DE10237235B3

DE10237235B3 - Luftzufuhreinrichtung

Info

Publication number: DE10237235B3
Application number: DE2002137235
Authority: DE
Inventors: Alfons Dipl.-Ing. Haas
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-08-14
Filing date: 2002-08-14
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2022-08-15

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wasserabscheider (6) einer Luftzufuhreinrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs. Der Wasserabscheider (6) weist eine Umlenkschaufel (6.1) auf. Zum Lenken und Laminieren des Luftstroms sind an der Umlenkschaufel (6.1) Leitschaufeln (6.2, 6.2a) vorgesehen, die nahezu senkrecht zur Umlenkschaufel (6.1) angeordnet sind. Durch die Leitschaufel (6.2) werden Geschwindigkeitsspitzen des Luftstroms im Abscheidungsquerschnitt (8) vermieden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftzufuhreinrichtung für eine Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs. Bei einem Fahrzeug wird die Gebläseluft in der sogenannten Wasserabscheidung separiert. Hierfür ist zwischen einem Lufteinlass und einem Luftauslass ein Luftkanal gebildet und innerhalb des Luftkanals ein Wasserabscheider angeordnet. Der Wasserabscheider weist eine Umlenkschaufel zum Umlenken der von außerhalb zugeführten Luft auf. Beim Umlenken werden die im Luftstrom befindlichen Wassertröpfchen abgeschieden und dringen nicht in die Fahrgastzelle ein.

Es ist bereits ein gattungsgemäßer Wasserabscheider aus der DE 197 34 146 A1 bekannt. Der Wasserabscheider weist einen schachtartigen Gehäusekasten mit einer Stirnwandöffnung für den Lufteinlass und einer Schachtwandöffnung für den Luftauslass auf. Der Schachtwandöffnung ist ein Lamellenpaket vorgesetzt, das aus einer Mehrzahl von im Parallelabstand übereinander angeordneten Luftleitlamellen gebildet ist. Die Luftleitlamellen stehen nach unten geneigt von der Schachtwandöffnung ab und enden mit Abstand vor der der Schachtwandöffnung gegenüberliegenden Gehäusewand.

Durch die starke Umlenkung- und den begrenzt zur Verfügung stehenden Bauraum gibt es innerhalb des Luftstroms Stromfäden mit höheren und niedrigeren Luftgeschwindigkeiten. Bei hoher Luftgeschwindigkeit können Wassertropfen im Luftstrom mitgerissen werden, die dann in die Fahrgastzelle eindringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wasserabscheider derart auszubilden und anzuordnen, dass die Wassertröpfchen besser abgeschieden werden, die Geräuschentwicklung durch den Luftstrom minimiert und der maximale Luftdurchsatz erhöht wird.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass an der Umlenkschaufel mindestens eine Leitschaufel vorgesehen ist, die zur Umlenkschaufel in einem Winkel (α) ausgerichtet ist, wobei mindestens zwei Stromfäden durch mindestens eine Leitschaufel separiert. entlang der Umlenkschaufel in Richtung des Luftauslasses leitbar sind. Hierdurch wird erreicht, dass der Luftstrom vom Lufteinlass über die Luftkanalbreite gleichmäßig verteilt zum Luftauslass geleitet wird. Somit werden größere Unterschiede der Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb des Luftstroms vor allem im strömungstechnisch kritischen Bereich des Abscheidungsquerschnittes vermieden.

Größere Unterschiede der Strömungsgeschwindigkeiten haben Turbulenzen und entsprechende Verwirbelungen zur Folge. Durch Verwirbelungen werden Wassertröpfchen mitgerissen und gelangen in die Fahrgastzelle. Neben der unvollständigen Wasserabscheidung führen Turbulenzen zu einer erhöhten Geräuschentwicklung durch den Luftstrom beim Durchströmen des Wasserabscheiders.

Die Vergleichmäßigung des Geschwindigkeitsprofils im Rbscheidungsquerschnitt und das Vermeiden von Geschwindigkeitsspitzen und Turbulenzen eröffnet die Möglichkeit, den Luftdurchsatz bei gleichbleibend starkem Gebläse zu erhöhen, weil die Verluste durch die Turbulenz entfallen. Somit steigt durch die Reduzierung der maximalen Strömungsgeschwindigkeiten der Wirkungsgrad des Wasserabscheiders. Die maximale Geschwindigkeit bei einem gleichmäßigen Geschwindigkeitsprofil und erhöhtem Luftdurchsatz ist erfindungsgemäß immer noch in einem Bereich, der eine optimale Wasserabscheidung gewährleistet.

Um Turbulenzen zu vermeiden, muss der Luftstrom über dem Abscheidungsquerschnitt gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeiten aufweisen und muss frei von Luftgeschwindigkeitsspitzen sein. Hierzu ist es vorteilhaft, dass die Leitschaufel den Stromfaden von der Umlenkkante der Umlenkschaufel bis in einen Bereich des Luftauslasses lenkt. Dabei sind die Leitschaufeln anfangs in Grundrichtung des Luftstroms ausgerichtet und lenken den Luftstrom zunehmend in seiner Grundrichtung hin zum Luftauslass ab.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass die Leitschaufel den Stromfaden von einem Bereich des Lufteinlasses bis zur Umlenkkante der Umlenkschaufel lenkt. Somit wird der Luftstrom schon frühzeitig aufgeteilt und sein Geschwindigkeitsprofil vergleichmäßigt.

Zur Kombination der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen ist es vorteilhaft, dass die Leitschaufel von einem Bereich des Lufteinlasses um die Umlenkkante herum bis in den Bereich des Luftauslasses verläuft. Gerade bei einem sehr starken Versatz oder bei unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten zwischen dem Lufteinlass und dem Luftauslass erweist sich diese Ausgestaltung als sehr vorteilhaft.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass die Leitschaufel in einem Winkel α zwischen 80° und 100° zur Umlenkschaufel angeordnet ist. Die Leitschaufel steht somit fast senkrecht auf der Umlenkschaufel und bildet strömungstechnisch fast keinen Widerstand.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist es vorgesehen, dass die Leitschaufel entlang der Umlenkschaufel gekrümmt oder bogenförmig verläuft. Damit wird je nach Strömungsbedingungen der Luftstrom mehr oder weniger abgelenkt und ein großer Versatz zwischen Lufteinlass und Luftauslass überbrückt. Bei unterschiedlichem Öffnungsquerschnitt von Lufteinlass und Luftauslass verlaufen mehrere Leitschaufeln zum Luftauslass hin trichterförmig zusammen- oder auseinander. Dadurch entstehen nach dem Lufteinlass oder vor dem Luftauslass keine strömungstechnischen Toträume. Hierzu ist es hinsichtlich eventueller Strömungsverluste vorteilhaft, dass die Leitschaufel maximal um das Maß des Versatzes zwischen Lufteinlass und Luftauslass gekrümmt ausgebildet ist. Dadurch werden der strömungstechnische Widerstand und somit der Druckverlust nur soweit erhöht, wie es der Versatz erfordert.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass alle Stromfäden nahezu mit konstanter Geschwindigkeit durch einen Abscheidungsquerschnitt an der Umlenkkante strömen. Der Abscheidungsquerschnitt wird durch die Umlenkschaufel, die Leitschaufeln und eine Montagefläche für den Wasserabscheider gebildet. Dabei verläuft die Montagefläche annähernd parallel zur Umlenkschaufel.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass mehrere Abscheidungsquerschnitte vorgesehen sind, die neben dem vorstehend beschriebenen Abscheidungsquerschnitt angeordnet sind. Diese Abscheidungsquerschnitte werden zusätzlich durch die Karosserie oder durch die Wände des Luftkanals in ihrem Querschnitt begrenzt.

Außerdem ist es vorteilhaft, dass der Stromfaden an der Umlenkkante zwischen 160° und 180° umlenkbar ist. Je nach Strömungsbedingungen ist eine Umlenkung von weniger als 180° vorteilhaft. Dabei weist die Umlenkkante einen Radius auf, der der halben Stärke beziehungsweise Dicke der Umlenkschaufel entspricht. Bei gebogener Umlenkkante weist diese einen Biegeradius zwischen 2 mm und 35 mm auf.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.

Dabei zeigen:
1 eine Schnittansicht einer Luftzufuhreinrichtung unterhalb einer Karosserie;
2 eine schematische Ansicht einer Luftzufuhreinrichtung von unten;
3 eine perspektivische Ansicht einer Umlenkschaufel mit Leitschaufel.
In 1 ist eine Schnittansicht einer Luftzufuhreinrichtung 1 mit einem Wasserabscheider 6 unterhalb einer Karosserie 9, 9a dargestellt. Der Wasserabscheider 6 ist in einen Luftkanal 4 eingebracht. Der angesaugte Luftstrom ist idealisiert als Stromfaden 5 dargestellt und strömt durch einen Lufteinlass 2 über eine Umlenkschaufel 6.1. An einer Umlenkkante 6.3 der Umlenkschaufel 6.1 wird der Stromfaden 5 umgelenkt und strömt vorbei an einer Leitschaufel 6.2 durch den Luftauslass 3. Der Luftauslass 3 ist dem Wasserabscheider 6 nachgeschaltet und in der Karosserie 9b, 9c ausgebildet.
Durch die Umlenkung des Stromfadens 5 beziehungsweise des Luftstroms werden die Wassertröpfchen 12 von der Luft separiert und dringen nicht in das Fahrzeuginnere ein.
Die Umlenkschaufel 6.1 weist unterhalb der Karosserie 9 einen Knick in horizontaler Richtung auf. Zur Karosserie 9 hin liegt die Umlenkschaufel 6.1 mit einer Nut 6.4 auf der Karosserie 9b auf. Zwischen die Umlenkschaufel 6.1 und die Karosserie 9 ist im Bereich der Nut 6.4 eine Dichtung 11 eingebracht.
In 2 ist eine schematische Ansicht einer Luftzufuhreinrichtung von unten dargestellt. Die Stromfäden 5, 5a, 5b strömen durch den Lufteinlass 2 über die Umlenkschaufel 6.1. An der Umlenkkante 6.3 werden die Stromfäden 5, 5a, 5b um ca. 180° umgelenkt und durch die Leitschaufeln 6.2, 6.2a in Richtung Luftauslass 3 gelenkt.
Der Lufteinlass 2 ist gegenüber dem Luftauslass 3 um den Versatz 7 versetzt angeordnet. Um ein gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil nach der Umlenkung zu erzielen, wird der Luftstrom durch die Leitschaufeln 6.2, 6.2a geführt. Dadurch wird verhindert, dass benachbart von den idealen Stromfäden 5, 5a, 5b strömungstechnische Toträume entstehen.
In 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Umlenkschaufel 6.1 mit Leitschaufel 6.2 dargestellt. Die Umlenkschaufel 6.1 weist eine schalenförmige Form auf, über die der Luftstrom nach dem nicht dargestellten Lufteinlass strömt. An der Umlenkkante 6.3 werden die Stromfäden 5, 5a, 5b in je einen Abscheidungsquerschnitt 8 umgelenkt.
Der Abscheidungsquerschnitt 8 wird durch die Umlenkschaufel 6.1, die Leitschaufeln 6.2, 6.2a und eine Montagefläche 10 für den Wasserabscheider 6 gebildet. Die Leitschaufeln 6.2, 6.2a verlaufen gekrümmt in Richtung Luftauslass 3 und sind in einem Winkel α von ca. 88° an der Umlenkschaufel 6.1 angeordnet.

1: Luftzufuhreinrichtung
2: Lufteinlass
3: Luftauslass
4: Luftkanal
5: Stromfaden
5a: Stromfaden
5b: Stromfaden
6: Wasserabscheider
6.1: Umlenkschaufel
6.2: Leitschaufel
6.2a: Leitschaufel
6.3: Umlenkkante
6.4: Nut
7: Versatz
8: Abscheidungsquerschnitt
9: Karosserie
9a: Karosserie
9b: Karosserie
9c: Karosserie, Stirnwand
10: Montagefläche
11: Dichtung
12: Wassertröpfchen

Claims

Luftzufuhreinrichtung (1) für eine Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs mit einem zwischen einem Lufteinlass (2) und einem Luftauslass (3) gebildeten Luftkanal (4) und einem innerhalb des Luftkanals (4) angeordneten, eine Umlenkschaufel (6.1) aufweisenden Wasserabscheider (6), dadurch gekennzeichnet, dass an der Umlenkschaufel (6.1) mindestens eine Leitschaufel (6.2) vorgesehen ist, die zur Umlenkschaufel (6.1) in einem Winkel (α) ausgerichtet ist, wobei mindestens zwei Stromfäden (5) durch mindestens eine Leitschaufel (6.2) separiert entlang der Umlenkschaufel (6.1) in Richtung des Luftauslasses (3) leitbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufel (6.2) den Stromfaden (5) von einer Umlenkkante (6.3) der Umlenkschaufel (6.1) bis in einen Bereich des Luftauslasses (3) lenkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufel (6.2) den Stromfaden (5) von einem Bereich des Lufteinlasses (2) bis zur Umlenkkante (6.3) der Umlenkschaufel (6.1) lenkt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufel (6.2) von einem Bereich des Lufteinlasses (2) um die Umlenkkante (6.3) herum bis in den Bereich des Luftauslasses (3) verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufel (6.2) in einem Winkel (α) zwischen 80° und 100° zur Umlenkschaufel (6.1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufel (6.2) entlang der Umlenkschaufel (6.1) gekrümmt oder bogenförmig verläuft oder mehrere Leitschaufeln (6.2) trichterförmig zusammen- oder auseinanderlaufen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Stromfäden (5) nahezu mit konstanter Geschwindigkeit durch einen Abscheidungsquerschnitt (8) strömen, wobei der Abscheidungsquerschnitt (8) durch die Umlenkschaufel (6.1), die Leitschaufeln (6.2) und eine Montagefläche (10) für den Wasserabscheider (6) gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abscheidungsquerschnitte (8) vorgesehen sind, die zusätzlich durch die Karosserie (9) oder Wände des Luftkanals (4) in ihrem Querschnitt begrenzt sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufel (6.2) maximal um das Maß des Versatzes (7) zwischen Lufteinlass (2) und Luftauslass (3) gekrümmt ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromfaden (5) an der Umlenkkante (6.3) zwischen 160° und 180° umlenkbar und die Umlenkkante gebogen ausgebildet ist.