DE10213986A1

DE10213986A1 - Vorrichtung zur Luftführung in einer Klimatisierungsanlage

Info

Publication number: DE10213986A1
Application number: DE2002113986
Authority: DE
Inventors: Dieter Schmadl; Klaus Voigt
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-16

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (28) zur Luftmengensteuerung in einer Klimatisierungsanlage (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Ein Steuerelement (29) ist zwischen einem Zuluftraum (4) und einem Abluftraum (5) angeordnet und ist mit einer Stelleinrichtung (30) zwischen zwei Relativlagen verstellbar. Das Steuerelement (29) steuert in Abhängigkeit seiner Relativlage eine kommunizierende Verbindung vom Zuluftraum (4) zum Abluftraum (5). Um die durch den Abluftraum (5) abströmende Luftmenge zu steuern, ist die Stelleinrichtung (30) so ausgebildet, dass sie das Steuerelement (29) in Abhängigkeit eines getakteten Steuersignals permanent zwischen den zwei Relativlagen verstellt, in denen das Steuerelement (29) jeweils während einer der jeweiligen Relativlage zugeordneten Verweildauer stillsteht. Die in der einen Relativlage vorliegende kommunizierende Verbindung zwischen dem Zuluftraum (4) und dem Abluftraum (5) ist im Wesentlichen in Abhängigkeit derjenigen Verweildauer gesteuert, während der sich das Steuerelement (29) in der dieser Verbindung zugeordneten Relativlage befindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Luftmengensteuerung und/oder zur Luftmischung und/oder zur Luftverteilung in einer Klimatisierungsanlage, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine mit einer derartigen Vorrichtung ausgestattete Klimatisierungsanlage ist beispielsweise aus der EP 0 507 151 B1 bekannt. Die Vorrichtung weist ein als Scheibe oder als Hohlzylinder ausgebildetes Steuerelement auf, das zwischen einem mit einem Wärmetauscher kommunizierenden Zuluftraum und mehreren, jeweils mit einer Luftaustrittsdüse verbundenen Abluftkanälen angeordnet ist. Das Steuerelement ist drehend verstellbar und besitzt eine Durchlassöffnung, die durch Drehen des Steuerelements mit den Einlassöffnungen der Abluftkanäle in Überdeckung gebracht werden kann, wobei der jeweilige Abluftkanal dann mit dem Zuluftraum kommuniziert. In Abhängigkeit der Relativlage des Steuerelements können die kommunizierenden Verbindungen zwischen dem Zuluftraum und den Abluftkanälen gesteuert werden. Bei der bekannten Vorrichtung ist das Steuerelement mit Hilfe einer entsprechenden Stelleinrichtung, z. B. ein Elektromotor, permanent und stufenlos rotierend angetrieben. Hierdurch werden während einer vollständigen Umdrehung des Steuerelements alle Abluftkanäle einmal angesteuert und mit Luft versorgt. Dadurch kann in allen Abluftkanälen und somit an allen Luftaustrittsdüsen eine pulsierende Luftströmung erzielt werden. Insbesondere bei einem Kraftfahrzeug kann durch eine gepulste Eindüsung der klimatisierten Luft eine Komfortsteigerung erzielt werden, da bei einer gepulsten Luftzuführung unangenehme Zugerscheinungen reduziert werden können. Bei der bekannten Vorrichtung kann über die Drehzahl, mit der das Steuerelement rotiert, die Pulsationsfrequenz der Luftströmung variiert werden.

Aus der DE 197 57 194 A1 ist eine weitere Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, die mit wenigstens einem scheibenförmigen Steuerelement arbeitet, das um eine parallel zur Strömungsrichtung verlaufende Drehachse drehend verstellbar ist. Diese Steuerscheibe besitzt eine Ausnehmung, die zum Steuern eines Abluftkanals durch Drehen mit einer Einlassöffnung dieses Abluftkanals mehr oder weniger in Überlappung gebracht werden kann. Die eingestellte Drehlage der Steuerscheibe definiert dann eine kontinuierliche Strömung, insbesondere deren Volumenstrom.

Die DE 35 14 358 C2 zeigt eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei der das Steuerelement durch eine Rolljalousie gebildet ist, die wenigstens eine Ausnehmung enthält. Mit Hilfe dieser Rolljalousie können wenigstens zwei Strömungswege gesteuert werden, indem durch eine Verstellung der Rolljalousie die Relativlage der Ausnehmung quer zu den Strömungswegen variiert wird. Die eingestellte Relativlage der Rolljalousie bzw. deren Ausnehmung bestimmt dann eine kontinuierliche Strömung.

Die DE 198 04 115 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Luftverteilung, bei der ein Steuerelement einen Strömungsweg enthält, dessen Eingang permanent mit einem Zuluftkanal verbunden ist und dessen Ausgang in Abhängigkeit der Drehlage des Steuerelements mit mehreren Abluftkanälen einzeln oder paarweise verbunden werden kann. Dementsprechend können auch hier die kommunizierenden Verbindungen zwischen dem Zuluftkanal und den Abluftkanälen in Abhängigkeit der Relativlage des Steuerelements gesteuert werden, so dass sich auch hier eine kontinuierliche Strömung einstellt.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere eine gepulste Luftströmung sowie eine vereinfachte Luftführung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine kommunizierende Verbindung zwischen einem Zuluftraum oder mehreren Zulufträumen und einem Abluftraum oder mehreren Ablufträumen durch eine permanente, getaktete bzw. intermitierende Verstellung des Steuerelements zu steuern, wobei durch abwechselndes Öffnen und Schließen der jeweiligen Verbindung eine gepulste Luftströmung durch diese Verbindung realisiert wird. Beim getakteten Betätigen wird die jeweilige Strömungsverbindung für eine bestimmte Verweildauer geöffnet bzw. gesperrt. Durch Variieren dieser Verweildauer kann die durch die Verbindung strömende Luftmenge gesteuert werden. Je länger die Verbindung pro Takt geöffnet bzw. aktiv ist, desto größer ist die strömende Luftmenge und vice versa. Die Luftmengensteuerung erfolgt somit nicht mehr oder nicht mehr allein durch die Relativlage des Steuerelements, sondern im wesentlichen durch den Zeitanteil an der Taktzeit, den das Steuerelement in derjenigen Relativlage verbringt, die eine gewünschte Verbindung zwischen einem oder mehreren Zulufträumen und einem oder mehreren Ablufträumen ermöglicht. Dieses neuartige Prinzip zur Luftmengensteuerung ermöglicht es außerdem, dem jeweiligen Steuerelement eine Zusatzfunktion zuzuordnen, da über die verschiedenen Relativlagen, die das Steuerelement getaktet einnimmt, unterschiedliche Verbindungen zwischen Zulufträumen und Ablufträumen quasi simultan mit ein und demselben Steuerelement gesteuert werden können.

Bei einer besonderen Ausführungsform mit nur einem einzigen Zuluftraum und nur einem einzigen Abluftraum können zwei Relativlagen für das Steuerelement vorgesehen sein, wobei diese beiden Relativlagen dann so gewählt sind, dass das Steuerelement die Verbindung zwischen Zuluftraum und Abluftraum in der einen Relativlage maximal öffnet und in der anderen Relativlage maximal schließt. In Abhängigkeit der Verweildauern, in denen das Steuerelement die eine oder die andere Relativlage einnimmt, kann dann die durch den Abluftraum abströmende Luftmenge gesteuert werden. Dabei kann durch entsprechende Verweildauern die Luftmenge durchaus in einem Bereich von 0%-100% eingestellt werden.

Bei einer anderen Ausführungsform mit wenigstens zwei Zulufträumen und nur einem einzigen Abluftraum kann jedem Zuluftraum eine Relativlage für das Steuerelement zugeordnet sein, in der das Steuerelement den jeweiligen Zuluftraum maximal mit dem einen Abluftraum verbindet. Bei diesem Aufbau kann in Abhängigkeit der Verweildauern, während denen das Steuerelement die eine oder die andere Relativlage einnimmt, ein Mischungsverhältnis der über die Zulufträume zugeführten und durch den Abluftraum abströmenden Luft gesteuert werden. Durch eine entsprechende Auswahl der Verweildauern kann der über einen der Zulufträume zugeführte Luftanteil zwischen 0% und 100% variieren.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform mit nur einem einzigen Zuluftraum und mindestens zwei Ablufträumen kann jedem Abluftraum eine Relativlage für das Steuerelement zugeordnet sein, in der das Steuerelement den jeweiligen Abluftraum maximal mit dem einen Zuluftraum verbindet. Bei einem solchen Aufbau kann in Abhängigkeit der Verweildauern, während der das Steuerelement die jeweilige Relativlage einnimmt, eine Verteilung der über den einen Zuluftraum zugeführten Luft auf die verschiedenen Ablufträume gesteuert werden. Auch hier kann die Ansteuerung des Steuerelements zweckmäßig so erfolgen, dass die Verteilung auf den einzelnen Abluftraum zwischen 0% und 100% variierbar ist.

Das bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendete Steuerelement kann grundsätzlich einen beliebigen Aufbau besitzen. Zweckmäßig kann das Steuerelement als translatorisch verstellbarer Schieber oder als translatorisch verstellbare Rolljalousie oder als rotatorisch verstellbare Scheibe oder rotatorisch verstellbarer Hohlzylinder ausgebildet sein, wobei jedes Steuerelement über wenigstens eine geeignete Steueröffnung verfügt, die in Abhängigkeit der jeweiligen Relativlage die Verbindung zwischen einem oder mehreren Zulufträumen und einem oder mehreren Ablufträumen schafft. Bei einer besonders vorteilhaften Anwendung können mehrere Vorrichtung nach der Erfindung in einer Klimatisierungsanlage, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, angeordnet sein, bei der ein Zuluftkanal von einem Lufteintritt zu einer Verzweigung führt, von der ein Kaltluftweg und ein Warmluftweg zu einem Mischraum führen, dem ein Verteiler nachgeordnet ist, von dem mehrere Abluftkanäle ausgehen, die jeweils mit einem Luftaustritt verbunden sind. Eine als Luftverteiler arbeitende erste Vorrichtung steuert dann die Verteilung der Luftströmung vom Mischraum auf die verschiedenen Abluftkanäle. Eine zweite Vorrichtung steuert dann die Mischung von Warmluftweg und Kaltluftweg beim Eintritt der Luftwege in den Mischraum. Eine dritte Vorrichtung steuert dann die Luftmenge, die den Luftwegen zugeführt wird.

Von besonderem Interesse ist eine Weiterbildung, bei der die Betätigungen der einzelnen Vorrichtungen so aufeinander abgestimmt sind, dass zumindest an zwei Abluftkanälen Luftströmungen einstellbar sind, die sich hinsichtlich Luftmenge und/oder Lufttemperatur und/oder Impulsstärke (Strömungsgeschwindigkeit) voneinander unterscheiden. Die hierdurch erzielbare Komfortsteigerung soll anhand eines Beispiels erläutert werden: Für die Innenraumbelüftung eines Kraftfahrzeugs kann mit Hilfe einer derart aufgebauten Klimatisierungsanlage beispielsweise für den Fußraum eine relativ warme und relativ starke Luftzuführung eingestellt werden, während gleichzeitig eine kühlere und schwächere Luftströmung an einer Mitteldüse in den Fahrgastraum eintritt.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht auf einen Ausschnitt einer Klimatisierungsanlage,
Fig. 2 und 3 vereinfachte Ansichten auf einen Teilbereich der Klimatisierungsanlage gemäß Fig. 1 bei unterschiedlichen Schaltzuständen und
Fig. 4 bis 6 verschiedene Ansichten auf einen anderen Teilbereich der Klimatisierungsanlage gemäß Fig. 1 bei unterschiedlichen Schaltzuständen.
Entsprechend Fig. 1 besitzt eine hier nur teilweise dargestellte Klimatisierungsanlage 1, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ein Gehäuse 2, in dem Luft bzw. eine Luftströmung geführt wird. Das Gehäuse 2 besitzt einen Lufteintritt 3, durch den zu klimatisierende Luft, z. B. Frischluft aus der Umgebung des Fahrzeugs und/oder Umluft aus einem Fahrzeuginnenraum des Fahrzeugs, in das Gehäuse 2 eintritt. Stromauf des Lufteintritts 3 kann ein hier nicht dargestelltes Gebläse angeordnet sein, das die Luft antreibt. Im Gehäuse 2 ist ein Zuluftkanal 4 ausgebildet, der vom Lufteintritt 3 zu einer Verzweigung 5 führt, bei der sich der Zuluftkanal 4 in einen durch einen unterbrochenen Pfeil symbolisierten Kaltluftweg 6 und einen ebenfalls durch einen unterbrochen Pfeil symbolisierten Warmluftweg 7 aufteilt. Im Warmluftweg 7 ist ein Heizgerät 8 im Gehäuse 2 angeordnet, das beispielsweise durch einen durchströmbaren Wärmetauscher gebildet ist, dessen Vorlaufanschluss 9 und dessen Rücklaufanschluss 10 z. B. an einen Kühlkreis einer Brennkraftmaschine angeschlossen sind, die in einem mit der Klimatisierungsanlage 1 ausgestatteten Fahrzeug angeordnet ist. Während der Warmluftweg 7 durch das Heizgerät 8 führt, umgeht der Kaltluftweg 6 das Heizgerät 8.
Die beiden Luftwege 6 und 7 führen zu einem Mischraum 11, in den dementsprechend aus dem Kaltluftweg 6 Kaltluft und aus dem Warmluftweg 7 Warmluft eintreten und sich vermischen. Der Mischraum 11 ist durch einen Verteiler 12 begrenzt, von dem mehrere, hier drei, Abluftkanäle 13, 14, 15 ausgehen. Jeder dieser Abluftkanäle 13, 14, 15 ist mit einem hier nicht dargestellten Luftaustritt verbunden, der beispielsweise durch eine oder mehrere in den Fahrzeuginnenraum einmündende Austrittsöffnungen oder Austrittsdüsen gebildet sein kann. Beispielsweise führt der erste Abluftkanal 13 zu Körperdüsen, die auf den Körper der Fahrzeuginnensassen ausrichtbar sind, z. B. Mitteldüsen und Seitendüsen. Der zweite Abluftkanal 14 kann beispielsweise zu Defrosterdüsen führen, mit denen die Windschutzscheibe des Fahrzeugs beaufschlagbar ist. Schließlich kann der dritte Abluftkanal 15 zu Fußraumdüsen führen, mit denen klimatisierte Luft in den oder die Fußräume des Fahrzeuginnenraums eingeleitet werden kann. Es ist klar, dass grundsätzlich auch mehr Abluftkanäle 13, 14, 15 vorgesehen sein können, beispielsweise getrennte Abluftkanäle 13, 14, 15 für Fahrer und Beifahrer.
Bei der erfindungsgemäßen Klimatisierungsanlage 1 ist der Verteiler 12 durch eine erste Vorrichtung zur Luftmengensteuerungen und/oder Luftmischung und/oder Luftverteilung gebildet, die im folgenden auch mit 12 bezeichnet wird. Diese erste Vorrichtung 12 besitzt ein erstes Steuerelement 16, das mit Hilfe einer hier nicht gezeigten Stelleinrichtung wenigstens zwischen zwei, hier wenigstens zwischen drei verschiedenen Relativlagen verstellbar ist. Das erste Steuerelement 16 ist hier in Form einer Scheibe ausgebildet, die um eine parallel zur Hauptströmungsrichtung verlaufende Drehachse 17 drehverstellbar gelagert ist. Das erste Steuerelement 15 besteht somit im wesentlichen aus einer Wand 18, die eine Aussparung 19 besitzt.
Die Funktionsweise der ersten Vorrichtung 12 kann anhand der Fig. 4, 5 und 6 näher erläutert werden: Fig. 4 gibt dabei die in Fig. 1 herrschende Situatian wieder. Entsprechen den Fig. 4 bis 6 besitzt jeder Abluftkanal 13, 14, 15 eine Einlassöffnung 20 (erster Abluftkanal 13 gemäß Fig. 6) bzw. 21 (zweiter Abluftkanal 14 gemäß Fig. 5) bzw. 22 (dritter Abluftkanal 15 gemäß Fig. 4). Zweckmäßig besitzt jede Einlassöffnung 20, 21, 22 bei einer Anordnung mit drei Abluftkanälen 13, 14, 15 jeweils die Form eines Kreisbogensegments mit etwa 120° Bogenlänge. Die Aussparung 19 in der Wand 18 des ersten Steuerelements 16 besitzt zweckmäßig ebenfalls die Form eines Kreisbogensegments mit einer Bogenlänge von etwa 120°. Dementsprechend kann das erste Steuerelemente 16 entsprechend den Fig. 4 bis 6 zumindest drei bevorzugte Relativlagen einnehmen.
In der in Fig. 6 gezeigten ersten Relativlage ist die Aussparung 19 des ersten Steuerelements 16 deckungsgleich zur ersten Einlassöffnung 20 des ersten Abluftkanals 13 ausgerichtet, während die Wand 18 die beiden anderen Einlassöffnungen 21, 22 verschließt. In dieser ersten Relativlage verbindet das erste Steuerelement 16 somit den Mischraum 11 mit dem ersten Abluftkanal 13. In der zweiten Relativlage gemäß Fig. 5 ist die Aussparung 19 deckungsgleich zur zweiten Einlassöffnung 21 des zweiten Abluftkanals 14 ausgerichtet, so dass das erste Steuerelement 16 in seiner zweiten Relativlage den Mischraum 11 mit dem zweiten Abluftkanal 14 verbindet. In entsprechender Weise ist die Aussparung 19 gemäß Fig. 4 in der dritten Relativlage des ersten Steuerelements 16 deckungsgleich mit der dritten Einlassöffnung 22 des dritten Abluftkanals 15 positioniert. Dementsprechend verbindet das erste Steuerelement 16 in dieser dritten Relativlage den Mischraum 11 mit dem dritten Abluftkanal 15. Das erste Steuerelement 16 kann somit in Abhängigkeit seiner Relativlage eine kommunizierende Verbindung vom Mischraum 11, der für die erste Vorrichtung 12 einen Zuluftraum repräsentiert, zu den drei Abluftkanälen 13, 14, 15 steuern, die für die erste Vorrichtung 12 jeweils einen Abluftraum repräsentieren.
Erfindungsgemäß ist die hier nicht gezeigte, zum Antrieb des ersten Steuerelements 16 vorgesehene Stelleinrichtung, z. B. ein Schrittmotor, so ausgebildet, dass sie das erste Steuerelement 16 in Abhängigkeit eines getakteten Steuersignals im Betrieb der ersten Vorrichtung 12 bzw. der Klimatisierungsanlage 1 permanent zwischen den drei Relativlagen verstellt. Dabei ist das Steuersignal so getaktet, dass das erste Steuerelement 16 in jeder Relativlage für die zeitliche Länge einer durch das Steuersignal definierten Verweildauer ohne Unterbrechung quasi stillsteht. Dabei ergeben die Verweildauern der drei Relativlagen je Takt in der Summe eine Taktdauer, die im Betrieb der ersten Vorrichtung 12 bzw. der Klimatisierungsanlage 1 grundsätzlich konstant sein kann. Durch Variation der einzelnen Verweildauern kann nun die über den Mischraum 11 (Zuluftraum) zugeführte Luft auf die drei Abluftkanäle 13, 14, 15 (Ablufträume) verteilt werden. Je größer der Anteil der Verweildauer einer Relativlage an der Taktdauer ist, desto größer ist die Luftmenge, die durch den dieser Relativlage zugeordneten Abluftkanal 13, 14, 15 abströmen kann. Grundsätzlich ist durch eine geeignete Wahl der Verweildauern die über den Mischraum 11 zugeführte Luft zwischen 0% und 100% auf die einzelnen Abluftkanäle 13, 14, 15 verteilbar.
Bezugnehmend auf Fig. 1 kann die bevorzugte Klimatisierungsanlage 1 außerdem eine zweite Vorrichtung 23 zur Luftmengensteuerung und/oder Luftmischung und/oder Luftverteilung aufweisen, die zwischen dem Mischraum 11 und den Austrittsenden der Luftwege 6 und 7 angeordnet ist. Diese zweite Vorrichtung 23 besitzt ein zweites Steuerelement 24, das hier ebenfalls als Scheibe ausgebildet ist. Eine Wand 25 des Steuerelements 24 besitzt eine halbkreisförmige Aussparung 26. Im vorliegenden Fall ist das Steuerelement 25 durch eine Halbkreisscheibe gebildet, wodurch sich die Aussparung 26 von selbst ergibt. Eine zum Antrieb des zweiten Steuerelements 24 vorgesehene Stelleinrichtung 34 ist in Fig. 3 erkennbar. Mit Hilfe dieser Stelleinrichtung 34 ist das zweite Steuerelement 24 um eine Drehachse drehend verstellbar, die hier mit der Drehachse 17 des ersten Steuerelements 16 zusammenfällt.
Entsprechend den Fig. 1 und 3 kann das zweite Steuerelement 24 wenigstens zwischen zwei Relativlagen verstellt werden. In der in Fig. 1 gezeigten ersten Relativlage sperrt das zweite Steuerelement 24 den Kaltluftweg 6, während seine Aussparung 26 den Warmluftweg 7 freigibt. In dieser ersten Relativlage verbindet das zweite Steuerelement 24 somit den Warmluftweg 7 mit dem Mischraum 11. Gemäß Fig. 3 ist das zweite Steuerelement 24 in seiner zweiten Relativlage so angeordnet, dass es den Warmluftweg 7sperrt und dafür den Kaltluftweg 6 freigibt. Dementsprechend verbindet das zweite Steuerelement 24 in seiner zweiten Relativlage den Kaltluftweg 6 mit dem Mischraum 11. Die Luftwege 6 und 7 bilden somit Zulufträume, die mit Hilfe des zweiten Steuerelements 24 mit dem Mischraum 11 verbindbar sind, der mit Bezug auf die zweite Vorrichtung 23 einen Abluftraum bildet. Dementsprechend steuert das zweite Steuerelement 24 in Abhängigkeit seiner Relativlage eine kommunizierende Verbindung von den Luftwegen 6, 7 (Zulufträume) zum Mischraum 11 (Abluftraum).
Auch hier kann das zweite Steuerelement 24 mittels eines entsprechend getakterten Steuersignals permanent zwischen seinen beiden Relativlagen verstellt werden, wobei das Steuerelement 24 in beiden gezeigten Relativlagen jeweils eine Verweildauer aufweist, die zusammenaddiert die Taktdauer ergeben. Diese Taktdauer kann im Betrieb der zweiten Vorrichtung 23 bzw. der Klimatisierungsanlage 1 konstant bleiben. Das Mischungsverhältnis zwischen Warmluft und Kaltluft kann durch eine Variation der Verweildauern gesteuert werden. Für die einzelnen Verweildauern kann dabei grundsätzlich ein Wert zwischen 0% und 100% der Taktdauer eingestellt werden, so dass dementsprechend zusätzlich zu den Extremwerten mit ausschließlich Warmluftzuführung bzw. ausschließlich Kaltluftzuführung grundsätzlich beliebige Mischungsverhältnisse einstellbar sind.
Zwischen dem Kaltluftweg 6 und dem Warmluftweg 7 sind treppenartig angeordnete Strömungsleitelemente 27 vorgesehen, die zwischen sich durchströmbare Lücken aufweisen. Diese Strömungsleitelemente 27 ermöglichen in der ersten Relativlage des zweiten Steuerelements 24 gemäß Fig. 1 eine Luftströmung entlang des Warmluftwegs 7. In der in Fig. 3 wiedergegebenen zweiten Relativlage des zweiten Steuerelements 24 unterstützen die Strömungsleitelemente 27 die Umlenkung der Luftströmung in den Kaltluftweg 6.
Entsprechend Fig. 1 enthält die bevorzugte Ausführungsform der Klimatisierungsanlage 1 außerdem eine dritte Vorrichtung 28 zur Luftmengensteuerung und/oder Luftmischung und/oder Luftverteilung. Diese dritte Vorrichtung 28 ist in oder stromauf der Verzweigung 5 im Zuluftkanal 6 angeordnet und besitzt ebenfalls ein scheibenförmiges drittes Steuerelement 29, das mit Hilfe einer entsprechenden Stelleinrichtung 30 um eine Drehachse 31 drehend verstellbar angetrieben ist. Die Scheibe des dritten Steuerelements 29 besitzt wieder eine Wand 32, in der eine Aussparung 33 ausgenommen ist. Diese Aussparung 33 ist im wesentlichen kreissegmentförmig mit einem Bogen von etwa 180° ausgebildet.
Entsprechend den Fig. 1 und 2 ist das dritte Steuerelement 28 wenigstens zwischen zwei Relativlagen verschwenkbar. In der in Fig. 1 dargestellten ersten Relativlage gibt die Aussparung 33 den Zuluftkanal 4 frei, so dass die Zuluft ungehindert zur Verzweigung 5 bzw. zu den Luftwegen 6 und 7 strömen kann. Im Unterschied dazu ist das dritte Steuerelement 29 in seiner zweiten Relativlage gemäß Fig. 2 etwa um 180° verstellt, so dass seine Wand 32 den Zuluftkanal 4 sperrt. Dementsprechend kann in dieser zweiten Relativlage keine Luft zur Verzweigung 5 bzw. zu den Luftwegen 6 und 7 strömen.
Auch die dritte Vorrichtung 28 kann so ausgebildet sein, dass das dritte Steuerelement 29 permanent zwischen seinen beiden Relativlagen getaktet verstellt wird. Über die Verweildauern, während der das dritte Steuerelement 29 seine jeweilige Relativlage einnimmt, kann dementsprechend die zur Verzweigung 5 bzw. zu den Luftwegen 6 und 7 strömende Luftmenge gesteuert werden. Bezüglich des dritten Steuerelements 29 bildet der Zuluftkanal 4 stromauf der Verzweigung 5 einen Zuluftraum, während die Verzweigung 5 und die davon ausgehenden Luftwege 6 und 7 einen Abluftraum bilden. Das dritte Steuerelement 29 steuert somit in Abhängigkeit seiner Relativlage eine kommunizierende Verbindung vom Zuluftkanal 4 (Zuluftraum) zum Abluftraum (Abzweigung 5 bzw. Luftwege 6 und 7). Auch hier kann die erste Relativlage des dritten Steuerelements 29 gemäß Fig. 1 eine Verweildauer aufweisen, die zwischen 0% und 100% der Taktdauer einnehmen kann. Bei 0% liegt dann automatisch permanent die zweite Relativlage gemäß Fig. 2 vor, während bei 100% ausschließlich die erste Relativlage gemäß Fig. 1 vorliegt.
Zusätzlich oder alternativ zu wenigstens einer der drei gezeigten Vorrichtungen 12, 23, 28 kann die Klimatisierungsanglage 1 eine weitere, hier nicht gezeigte Vorrichtung aufweisen, mit deren Hilfe stromauf des Gebläses der Frischluftanteil bzw. der Umluftanteil der in das Gehäuse 2 eingeleiteten Luft eingestellt werden kann. Diese weitere Vorrichtung arbeitet dabei wie die zweite Vorrichtung 23 als Luftmischvorrichtung.
Bei der in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform sind alle drei Vorrichtung 12, 23 und 28 so ausgestaltet, dass deren Steuerelemente 16, 24, 29 permanent getaktet zwischen ihren Relativlagen verstellt werden. Es ist klar, dass bei einer vereinfachten Ausführungsform lediglich eine oder zwei der Vorrichtungen 12, 23, 28 auf diese Weise angesteuert werden, während bei der bzw. bei den verbleibenden Vorrichtungen 12, 23, 28 das jeweilige Steuerelement 16, 24, 29 so geschaltet wird, dass es für den jeweils ausgewählten Betriebszustand eine gewünschte Relativlage konstant einnimmt, die bei einfachen Betriebszuständen zum gleichen Ergebnis führen können. Beispielsweise ist lediglich die erste Vorrichtung 12 für eine getaktete Verstellung seines ersten Steuerelements 16 ausgebildet, um auf diese Weise die Verteilung der klimatisierten Luft auf die einzelnen Abluftkanäle 13, 14, 15 zu steuern. Das Mischungsverhältnis von Warmluft und Kaltluft kann dann durch die beiden Endstellungen (Relativlagen) und durch eine geeignete Zwischenstellung des zweiten Steuerelements 24 eingestellt werden, wobei diese Zwischenstellung dann zwischen den beiden in den Fig. 1 und 3 wiedergegebenen Relativlagen des zweiten Steuerelements 24 liegen kann. In entsprechender Weise kann auch die Luftmenge durch eine entsprechende Position des dritten Steuerelements 29 stationär eingestellt werden, wobei auch diese Position in oder zwischen den beiden Relativlagen gemäß den Fig. 1 und 2 liegen kann.
Bei einer Ausführungsform, bei der die ersten Vorrichtung 12 und die zweite Vorrichtung 23 ihre jeweiligen Steuerelemente 16 bzw. 24 getaktet ansteuern können, ist es bei einer entsprechenden Abstimmung der beiden Vorrichtungen 12 und 23 möglich, bei wenigstens einer der Relativlagen des ersten Steuerelements 16 der ersten Vorrichtung 12 im Mischraum 11 mit Hilfe der zweiten Vorrichtung 23 eine andere Luftmischung also eine andere Lufttemperatur bereit zu stellen als in den anderen Relativlagen. Beispielsweise ist es daher möglich, bei konstanter Heizleistung des Heizgeräts 8 in den ersten Abluftkanal 13 Luft mit einer ersten Temperatur, in den zweiten Abluftkanal 14 Luft mit einer zweiten Temperatur und in den dritten Abluftkanal 15 Luft mit einer dritten Temperatur einzuleiten. Die dadurch erzielbare Komfortsteigerung für eine Anwendung in einem Fahrzeuginnenraum liegt auf der Hand.
Bei einer anderen Ausführungsform können die erste Vorrichtung 12 und die dritte Vorrichtung 28 für die getaktete Ansteuerung ihrer Steuerelemente 16 und 29 ausgebildet sein. Durch eine entsprechende Abstimmung der beiden Vorrichtungen 12 und 28 aufeinander ist es dann möglich, in den einzelnen Abluftkanälen 13, 14, 15 unterschiedliche Impulsstärken bzw. Strömungsgeschwindigkeiten zu erzeugen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform sind jedoch alle drei Vorrichtung 12, 23, 28 so ausgestattet, dass ihre Steuerelemente 16, 24, 29 getaktet zwischen ihren Relativlagen verstellbar sind. Dementsprechend ist es dann möglich, für jeden einzelnen Abluftkanal 13, 14, 15 individuell den Anteil an der Gesamtströmung, die Lufttemperatur und die Strömungsgeschwindigkeit einzustellen. Beachtenswert ist hierbei, dass die erfindungsgemäße Klimatisierungsanlage 1 dabei mit einem einzigen Gebläse und mit einem einzigen Heizgerät 8 auskommt, die während des Betriebs mit konstanter Leistung arbeiten können.
Das getaktete Steuersignal, mit dem die jeweilige Stelleinrichtung 30 bzw. 34 zur diskontinuierlichen Verstellung des jeweiligen Steuerelements 16, 24, 29 betätigt wird, kann beispielsweise durch ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal gebildet sein. Die Steuerspannung während des Pulses definiert dabei die einzustellende Relativlage. Sofern nur zwischen zwei Relativlagen umgeschaltet werden muss, wie z. B. bei der zweiten Vorrichtung 23 und der dritten Vorrichtung 28, ergibt sich dadurch ein digitales Steuersignal, das zwischen zwei verschiedenen Spannungswerten umschaltet. Bei drei Relativlagen, z. B. bei der ersten Vorrichtung 12, ergibt sich dann ein digitales Steuersignal mit drei verschiedenen Spannungswerten. Zweckmäßig wird der Verweildauer dann die Pulslänge zugeordnet, so dass ein Pulslänge/Taktlänge-Verhältnis des Steuersignals die Verweildauern definiert. Die Stelleinrichtungen 30 und 34 sind zweckmäßig so ausgebildet, dass sie für die Steuersignale ein Pulslängen/Taktlängen-Verhältnis zwischen 0% und 100% einstellen können.
Während bei den hier gezeigten Ausführungsformen bei jeder Vorrichtung 12, 23, 28 das Steuerelement 16, 24, 29 jeweils als Scheibe ausgebildet ist, sind auch andere Ausführungsformen möglich, bei denen ein oder mehrere Steuerelemente 16, 24, 29 als Schieber oder als Rolljalousie oder als Hohlzylinder oder als Klappe ausgebildet sind. Ein Schieber kann dann quer zur Strömungsrichtung verstellbar angeordnet sein und eine geeignete Steueröffnung aufweisen, die dann in Abhängigkeit der Relativlage des Schiebers den oder die Zulufträume mit dem oder den Ablufträumen mehr oder weniger verbindet. Entsprechendes gilt auch für eine Rolljalousie sowie für einen Hohlzylinder. Mit einer Klappe kann in üblicher Weise eine Verbindung geöffnet oder gesperrt werden, so dass eine getaktete Betätigung der Klappe den Volumenstrom durch diese Verbindung in der gewünschten Weise drosseln bzw. einstellen kann. Bezugszeichenliste 1 Klimatisierungsanlage
2 Gehäuse
3 Lufteintritt
4 Zuluftkanal
5 Verzweigung
6 Kaltluftweg
7 Warmluftweg
8 Heizeinrichtung
9 Vorlauf von 8
10 Rücklauf von 8
11 Mischraum
12 erste Vorrichtung/Verteiler
13 erster Abluftkanal
14 zweiter Abluftkanal
15 dritter Abluftkanal
16 erstes Steuerelement
17 Drehachse von 16, 24
18 Wand von 16
19 Aussparung in 18
20 Einlassöffnung von 13
21 Einlassöffnung von 14
22 Einlassöffnung von 15
23 zweite Vorrichtung
24 zweites Steuerelement
25 Wand von 24
26 Aussparung von 25
27 Luftführungselement
28 dritte Vorrichtung
29 drittes Steuerelement
30 Stelleinrichtung von 28
31 Drehachse von 29
32 Wand von 29
33 Aussparung von 32
34 Stelleinrichtung von 23

Claims

1. Vorrichtung zur Luftmengensteuerung und/oder zur Luftmischung und/oder zur Luftverteilung in einer Klimatisierungsanlage (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Steuerelement (16; 24; 29), das zwischen wenigstens einem Zuluftraum (11; 5, 6, 7; 4) und wenigstens einen Abluftraum (13, 14, 15; 11; 5, 6, 7) angeordnet ist, das mit einer Stelleinrichtung (30; 34) wenigstens zwischen zwei Relativlagen verstellbar ist und das in Abhängigkeit seiner Relativlage eine kommunizierende Verbindung von einem oder mehreren Zulufträumen zu einem oder mehreren Ablufträumen steuert, dadurch gekennzeichnet,
dass die Stelleinrichtung (30, 34) so ausgebildet ist, dass sie das Steuerelement in Abhängigkeit eines getakteten Steuersignals permanent zwischen wenigstens zwei Relativlagen verstellt, in denen das Steuerelement jeweils während einer der jeweiligen Relativlage zugeordneten Verweildauer stillsteht,
wobei eine bei wenigstens einer dieser wenigstens zwei Relativlagen vorliegende kommunizierende Verbindung zwischen einem oder mehreren Zulufträumen und einem oder mehreren Ablufträumen im wesentlichen in Abhängigkeit derjenigen Verweildauer gesteuert ist, während der sich das Steuerelement in der dieser Verbindung zugeordneten Relativlage befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das getaktete Steuersignal ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweildauern durch ein Pulslänge/Taktlänge-Verhältnis des Steuersignals einstellbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulslängen/Taktlänge-Verhältnis zwischen 0% und 100% einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass nur ein Zuluftraum (4) und nur ein Abluftraum (5, 6, 7,) vorgesehen sind,
dass nur zwei Relativlagen vorgesehen sind, zwischen denen das Steuerelement (29) verstellt wird,
dass die beiden Relativlagen so gewählt sind, dass das Steuerelement (29) die Verbindung zwischen Zuluftraum (4) und Abluftraum (5, 6, 7) in der einen Relativlage maximal öffnet und in der anderen Relativlage maximal schließt,
dass eine durch den Abluftraum (5, 6, 7) abströmende Luftmenge in Abhängigkeit der Verweildauern gesteuert ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens zwei Zulufträume (6, 7) und nur ein Abluftraum (11) vorgesehen sind,
dass jedem Zuluftraum (6, 7) eine Relativlage zugeordnet ist, in der das Steuerelement (24) den jeweiligen Zuluftraum (6, 7) maximal mit dem Abluftraum (11) verbindet,
dass ein Mischungsverhältnis der über die Zulufträume (6, 7) zugeführten und durch den Abluftraum (11) abströmenden Luft in Abhängigkeit der Verweildauern gesteuert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass nur ein Zuluftraum (11) und wenigstens zwei Ablufträume (13, 14, 15) vorgesehen sind,
dass jedem Abluftraum (13, 14, 15) eine Relativlage zugeordnet ist, in der das Steuerelement (16) den jeweiligen Abluftraum (13, 14, 15) maximal mit dem Zuluftraum (11) verbindet,
dass eine Verteilung der über den Zuluftraum (11) zugeführten Luft auf die Ablufträume (13, 14, 15) in Abhängigkeit der Verweildauern gesteuert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (16; 24; 29) eine Wand (18; 25; 32) aufweist, die in wenigstens einer Relativlage des Steuerelements (16; 24; 29) einen oder mehrere Zulufträume und/oder einen oder mehrere Ablufträume maximal schließt, wobei die Wand (18; 25; 32) wenigstens eine Aussparung (19; 26; 33) aufweist, die in wenigstens einer Relativlage des Steuerelements (16, 24, 29) nur einen Zuluftraum und/oder nur einen Abluftraum maximal öffnet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (16; 24; 29) als Schieber ausgebildet ist, der quer zur Strömungsrichtung verstellbar angeordnet ist und wenigstens eine Steueröffnung (19; 26; 33) aufweist, die in Abhängigkeit der Relativlage des Steuerelements (16; 24; 29) einen oder mehrere Zulufträume mit einem oder mehreren Ablufträumen mehr oder weniger verbindet.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (16; 24; 29) als Rolljalousie ausgebildet ist, die quer zur Strömungsrichtung verstellbar angeordnet ist und wenigstens eine Steueröffnung (19; 26; 33) aufweist, die in Abhängigkeit der Relativlage des Steuerelements (16; 24; 29) einen oder mehrere Zulufträume mit einem oder mehreren Ablufträumen mehr oder weniger verbindet.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (16; 24; 29) als Scheibe ausgebildet ist, die um eine insbesondere parallel zur Strömungsrichtung verlaufende Drehachse (17; 31) drehverstellbar angeordnet ist und wenigstens eine Steueröffnung (19; 26; 33) aufweist, die in Abhängigkeit der Relativlage des Steuerelements (16; 24; 29) einen oder mehrere Zulufträume mit einem oder mehreren Ablufträumen mehr oder weniger verbindet.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (16; 24; 29) als Hohlzylinder ausgebildet ist, der um eine insbesondere parallel oder quer zur Strömungsrichtung verlaufende Drehachse drehverstellbar angeordnet ist, zumindest an einem axialen Ende offen ist und in seinem Mantel wenigstens eine Steueröffnung (19; 26; 33) aufweist, die in Abhängigkeit der Relativlage des Steuerelements (16; 24; 29) einen oder mehrere Zulufträume mit einem oder mehreren Ablufträumen mehr oder weniger verbindet.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (16; 24; 29) als Klappe ausgebildet ist, die um eine quer zur Strömungsrichtung verlaufende Schwenkachse schwenkverstellbar angeordnet ist und die eine kommunizierende Verbindung zwischen wenigstens einem Zuluftraum mit wenigstens einem Abluftraum in einer ersten Relativlage maximal öffnet und in einer zweiten Relativlage maximal schließt.

14. Klimatisierungsanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens eine Vorrichtung (12, 23, 28) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13 enthält.

15. Klimatisierungsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Zuluftkanal (4) von einem Lufteintritt (3) zu einem Luftverteiler (12) führt, von dem mehrere Abluftkanäle (13, 14, 15) ausgehen, die jeweils mit einem Luftaustritt verbunden sind,
dass eine Vorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 den Luftverteiler bildet, wobei jedem Abluftkanal (13, 14, 15) eine Relativlage des Steuerelements (16) zugeordnet ist, in der das Steuerelement (16) den jeweiligen Abluftkanal (13, 14, 15) maximal mit dem Zuluftkanal (4) verbindet, wobei eine Verteilung der über den Zuluftkanal (4) zugeführten Luft auf die Abluftkanäle (13, 14, 15) in Abhängigkeit der Verweildauern gesteuert ist,
dass eine weitere Vorrichtung (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 stromauf des Luftverteilers (12) im Zuluftkanal (4) angeordnet ist, wobei für dessen Steuerelement (29) nur zwei Relativlagen vorgesehen sind, die so gewählt sind, dass das Steuerelement (29) die Verbindung zwischen Zuluftkanal (4) und Luftverteiler (12) in der einen Relativlage maximal öffnet und in der anderen Relativlage maximal schließt, wobei eine zum Luftverteiler (12) abströmende Luftmenge in Abhängigkeit der Verweildauern gesteuert ist,
dass die Betätigungen der beiden Vorrichtungen (12, 28) so aufeinander abgestimmt sind, dass bei wenigstens einer der Relativlagen des Steuerelements (16) der als Luftverteiler arbeitenden Vorrichtung (12) von der weiteren Vorrichtung (28) eine andere Luftmenge dem Luftverteiler (12) zugeführt wird als in der oder den anderen Relativlagen.

16. Klimatisierungsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Zuluftkanal (4) von einem Lufteintritt (3) zu einer Verzweigung (5) führt, von der ein Kaltluftweg (6) und ein Warmluftweg (7) zu einem Mischraum (11) führen, dem ein Verteiler (12) nachgeordnet ist, von dem mehrere Abluftkanäle (13, 14, 15) ausgehen, die jeweils mit einem Luftaustritt verbunden sind,
dass eine erste Vorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 den Luftverteiler bildet, wobei jedem Abluftkanal (13, 14, 15) eine Relativlage des Steuerelements (16) der ersten Vorrichtung (12) zugeordnet ist, in der dieses erste Steuerelement (16) den jeweiligen Abluftkanal (13, 14, 15) maximal mit dem Zuluftkanal (4) verbindet, wobei eine Verteilung der über den Zuluftkanal (4) zugeführten Luft auf die Abluftkanäle (13, 14, 15) in Abhängigkeit der Verweildauern gesteuert ist,
dass eine zweite Vorrichtung (23) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zwischen dem Mischraum (11) und den beiden Luftwegen (6, 7) angeordnet ist, wobei jedem Luftweg (6, 7) eine Relativlage des Steuerelements (24) der zweiten Vorrichtung (23) zugeordnet ist, in der dieses zweite Steuerelement (24) den jeweiligen Luftweg (6, 7) maximal mit dem Mischraum (11) verbindet, wobei ein Mischungsverhältnis der über die Luftwege (6, 7) zugeführten und durch den Mischraum (11) abströmenden Luft in Abhängigkeit der Verweildauern gesteuert ist,
dass die Betätigungen der beiden Vorrichtung (12, 23) so aufeinander abgestimmt sind, dass bei wenigsten einer der Relativlagen des ersten Steuerelements (16) der ersten Vorrichtung (12) von der zweiten Vorrichtung (23) im Mischraum (11) ein anderes Mischungsverhältnis zwischen den Luftwegen (6, 7) bereitgestellt wird als in der oder den anderen Relativlagen des ersten Steuerelements (16).

17. Klimatisierungsanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
dass eine dritte Vorrichtung (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 stromauf der Verzweigung (5) im Zuluftkanal (4) angeordnet ist, wobei für das Steuerelement (29) dieser dritten Vorrichtung (28) nur zwei Relativlagen vorgesehen sind, die so gewählt sind, dass dieses dritte Steuerelement (29) die Verbindung zwischen Zuluftkanal (4) und Verzweigung (5) in der einen Relativlage maximal öffnet und in der anderen Relativlage maximal schließt, wobei eine durch die Verzweigung (5) abströmende Luftmenge in Abhängigkeit der Verweildauern gesteuert ist,
dass die Betätigungen der drei Vorrichtung (12, 23, 28) so aufeinander abgestimmt sind, dass bei wenigstens einer der Relativlagen des ersten Steuerelements (16) der ersten Vorrichtung (12) von der zweiten Vorrichtung (23) im Mischraum (11) ein anderes Mischungsverhältnis zwischen den Luftwegen (6, 7) bereitgestellt wird und/oder von der dritten Vorrichtung (28) eine andere Luftmenge den Luftwegen (6, 7) zugeführt wird als in der oder den anderen Relativlagen des ersten Steuerelements (16).