DE19528714C1 - Heizungs- und/oder Klimaanlage für Fahrzeuginnenräume - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizungs- und/oder Klimaanlage für Fahrzeuginnenräume gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Heizungs- und/oder Klimaanlage dieser Art (DE 39 40 361 A1) sind zur Fondraumbelüftung der Warm- und Kaltluftkanal in den Fondraum geführt und dem Mischraum eine Fondraumbelüftungsdüse nachgeordnet. Durch getrennte manuelle Einstellung der beiden Luftklappen im Warmluft- und Kaltluftkanal kann die Temperatur der aus der Fondraumbelüftungsdüse austretenden Luft individuell eingestellt werden. Im Warmluftkanal zweigt stromaufwärts der Warmluftklappe ein Luftleitkanal ab, der zu dem Fondfußraum führt. Durch diesen Luftleitkanal ist es möglich, Warmluft gesteuert in den Fondfußraum zu führen.

Eine gleiche konstruktive Gestaltung findet sich bei einer Heizungs- und/oder Klimaanlage auch bei der Frontraumbelüftung. Hier ist die im Armaturenbrett angeordnete sog. Mitteldüse dem Mischraum nachgeschaltet, und im Warmluftkanal stromaufwärts der Warmluftklappe ist mindestens ein Luftleitkanal abgezweigt, der zu einer Luftaustrittsdüse im Fußraum vor den Frontsitzen führt. Bei technisch hochwertigen Klimaanlagen werden die Luftklappen von einem elektrischen Steuergerät in Abhängigkeit von der Temperaturvorgabe und Ausgangssignalen von Sensoren, welche die tatsächlich herrschenden Werte erfassen, gesteuert, so daß automatisch die gewünschte Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums herbeigeführt und aufrecht erhalten wird, unabhängig von den ggf. sich ändernden Umweltparametern am Fahrzeug.

Nun hat sich gezeigt, daß bei bestimmten Klappeneinstellungen der Luftklappen durch die über die Mischkammer bestehende Verbindung zwischen Warmluftkanal und Kaltluftkanal Kaltluft in den Warmluftkanal einströmt und über die Warmluftklappe und dem Luftleitkanal in den Fußraum austritt. Dieses sog. überblasen der Warmluftklappe läßt Kaltluft in den Fußraum gelangen, was von den Fahrzeuginsassen in der Regel als unangenehm empfunden wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizungs­ und/oder Klimaanlage für Fahrzeuginnenräume der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß im sog. Regelbereich der Klimaanlage, in welchem zur Temperatureinstellung die aus dem Warm- und Kaltluftkanal ausströmende Luftmengen entsprechend dosiert werden müssen, ein sog. Überblasen der Warmluftklappe sicher ausgeschlossen ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Heizungs- und/oder Klimaanlage hat den Vorteil, daß innerhalb des Regelbereichs der Klimaanlage durch den stets höheren Strömungsdruck der Warmluft gegenüber der Kaltluft ein Einströmen der Kaltluft in den Warmluftkanal sicher verhindert wird. Dieser Regelbereich erstreckt sich im allgemeinen nur über einen Öffnungsbereich des Kaltluftkanals von 0- etwa 40% seines Querschnitts. Durch Wegfall der Kaltlufteinströmung in den Fußraum ist der Klimakomfort deutlich verbessert.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Heizungs- und/oder Klimaanlage mit zweckmäßigen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung läßt sich die angestrebte Einstellung der Luftströmungsdrücke von Kalt- und Warmluft in besonders einfacher Weise dadurch erreichen, daß die Zwangskopplung der beiden Luftklappen so getroffen ist, daß die Öffnungsbewegung der Kaltluftklappe erst dann einsetzt, wenn die Warmluftklappe ihre den Warmluftkanal maximal freigebende Offenstellung eingenommen hat, und die Warmluftklappe diese ihre eingenommene Offenstellung während des Durchlaufs der Kaltluftklappe durch den Regelbereich, d. h. einen Schwenkbereich vorgebbare Größe der Kaltluftklappe beibehält. Das bedeutet, daß die Temperatureinstellung bei vollem Warmluftstrom ausschließlich durch Zugabe einer dosierten Kaltluftmenge aufgrund einer größeren oder kleineren Öffnung der Kaltluftklappe herbeigeführt wird. Der Schwenkbereich der Kaltluftklappe ist so eingestellt, daß am Ende des Schwenkbereichs die Kaltluftklappe etwa 40% des maximalen Kanalquerschnitts für die Luftströmung freigibt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Zwangskopplung der beiden Luftklappen zusätzlich noch so getroffen, daß die Warmluftklappe ihre eingenommene Offenstellung über den vorstehend genannten Schwenkbereich der Kaltluftklappe hinaus beibehält, bis die Kaltluftklappe ihre den Kaltluftkanal maximal freigebende Offenstellung erreicht hat. In dieser Endstellung, in welcher beide Luftklappen ihre maximale Offenstellung einnehmen, findet wiederum ein überströmen der Warmluftklappe durch den Kaltluftstrom statt, so daß Kaltluft auch in den Fußraum gelangt. Dieses ist aber bei Stellung maximales Kühlen, der Klimaanlage gewollt, da man hier Kaltlufteintritt auch im Fußraum anstrebt.

Die Zwangskopplung der beiden Luftklappen wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, daß jede Luftklappe über einen Schwenkhebel betätigt wird, der an seinem klappenfernen Ende längs einer Steuerkurve geführt ist, die auf einer von einem reversiblen Elektromotor angetriebenen Steuerscheibe ausgebildet ist. Zum Einstellen der Luftklappen in dem genannten Regelbereich wird dabei die Steuerscheibe in beiden Drehrichtungen um etwas weniger als 180° gedreht, wobei ein Öffnungsbereich des Kaltluftkanals von 0-40% seines Querschnitts und zurück durchfahren wird.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ausschnittweise einen Längsschnitt einer Heizungs­ und/oder Klimaanlage für einen Fahrzeuginnenraum,

Fig. 2 ein Diagramm mit Steuerkennlinien einer Warmluft­ klappe und einer Kaltluftklappe in der Heizungs- und/oder Klimaanlage in Fig. 1.

Die in Fig. 1 ausschnittweise schematisch skizzierte Heizungs- und/oder Klimaanlage für einen Fahrzeuginnenraum weist einen Warmluftkanal 11 und einen Kaltluftkanal 12 auf, die beide in einem Mischraum 13 münden. Vom Mischraum 13 führt ein Abluftkanal 14 zu einer hier nicht dargestellten bekannten Mitteldüse, die im Armaturenbrett oder in der Instrumententafel des Fahrzeugs integriert ist. Nahe der Mündungsstelle 111 des Warmluftkanals 11 ist stromaufwärts der Mündungsstelle 111 gesehen im Warmluftkanal 11 eine Warmluftklappe 15 schwenkbar angeordnet, die aus einer in Fig. 1 ausgezogen dargestellten Schließstellung, in welcher sie den Kanalquerschnitt des Warmluftkanals 11 völlig sperrt, um ca. 90° in eine in Fig. 1 strichliniert dargestellte maximale Offenstellung überführt werden kann, in welcher sie den maximalen Kanalquerschnitt für den Durchtritt von Warmluft freigibt, und umgekehrt. Die Warmluft wird mittels eines Wärmetauschers erzeugt, der stromaufwärts der Warmluftklappe 15 im Warmluftkanal 11 angeordnet ist, auf dessen Darstellung in Fig. 1 jedoch verzichtet wurde. Stromaufwärts der Warmluftklappe 15, aber stromabwärts des Wärmetauschers zweigt von dem Warmluftkanal 11 mindestens ein Luftleitkanal 16 ab, der in den Fußraum im Frontbereich des Fahrzeuginnenraums führt und dort in einer im Fußraum angeordneten Luftaustrittsdüse endet. Über diesen Luftleitkanal 16 wird der Fußraum im Frontbereich mit Warmluft versorgt.

In gleicher Weise wie beim Warmluftkanal 11 ist auch im Kaltluftkanal 12 stromaufwärts der Mündungsstelle 121 im Mischraum 13 eine Kaltluftklappe 17 schwenkbar gelagert, die in gleicher Weise aus einer in Fig. 1 ausgezogen dargestellten Schließstellung, in welcher der Luftdurchtrittsquerschnitt des Kaltluftkanals 12 völlig gesperrt ist, um ca. 90° in eine maximale Offenstellung gedreht werden kann, in welcher der Querschnitt des Kaltluftkanals 12 zum Kaltluftdurchtritt maximal freigegeben ist, und umgekehrt. Der Kaltluftkanal 12 ist bei einer Heizungsanlage stromaufwärts der Kaltluftklappe 17 an einer Frischluftöffnung angeschlossen. Bei einer Klimaanlage ist stromaufwärts der Kaltluftklappe 17 im Kaltluftkanal 12 ein Verdampfer angeordnet, und der Kaltluftkanal 11 kann wahlweise an einer Frischluftöffnung oder an einer Umluft aus dem Fahrzeuginnenraum aufnehmenden Umluftöffnung angeschlossen sein. Jede Luftklappe 15, 17 wird über einen Schwenkhebel 18 bzw. 19 geschwenkt, wobei die Schwenkbewegungen der beiden Luftklappen 15, 17 miteinander zwangsgekoppelt sind. Der Schwenkhebel 18 bzw. 19 ist dabei entweder im Radialabstand von der Schwenkachse der Luftklappe 15 bzw. 17 an dieser angelenkt oder drehfest mit der Schwenkachse der Luftklappe 15 bzw. 17 verbunden, so daß die Luftklappe 15 bzw. 17 durch Drehen ihrer Schwenkachse verstellt wird. Das klappenferne Ende eines jeden Schwenkhebels 18, 19 ist längs einer Steuerkurve 20 geführt, die auf einer Steuerscheibe 21 ausgebildet ist. Die Steuerscheibe 21 sitzt drehfest auf der Abtriebswelle eines reversiblen elektrischen Stellmotors 22, der die Steuerscheibe 21 in gegensinnigen Drehrichtungen antreiben kann. Die Steuerkurve 20 ist dabei so ausgeführt, daß bei einer Umdrehung der Steuerscheibe 21 um 360° von den beiden Luftklappen 15, 17, die in Fig. 2 dargestellten Kennlinien durchfahren werden. Die ausgezogene Kennlinie der Fig. 2 gilt dabei für die Warmluftklappe 15 und die strichpunktiert dargestellte Kennlinie für die Kaltluftklappe 17. Dabei ist sichergestellt, daß in einem durch den Schwenkbereich s der Kaltluftklappe 17 (Fig. 1) definierten Temperaturregelbereich für die aus der Mitteldüse austretenden Frischluft, indem die Kaltluftklappe 17 bis zu 40% des maximalen Querschnitt des Kaltluftkanals 12 zum Kaltluftdurchtritt freigibt, die Warmluftklappe 15 bereits soweit geöffnet ist, daß der Strömungsdruck der in den Mischraum 13 einströmenden Warmluft stets größer ist als der Strömungsdruck der in den Mischraum 13 einströmenden Kaltluft. Dadurch wird der Effekt des sog. Überblasens der Warmluftklappe 15 durch einen Kaltluftteilstrom verhindert, und Kaltluft kann nicht über den Luftleitkanal 16 in den Fußraum im Frontbereich gelangen und hier die bekannten Zugerscheinungen hervorrufen.

In vereinfachter Weise wird dieser höhere Strömungsdruck der Warmluft im Regelbereich s der Kaltluftklappe 17 dadurch herbeigeführt, daß die Steuerkurve 20 so ausgelegt ist, daß die Öffnungsbewegung der Kaltluftklappe 17 erst einsetzt, wenn die Warmluftklappe 15 ihre den Warmluftkanal 15 maximal freigebende Offenstellung eingenommen hat (vgl. die strichpunktiert ausgezogene Kennlinie für die Kaltluftklappe 17 in Fig. 2). Dies ist dann der Fall, wenn sich die Steuerscheibe 21 in Fig. 1 im Uhrzeigersinn um ca. 90° gedreht hat. In diesem bis dahin durchlaufenden Steuerkurvenabschnitt wird ausschließlich die Warmluftklappe 15 bis in ihre maximale Offenstellung überführt (vgl. ausgezogen dargestellte Kennlinie für die Warmluftklappe 15 in Fig. 2). Im Regelbereich s der Kaltluftklappe 17, der etwa dem Drehwinkelbereich α der Steuerscheibe 21 in Fig. 2 entspricht, wird die Temperierung der aus dem Mischraum 13 über die Mitteldüse ausströmenden Luft ausschließlich durch mehr oder weniger weites Öffnen der Kaltluftklappe 17 eingestellt. Soll die Luft wärmer werden, so wird die Steuerscheibe 21 mehr im Uhrzeigersinn gedreht, bis sie etwa 40% des Kaltluftkanalquerschnittes freigibt, wird kühlere Luft verlangt, so wird die Steuerscheibe 21 durch Umkehr der Drehrichtung des elektrischen Stellmotors 22 in Richtung Schließstellung hin verschwenkt.

Wie aus dem Diagramm der Fig. 2 weiter hervorgeht, behält die Warmluftklappe 15 mit Erreichen ihrer maximalen Offenstellung nach ca. 90° Drehung der Steuerscheibe 21 diese ihre maximale Offenstellung bei, bis nach weiterer Drehung der Steuerscheibe 21 bis zu etwa 225° nunmehr auch die Kaltluftklappe 17 ihre maximale Offenstellung erreicht hat. Diese Stellung der beiden Luftklappen 15, 17 wird für die Betriebsart "maximales Kühlen" eingestellt. Hier tritt durch beide Kanäle 11, 12 der maximale Luftstrom hindurch. Da der Strömungsdruck der Warmluft nicht mehr größer ist als der der Kaltluft, setzt auch wieder das sog. überblasen der Warmluftklappe 15 durch einen Teil des Kaltluftstromes ein, so daß jetzt - und diesmal gewollt - Kaltluft auch über die Fußraumdüse in den Fahrzeuginnenraum einströmt. Der Fahrzeuginnenraum wird maximal gelüftet und dabei schnellstens gekühlt.

Bei Weiterdrehung der Steuerscheibe 21 in Fig. 1 im Uhrzeigersinn über 225° hinaus beginnt die Warmluftklappe 15 sich zu schließen, wobei sie ihre Schließstellung nach einem Drehwinkel der Steuerscheibe 21 von 315° erreicht hat. Die Schließbewegung der Kaltluftklappe 17 setzt bei einem Drehwinkel von 270° ein und die Schließstellung der Kaltluftklappe 17 ist bei einer vollen Umdrehung von 360° erreicht. Die Warmluftklappe 15 verbleibt in ihrer Schließstellung in einem Drehbereich von 315-360°, während die Kaltluftklappe 17 ihre Schließstellung im Drehbereich der Steuerscheibe 21 zwischen 0° und 90° beibehält.

Claims (7)

1. Heizungs- und/oder Klimaanlage für Fahrzeuginnenräume, mit einem Warmluft führenden Warmluftkanal und einem Kaltluft führenden Kaltluftkanal, die in einem mit einem Abluftkanal verbundenen Mischraum münden, und mit zwei den Luftdurchtrittsquerschnitt der Kanäle steuernden Luftklappen von denen eine Warmluftklappe im Warmluftkanal und eine Kaltluftklappe im Kaltluftkanal vorzugsweise jeweils nahe der Kanalmündung schwenkbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegungen der beiden Luftklappen (15, 17) miteinander zwangsgekoppelt sind und daß die Zwangskopplung derart getroffen ist, daß innerhalb eines Schwenkbereichs (s) vorgebbarer Größe der Kaltluftklappe (17), der sich unmittelbar an die den Kaltluftkanal (12) sperrende Schließstellung der Kaltluftklappe (17) anschließt, die Warmluftklappe (15) in dem Warmluftkanal (11) in der Weise geschwenkt wird, daß der Strömungsdruck der aus dem momentan freigegebenen Warmluftkanalquerschnitt in den Mischraum (13) einströmenden Warmluft stets größer ist als der Strömungsdruck der aus dem momentan freigegebenen Kaltluftkanalquerschnitt in den Mischraum (13) einströmenden Kaltluft.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangskopplung der Luftklappen (15, 17) derart getroffen ist, daß die Öffnungsbewegung der Kaltluftklappe (17) erst einsetzt, wenn die Warmluftklappe (15) ihre den Warmluftkanal (11) maximal freigebende Offenstellung eingenommen hat, und daß die Warmluftklappe (15) ihre eingenommene Offenstellung während des Schwenkbereichs (s) vorgebbarer Größe der Kaltluftklappe (17) beibehält.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangskopplung der Luftklappen (15, 17) so getroffen ist, daß die Warmluftklappe (15) ihre eingenommene Offenstellung über den Schwenkbereich (s) der Kaltluftklappe hinaus beibehält, bis die Kaltluftklappe (17) ihre den Kaltluftkanal (12) maximal freigebende Offenstellung erreicht hat.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Luftklappen (15, 17) jeweils ein Schwenkhebel (18, 19) mit der jeweiligen Luftklappe (15, 17) verbunden ist, der an seinem klappenfernen Ende längs einer Steuerkurve (20) geführt ist, und daß die Steuerkurve (20) auf einer von einem reversiblen elektrischen Stellmotor (22) angetriebenen Steuerscheibe (21) ausgebildet ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe (21) einen Drehwinkel von 360° aufweist und daß die Steuerkurve (20) so ausgeführt ist, daß bei einem Drehwinkel von 90° die Warmluftklappe (15) ihre den Warmluftkanal (11) maximal freigebende Offenstellung und bei einem Drehwinkel von 225° die Kaltluftklappe (17) ihre den Kaltluftkanal (12) maximal freigebende Offenstellung erreicht.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (20) so ausgeführt ist, daß die Warmluftklappe (15) in einem Drehwinkelbereich der Steuerscheibe (21) von 90° bis 225° ihre den Warmluftkanal (11) maximal freigebende Offenstellung einnimmt und ihre den Warmluftkanal (11) sperrende Schließstellung bei einem Drehwinkel von ca. 315° erreicht, die sie bis zu einem Drehwinkel der Steuerscheibe (21) von 360° beibehält.

7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (20) so ausgeführt ist, daß die Kaltluftklappe (17) in einem Drehwinkelbereich der Steuerscheibe (21) von 225° bis 270° ihre den Kaltluftkanal (12) maximal freigebende Offenstellung einnimmt und ihre den Kaltluftkanal (12) sperrende Schließstellung bei einem Drehwinkel der Steuerscheibe (21) von 360° erreicht, die sie bis zu einem Drehwinkel von 90° beibehält.