DE10245254C1 - Belüftungsvorrichtung für einen Fahrzeuginnenraum - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Belüftungsvorrichtung für einen Fahrzeuginnenraum, insbesondere in Verbindung mit einer Heizungs- oder Klimaanlage, mit einem Gebläse zur Erzeugung eines Luftstroms, mit einem an dem Gebläse angeschlossenen Gehäuse, das ausgangsseitig mindestens einen zum Fahrzeuginnenraum führenden Luftauslaß aufweist, mit einer im Gehäuse angeordneten Luftfiltereinheit aus zwei V-förmig ausgerichteten Luftfiltern sowie mit einem im Gehäuse ausgebildeten Bypass zur Umgehung der Luftfiltereinheit. Zur Erzielung eines geringen Druckabfalls bei niedriger Bauhöhe ist die V-förmige Anordnung der beiden Luftfilter so vorgenommen, daß die an der V-Spitze sich mit kleinstem Abstand und an der V-Öffnung sich mit größtem Abstand gegenüberliegenden Längskanten der beiden Luftfilter sich in Strömungsrichtung des Luftstroms erstrecken, so daß der von den beiden Filtern begrenzte Zwischenraum über den Strömungsweg einen konstanten, dreieck- oder trapezförmigen Querschnitt aufweist, der im Bypassbetrieb als Bypass genutzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Belüftungsvorrichtung für einen zumindest eine Fahrer- und Beifahrerseite aufweisenden Fahr­ zeuginnenraum, insbesondere in Verbindung mit einer Heizungs- oder Klimaanlage, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Belüftungsvorrichtung dieser Art (DE 37 37 010 A1, Abbildung B) ist die V-förmige Filtereinheit im Gehäuse so ausgerichtet, daß der Luftstrom in die V-Öffnung eintritt, die beiden Luftfilter von den einander zugekehrten inneren Filterflächen aus durchströmt und an den voneinander abgekehrten äußeren Filterflächen wieder austritt und von dort in den mindestens einen Luftauslaß strömt. In der V- förmigen Filtereinheit sind die Filter so angestellt, daß an der V-Spitze eine rechteckförmige Luftdurchtrittsöffnung zwi­ schen den sich quer zur Luftströmungsrichtung erstreckenden, einander zugekehrten Längskanten verbleibt. An dieser recht­ eckförmigen Luftdurchtrittsöffnung ist eine schwenkbare Luft­ klappe angeordnet, die die Luftdurchtrittsöffnung in ihrer einen Schwenkendstellung verschließt und in ihrer anderen Schwenkendstellung völlig freigibt. Ist die Luftdurch­ trittsöffnung geschlossen (Filterbetrieb), so durchströmt die Luft die beiden Filter, ist die Luftdurchtrittsöffnung zum Zwecke einer intensiven Belüftung des Fahrzeuginnenraums freigegeben (Bypassbetrieb), so strömt der größte Teil des Luftstroms direkt durch die Luftdurchtrittsöffnung ab. Infol­ ge der baulich bedingten, querschnittskleinen Luftdurch­ trittsöffnung entsteht im Innern der Filtereinheit ein Stau­ druck, so daß im Bypassbetrieb auch ein Teil des Luftstroms nach wie vor durch die beiden Filter geführt wird.

Bei einer ebenfalls bekannten Belüftungsvorrichtung (DE 41 23 448 C2) sind die beiden Luftfilter der V-förmigen Filtereinheit schwenkbar angeordnet, so daß sie aus ihrer V- Stellung im Filterbetrieb, in der die Filterflächen schräg gegen den Luftstrom angestellt sind, ausgeschwenkt und an die Gehäusewand angelegt werden können und dann zwischen sich ei­ nen Bypass mit ausreichend großem Querschnitt freigeben. Um bei Umstellung vom Filterbetrieb auf Bypassbetrieb zu verhin­ dern, daß in den Filtern abgelegte Schmutzstoffe vom Luft­ strom mitgerissen werden, ist an jedem Filter eine Abdeck­ klappe schwenkbar angeordnet, die beim Überführen der Filter in deren Auschwenkstellung für den Bypassbetrieb vor die ein­ ander zugekehrten Filterflächen der beiden Filter geschwenkt werden und diese gegenüber dem Luftstrom abdecken. Die für das Schwenken der Filter erforderliche Schwenkmechanik verteu­ ert nicht nur die Belüftungsvorrichtung, sondern führt auch zu weiteren Problemen, wie hohe Stellkräfte zum Schwenken der massegroßen Luftfilter und Anfälligkeit gegen extreme Schock­ belastungen im rauhen Fahrzeugbetrieb, wie sie beispielsweise bei Nutzfahrzeugen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Belüftungsvor­ richtung für einen Fahrzeuginnenraum der eingangs genannten Art in Hinblick auf niedrige Fertigungskosten, mechanische Robustheit und akzeptablem Druckabfall im Filter- und Bypass­ betrieb zu verbessern. Darüber hinaus soll im Bypassbetrieb auch ein nur teilweises Durchströmen der Filtereinheit ausge­ schlossen sein und die Filtereinheit leicht ausgewechselt werden können.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung hat den Vorteil, daß durch die neuartige Anordnung der V-förmigen Luftfil­ tereinheit im Gehäuse im Filterbetrieb der Luftdurchtritts­ querschnitt für den Luftstrom über den Strömungsweg annähernd konstant bleibt und der Druck von vorderen zum hinteren Ende der Luftfiltereinheit hin anwächst, somit die zum Luftstrom seitlich geneigten Luftfilter mit über die Filterflächen weitgehend gleichmäßiger Druckverteilung durchströmt werden. Im Bypassbetrieb tritt wegen des über den Strömungsweg kon­ stanten Luftdurchtrittsquerschnitts des zwischen den beiden Luftfiltern eingeschlossenen Zwischenraums ein nur sehr ge­ ringer Druckabfall auf, so daß die Schnellbelüftung des Fahr­ zeuginnenraums sehr effektiv ist. Darüber hinaus wird durch die V-Anordnung der Luftfilter ohne Abstand der Filterkanten an der V-Spitze eine niedrige Bauhöhe erzielt. Die Luftfilter sind starr im Gehäuse eingebaut und damit gegen Schüttelbela­ stung im rauhen Fahrzeugbetrieb unempfindlich.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Belüf­ tungsvorrichtung mit zweckmäßigen Weiterbildungen und Ausge­ staltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprü­ chen angegeben.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Bypassklappe an dem vom Gebläse abgekehrten Ende der Luftfiltereinheit angeordnet. In diesem Fall werden bei in Schließstellung sich befindlicher Bypassklappe die Luftfilter von innen nach außen durchströmt, d. h. die Luft tritt an den einander zugekehrten inneren Filterflächen in die beiden Luftfilter ein und strömt an den voneinander abgekehrten Filterflächen, die zur Gehäusewand weisen, aus den Luftfil­ tern aus. Im Bypassbetrieb strömt bei in Offenstellung sich befindlicher Bypassklappe der Luftstrom ungehindert durch den von den einander zugekehrten Filterflächen der beiden Luft­ filter begrenzten Zwischenraum hindurch.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Bypassklappe an dem dem Gebläse zugekehrten vorderen Ende der Luftfilter angeordnet. Im Filterbetrieb bei in Schließstel­ lung sich befindlicher Bypassklappe strömt nunmehr die Luft umgekehrt von außen nach innen durch die beiden Luftfilter, während sich die Strömungsverhältnisse im Bypassbetrieb bei sich in Offenstellung befindlicher Bypassklappe nicht ändern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuse in Einbaulage im Fahrzeug so ausgerichtet, daß seine mit der Strömungsrichtung des Luftstroms zusammenfallende Längsachse quer zur Längsachse des Fahrzeuginnenraums ver­ läuft, zumindest mit dem Bereich der Luftfiltereinheit im Be­ reich der Beifahrerseite liegt und die Längskanten der beiden Luftfilter mit dem kleinsten Abstand voneinander, die sog. V- Spitze, zum Fußraum der Beifahrerseite hin weisen. Das Gehäu­ se besitzt im Bereich der Luftfiltereinheit eine mittels ei­ ner Abdeckplatte verschließbare Öffnung, durch die hindurch die Luftfiltereinheit vom Fußraum der Beifahrerseite aus zu­ gänglich ist, so daß ein Filterwechsel leicht und schnell durchführbar ist.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zei­ gen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Belüftungsvorrichtung für einen Fahrzeuginnenraum,

Fig. 2 einen Schnitt der in Einbaulage im Fahrzeug sich befindlichen Belüftungsvorrichtung längs der Li­ nie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2.

Fig. 4 eine gleiche Darstellung wie in Fig. 3 der modifizierten Belüftungsvorrichtung.

Die in Fig. 1-3 in verschiedenen Schnitten dargestellte Be­ lüftungsvorrichtung für einen Fahrzeuginnenraum ist Teil ei­ ner Heizungs- oder Klimaanlage des Fahrzeugs. Sie weist ein Gebläse 11 zur Erzeugung eines Luftstroms auf, das entweder Frischluft aus der Fahrzeugumgebung oder Umluft aus dem Fahr­ zeuginnenraum ansaugt. An dem druckseitigen Ausgang des Ge­ bläses 11 ist ein Gehäuse 12 zur Führung des aus dem Gebläse­ ausgang austretenden Luftstroms angeordnet. An dem vom Geblä­ se 11 abgekehrten Ende des Gehäuses 12 ist ein Luftverteiler 13 mit mehreren Luftauslässen vorgesehen, von denen die Luft­ auslässe 141 und 142 zur Belüftung der Fahrerseite und die Luftauslässe 143 und 144 zur Belüftung der Beifahrerseite dienen. Nahe dem mit dem Gebläse 11 verbundenen Eingang des Gehäuses 12 ist im Gehäuse 12 eine Luftfiltereinheit 15 ange­ ordnet, die zwei spitzwinklig zueinander angestellte Luftfil­ ter 16, 17 umfaßt, wobei sich in der Stirnansicht oder im Querschnitt der Luftfiltereinheit 15 eine V-förmige Anordnung der Luftfilter 16, 17 ergibt. Zwischen der Luftfiltereinheit 15 und dem Luftverteiler 13 ist in der Erweiterung der Belüf­ tungsvorrichtung zu einer Heizvorrichtung ein Wärmetauscher 18, der vom Kühlmittel der Brennkraftmaschine des Fahrzeugs durchströmt wird, und in der Erweiterung zu einer Klimaanlage zusätzlich noch ein Verdampfer 19 angeordnet, der vom Käl­ temittel einer Kälteanlage durchströmt wird.

Die Anordnung der V-förmigen Luftfiltereinheit 15 im Gehäuse 12 ist so vorgenommen, daß sich die Längskanten der Filter 16, 17 parallel zur Gehäuseachse und damit parallel zum Luft­ strom erstrecken. Durch die V-Form liegen auf der einen Längsseite der Luftfiltereinheit 15 die beiden einander zuge­ kehrten Längskanten 161, 171 der beiden Luftfilter aneinander oder weisen nur einen sehr kleinen Abstand voneinander auf, während auf der anderen Seite der Luftfiltereinheit 15 die einander zugekehrten Längskanten 162, 172 der Luftfilter 16, 17 den größten Abstand voneinander haben. Die Längskanten 161, 171 bilden somit die Spitze des V und die Längskanten 162 und 172 begrenzen die Öffnung des V.

Die Einbaulage der Belüftungsvorrichtung ist in Fig. 1-3 durch die dort dargestellten Koordinaten x, y und z des Fahr­ zeugs sichtbar gemacht. In bekannter Weise weist die x- Koordinate in Fahrzeuglängsachse, die y-Koordinate quer zur Fahrzeugslängsachse und die z-Achse in Vertikalrichtung. In Fig. 1 und 2 ist durch den Pfeil 20 die Fahrrichtung des Fahrzeugs gekennzeichnet.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, ist die Einbaulage der Belüf­ tungsvorrichtung im Fahrzeug so, daß die Längsachse des Ge­ häuses 12 quer zur Längsachse (x-Achse) des Fahrzeuginnen­ raums verläuft. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ragt das Gehäuse 12 zumindest im Bereich der Luftfiltereinheit 15 teilweise in den strichliniert angedeuteten Fußraum 21 auf der Beifahrer­ seite des Fahrzeuginnenraums hinein, wobei die von den Längs­ kanten 161 und 171 mit kleinstem Abstand voneinander gebilde­ te V-Spitze der Luftfiltereinheit 15 zum Fußraum 21 hin weist. In Fig. 2 ist zur weiteren Charakterisierung der Ein­ baulage der Belüftungsvorrichtung noch die Instrumententafel 22 strichliniert angedeutet. Wie ebenfalls aus Fig. 2 er­ sichtlich ist, liegen die von den Längskanten 161, 162 bzw. 171, 172 begrenzten Schmalseiten der Luftfilter 16, 17 innen am Gehäuse 12 an, und oberhalb und unterhalb der Luftfilter 16, 17 ist zwischen dem Luftfilter 16 bzw. 17 und der Innen­ wand des Gehäuses 12 eine Luftführungskammer 23 bzw. 24 aus­ gebildet. Das Gehäuse 12 weist in seinem in den Fußraum 21 hineinragenden Teil im Bereich der Luftfiltereinheit 15 eine Öffnung 25 auf, durch die hindurch die Luftfiltereinheit 15 vom Fußraum 21 der Beifahrerseite aus gewechselt werden kann. Die Öffnung 25 ist mit einer Abdeckplatte 26 verschlossen, an der die Luftfiltereinheit 15 mit ihrer V-Spitze anliegt. Ist die Luftfiltereinheit 15 lösbar mit der Abdeckplatte 26 ver­ bunden, so kann durch Abziehen der Abdeckplatte 26 vom Gehäu­ se 12 zugleich die Luftfiltereinheit 15 aus dem Gehäuse 12 herausgezogen werden.

Durch die V-förmige Ausbildung der Luftfiltereinheit 15 und durch die Ausrichtung der Luftfiltereinheit 15 im Gehäuse 12 so, daß die Längskanten 161, 162, 171, 172 in Strömungsrich­ tung des Luftstroms weisen, bildet sich zwischen den einander zugekehrten Filterflächen der Luftfilter 16, 17 ein Luftströ­ mungsweg in Form eines Zwischenraums 29 mit dreieck- oder trapezförmigem Querschnitt aus, der als Bypass genutzt wird. Der Bypass kann mittels einer Bypassklappe 27 (Fig. 3) ge­ sperrt oder freigegeben werden, wobei in Fig. 3 die Bypass­ klappe 27 an dem vom Gebläse 11 abgekehrten Ende der Luftfil­ tereinheit 15 angeordnet ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Bypassklappe 27 eine dreieck- oder trapezförmige Klappenfläche 271 auf, die die dreieck- oder trapezförmige Luftaustrittsfläche am Filterende abzudecken vermag. Die By­ passklappe 27 hat eine in der Symmetrieachse der Klappenflä­ che 271 verlaufende Schwenkachse 272, die quer zum Luftstrom ausgerichtet ist. Wird die Bypassklappe 27 durch Drehen ihrer Schwenkachse 272 um 90° in ihre in Fig. 3 strichliniert dar­ gestellte Stellung geschwenkt, so ist der Bypass vollständig geöffnet. Wie durch die in Fig. 3 eingezeichneten Strömungs­ pfeile 28 des Luftstroms illustriert ist, strömt die Luft bei geschlossenem Bypass (Bypassklappe 27 befindet sich in ihrer ausgezogen dargestellten Stellung) aus dem zwischen den ein­ ander zugekehrten inneren Filterflächen der Luftfilter 16, 17 begrenzten Zwischenraum 29 durch die beiden Luftfilter 16, 17 hindurch und wird über die außenliegenden Luftführungskammern 23, 24 wieder zum Luftstrom vereinigt. Ist die Bypassklappe 27 in ihre Offenstellung (strichliniert eingezeichnet) über­ führt, so strömt die Luft infolge des hohen Strömungswider­ stands in den Luftfiltern 16, 17 ausschließlich durch den nunmehr als Bypass fungierenden Zwischenraum 29, der einen nur sehr kleinen Strömungswiderstand aufweist.

In Fig. 4 ist ausschnittweise eine modifizierte Belüftungs­ vorrichtung dargestellt, wobei die Darstellung derjenigen in Fig. 3 entspricht. Die Modifikation besteht darin, daß die Bypassklappe 27 nunmehr an dem dem Gebläse 11 zugekehrten vorderen Ende der Luftfiltereinheit 15 angeordnet ist. Die Bypassklappe 27 ist identisch ausgeführt wie zu Fig. 2 und 3 beschrieben. Nimmt die Bypassklappe 27 ihre in Fig. 4 ausge­ zogen dargestellte Sperrstellung ein, in der sie den Zwi­ schenraum 29 zwischen den beiden Luftfiltern 16, 17 abdeckt, so strömt nunmehr - wie durch die Strömungspfeile 28 in Fig. 4 verdeutlicht ist - die Luft aus den Luftführungskammern 23, 24 von außen durch die Luftfilter 16, 17 hindurch und verei­ nigt sich im Zwischenraum 29 wieder zu dem Luftstrom. Ist die Bypassklappe 27 um 90° in ihre in Fig. 4 strichliniert darge­ stellte Offenstellung geschwenkt, so liegen die gleichen Strömungsverhältnisse vor, wie sie zu Fig. 3 beschrieben wor­ den sind. Der Zwischenraum 29 fungiert als Bypass und der ge­ samte Luftstrom strömt unter Umgehung der Luftfilter 16, 17 durch diesen mit minimalem Druckabfall hindurch.

Claims (9)

1. Belüftungsvorrichtung für einen zumindest eine Fahrer- und Beifahrerseite aufweisenden Fahrzeuginnenraum, insbe­ sondere in Verbindung mit einer Heizungs- oder Klimaanla­ ge, mit einem Gebläse (11) zur Erzeugung eines Luftstroms mit einem den Luftstrom führenden Gehäuse (12), das ein­ gangsseitig an dem Gebläse (11) angeschlossen ist und ausgangsseitig mindestens einen zum Fahrzeuginnenraum führenden Luftauslaß (14) aufweist, mit einer im Gehäuse (12) angeordneten Luftfiltereinheit (15), die zwei V- förmig ausgerichtete Luftfilter (16, 17) umfaßt, und mit einem im Gehäuse (12) ausgebildeten Bypass zur Umleitung des Luftstroms um die Luftfilter (16, 17), der mittels einer Bypassklappe (27) absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die V-förmige Anordnung der beiden Filter (16, 17) im Gehäuse (12) so vorgenommen ist, daß die mit kleinstem Abstand und die mit größtem Abstand jeweils einander zu­ gekehrten Längskanten (161, 171 bzw. 162, 172) der beiden Luftfilter (16, 17) sich in Strömungsrichtung des Luft­ stroms erstrecken und der von den beiden Luftfiltern (16, 17) begrenzte, im Querschnitt dreieck- oder trapezförmige Zwischenraum (29) den Bypass bildet.

2. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die voneinander abgekehrten, jeweils von den Längs­ kanten (161, 162 bzw. 171, 172) begrenzten Schmalseiten der beiden Luftfilter (16, 17) an der Innenseite des Ge­ häuses (12) anliegen.

3. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den voneinander abgekehrten Filterflächen der Luftfilter (16, 17) einerseits und dem Gehäuse (12) andererseits jeweils eine Luftströmungskammer (23, 24) ausgebildet ist.

4. Belüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassklappe (27) an dem vom Gebläse (11) abge­ kehrten hinteren Ende der Luftfiltereinheit (15) angeord­ net ist.

5. Belüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassklappe (27) an dem dem Gehäuse (11) zuge­ kehrten vorderen Ende der Luftfiltereinheit (15) angeord­ net ist.

6. Belüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassklappe (27) eine Schwenkklappe mit dreieck- oder trapezförmiger Klappenfläche (271) ist und daß eine durch die Symmetrieachse der Klappenfläche (271) verlaufende Schwenkachse (272) der Schwenkklappe (27) quer zur Strö­ mungsrichtung des Luftstroms ausgerichtet ist.

7. Belüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) in Einbaulage so ausgerichtet ist, daß seine Längsachse quer zur Längsachse des Fahrzeugin­ nenraums verläuft und die Längskanten (161, 171) der bei­ den Luftfilter (16, 17) mit dem kleinsten Abstand vonein­ ander zum Fußraum (21) der Beifahrerseite hin weisen.

8. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) im Bereich der Filtereinheit (15) eine mittels einer Abdeckplatte (26) verschließbare Öff­ nung (25) aufweist, durch die hindurch die Filtereinheit (15) auswechselbar ist.

9. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) teilweise in den Fußraum (21) der Beifahrerseite hineinragt und daß die von der Abdeckplat­ te (26) verschließbare Öffnung (25) im Fußraum (21) zu­ gänglich ist.