DE1284317B - Heiz- und Belüftungsvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Heiz- und Belüftungsvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem beheizbaren Warmluftkanal und einem Kaltluftbypass, mit Austrittsöffnungen zum Kopf- und Fußbereich des zu beheizenden Raumes und mit einem einzigen wahlweise einstellbaren Stellglied, durch das eine oder mehrere Klappen und/ oder Ventile für die Steuerung des Luftdurchtritts und/oder des Heizmitteldurchtritts über übertragungselemente und/oder Koppelglieder in Stellungen bringbar sind, die in dem Sinne aufeinander abgestimmt sind, daß den Austrittsöffnungen in einer Endlage des Stellgliedes nicht erwärmte Luft, in dessen Zwischenstellungen teilweise erwärmte Mischluft und in dessen anderer Endlage erwärmte Luft entströmt.
• Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Bauart wird mittels des einzigen Stellgliedes der Mischungsanteil aus dem Warmluftkanal und aus dem Kaltluftbypass bestimmt. Die Mischluft wird von einem Gebläse angesaugt und nach dem Gebläse zu den Austrittsöffnungen zum Kopf- und Fußbereich verteilt. Dabei entströmt den Austrittsöffnungen zum Kopf- und Fußbereich stets Luft mit übereinstimmender Temperatur. Der für eine Heiz- und Belüftungsvorrichtung anzustrebenden Gesetzmäßigkeit nach dem Schlagwort »kühler Kopf und warme Beine« wird nicht entsprochen.
• Bei einer weiteren bekannten Heiz- und Belüftungsvorrichtung ist zwar diese Gesetzmäßigkeit erfüllbar, jedoch wird sie dort mit erheblichem baulichem Aufwand durch Aufteilung des Wärmetauschers in mehrere Kammern mit mehreren Regelklappen und mehreren Stellgliedern erzielt. Die Bedienung ist für den Laien schwierig.
• Bei einer anderen bekannten Heiz- und Belüftungsvorrichtung ist es mittels mehrerer Steuerklappen zwar möglich, den zum Kopfbereich führenden Austrittsöffnungen Kalt-, Misch- oder Warmluft zuzuführen, den zum Fußbereich führenden Austrittsöffnungen kann jedoch nur Warmluft in veränderlicher Menge entnommen werden.
• Schließlich ist noch eine Heiz- und Belüftungsvorrichtung bekannt, bei der zur Verstellung der Lufttemperatur an den Austrittsöffnungen jeweils mehrere Regelklappen zu betätigen sind. Auch kann dabei die Verteilung der Luftströmungen im angezeigten Sinn nicht erreicht werden, weil sich dabei verschiedene Luftströme kreuzen und hindern, so daß nur der eine oder der andere den vorgesehenen Strömungsweg einhalten kann, während sich einer der beiden dem anderen beimischt. Die anzustrebende Gesetzmäßigkeit kann also auch hierbei nicht oder nur mit erheblichem Aufwand an Bauteilen und Bedienungsanforderungen erreicht werden.
• Ferner ist eine Heiz- und Belüftungsvorrichtung bekannt, bei der durch ein einziges Stellglied zwar der anzustrebenden Gesetzmäßigkeit durch Mischung wechselnder Kaltluftmengen und gleichzeitig abnehmender Warmluftmengen an den Austrittsöffnungen zum Kopfbereich bei gleichzeitigem Austritt von Warmluft im Fußbereich Genüge geleistet wird, jedoch ist dabei nicht vorgesehen, daß den Austrittsöffnungen zum Fußbereich ebenfalls Misch- oder Kaltluft entströmen kann. Eine wirksame Belüftung des Wageninnenraumes auch im Fußbereich ist dabei nicht möglich.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch ein einziges Stellglied in Zwischenstellungen die Zuführung einer kälteren Luftmischung zu den Austrittsstellen zum Kopfbereich und einer wärmeren Luftmischung zu den Austrittsstellen zum Fußbereich des zu beheizenden Raumes zu erreichen.
• Ausgehend von der eingangs genannten Bauart einer Heiz- und Belüftungsvorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise die Austrittsöffnungen in Bezug auf den Warmluftkanal und den Kaltluftbypass derart angeordnet und die Klappen bzw. und/oder Ventile mittels des einzigen Stellgliedes in dem Sinne einstellbar sind, daß in Zwischenstellungen des Stellgliedes der oder den Austrittsöffnungen zum Kopfbereich eine kältere Luftmischung aus dem Warmluftkanal und dem Kaltluftbypass zugeleitet wird als der oder den Austrittsöffnungen zum Fußbereich. Auf diese Weise wird gleichzeitig mit der Veränderung der Heizleistung durch das hierfür vorgesehene einzige Stellglied in dessen Zwischenstellungen zugleich in völlig laiensicherer Weise auch die Temperaturverteilung nach der Gesetzmäßigkeit »kühler Kopf und warme Beine« gesteuert.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung enthalten die Patentansprüche 2 bis 9, für deren Merkmale Patentschutz nur in Verbindung mit dem Anspruch 1 begehrt wird.
• In den Zeichnungen ist die Erfindung an Hand einer schematischen Darstellung, eines Schaubildes und eines Ausführungsbeispiels dargestellt. Es zeigt F i g.1 eine erfindungsgemäße Heiz- und Belüftungsvorrichtung in vereinfachter Ausbildung mit den angrenzenden Bauteilen eines Kraftfahrzeuges im Schnitt sowie ein Stellglied in Form eines Kulissenschiebers zur Wahl der Heizlufttemperatur und deren Verteilung gemäß der Erfindung, F i g. 2 ein Schaubild über die Lufterwärmung an den Austrittsöffnungen zum Kopf- und Fußbereich in Abhängigkeit von der Einstellung des Temperaturstellgliedes in Prozent, F i g. 3 einen vertikalen Schnitt durch eine Heiz-und Belüftungsvorrichtung zum Einbau unter das Armaturenbrett von Kraftfahrzeugen, F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV durch die Vorrichtung nach F i g. 3, F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V durch die Vorrichtung nach F i g. 3, F i g. 6 einen Teilschnitt nach der Linie VI-VI durch die Vorrichtung nach F i g. 3, F i g. 7 einen Teilschnitt entsprechend F i g. 6 mit veränderter Stellung der Verschlußorgane in vergrößerter Darstellung und F i g. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig.3.
• Bei der Ausführung nach F i g. 1 steht die erfindungsgemäße Heiz- und Belüftungsvorrichtung 1 für Personenkraftwagen, die in üblicher Weise unterhalb des Armaturenbrettes 2 befestigt ist und mittels eines Temperaturstellgliedes 1` in Form eines Kulissenschiebers für die Temperaturwahl bedient werden kann, steht mit der Außenluft über Öffnungen 3 vor der Windschutzscheibe 4 für den Zutritt von Frischluft in Verbindung. In die Heiz- und Belüftungsvorrichtung 1 tritt die Frischluft von oben durch eine Eintrittsöffnung 5 ein und wird durch eine Wechselklappe 6 wahlweise steuerbar einem Warmluftkanal 7 und/oder einem Kaltluftbypass 8 zugeleitet. Der Warmluftkanal7 enthält einen von heißem Motorkühlwasser durchströmten Wärmetauscher 9 zur Erwärmung des durch ihn strömenden Frischluftanteiles. In der dargestellten Mittellage der Wechselklappe 6 strömen dem Warmluftkanal 7 und dem Kaltluftbypass 8 im wesentlichen gleiche Mengen Frischluft durch die Öffnungen 6' und 6" zu. Die durch den Warmluftkanal7 und den Wärmetauscher 9 strömende Luftmenge kann nach Verlassen des Wärmetauschers 9 durch unmittelbar unter diesem liegende Austrittsöffnungen 10 in den Fußbereich 11 des Wageninnenraumes austreten und so den Fußbereich wirksam beheizen. Die durch den Kaltluftbypass 8 strömende Luftmenge tritt dagegen aus seitlich im Bypasskanal8 angeordneten öffnungen 12 in eine Verbindungsleitung 13 aus, die zu Defrosterdüsen 14 führt und den Kopfbereich 15 des Wageninnenraumes mit Frischluft beschickt. Die Öffnungen 12 sind dabei im Kaltluftbypass vor dessen Wiedereinmündung in den Strömungsbereich der den Wärmetauscher 9 verlassenden Luftmenge angeordnet, so daß eine Mischung von Kalt- und Warmluft vor dem Austritt der Kaltluft aus den Öffnungen 12 nicht oder in nur geringem Maße zustande kommt. Umgekehrt mischt sich aus dem Kaltluftbypass 8 auch kaum kalte Luft der aus den Öffnungen 10 in den Fußbereich 11 des Wageninnenraumes austretenden Warmluft bei. Diese Warm- und Kaltluftverteilung trifft nur für den Bereich der Mittelstellung der Wechselklappe 6 zu. Wird die Wechselklappe 6 in Richtung zum Verschließen des Kaltluftbypasses 8 hin bewegt, so mengt sich ein Teil der Luftmenge aus dem Warmluftkanal7 der Luft bei, die über die Öffnungen 12, die Leitung 13 und die Defrosterdüsen 14 zum Kopfbereich 15 des Wageninnenraumes austritt. Damit läßt sich auch durch die Defrosterdüsen 14 je nach Bedarf mehr oder weniger oder sogar nur erwärmte Luft fördern. Wird die Wechselklappe 6 in ihrer anderen Schwenkrichtung im Grenzfall bis zum Schließen der Öffnung 6' für den Warmluftkanal7 bewegt, so verringert sich die den Warmluftkanal7 durchströmende Luftmenge, und es wird mehr und mehr Kaltluft aus dem Kaltluftbypass 8 den Austrittsöffnungen 10 zum Fußbereich 11 des Wageninnern zugeführt. Insbesondere bei warmen Witterungsverhältnissen kann auf diese Weise sowohl aus den Defrosterdüsen 14 zum Kopfbereich 15 als auch aus den Öffnungen 10 zum Fußbereich 11 nicht erwärmte Frischluft in das Wageninnere gefördert werden.
• Diese Temperatursteuermöglichkeiten ergeben sich allein durch die Verstellung der einzigen Wechselklappe 6 und können daher durch das einzige Stellglied 1' getätigt werden, das in üblicher Weise an einer vorteilhaften Stelle des Armaturenbrettes 2 angeordnet ist.
• Das Schaubild in F i g. 2 zeigt die Austrittstemperaturen der Luftmengen aus den zum Fußbereich 11 ausmündenden Öffnungen 10 in Abhängigkeit vom Weg des Stellgliedes 1' für die Wechselklappe 6 in der ausgezogenen Kurve 16. Die gestrichelte Kurve 17 stellt die Temperatur des Luftanteiles dar, der durch die Defrosterdüsen 14 zum Kopfbereich 15 des Wageninnern austritt. Das Schaubild zeigt in anschaulicher Weise, daß beim Verstellen des Stellgliedes 1' von der »Warm«-Endlage (100prozentige Beheizung) - mit Warmluftaustritt sowohl zum Kopf- als auch zum Fußbereich - in Richtung zur »Kalt«-Endlage (nullprozentige Beheizung) - mit Kaltluftaustritt sowohl zum Kopf- als auch zum Fuß-Bereich - zunächst die Temperatur des Luftanteiles für den Kopfbereich 15 nach der Kurve 17 steil abfällt und bei Mittelstellung des Stellgliedes 1' (50-prozentige Beheizung) nur noch eine etwa 20prozentige Erwärmung dieses Luftanteiles gegeben ist. Die Erwärmung des Luftanteiles für den Fußbereich 11 wird dagegen nach der Kurve 16 bei Zurücknahme des Stellgliedes 1' zunächst nur unwesentlich verringert, so daß dieser Luftanteil bei der Mittelstellung des Stellgliedes noch eine 80prozentige Erwärmung aufweist. Dieses Verhältnis der Erwärmung der beiden Luftanteile ist über den gesamten Verstellweg des Stellgliedes 1' in seiner Tendenz gleichartig. In der Nullstellung (»Kalt«-Endlage) des Stellgliedes 1' erreichen beide Luftanteile den Nullpunkt der Erwärmung, wobei der Luftanteil für den Kopfbereich 11 von der Mittelstellung bis zur Nullstellung nur noch allmählich an Erwärmung abnimmt, während der Luftanteil für den Fußbereich 15 über diesen Verstellweg einen steilen Rückgang der Erwärmung verzeichnet.
• Die Heiz- und Belüftungsvorrichtung 1 nach den F i g. 3 bis 8 enthält über die Ausbildung der Vorrichtung nach F i g. 1 hinaus alle die Bauteile, die für die Verwendung einer derartigen Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug zusätzlich von Vorteil sind. Demgemäß ist die Eintrittsöffnung 5 mit einem Axialgebläse 18 mit Antriebsmotor 18' ausgestattet. An Stelle einer Wechselklappe ist aus Raumsparerwägungen eine Steuerklappe 19 ungleichachsig zu dieser sowie mit deren Welle 19' gekuppelt ein Steuerventil 20 für die Wasserzufuhrleitung 20' zum Wärmetauscher 9 vorgesehen. Zum wahlweisen Abschließen der Austrittsöffnungen 10 und 12 und damit auch zum völligen Abschließen der Vorrichtung sind Verschlußklappen 21, 22 vorgesehen, die über Betätigungshebel 23, 24 und Übertragungselemente 25 in üblicher Weise von weiteren Stellgliedern im Bereich des Armaturenbrettes bedient werden können. Zur Lagerung der Wellen 21' und 22' für die Klappen 21 und 22 sind in den von einer Trennfuge 26 begrenzten Gehäusehälften 27, 28 Lagerbohrungen 29, 30 vorgesehen, in die die Wellen 21' und 22' von der Trennfuge 26 her zusammen mit den Klappen 21, 22 eingeführt werden können. Auch die Betätigungshebel 23, 24 und die daran angreifenden Übertragungselemente 25 können als vormontierte Einheiten zusammen mit den Klappen 21, 22 und deren Wellen 21', 22' eingebaut und mittels je einer schienenförmigen Lagerkonsole 31, 32 an den Gehäusehälften mittels Schrauben 33 befestigt werden. Die Übertragungselemente 25, die in Form von Rohren oder Bowdenzughüllen mit darin beweglichen Draht- oder Seilzügen ausgeführt sind, treten in der Ebene der Trennfuge 26 aus dem zusammengefügten Gehäuse aus.
• Die Welle 19' der Steuerklappe 19, die nur den Kaltluftbypass 8 mehr oder weniger verschließt, durchdringt eine Stirnfläche 34 der Gehäusehälfte 27 und trägt einen außenliegenden Betätigungshebel 35, an dem ein Übertragungselement angreift, das mittels des Temperaturstellgliedes 1' bedient wird. Das freie Ende 19" der Welle 19' ist mit einer Abflachung versehen, die unmittelbar in einen Schlitz des Kükens 20" des Steuerventils 20 für den Kühlwasserzulauf zum Wärmetauscher 9 eingreift. Dieser Eingriff ist so angeordnet, daß bei voll geöffneter Steuerklappe 19 das Steuerventil 20 geschlossen ist, in einer Mittelstellung der Steuerklappe 19 das Steuerventil 20 teilweise geöffnet ist und dieses in der Schließlage der Steuerklappe 19 voll geöffnet ist. Diese Stellungen der Steuerklappe und des Steuerventils mit allen denkbaren Zwischenstellungen ergeben gleichfalls eine Temperaturverteilung zu den Austrittsöffnungen zum Kopf- und Fußbereich, wie sie in F i g. 2 dargestellt sind.
• Um die Temperaturverteilung auch strömungstechnisch zu begünstigen, ist in der Gehäusehälfte 28, die den Wärmetauscher 9 enthält, unterhalb desselben eine zu diesem hin dachförmig hochgezogene Eindrückung 36 vorgesehen. Die zu beiden Seiten und damit zu den Austrittsöffnungen 10 zum Fußbereich hin geneigten Flächen dieser Eindrückung 36 bewirken eine Ablenkung des aus dem Wärmetauscher 9 nach unten austretenden Luftstromes zu den seitlich im Boden ausmündenden Öffnungen 10. Gleichzeitig schirmt die zur Trennfuge 26 hin vorgesehene Giebelwand 36' der Eindrückung 36 den Luftstrom des Kaltluftbypasses 8 gegen die Austrittsöffnungen 10 teilweise ab, so daß eine zu intensive Kaltluftbeimischung bei offenen Klappen 22 zu den aus den Öffnungen 10 austretenden Luftanteilen verhindert wird.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Heiz- und Belüftungsvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem beheizbaren Warmluftkanal und einem Kaltluftbypass, mit Austrittsöffnungen zuni Kopf- und Fußbereich des zu beheizenden Raumes und mit einem einzigen wahlweise einstellbaren Stellglied, durch das eine oder mehrere Klappen und/oder Ventile für die Steuerung des Luftdurchtrittes und/oder des Heizmitteldurchtrittes über übertragungselemente und/oder Koppelglieder in Stellungen bringbar sind, die in dem Sinne aufeinander abgestimmt sind, daß den Austrittsöffnungen in einer Endlage des Stellgliedes nicht erwärmte Luft, in dessen Zwischenstellungen teilweise erwärmte Mischluft und in dessen anderer Endlage erwärmte Luft entströmt, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß in an sich bekannter Weise die Austrittsöffnungen (10, 12) in bezug auf den Warmluftkanal (7) und den Kaltluftbypass (8) derart angeordnet und die Klappen (6) bzw. (19) und/oder Ventile (20) mittels des einzigen Stellgliedes (1') in dem Sinne einstellbar sind, daß in Zwischenstellungen des Stellgliedes der oder den Austrittsöffnungen (14) zum Kopfbereich (15) eine kältere Luftmischung aus dem Warmluftkanal und dem Kaltluftbypass zugeleitet wird, als der oder den Austrittsöffnungen (10) zum Fußbereich (11). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine oder mehrere im Strömungsbereich des Kaltluftbypasses (8) vor dessen Einmündung in den Warmluftkanal (7) angeordnete Austrittsöffnungen (12) zum Kopfbereich (15) des zu beheizenden Raumes und durch aus dem Strömungsbereich des Warmluftkanals ausmün- i dende Austrittsöffnungen (10) zum Fußbereich (11) des zu beheizenden Raumes, wobei durch das Stellglied (1@ gemeinsam betätigbare Steuerorgane (6 bzw. 19, 20) vorgesehen sind, die einerseits den Warmluftkanal und/oder den Heizmitteldurchtritt durch den Wärmetauscher und andererseits den Kaltluftbypass über Zwischenstellungen wechselweise öffnen und schließen. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerklappe (19) am Eingang des Kaltluftbypasses (8) mit dem Steuerventil (20) für die Regelung des Heizmitteldurchtrittes durch den Wärmetauscher (9) derart gekoppelt ist, daß bei geschlossener Steuerklappe das Steuerventil geöffnet ist und umgekehrt. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (20) gleichachsig mit der Lagerwelle (19') der Steuerklappe (19) angeordnet und unmittelbar mit dieser gekuppelt ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerwelle (19') der Steuerklappe (19) in bezug auf die Anströmfläche des Wärmetauschers (9) in Strömungsrichtung im Kaltluftbypasskanal (8) zurückgesetzt ist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5 zum Einbau unter das Armaturenbrett von Kraftfahrzeugen, mit einem Axialgebläse vor der Verzweigung der beiden Luftkanäle, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Gebläses (18) zur Seite des Kaltluftbypasses (8) hin geneigt, das Gebläse mit Antriebsmotor (18') domartig auf dem Gehäuse (1) der Vorrichtung angeordnet ist und über die Ebene eines auf der Unterseite des Armaturenbrettes (2) anliegenden Befestigungsflansches hinaus in einen mit der Außenluft in Verbindung stehenden Frischluftsammelraum hineinragt. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche -2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (12) aus dem Kaltluftbypass (8) beiderseits aus den Seitenwänden und diejenigen (10) aus dem Warmluftkanal (7) im Bereich der beiden unteren, den ersten Öffnungen benachbarten Ecken aus dem Boden des Gehäuses (1) ausmünden, daß die beiderseitigen öffnungspaare entsprechend der Anordnung der beiden Kanalzweige seitlich gegeneinander versetzt sind und daß die beiden Öffnungspaare mit gleichachsig gelagerten Verschlußklappen (21, 22) versehen sind, wobei die Austrittsöffnungen aus dem Kaltluftbypass und deren Verschlußklappen (22) eine radial lange und eine axial schmale Form, entspechend einer geringen Breite des Kaltluftbypasses und die Austrittsöffnungen aus dein Warmluftkanal und dessen Verschlußklappen (21) eine axial lange und radial schmale Form, entsprechend einer geringen Bauhöhe, unter dem Wärmetauscher (9) aufweisen. B. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Gehäuses (1) in dem dem Austritt des Wärmetauschers (9) gegenüberliegenden Bereich sich dachartig (36) zum Wärmetauscher hin erstreckt, wobei die beiden Dachflächen zu den Austrittsöffnungen (10) aus dem Warmluftkanal (7) hin geneigt sind und zum Kaltluftbypass (8) hin eine etwa in der Trennebene (26) der beiden Luftkanäle liegende Giebelwand (36@ gebildet ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verschlußklappen (22) für die Austrittsöffnungen (12) aus dem Kaltluftbypass (8) an einer schienenförmigen Lagerkonsole (32) zusammen mit ihren Betätigungshebeln (24) und übertragungselementen (25) zu deren Betätigung und die entsprechenden Teile (21, 23, 25) für die Austrittsöffnungen (10) aus dem Warmluftkanal (7) an einer zweiten schienenförmigen Lagerkonsole (31) einseitig gelagert bzw. befestigt sind und als getrennte Vormontagegruppen in das etwa in der Trennebene (26) der beiden Luftkanäle (7 und 8) geteilte Gehäuse (1) in weitere gehäusefeste Lagerstellen (29 bzw. 30) eingreifend befestigt sind.