sowie der Staudruckluftleiteinrichtung zum unabhängigen Variieren von Strömungsquerschnitten der Lufteinlässe und des Bypassströmungskanals eingestellt. Bei einem Betrieb des Klimagerätes in einem Betriebsmodus einer Staudruckkompensation wird ein Massenstrom der Frischluft durch den Strömungsquerschnitt des Bypassströmungskanals gedrosselt, indem die im Strömungsquerschnitt des Lufteinlasses der Frischluft angeordnete Luftleiteinrichtung in die Endposition „geschlossen“ verbracht wird und die im Bypassströmungskanal angeordnete Staudruckluftleiteinrichtung unabhängig von der Luftleiteinrichtung des Lufteinlasses der Frischluft um die Drehachse derart verstellt wird, dass zwischen einer Wandung des Gehäuses des Klimagerätes und der Staudruckluftleiteinrichtung ein offener Spalt ausgebildet wird und der Strömungsquerschnitt des Lufteinlasses der Frischluft abhängig von der Ausrichtung der Staudruckluftleiteinrichtung geöffnet wird.
Von Vorteil ist, dass die Staudruckluftleiteinrichtung in Verbindung mit der ersten Luftleiteinrichtung zur Einhaltung eines konstanten Luftdurchsatzes an Frischluft und damit das Klimagerät mit steigender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zunehmend geschlossen wird, was durch verschiedene Stellungen der Staudruckluftleiteinrichtung in Kombination mit der ersten Luftleiteinrichtung für verschiedene Geschwindigkeitsbereiche des Kraftfahrzeugs eine an die Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs angepasste Drosselung der Frischluft gewährleistet.
Das erfindungsgemäße Klimagerät kann vorteilhaft bei besonders geringen Luftmengen in kritischen Arbeitspunkten betrieben werden, bei welchen eine exakte Regelung des Anteils an Frischluft verlangt wird. Dabei wird der zu regelnde Anteil an Frischluft durch den Bypassströmungskanal entsprechend reduziert und kann mit der den im Vergleich zum Einlass der Frischluft geringeren Strömungsquerschnitt des Bypassströmungskanals verschließenden Staudruckluftleiteinrichtung genau eingestellt werden, da bei einem geringen Verdrehwinkel der Staudruckluftleiteinrichtung auch lediglich ein geringer Strömungsquerschnitt für die Frischluft freigegeben und so die gewünschte Genauigkeit der Regelung der Menge an Frischluft erzielt wird.
Mit der Ausbildung des Bypassströmungskanals zum Lufteinlass der Frischluft mit der Staudruckluftleiteinrichtung kann durch Verschließen des großen Strömungsquerschnitts des Lufteinlasses der Frischluft und dem Öffnen des geringeren Strömungsquerschnitts des Bypassströmungskanals für die Frischluft der gewünschte geringe Strömungsquerschnitt der Frischluft präzise eingestellt werden. Die im Bypassströmungskanal angeordnete Staudruckluftleiteinrichtung mit geringerer Breite als die Luftleiteinrichtung des Lufteinlasses der Frischluft ermöglicht dabei eine genauere Spaltkontrolle als Änderung des Strömungsquerschnitts der Frischluft pro Verdrehwinkel der entsprechenden Luftleiteinrichtung. Folglich ist mit dem geringeren Öffnungsquerschnitt und Öffnungswinkel der Staudruckluftleiteinrichtung im Vergleich zur Luftleiteinrichtung des Lufteinlasses der Frischluft eine exaktere Kontrolle des spaltförmig geöffneten Strömungsquerschnitts möglich. Der entsprechende Unterschied wird in den Geschwindigkeitsausgleichsmodi mit Drosselung eines hohen Staudrucks der Frischluft deutlich sichtbar. Die Staudruckkompensation wird derart beim Betrieb mit geöffneter Luftleiteinrichtung der Umluft, insbesondere beim Betrieb mit Teilumluft, und beim Betrieb ausschließlich mit Frischluft gewährleistet.
Dabei wird jeweils eine große Menge an Frischluft beim Durchströmen des Bypassströmungskanals auf eine geringere Menge an Frischluft reduziert, sodass die geforderte Luftmenge mit praktikablen Verdrehwinkeln der Staudruckluftleiteinrichtung auf robuste Weise eingestellt werden kann. Die durch den durch die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs induzierten Staudruck zu regelnde Luftmenge an Frischluft wird bereits vor der Staudruckluftleiteinrichtung konstruktiv verringert.
Das erfindungsgemäße Klimagerät weist zusammenfassend weitere diverse Vorteile auf:

- eine fahrgeschwindigkeitsabhängige, kontinuierliche Kompensation des Staudrucks, dadurch Verhindern des Überströmens von Frischluft in den Lufteinlass für den Einlass von Umluft und damit in den Fahrgastraum,
- optimale und zuverlässige Regelbarkeit auch bei hohen Staudrücken und geringen Mengen einströmender Frischluft mit minimaler Störanfälligkeit,
- minimaler Energieverbrauch für die Klimatisierung, speziell zum Heizen und Kühlen der Luft für den Fahrgastraum, dadurch
- minimale notwendige Batteriekapazität, insbesondere bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, und minimaler Verbrauch von Ressourcen sowie maximale Reichweite, auch durch minimales Gewicht, sowie
- minimaler Bauraum bei minimalem Materialeinsatz und minimaler Aufwand für Herstellung, Montage und Wartung des Klimagerätes.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

1a: ein erstes Klimagerät eines Kraftfahrzeugs mit einem Gebläsegehäuse mit einem Gebläse sowie einem Lufteinlassgehäuse mit zwei Lufteinlässen und einer Luftleiteinrichtung zum Variieren der Strömungsquerschnitte der Lufteinlässe aus dem Stand der Technik in einer Schnittdarstellung,
1b: ein zweites Klimagerät eines Kraftfahrzeugs mit dem Gebläsegehäuse mit dem Gebläse sowie dem Lufteinlassgehäuse mit zwei Lufteinlässen und jeweils einer Luftleiteinrichtung zum unabhängigen Variieren der Strömungsquerschnitte der Lufteinlässe aus dem Stand der Technik in einer Schnittdarstellung,
2a und 2b: ein drittes Klimagerät aus dem Stand der Technik in Gegenüberstellung mit einem erfindungsgemäßen Klimagerät eines Kraftfahrzeugs jeweils mit dem Lufteinlassgehäuse mit zwei Lufteinlässen und jeweils einer Luftleiteinrichtung zum unabhängigen Variieren der Strömungsquerschnitte der Lufteinlässe jeweils in einer Schnittdarstellung, wobei ein erster Lufteinlass vollständig geöffnet und ein zweiter Lufteinlass geschlossen sind,
2c und 2d: das dritte Klimagerät aus dem Stand der Technik in Gegenüberstellung mit dem erfindungsgemäßen Klimagerät aus den 2a und 2b jeweils mit dem ersten geschlossenen Lufteinlass und dem zweiten vollständig geöffneten Lufteinlass in einer Schnittdarstellung,
3a und 3b: jeweils eine Detailansicht der ersten Luftleiteinrichtung innerhalb des Lufteinlassgehäuses des dritten Klimagerätes aus 2a in einer Zwischenstellung zur Staudruckkompensation,
4a bis 4c: jeweils das erfindungsgemäße Klimagerät mit dem Lufteinlassgehäuse mit zwei Lufteinlässen und dem Bypassströmungskanal zum ersten Lufteinlass sowie jeweils einer Luftleiteinrichtung zum Variieren der Strömungsquerschnitte der Lufteinlässe und des Bypassströmungskanals in einer perspektivischen Ansicht,
5a: eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Klimagerätes aus 4a, wobei der erste Lufteinlass geschlossen und der Bypassströmungskanal zur Staudruckkompensation sowie der zweite Lufteinlass jeweils vollständig geöffnet sind und
5b: eine Detaildarstellung des Bypassströmungskanals des erfindungsgemäßen Klimagerätes aus 4a, wobei der erste Lufteinlass geschlossen und der Bypassströmungskanal zur Staudruckkompensation teilweise geöffnet sind sowie
5c: eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Klimagerätes aus 4a, wobei der erste Lufteinlass geschlossen und der Bypassströmungskanal zur Staudruckkompensation vollständig geöffnet sowie der zweite Lufteinlass geschlossen sind.

In 1a ist ein erstes Klimagerät 1-1' eines Kraftfahrzeugs mit einem Gebläsegehäuse 2 mit einem Gebläse 5 sowie einem Lufteinlassgehäuse 3 mit zwei Lufteinlässen 3a, 3b und einer Luftleiteinrichtung 4b-1 ` zum Variieren der Strömungsquerschnitte der Lufteinlässe 3a, 3b aus dem Stand der Technik in einer Schnittdarstellung gezeigt.
Die einzelne, als Luftklappe um eine Drehachse schwenkbar gelagerte Luftleiteinrichtung 4b-1' dient zum gleichzeitigen Variieren der Strömungsquerschnitte eines ersten Lufteinlasses 3a zum Einströmen von Frischluft aus der Umgebung sowie eines zweiten Lufteinlasses 3b zum Einströmen von Umluft aus dem Fahrgastraum. Der erste Lufteinlass 3a ist folglich als ein Frischlufteinlass ausgebildet, während der zweite Lufteinlass 3b als ein Umlufteinlass ausgebildet ist. Die Lufteinlässe 3a, 3b werden abhängig voneinander geöffnet oder geschlossen.
Das Gebläse 5 weist eine Antriebskomponente, insbesondere einen Elektromotor, und ein Gebläserad auf. Die vom Gebläse 5 durch das Lufteinlassgehäuse 3 in das Gebläsegehäuse 2 angesaugte Luft wird konditioniert und durch nicht dargestellte Luftauslässe in den Fahrgastraum eingeleitet. Mittels der Stellung der Luftleiteinrichtung 4b-1' wird die Zusammensetzung des angesaugten Luftmassenstromes aus reiner Frischluft, reiner Umluft oder einer Mischung aus Frischluft und Umluft variiert. Die Luftleiteinrichtung 4b-1' ist zwischen zwei Endpositionen um die Drehachse schwenkbar. Dabei ist die Drehachse beabstandet zur zu verschließenden Querschnittsfläche der Lufteinlässe 3a, 3b und damit außerhalb der zu verschließenden Querschnittsfläche ausgebildet.
Die Mischung des angesaugten Luftmassenstromes wird jeweils über eine Zwischenstellung der Luftleiteinrichtung 4b-1 ` zwischen den beiden Endpositionen eingestellt.
Bei Zwischenstellungen der Luftleiteinrichtung 4b-1 ` können Bypassströmungen auftreten, bei denen die Luftleiteinrichtung 4b-1 ` von durch den ersten Lufteinlass 3a in das Lufteinlassgehäuse 3 einströmender Frischluft umströmt wird und die Frischluft ohne Konditionierung durch den zweiten Lufteinlass 3b für die Umluft ungewollt in den Fahrgastraum des Fahrzeugs ausströmt, sodass entweder zu kalte oder zu warme Außenluft direkt in den Fahrgastraum gelangt.
Mit dem derart ausgebildeten ersten Klimagerät 1-1' ist keine Staudruckregelung möglich. Der Strömungsquerschnitt des ersten Lufteinlasses 3a ist für das Drosseln der durch den ersten Lufteinlass 3a einströmenden Frischluft nicht zu kontrollieren, sodass die Frischluft in bestimmten Betriebsmodi des Klimagerätes 1-1' ohne Konditionierung durch den zweiten Lufteinlass 3b ungewollt in den Fahrgastraum geführt wird.
Aus 1b geht ein zweites Klimagerät 1-2' eines Kraftfahrzeugs mit dem Gebläsegehäuse 2 mit dem Gebläse 5 sowie dem Lufteinlassgehäuse 3 mit den zwei Lufteinlässen 3a, 3b und jeweils einer Luftleiteinrichtung 4a', 4b-2' zum unabhängigen Variieren der Strömungsquerschnitte der Lufteinlässe 3a, 3b aus dem Stand der Technik in einer Schnittdarstellung hervor.
Die jeweils als Luftklappe um eine Drehachse schwenkbar gelagerten Luftleiteinrichtungen 4a', 4b-2' sind als mittengelagerte Drehklappen ausgebildet und wiederum jeweils zwischen zwei Endpositionen um eine Drehachse schwenkbar. Dabei ist die Drehachse jeweils im Bereich der zu verschließenden Querschnittsfläche der Lufteinlässe 3a, 3b und damit innerhalb der zu verschließenden Querschnittsfläche angeordnet.
Die Luftleiteinrichtungen 4a', 4b-2' dienen dem unabhängigen Variieren der Strömungsquerschnitte des ersten Lufteinlasses 3a zum Einströmen von Frischluft aus der Umgebung sowie des zweiten Lufteinlasses 3b zum Einströmen von Umluft aus dem Fahrgastraum.
Die Luftleiteinrichtungen 4a', 4b-2' weisen auf dem Verfahrweg von einer ersten Endposition „geschlossen“ zu einer zweiten Endposition „vollständig geöffnet“ jeweils verschiedene Zwischenstellungen auf, welche unterschiedliche Öffnungsgrade der Lufteinlässe 3a, 3b ermöglichen. In der ersten Endposition „geschlossen“ liegen die Luftleiteinrichtungen 4a', 4b-2' jeweils am Lufteinlassgehäuse 3 abdichtend an. In der Darstellung aus 1b ist der erste Lufteinlass 3a „vollständig geöffnet“, während der zweite Lufteinlass 3b „geschlossen“ ist.
Mit der Ausbildung der unabhängig voneinander schwenkbaren Luftleiteinrichtungen 4a', 4b-2' ist zwar auch eine unabhängige Steuerung von Frischluft und Umluft in das Lufteinlassgehäuse 3 mit einer Staudruckregelung am ersten Lufteinlass 3a möglich, wenn die erste Luftleiteinrichtung 4a' zur Endposition „geschlossen“ verfahren wird, diese jedoch noch nicht erreicht. Allerdings sind gering geöffnete Strömungsquerschnitte des ersten Lufteinlasses 3a zur Staudruckkompensation schwer zu kontrollieren, da eine minimale Drehung der ersten Luftleiteinrichtung 4a' eine große Änderung des Strömungsquerschnitts bewirkt.
In den 2a und 2b sowie 2c und 2d ist jeweils ein drittes Klimagerät 1-3' aus dem Stand der Technik in Gegenüberstellung mit einem erfindungsgemäßen Klimagerät 1 eines Kraftfahrzeugs jeweils mit dem Lufteinlassgehäuse 3 mit zwei Lufteinlässen 3a, 3b und jeweils einer Luftleiteinrichtung 4a', 4a, 4b zum unabhängigen Variieren der Strömungsquerschnitte der Lufteinlässe 3a, 3b zum Einströmen von Frischluft aus der Umgebung sowie von Umluft aus dem Fahrgastraum jeweils in einer Schnittdarstellung gezeigt.
Das erfindungsgemäße Klimagerät 1 weist einen Bypassströmungskanal 7 mit einer Luftleiteinrichtung, insbesondere einer Staudruckluftleiteinrichtung 8, zum Öffnen und Verschließen des Bypassströmungskanals 7 auf. Der Bypassströmungskanal 7 erstreckt sich dabei parallel zum Lufteinlass 3a zum Einströmen von Frischluft aus der Umgebung, insbesondere parallel zur verschließenden Querschnittsfläche des Lufteinlasses 3a. Dabei zweigt der Bypassströmungskanal 7 vor der zu verschließenden Querschnittsfläche des Lufteinlasses 3a ab und mündet nach der zu verschließenden Querschnittsfläche des Lufteinlasses 3a in den Lufteinlass 3a ein.
Gemäß den 2a und 2b sind jeweils der erste Lufteinlass 3a zum Einströmen von Frischluft vollständig geöffnet und der zweite Lufteinlass 3b zum Einströmen von Umluft geschlossen, sodass ausschließlich Frischluft durch den ersten Lufteinlass 3a angesaugt wird. Die Staudruckluftleiteinrichtung 8 und damit der Bypassströmungskanal 7 des Klimagerätes 1 sind nach 2b geschlossen. Gemäß der 2c und 2d sind jeweils der erste Lufteinlass 3a zum Einströmen von Frischluft geschlossen und der zweite Lufteinlass 3b zum Einströmen von Umluft vollständig geöffnet. Die Staudruckluftleiteinrichtung 8 und damit der Bypassströmungskanal 7 des Klimagerätes 1 sind nach 2d ebenfalls geschlossen, sodass ausschließlich Umluft durch den zweiten Lufteinlass 3b in das Lufteinlassgehäuse 3 einströmt.
Die ersten Luftleiteinrichtungen 4a', 4a sind jeweils als eine Luftklappe beziehungsweise mittengelagerte Drehklappe zwischen zwei Endpositionen um eine Drehachse 6 schwenkbar gelagert. Die Drehachse 6 ist jeweils im Bereich der zu verschließenden Querschnittsfläche des ersten Lufteinlasses 3a angeordnet. Die zweiten Luftleiteinrichtungen 4b sind ebenfalls jeweils als eine Luftklappe ausgebildet, zwischen zwei Endpositionen um eine Drehachse schwenkbar, welche im Vergleich zur Drehachse 6 der ersten Luftleiteinrichtung 4a', 4a beabstandet zur zu verschließenden Querschnittsfläche der Lufteinlässe 3b angeordnet sind.
Bei dem dritten Klimagerät 1-3' aus dem Stand der Technik erfolgt die Staudruckregelung direkt über die den Strömungsquerschnitt des ersten Lufteinlasses 3a variierende erste Luftleiteinrichtung 4a'. Dabei wird die erste Luftleiteinrichtung 4a' mit steigendem Staudruck den Strömungsquerschnitt des ersten Lufteinlasses 3a stetig verschließend bewegt.
Die Staudruckluftleiteinrichtung 8 des Bypassströmungskanals 7 dient dem Variieren des Strömungsquerschnitts des Bypassströmungskanals 7 zum Einströmen von Frischluft aus der Umgebung in das Klimagerät 1 unabhängig von der Stellung der Luftleiteinrichtung 4a des ersten Lufteinlasses 3a und weist auf dem Verfahrweg von einer ersten Endposition „geschlossen“ zu einer zweiten Endposition „vollständig geöffnet“ jeweils verschiedene Zwischenstellungen auf, welche unterschiedliche Öffnungsgrade des Bypassströmungskanals 7 ermöglichen. In der ersten Endposition „geschlossen“ liegt die Staudruckluftleiteinrichtung 8 am Lufteinlassgehäuse 3 abdichtend an.
Insbesondere bei Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs, welche lediglich einen geringen Staudruck der Frischluft verursachen, ist die Staudruckluftleiteinrichtung 8 geschlossen, sodass die Luftmenge der in das Klimagerät 1 einströmenden Frischluft mittels der ersten Luftleiteinrichtung 4a eingestellt wird.
Die 3a und 3b zeigen jeweils eine Detailansicht der ersten Luftleiteinrichtung 4a' des ersten Lufteinlasses 3a innerhalb des Lufteinlassgehäuses 3 des dritten Klimagerätes 1-3' aus den 2a und 2c in einer Zwischenstellung zur Staudruckkompensation.
Das vom Staudruck abhängige Verschließen des ersten Lufteinlasses 3a durch Drehen der ersten Luftleiteinrichtung 4a' um die Drehachse 6 führt bei großen Staudrücken und geringen geförderten Mengen an Frischluft zu sehr schmalen Spalten 9 zwischen der ersten Luftleiteinrichtung 4a' und dem Lufteinlassgehäuse 3 beziehungsweise sehr schmalen spaltförmig ausgebildeten Strömungsquerschnitten des ersten Lufteinlasses 3a. Der offene Strömungsquerschnitt ist jeweils zwischen den Stirnkanten der ersten Luftleiteinrichtung 4a' und der Wandung des Lufteinlassgehäuses 3 ausgebildet. Die in radialer Richtung sehr geringe Ausdehnungen aufweisenden Spalte 9 sind über sehr kleine Drehwinkel der ersten Luftleiteinrichtung 4a um die Drehachse 6 zu steuern, was zudem durch geeignet ausgebildete Konturen am Lufteinlassgehäuse 3 im Bereich der Anschläge der Luftleiteinrichtung 4a' unterstützt werden kann.
Die Staudruckregelung ist bei sehr gering geöffneten Strömungsquerschnitten des ersten Lufteinlasses 3a aufgrund von nicht spielfreier Steuerung der Bewegung der ersten Luftleiteinrichtung 4a' durch einen Antrieb mit einem herkömmlichen Schrittmotor nicht möglich. Infolge des lediglich gering geöffneten Strömungsquerschnitts und der Menge des durch den geöffneten Strömungsquerschnitt hindurchströmenden Luftmassenstroms können zudem störende Geräusche, wie Rauschen oder Pfeifen, emittiert werden.
Aus den 4a bis 4c geht jeweils das erfindungsgemäße Klimagerät 1 eines Kraftfahrzeugs mit dem Lufteinlassgehäuse 3 mit zwei Lufteinlässen 3a, 3b und dem Bypassströmungskanal 7 zum ersten Lufteinlass 3a sowie jeweils einer Luftleiteinrichtung 4a, 4b zum unabhängigen Variieren der Strömungsquerschnitte der Lufteinlässe 3a, 3b und einer Staudruckluftleiteinrichtung 8 zum unabhängigen Variieren des Strömungsquerschnitts des Bypassströmungskanals 7 in einer perspektivischen Ansicht hervor. Dabei ist die erste Luftleiteinrichtung 4a jeweils in der Endposition „vollständig geöffnet“ angeordnet.
Die als Luftklappe ausgebildete Staudruckluftleiteinrichtung 8, auch als Staudruckklappe bezeichnet, ist derart ausgebildet, den Bypassströmungskanal 7 vollständig zu verschließen. Dabei weist der Bypassströmungskanal 7 einen wesentlich geringeren Strömungsquerschnitt als der erste Lufteinlass 3a auf.
Da sowohl durch den ersten Lufteinlass 3a als auch durch den Bypassströmungskanal 7 Frischluft aus der Umgebung in das Klimagerät 1 einströmt, stellen die Strömungsquerschnitte des ersten Lufteinlasses 3a und des Bypassströmungskanals 7 gemeinsam einen Strömungsquerschnitt für die Frischluft dar. Die Staudruckluftleiteinrichtung 8 ist dabei unabhängig von der ersten Luftleiteinrichtung 4a bewegbar und dient derart dem Variieren lediglich eines Anteils des gesamten Strömungsquerschnitts für die Frischluft. Der einen Anteil des Strömungsquerschnitts für die Frischluft darstellende Strömungsquerschnitt des Bypassströmungskanals 7 ist mit der Staudruckluftleiteinrichtung 8 variierbar, insbesondere öffenbar und verschließbar.
Die erste Luftleiteinrichtung 4a und die Staudruckluftleiteinrichtung 8 sind jeweils als mittengelagerte Drehklappen ausgebildet und jeweils zwischen den zwei Endpositionen „geschlossen“ und „vollständig geöffnet“ um eine Drehachse 6, 10 schwenkbar. Die erste Luftleiteinrichtung 4a und die Staudruckluftleiteinrichtung 8 weisen auf dem Verfahrweg zwischen den Endpositionen jeweils verschiedene Zwischenstellungen auf, welche unterschiedliche Öffnungsgrade des Lufteinlasses 3a beziehungsweise des Bypassströmungskanals 7 ermöglichen.
Die Drehachsen 6, 10 sind jeweils im Bereich der zu verschließenden Querschnittsfläche, insbesondere des ersten Lufteinlasses 3a beziehungsweise des Bypassströmungskanals 7, angeordnet.
Aus 5a geht eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Klimagerätes 1 aus 4a hervor. Dabei sind der erste Lufteinlass 3a geschlossen und der Bypassströmungskanal 7 zum Einströmen von Frischluft zur Staudruckkompensation sowie der zweite Lufteinlass 3b zum Einströmen von Umluft jeweils vollständig geöffnet. Der angesaugte Luftmassenstrom ist folglich als eine Mischung aus Frischluft und Umluft zusammengesetzt.
Nach 5b, welche eine Detaildarstellung des Bypassströmungskanals 7 des erfindungsgemäßen Klimagerätes 1 aus 4a zeigt, sind der erste Lufteinlass 3a geschlossen und der Bypassströmungskanal 7 zur Staudruckkompensation teilweise geöffnet. In 5b ist die Staudruckluftleiteinrichtung 8 in einer Zwischenstellung zur Staudruckkompensation bei hohem Stauluftdruck ausgerichtet, während die Staudruckluftleiteinrichtung 8 in der Anordnung nach 5a in der Endstellung „vollständig geöffnet“ zur Staudruckkompensation bei geringerem Stauluftdruck ausgerichtet ist.
Dabei ist die erste Luftleiteinrichtung 4a in der Endposition „geschlossen“ fixiert angeordnet, während die innerhalb des Bypassströmungskanals 7 angeordnete Staudruckluftleiteinrichtung 8 unabhängig von der ersten Luftleiteinrichtung 4a um die Drehachse 10 verstellbar ist, um zwischen dem Lufteinlassgehäuse 3 und der Staudruckluftleiteinrichtung 8 jeweils einen offenen Spalt 11 beziehungsweise einen spaltförmigen, offenen Strömungsquerschnitt des Bypassströmungskanals 7 und damit des Strömungsquerschnitts für die Frischluft bereitzustellen. Die Frischluft strömt in Strömungsrichtung 12 jeweils zwischen den Stirnkanten der Staudruckluftleiteinrichtung 8 und der Wandung des Bypassströmungskanals 7 des Lufteinlassgehäuses 3 und damit durch den geöffneten Strömungsquerschnitt des Bypassströmungskanals 7 hindurch.
Die Stirnkanten der ersten Luftleiteinrichtung 4a liegen an der Wandung des Lufteinlassgehäuses 3, den Strömungsquerschnitt des ersten Lufteinlasses 3a verschließend, an. Zwischen der ersten Luftleiteinrichtung 4a und der Wandung des Lufteinlassgehäuses 3 ist vorteilhaft jeweils ein Dichtelement vorgesehen. Die innerhalb des Bypassströmungskanals 7 angeordnete Staudruckluftleiteinrichtung 8 ist im Gegensatz zur ersten Luftleiteinrichtung 4a um die Drehachse 10 derart verstellt, dass der Strömungsquerschnitt des Bypassströmungskanals 7 je nach Bedarf anteilig geöffnet ist beziehungsweise zwischen dem Lufteinlassgehäuse 3 und der Staudruckluftleiteinrichtung 8 jeweils ein offener Spalt 11 bereitgestellt ist. Der Strömungsquerschnitt für die Frischluft ist im Bereich des Bypassströmungskanals 7 zumindest teilweise geöffnet.
Die jeweils als mittengelagerte Drehklappen ausgebildeten erste Luftleiteinrichtung 4a und Staudruckluftleiteinrichtung 8 können jeweils mit einem Antriebselement verbunden sein, welche jeweils als Stellmotor, insbesondere als linearer beziehungsweise kontinuierlicher Stellmotor oder als Schrittmotor, ausgebildet sind.
Alternativ können die erste Luftleiteinrichtung 4a und die Staudruckluftleiteinrichtung 8 über einen gemeinsamen beziehungsweise miteinander gekoppelten Mechanismus angesteuert werden, sodass lediglich ein Aktuator, beispielsweise ein Schrittmotor, zum Betätigen beider Luftleiteinrichtungen notwendig ist.
Mit dem zum Ansteuern der ersten Luftleiteinrichtung 4a separaten Ansteuern der Staudruckluftleiteinrichtung 8 und damit dem vollständigen Verschließen der ersten Luftleiteinrichtung 4a sowie dem zumindest teilweisen Öffnen der Staudruckluftleiteinrichtung 8 können deutlich geringere Strömungsquerschnitte für die Frischluft als ausschließlich mit der ersten Luftleiteinrichtung 4a eingestellt werden.
Die Ausbildung des Bypassströmungskanals 7 mit der Staudruckluftleiteinrichtung 8 ermöglicht eine sehr feine Steuerung des Spaltes 11 als Strömungsquerschnitt für die Frischluft, da die Änderung des Strömungsquerschnitts des für die Frischluft abhängig vom Drehwinkel der Staudruckluftleiteinrichtung 8 wesentlich kleiner ist als die Änderung des Strömungsquerschnitts des ersten Lufteinlasses 3a abhängig vom Drehwinkel der ersten Luftleiteinrichtung 4a. Die Staudruckkompensation kann derart sehr präzise gesteuert werden.
Bei einem Betriebsmodus mit einer Mischung aus Umluft und lediglich einem geringen Anteil an Frischluft ist beispielsweise bei Frischluft mit sehr geringer Temperatur lediglich die geringe Menge an Frischluft zu erwärmen, während bei Frischluft mit sehr hoher Temperatur lediglich die geringe Menge an Frischluft abzukühlen ist, was insbesondere bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen jeweils zu einer erheblichen Energieeinsparung führt und sich damit auf die Reichweite des Kraftfahrzeugs auswirkt, welche deutlich erhöht wird.
Im geschlossenen Endzustand der Staudruckluftleiteinrichtung 8, beispielsweise gemäß der 2b und 2d, liegen die Stirnkanten der Staudruckluftleiteinrichtung 8 an der Wandung des Lufteinlassgehäuses 3, den Strömungsquerschnitt des Bypassströmungskanals 7 verschließend, an. Zwischen der Wandung des Lufteinlassgehäuses 3 im Bereich des Bypassströmungskanals 7 und der Staudruckluftleiteinrichtung 8 ist vorteilhaft ein Dichtelement vorgesehen.
In 5c ist eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Klimagerätes 1 aus 4a mit einer Ausrichtung der Luftleiteinrichtungen 4a, 4b gezeigt, bei welcher der erste Lufteinlass 3a geschlossen und der Bypassströmungskanal 7 zum Einströmen von Frischluft zur Staudruckkompensation vollständig geöffnet sowie der zweite Lufteinlass 3b zum Einströmen von Umluft geschlossen sind. Es wird folglich ausschließlich Frischluft in das Klimagerät 1 angesaugt.
Je nach benötigter Luftmenge und geforderter Regelgenauigkeit sind verschiedene Ausführungsformen des Bypassströmungskanals 7 mit der Staudruckluftleiteinrichtung 8 denkbar. Neben dem in den Figuren dargestellten Bypassströmungskanal 7 auf einer ersten Seite des Lufteinlasses 3a kann der Bypassströmungskanal auch an einer von der ersten Seite abweichenden zweiten Seite oder beiderseits des Lufteinlasses ausgebildet sein. Zudem sind je nach vorliegendem Bauraum Mischformen mit Bypasskanälen an verschiedenen Seiten des Lufteinlasses für die Frischluft möglich.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN

1, 1-1', 1-2', 1-3': Klimagerät
2: Gebläsegehäuse
3: Lufteinlassgehäuse
3a: erster Lufteinlass
3b: zweiter Lufteinlass
4a, 4a': erste Luftleiteinrichtung
4b, 4b-1', 4b-2': (zweite) Luftleiteinrichtung
5: Gebläse
6: Drehachse erste Luftleiteinrichtung 4a, 4a'
7: Bypassströmungskanal
8: Staudruckluftleiteinrichtung
9: Spalt erste Luftleiteinrichtung 4a, 4a'
10: Drehachse Staudruckluftleiteinrichtung 8
11: Spalt Staudruckluftleiteinrichtung 8
12: Strömungsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19915966 A1 [0005]
DE 102004004165 B3 [0013]

Claims

Klimagerät (1) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Gehäuse mit mindestens einem ersten Lufteinlass (3a) für den Einlass von Frischluft aus der Umgebung und einem zweiten Lufteinlass (3b) für den Einlass von Umluft aus einem Fahrgastraum sowie jeweils eine Luftleiteinrichtung (4a, 4b) zum unabhängigen Variieren von Strömungsquerschnitten der Lufteinlässe (3a, 3b), wobei die Luftleiteinrichtung (4a, 4b) jeweils als eine Luftklappe ausgebildet ist, welche zwischen zwei Endpositionen bewegbar gelagert angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum ersten Lufteinlass (3a) ein Bypassströmungskanal (7) mit einer Staudruckluftleiteinrichtung (8) ausgebildet ist, wobei die Staudruckluftleiteinrichtung (8) als eine Luftklappe zwischen zwei Endpositionen bewegbar gelagert angeordnet derart ausgebildet ist, den Bypassströmungskanal (7) in einer Endposition vollständig zu verschließen.
Klimagerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypassströmungskanal (7) einen geringeren Strömungsquerschnitt aufweist als der erste Lufteinlass (3a).
Klimagerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Staudruckluftleiteinrichtung (8) unabhängig von der Luftleiteinrichtung (4a) zum Variieren des Strömungsquerschnitts des ersten Lufteinlasses (3a) bewegbar ist.
Klimagerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (4a) des ersten Lufteinlasses (3a) und/oder die Luftleiteinrichtung (4b) des zweiten Lufteinlasses (3b) und/oder die Staudruckluftleiteinrichtung (8) zum Variieren des Strömungsquerschnitts des Bypassströmungskanals (7) jeweils um eine Drehachse (6, 10) schwenkbar gelagert angeordnet ist/sind.
Klimagerät (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Staudruckluftleiteinrichtung (8) als eine mittengelagerte Drehklappe ausgebildet ist, welche zwischen einer ersten Endposition „geschlossen“ und einer zweiten Endposition „vollständig geöffnet“ um die Drehachse (10) schwenkbar gelagert angeordnet ist.
Klimagerät (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (4a) zum Variieren des Strömungsquerschnitts des ersten Lufteinlasses (3a) als eine mittengelagerte Drehklappe ausgebildet ist, welche zwischen einer ersten Endposition „geschlossen“ und einer zweiten Endposition „vollständig geöffnet“ um die Drehachse (6) schwenkbar gelagert angeordnet ist.
Klimagerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Gebläsegehäuse (2) zur Aufnahme eines Gebläses (5) und ein Lufteinlassgehäuse (3) mit den Lufteinlässen (3a, 3b) sowie dem Bypassströmungskanal (7) aufweist.
Klimagerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Staudruckluftleiteinrichtung (8) auf einem Verfahrweg zwischen den zwei Endpositionen stufenlos in Zwischenstellungen zum Öffnen des Strömungsquerschnitts des Bypassströmungskanals (7) mit unterschiedlichem Öffnungsgrad ausrichtbar ist, wobei die Staudruckluftleiteinrichtung (8) in einer ersten Endposition „geschlossen“ am Gehäuse, insbesondere an einem Lufteinlassgehäuse (3) des Gehäuses, den Bypassströmungskanal (7) abdichtend anliegt.
Klimagerät (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (4b) zum Variieren des Strömungsquerschnitts des zweiten Lufteinlasses (3b) als eine Drehklappe ausgebildet ist, welche zwischen einer ersten Endposition „geschlossen“ und einer zweiten Endposition „vollständig geöffnet“ um die Drehachse schwenkbar gelagert angeordnet ist, wobei die Drehachse beabstandet zur zu verschließenden Querschnittsfläche des zweiten Lufteinlasses (3b) ausgebildet ist.
Klimagerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (4a, 4b) auf einem Verfahrweg zwischen den zwei Endpositionen jeweils stufenlos in Zwischenstellungen zum Öffnen des Strömungsquerschnitts des Lufteinlasses (3a, 3b) mit unterschiedlichem Öffnungsgrad ausrichtbar ist, wobei in einer ersten Endposition „geschlossen“ die Luftleiteinrichtung (4a, 4b) jeweils am Lufteinlassgehäuse (3) den Lufteinlass (3a, 3b) abdichtend anliegt.
Klimagerät (1) nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleiteinrichtung (4a) des ersten Lufteinlasses (3a) und die Staudruckluftleiteinrichtung (8) jeweils mit einem Antriebselement oder über einen Antriebsmechanismus mit einem gemeinsamen Antriebselement verbunden sind.
Klimagerät (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement als ein Stellmotor ausgebildet ist.
Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug mit Mitteln zur Förderung, zur Kühlung und zur Erwärmung von Luft, aufweisend ein Klimagerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Verfahren zum Betreiben eines Klimagerätes (1) für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei eine Zusammensetzung eines in das Klimagerät (1) angesaugten Luftmassenstromes aus reiner Frischluft aus der Umgebung, reiner Umluft aus dem Fahrgastraum oder einer Mischung aus Frischluft und Umluft mit dem Verstellen von Positionen von Luftleiteinrichtungen (4a, 4b) sowie einer Staudruckluftleiteinrichtung (8) zum unabhängigen Variieren von Strömungsquerschnitten von Lufteinlässen (3a, 3b) und einem Bypassströmungskanal (7) eingestellt wird, wobei in einem Betriebsmodus einer Staudruckkompensation ein Massenstrom der Frischluft durch den Strömungsquerschnitt des Bypassströmungskanals (7) gedrosselt wird, indem eine im Strömungsquerschnitt eines Lufteinlasses (3a) der Frischluft angeordnete Luftleiteinrichtung (4a) in eine Endposition „geschlossen“ verbracht wird und eine im Bypassströmungskanal (7) angeordnete Staudruckluftleiteinrichtung (8) unabhängig von der Luftleiteinrichtung (4a) des Lufteinlasses (3a) der Frischluft derart verstellt wird, dass zwischen einer Wandung eines Gehäuses des Klimagerätes (1) und der Staudruckluftleiteinrichtung (8) ein offener Spalt (11) ausgebildet wird und der Strömungsquerschnitt des Lufteinlasses (3a) der Frischluft aus der Umgebung abhängig von der Ausrichtung der Staudruckluftleiteinrichtung (8) geöffnet wird.