DE10292792B4

DE10292792B4 - Klimatisierungskanal für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE10292792B4
Application number: DE10292792T
Authority: DE
Inventors: Nobuya Nakagawa; Hajime Takasago Izumi; Tetsuo Takasago Tominaga; Toshihisa Kondo
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2022-07-24
Also published as: CA2421815C; CN1464852A; CN100450805C; CA2421815A1; WO2003010017A1; DE10292792T5; US20030176159A1; US6773340B2; JP2003034115A

Abstract

Ein Fahrzeug-Klimatisierungskanal (1) mit einer länglichen bzw. gestreckten Querschnittkonfiguration, wobei der Klimatisierungskanal umfasst:
eine obere Wand (16), eine untere Wand (18) und Seitenwände (12, 14), welche einen Innenraum umschließen,
mindestens einen gekrümmten Abschnitt (4, 6), und
mindestens eine Einziehung bzw. Verengung (22, 24), die durch jeweils von der oberen Wand (16) und der unteren Wand (18) in den Innenraum vorstehende erste und zweite Vorsprünge (22a, 24a, 22b, 24b) gebildet ist, derart, dass die obere Wand (16) mit der unteren Wand (18) verbunden ist,
wobei der erste Vorsprung (22a, 24a) eine erste längliche Ausnehmung (20a, 20b) aufweist, die integral mit der oberen Wand (16) ausgebildet ist und von dieser in den Innenraum vorsteht, und der zweite Vorsprung (22b, 24b) eine zweite längliche Ausnehmung aufweist, die integral mit der unteren Wand (18) ausgebildet ist und von dieser in den Innenraum vorsteht, und
wobei sich die Einziehung bzw....

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeug-Klimatisierungskanal und insbesondere auf einen Fahrzeug-Klimatisierungskanal mit einer länglichen bzw. gestreckten Querschnittkonfiguration.

Ein Klimatisierungskanal zum Transportieren eines Stroms konditionierter Luft von einer Klimaanlage, die in einer Konsole eines Fahrzeugs vorgesehen ist, zu den Rücksitzen des Fahrzeugs, beispielsweise zum Transportieren von warmer Luft zu einem Fußbereich der Rücksitzzone, wird häufig in einem Bodenabschnitt des Fahrzeugs untergebracht. Der Kanal wird mit einer lateral länglichen bzw. gestreckten Querschnittform ausgeführt, da der Einbauraum begrenzt ist (siehe 1). Wird eine Last in vertikaler Richtung auf den Kanal aufgebracht, beispielsweise wenn Personen im Fahrzeug auf den Kanal treten, kann der Kanal daher beschädigt werden (beispielsweise durch Zusammenfallen oder durch Brechen).

Die 4 und 5 sind jeweils eine Draufsicht und eine Schnittansicht eines Klimatisierungskanals 40 nach dem Stand der Technik. Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, sind eine obere Wand 42 und eine untere Wand 44 des Kanals 40 mit Ausformungen 46 versehen, um eine Beschädigung des Kanals 40 zu verhindern und dessen strukturelle Festigkeit zu erhöhen. Wenn diese Ausformungen von der Innenseite des Kanals 40 her betrachtet werden, sind sie als Vorsprünge 48, 50 erkennbar. Die von der oberen Wand 42 vorstehenden Vorsprünge 48 und die von der unteren Wand 44 vorstehenden Vorsprünge 50 berühren einander. Dadurch wird die strukturelle Festigkeit des Kanals 40 weiter erhöht.

Die in den Kanal vorstehenden Vorsprünge 48, 50 erhöhen jedoch den Strömungswiderstand im Kanal 40. Insbesondere wird gemäß 4 der Bereich bzw. die Fläche des Strömungsdurchganges für den konditionierten Luftstrom, welcher stromauf kommend in der durch den Pfeil 52 angegebenen Richtung strömt, durch die Vorsprünge 48, 50 verringert. Nachdem der Strom die Vorsprünge 48, 50 passiert, nimmt der Bereich bzw. die Fläche des Strömungsdurchganges zu. Die Abnahme und Zunahme der Fläche des Strömungsdurchganges erhöht den Strömungswiderstand. Anders ausgedrückt strömen die durch die Vorsprünge 48, 50 unterteilten Teilströme des Luftstroms um die Vorsprünge zur Rückseite der Vorsprünge 48, 50, um sich dort wieder zu vereinigen. Dabei löst sich der Strom von den Vorsprüngen 48, 50, so dass Wirbel an der Rückseite der Vorsprünge 48, 50 erzeugt werden. Diese Wirbel erhöhen den Strömungswiderstand. Da mehrere Paare der Vorsprünge 48, 50 in der Strömungsrichtung 52 gebildet sind, trifft der durch den Kanal 40 strömende Luftstrom mehrmals darauf und der Strömungswiderstand erhöht sich dabei jedesmal.

Außerdem enthält der Strömungsdurchgang des Kanals 40 gemäß der Darstellung in 4 normalerweise scharfe Kurven. Die Ablösung des Stroms tritt daher an der stromabwärtigen Seite eines inneren Kurvenabschnitts 54 des Kanals 40 auf und der Strömungswiderstand erhöht sich entsprechend.

Die EP 0786363 A2 zeigt einen Fahrzeug-Klimatisierungskanal, der aus zwei Kanalsegmenten für die rechten und linken Seiten des Fahrzeuges gebildet ist, die jeweils eine längliche rechteckige Querschnittskonfiguration aufweisen. Die jeweiligen Kanalsegmente der beiden Seiten weisen keinerlei Verstrebungen oder sonstige Elemente zur Erhöhung der Festigkeit oder zur Leitung der Strömung in einem gekrümmten Abschnitt auf.

Die DE 10056955 A1 zeigt einen Fahrzeug-Klimatisierungskanal mit einer länglichen Querschnittkonfiguration und einem gekrümmten Abschnitt, bei dem im gekrümmten Abschnitt ein Leitblech bzw. "Luftverteilungselement" angeordnet ist. Diese Druckschrift gibt aber weder einen Hinweis auf die Herstellung oder Struktur dieses Luftverteilungselements noch auf das Problem der Erhöhung der Festigkeit des Klimatisierungskanals, wobei im übrigen die Druckschrift einen Dachkanal betrifft, bei dem dieses Problem von untergeordneter Bedeutung ist.

Die US 5531484 A schließlich zeigt einen Fahrzeug-Klimatisierungskanal mit einer länglichen Querschnittkonfiguration und mindestens einem gekrümmten Abschnitt. In dem gekrümmten Abschnitt sind sogenannte Leitplatten oder Führungsflügel angeordnet, um die Strömung um die Krümmung im Kanal zu lenken. Die Ausbildung dieser Leitplatten ist nicht ausgeführt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fahrzeug-Klimatisierungskanal bereitzustellen, der eine verbesserte strukturelle Festigkeit aufweist und die Erhöhung des Strömungswiderstandes hinsichtlich des konditionierten Luftstroms minimiert.

Um die zuvor genannte Aufgabe zu lösen bringt die vorliegende Erfindung einen Fahrzeug-Klimatisierungskanal gemäß Anspruch 1 in Vorschlag. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Obwohl dieser Fahrzeug-Luftklimatisierungskanal eine längliche bzw. gestreckte Querschnittkonfiguration aufweist, die eine geringe vertikale strukturelle Festigkeit aufweist, wird die strukturelle Festigkeit erhöht, weil der Kanal die Verengung oder Verengungen aufweist, die sich von der oberen Wand zur unteren Wand in dem Kanal derart erstrecken, dass die obere Wand mit der unteren Wand verbunden ist. Da die Verengung sich kontinuierlich in der Richtung der Luftströmung durch den Kanal erstreckt, so dass die Querschnittfläche der Verengung in der Luftströmungsrichtung konstant ist, kann der Strömungswiderstand hinsichtlich der durch den Kanal strömenden Luft, der normalerweise durch die wiederholten Vergrößerungen und Verkleinerungen der Fläche des Strömungsdurchgangs im Kanal hervorgerufen wird, verringert sein. Das bedeutet, dass der Strömungswiderstand hinsichtlich der durch den Kanal strömenden Luft, der durch Wirbel erzeugt würde, welche auftreten, wenn sich die Verengung diskontinuierlich erstrecken würde, beseitigt werden, weil sich die Verengung kontinuierlich erstreckt. Folglich kann der Druckverlust in dem konditionierten Luftstrom, der durch den Kanal strömt, verringert und die Strömungsrate erhöht werden.

Der Klimatisierungskanal umfasst einen gekrümmten Abschnitt und die Verengung ist in dem gekrümmten Abschnitt ausgebildet.

Da die Verengung kontinuierlich in der Strömungsrichtung an dem gekrümmten Abschnitt des Kanals ausgebildet ist, wird bei diesem Fahrzeug-Klimatisierungskanal der über bzw. um den inneren gekrümmten Abschnitt strömende konditionierte Luftstrom durch die Verengung so geführt, dass er einem kleinen Krümmungsradius folgt, so dass eine Ablösung des Luftstroms, die an der stromabwärtigen Seite des inneren gekrümmten Abschnittes auftreten könnte, verringert bzw. vermieden werden kann. Folglich kann der Druckverlust des durch den Kanal strömenden Luftstroms weiter verringert und die Minderung der Strömungsrate desselben abgeschwächt werden, so dass die Strömungsrate größer ist als bei einem Klimatisierungskanal nach dem Stand der Technik.

Die Seitenwände des Klimatisierungskanals sind vorzugsweise eine Seitenwand mit großem Radius und eine Seitenwand mit kleinem Radius in dem gekrümmten Abschnitt, wobei ein Abstand zwischen der Seitenwand mit kleinem Radius und der Verengung gleich ist oder kleiner ist als ein Abstand zwischen der Seitenwand mit großem Radius und der Verengung.

Ferner sind vorzugsweise die Seitenwände des Klimatisierungskanals eine Seitenwand mit großem Radius und eine Seitenwand mit kleinem Radius in dem gekrümmten Abschnitt, wobei zwei oder mehr der Verengungen in einem Abstand voneinander in einer Breitenrichtung ausgebildet sind, wobei die Abstände zwischen benachbarten Paaren der Seitenwand mit großem Radius, der Verengungen und der Seitenwand mit kleinem Radius gleich sind oder von der Seitenwand mit großem Radius zur Seitenwand mit kleinem Radius hin abnehmen.

Bei den Fahrzeug-Klimatisierungskanälen dieser beiden Konfigurationen ist der Abstand zwischen der Seitenwand mit kleinem Radius und der angrenzenden bzw. benachbarten Verengung kleiner als der Abstand zwischen der Seitenwand mit großem Radius und der angrenzenden bzw. benachbarten Verengung. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Wirkung des Verhinderns einer Ablösung des auf der Seite mit kleinem Radius des gekrümmten Abschnitts strömenden Luftstroms und ermöglicht eine Vergrößerung der Fläche des Strömungsdurchgangs für den auf der Seite mit großem Radius des gekrümmten Abschnitts strömenden Luftstroms, so dass der Druckverlust effektiv verringert werden kann.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In der beigefügten Zeichnung zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines in ein Fahrzeug eingebauten Klimatisierungskanals, der eine Ausführungsform darstellt,
2 eine Draufsicht auf den Klimatisierungskanal,
3 eine Querschnittansicht des Klimatisierungskanals von 2 entlang der Linie 3-3 darin,
4 eine Draufsicht auf einen Klimatisierungskanal nach dem Stand der Technik und
5 eine Querschnittansicht des Klimatisierungskanals von 4 entlang der Linie 5-5 darin.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Ausführungsform eines Klimatisierungskanals wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Klimatisierungskanals, welcher eine Ausführungsform ist. Gemäß 1 sind zwei Klimatisierungskanäle 1 vorgesehen, die sich entlang dem Boden eines Fahrzeugs V von einer Klimaanlage 2, die an der lateralen Mitte des Fahrzeugs V angebracht ist, erstrecken. Jeder Klimatisierungskanal umfasst einen ersten gekrümmten Abschnitt 4, der bezüglich dem Fahrzeug V nach außen gekrümmt ist, einen zweiten gekrümmten Abschnitt 6, der mit dem ersten gekrümmten Abschnitt 4 verbunden ist und bezüglich dem Fahrzeug V nach hinten gekrümmt ist, sowie einen an einem stromabseitigen Ende 8 ausgebildeten Luftauslaß 10, der von dem zweiten gekrümmten Abschnitt 6 aus stromabseitig versetzt gelegen ist. Da die beiden Klimatisierungskanäle symmetrisch auf den linken und rechten Seiten des Fahrzeugs eingebaut sind wird im folgenden nur der linke erläutert werden.
Die 2 und 3 sind eine Draufsicht bzw. eine Querschnittansicht des Kanals 1. Gemäß den 2 und 3 ist der zweite gekrümmte Abschnitt 6 des Kanals 1 mit einer Seitenwand 12 mit großem Radius, einer Seitenwand 14 mit kleinem Radius, einer oberen Wand 16 sowie einer unteren Wand 18 versehen und besitzt eine lateral gestreckte bzw. längliche und rechteckige Querschnittkonfiguration. Der Kanal 1 ist mit zwei länglichen Ausnehmungen bzw. Rücksprüngen 20a, 20b versehen, die sich in Längsrichtung erstrecken. Die Ausnehmungen 20a und 20b bilden eine äußere Verengung 22 und eine innere Verengung 24, die in den Kanal 1 hineinreichen. Die äußere Verengung 22 ist durch einen von der oberen Wand 16 vorstehenden Vorsprung 22a und einen von der unteren Wand 18 vorstehenden Vorsprung 22b gebildet. Die innere Verengung 24 ist durch einen von der oberen Wand 16 vorstehenden Vorsprung 24a und einen von der unteren Wand 18 vorstehenden Vorsprung 24b gebildet. Beide Vorsprünge 22a, 22b und die Vorsprünge 24a, 24b können innerhalb des Kanals 1 entweder durch eine Verbindung oder einen einfachen Kontakt miteinander verbunden sein. Die verbundenen Verengungen 22, 24 erhöhen die vertikale strukturelle Festigkeit des Kanals 1.
Gemäß der 2 erstrecken sich ferner sowohl die äußere Verengung 22 als auch die innere Verengung 24 kontinuierlich entlang dem Kanal 1 in der Luftströmungsrichtung 26. Die Querschnittsflächen dieser Verengungen 22, 24 sind entlang der Strömungsrichtung 26 konstant. Da die Verengungen 22, 24 sich kontinuierlich entlang der Strömungsrichtung 26 erstrecken, wird die strukturelle Festigkeit des Kanals 1 erhöht.
Gemäß 3 sind der Abstand L1 zwischen der Seitenwand 12 mit großem Radius und der äußeren Verengung 22, der Abstand L2 zwischen der äußeren Verengung 22 und der inneren Verengung 24, sowie der Abstand L3 zwischen der inneren Verengung 24 und der Seitenwand 14 mit kleinem Radius geeignet festgelegt, um gleich zu sein oder aber von der Seitenwand 12 mit großem Radius zur Seitenwand 14 mit kleinem Radius hin abzunehmen.
Der konditionierte Luftstrom der durch den Kanal 1 strömenden Luft wird nun erläutert werden.
Gemäß 2 strömt der konditionierte Luftstrom in der durch den Pfeil 26 angegebenen Richtung und entlang der äußeren Verengung 22 und der inneren Verengung 24 innerhalb des Kanals 1. Da die von der oberen Wand 16 vorstehenden Vorsprünge 22a, 24a mit den von der unteren Wand 18 vorstehenden Vorsprünge 22b, 24b verbunden sind und die dadurch gebildeten Verengungen 22, 24 sich kontinuierlich in der Strömungsrichtung erstrecken, so dass die Querschnittflächen der Verengungen 22, 24 entlang der Strömungsrichtung konstant sind, werden keine Wirbel erzeugt. Das ist ein Unterschied gegenüber einem Fall, der gegeben wäre, wenn die Verengungen 22, 24 sich diskontinuierlich in der Strömungsrichtung erstrecken würden. Dies ermöglicht eine Minimierung der Erhöhung des Strömungswiderstandes des konditionierten Luftstroms aufgrund von sich bildenden Wirbeln. Folglich kann der Druckverlust des Stroms verringert und die Strömungsrate des konditionierten Luftstroms erhöht sein.
Wenn der konditionierte Luftstrom nachfolgend entlang dem gekrümmten Abschnitt 6 des Kanals 1 strömt, tendiert der Strom dazu, sich von der Seitenwand 14 mit kleinem Radius an dessen stromabwärtiger Seite abzulösen. Da der Kanal 1 jedoch die innere Verengung 24 besitzt, wird der zwischen der inneren Verengung 24 und der Seitenwand 14 mit kleinem Radius strömende Luftstrom durch die innere Verengung 24 zur Strömung entlang der Oberfläche der Seitenwand geleitet. Somit wird die Ablösung des konditionierten Luftstroms auf der stromabwärtigen Seite der Seitenwand mit kleinem Radius des gekrümmten Abschnitts 6 vermindert bzw. begrenzt. Folglich kann der Druckverlust des durch den Kanal 1 strömenden konditionierten Luftstroms weiter verringert und die Strömungsrate des konditionierten Luftstroms auf einen Wert erhöht werden, der größer ist als bei dem Klimatisierungskanal nach dem Stand der Technik.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der Abstand L3 zwischen der inneren Verengung 24 und der Seitenwand 14 mit kleinem Radius vorzugsweise klein genug, um die Wirkung des Leitens des konditionierten Luftstroms zu verbessern. Da die Krümmungsradien der Durchgänge für die zwischen der Seitenwand 12 mit großem Radius und der äußeren Verengung 22 sowie zwischen der äußeren Verengung 22 und der inneren Verengung 24 strömenden konditionierten Luftströme verhältnismäßig groß sind, sind der Abstand L1 zwischen der Seitenwand 12 mit großem Radius und der äußeren Verengung 22 und der Abstand L2 zwischen der äußeren Verengung 22 und der inneren Verengung 24 vorzugsweise größer als der Abstand L3 zwischen der inneren Verengung 24 und der Seitenwand 14 mit kleinem Radius. Indem die Abstände L1 und L2 größer gewählt werden als der Abstand L3 werden die Flächen der Strömungsdurchgänge groß, um eine Zunahme des Strömungswiderstands effektiv zu verringern bzw. zu begrenzen. Daher dienen die äußere Verengung 22 und die innere Verengung 24 des Kanals 1 gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur zur Erhöhung der strukturellen Festigkeit des Kanals 1 sondern auch zur Leitung und dadurch Ausrichtung des konditionierten Luftstroms.
Obwohl eine Ausführungsform eines Klimatisierungskanals beschrieben worden ist, können die folgenden Modifikationen vorgesehen werden.
Obwohl eine detaillierte Erläuterung bezüglich einer Konfiguration mit dem gekrümmten Abschnitt 6 gegeben wurde, können der Kanal 1 und die Verengungen 22, 24 auch gerade sein. Ferner kann die Gesamtfläche des Strömungsdurchgangs des Kanals 1 in der Strömungsrichtung stufenweise verändert werden.
Obwohl die Verengungen 22, 24 durch von der oberen Wand 16 und der unteren Wand 18 in den Kanal 1 vorstehenden Vorsprünge gebildet sind, kann jede Verengung stattdessen auch durch einen nur von einer der Wände 16, 18 zur jeweils anderen hin vorstehenden Vorsprung gebildet sein.
Obwohl der Kanal 1 mit einer rechteckigen Querschnitt-Konfiguration beschrieben ist, kann er stattdessen auch gekrümmte bzw. abgerundete Ecken oder eine ovale Form aufweisen.
Obwohl die vorstehend beschriebene Ausführungsform mit zwei Verengungen 22, 24 ausgebildet ist, kann die Anzahl der Verengungen 1, 3 oder höher sein.

Claims

Ein Fahrzeug-Klimatisierungskanal (1) mit einer länglichen bzw. gestreckten Querschnittkonfiguration, wobei der Klimatisierungskanal umfasst: eine obere Wand (16), eine untere Wand (18) und Seitenwände (12, 14), welche einen Innenraum umschließen, mindestens einen gekrümmten Abschnitt (4, 6), und mindestens eine Einziehung bzw. Verengung (22, 24), die durch jeweils von der oberen Wand (16) und der unteren Wand (18) in den Innenraum vorstehende erste und zweite Vorsprünge (22a, 24a, 22b, 24b) gebildet ist, derart, dass die obere Wand (16) mit der unteren Wand (18) verbunden ist, wobei der erste Vorsprung (22a, 24a) eine erste längliche Ausnehmung (20a, 20b) aufweist, die integral mit der oberen Wand (16) ausgebildet ist und von dieser in den Innenraum vorsteht, und der zweite Vorsprung (22b, 24b) eine zweite längliche Ausnehmung aufweist, die integral mit der unteren Wand (18) ausgebildet ist und von dieser in den Innenraum vorsteht, und wobei sich die Einziehung bzw. Verengung (22, 24) kontinuierlich in einer Luftströmungsrichtung (26) von einer Position stromauf dem mindestens einen gekrümmten Abschnitt (4, 6) zu einer Position stromab dem mindestens einen gekrümmten Abschnitt (4, 6) erstreckt, und eine Querschnittfläche der Verengung (22, 24) in der Luftströmungsrichtung konstant ist.
Ein Fahrzeug-Klimatisierungskanal gemäß Anspruch 1, wobei die Seitenwände (12, 14) des Klimatisierungskanals (1) eine Seitenwand (12) mit großem Radius und eine Seitenwand (14) mit kleinem Radius in dem gekrümmten Abschnitt (6) sind, und ein Abstand zwischen der Seitenwand (14) mit kleinem Radius und der Verengung (22, 24) gleich ist oder kleiner ist als ein Abstand zwischen der Seitenwand (12) mit großem Radius und der Verengung (22, 24).
Ein Fahrzeug-Klimatisierungskanal gemäß Anspruch 1, wobei die Seitenwände (12, 14) des Klimatisierungskanals (1) eine Seitenwand (12) mit großem Radius und eine Seitenwand (14) mit kleinem Radius in dem gekrümmten Abschnitt (6) sind, und zwei oder mehr der Verengungen (22, 24) in einem Abstand voneinander in einer Breitenrichtung ausgebildet sind, wobei die Abstände zwischen benachbarten Paaren der Seitenwand (12) mit großem Radius, der Verengungen (22, 24) und der Seitenwand (14) mit kleinem Radius gleich sind oder von der Seitenwand (12) mit großem Radius zur Seitenwand (14) mit kleinem Radius hin abnehmen.