DE19546550A1 - Belüftungsvorrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Belüftungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere in Verbindung mit Heizungs- oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Belüftungsvorrichtung dieser Art (DE 37 27 672 C1) sind Umluftöffnung mit Umluftklappe und Bypassöffnung mit Bypassklappe auf der Saugseite des Gebläses im Ansauggehäuse angeordnet, wobei die Umluftöffnung in Luftströmungsrichtung gesehen vor, also stromaufwärts von, dem Staubfilter und die Bypassöffnung zwischen Staub- und Schadstoffilter angeordnet ist. Die beiden Luftklappen sind jeweils um eine längs ihrer Längskanten verlaufende Schwenkachse schwenkbar ausgebildet. Die Schwenkachsen sind parallel zueinander ausgerichtet. Bei geöffneter Umluftklappe durchströmt die von dem Gebläse über die Umluftöffnung angesaugte Umluft im Filterbetrieb die beiden Filter auf der Ansaugseite des Gebläses, um dann auf der Druckseite des Gebläses über den Druckstutzen in einen Luftverteiler einzuströmen. Im Bypassbetrieb durchströmt die Umluft mit Freigabe der Bypassöffnung durch die Bypassklappe nur den Staubfilter, wobei sie beim Einströmen über die Bypassöffnung in den Gebläseeinlaß eine erhebliche Umlenkung erfährt. Eine solche Umlenkung führt zu erheblichen Strömungsgeräuschen, und der Strömungswiderstand des Staubfilters bedingt eine Reduzierung des vom Gebläse erzeugbaren maximalen Luftdurchsatzes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer Belüftungsvorrichtung der eingangs genannten Art die Luftströmungsverhältnisse zur Reduzierung der Strömungsgeräusche und des Strömungswiderstands unter Einhaltung einer kompakten Bauweise der Vorrichtung zu optimieren.

Die Aufgabe ist bei einer Belüftungsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung hat den Vorteil, daß durch die erfindungsgemäße Anordnung der Umluftöffnung mit Umluftklappe stromabwärts des Staubfilters und stromaufwärts des Schadstoffilters die Umluft im Bypassbetrieb unter Umgehung beider Filter auf direktem Weg und ohne nennenswerte Umlenkung im Ansauggehäuse in den Gebläseeinlaß einströmt, was wesentlich zur Geräuschreduzierung beiträgt. Der Strömungswiderstand des Staubfilters entfällt, so daß bei vorgegebener maximaler Leistung des Gebläses der Luftdurchsatz erheblich gesteigert werden kann. Auch im Filterbetrieb umgeht die Umluft den Staubfilter, was keine Nachteile mit sich bringt, da eine Staub- oder Schmutzfilterung eigentlich nur für von außen angesaugte Frischluft, nicht aber für die bereits gefilterte Umluft erforderlich ist. Damit reduzieren sich auch im Filterbetrieb Strömungsgeräusche und Strömungswiderstand Zusätzlich wird infolge der grundsätzlichen Umgehung des Staubfilters durch die Umluft auch die Standzeit des Staubfilters beträchtlich erhöht. Die erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung hat im Umluftbetrieb insgesamt einen wesentlichen geringeren Strömungswiderstand, wodurch sich der Luftdurchsatz sowohl im Filter- als auch im Bypassbetrieb erhöht oder bei gleichem Luftdurchsatz bei verringerter Leistung des Gebläses die Strömungsgeräusche sich wesentlich reduzieren. Die Funktion der Belüftungsvorrichtung im Frischluftbetrieb, bei welcher Frischluft über eine dem Staubfilter stromaufwärts vorgelagerte Frischluftöffnung mit Frischluftklappe angesaugt wird, bleibt ungeschmälert erhalten.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Belüftungsvorrichtung mit zweckmäßigen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind Umluftöffnung mit Umluftklappe einerseits und Bypassöffnung mit Bypassklappe andererseits so angeordnet, daß die Schwenkachsen von Umluftklappe und Bypassklappe rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind. Durch diese Öffnungs- und Klappenanordnung läßt sich bei optimaler Luftführung ein kleines Bauvolumen der Belüftungsvorrichtung einhalten.

In alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann dabei der Schadstoffilter im Ansaugehäuse integriert werden, wobei die Schwenkachsen von Umluft- und Bypassklappe in etwa mittig zwischen den Luftfiltern in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, oder der Schadstoffilter im Druckstutzen angeordnet werden, wobei er sich über nur einen Teil des Luftdurchtrittsquerschnitts des Druckstutzens erstreckt und die Bypassklappe den die Bypassöffnung bildenden anderen Teil des Luftdurchtrittsquerschnitts abdeckt.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen;

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Belüftungsvorrichtung für ein Fahrzeug,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt einer Belüftungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, schematisch dargestellt,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3.

Die in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Belüftungsvorrichtung weist ein Gebläse 10 auf, das eingangsseitig an einem Ansauggehäuse 11 und ausgangsseitig an einem Druckstutzen 12 angeschlossen ist. Dem Druckstutzen 12 ist eine Heizungsanlage 13 mit einem strichliniert angedeuteten Wärmetauscher 14 für die Lufterwärmung und ein Luftverteiler 15 für die Aufteilung der Luft auf verschiedene Luftkanäle nachgeschaltet. Anstelle der Heizungsanlage 13 kann auch eine Klimaanlage an den Druckstutzen 12 angeschlossen sein. Das Ansauggehäuse 11 umschließt eine Frischluftöffnung 17, die in der Stirnwand 16 eines Fahrzeuginnenraums eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist und mittels einer sog. Frischluftklappe 18 geschlossen oder geöffnet werden kann. Die im Ansauggehäuse 11 festgelegte Schwenkachse der Frischluftklappe 18 ist mit 19 strichpunktiert angedeutet. Ferner ist im Ansauggehäuse 11 eine Umluftöffnung 20 vorgesehen, die zur Ansaugung von Umluft aus dem Fahrzeuginnenraum mit diesem in Verbindung steht. Die Umluftöffnung 20 ist in der Schnittdarstellung in Fig. 2 zu sehen. Zum wechselweisen Schließen und Öffnen der Umluftöffnung 20 ist im Ansauggehäuse 11 eine Umluftklappe 21 schwenkbar gelagert. Die Schwenkachse ist in Fig. 1 und 2 mit 22 schematisch angedeutet. Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, ist durch eine Trennwand 23 im Ansauggehäuse 11 ein Luftströmungskanal 24 ausgebildet, der von der Frischluftöffnung 17 bis zur Rückwand des Ansauggehäuses 11 verläuft, dort um 180° umgelenkt wird und im Gebläseeinlaß des Gebläses 10 mündet. Der bei geöffneter Frischluftklappe 18 und geschlossener Umluftklappe 21 im Strömungskanal 24 sich ausbildende Frischluftstrom ist in Fig. 1 mit den Pfeilen 25 gekennzeichnet. Der bei geschlossener Frischluftklappe 18 und geöffneter Umluftklappe 21 im Strömungskanal 24 sich ausbildende Umluftstrom ist in Fig. 2 mit den Strömungspfeilen 26 angedeutet. Beide Luftströme werden nahe dem hinteren Ende des Ansauggehäuses 11 um 180° umgelenkt und treten in das Gebläse 10 ein. Dieser Luftstrom, der in beiden Fällen gleich verläuft, ist in Fig. 1 mit Strömungspfeilen 27 gekennzeichnet.

In dem vorderen Teil des Strömungskanals 24 sind zwei Luftfilter, ein sog. Vor- oder Staubfilter 28 und ein sog. Haupt- oder Schadstoffilter 29, in Luftströmungsrichtung hintereinander angeordnet, und zwar so, daß ihre Filterflächen jeweils den gesamten Luftdurchtrittsquerschnitt des Strömungskanals 24 überdecken. In Luftströmungsrichtung gesehen ist dabei der Staubfilter 28 stromaufwärts der Umluftöffnung 20 und der Schadstoffilter 29 stromabwärts der Umluftöffnung 20 angeordnet, so daß die Umluftöffnung 20 mit Umluftklappe 21 zwischen den beiden Luftfiltern 28, 29 liegt. In der Trennwand 23 ist weiterhin eine Bypassöffnung 30 vorgesehen, deren Öffnungsquerschnitt von einer Bypassklappe 31 steuerbar ist. Die Bypassklappe 31 wird dabei um eine im Ansauggehäuse 11 festgelegte Schwenkachse 32 geschwenkt. Bypassöffnung 30 und Bypassklappe 31 sind so angeordnet, daß die Schwenkachse 32 rechtwinklig zur Schwenkachse 22 der Umluftklappe 21 ausgerichtet ist. Die beiden Schwenkachsen 22 und 32 liegen dabei in einer gemeinsamen Ebene, die sich etwa mittig zwischen den Luftfiltern 28, 29 rechtwinklig zur Achse des Strömungskanals 24 erstreckt und etwa parallel zu den Filterflächen mindestens des Schadstoffilters 29 verläuft. Bei durch die Bypassklappe 31 freigegebener Bypassöffnung 30 wird ein direkt zum Gebläseeinlaß führender Bypass geöffnet, so daß der Luftstrom den Schadstoffilter 29 umgeht.

Im sog. Umluftbetrieb, bei welchen die Frischluftklappe 18 geschlossen und die Umluftklappe 21 mehr oder weniger weit geöffnet ist, wird von dem Gebläse 10 Umluft aus dem Fahrzeuginnenraum angesaugt. Im Umluftbetrieb kann wahlweise die Bypassklappe 31 geschlossen oder geöffnet sein. Bei geschlossener Bypassklappe 31 spricht man vom sog. Filterbetrieb, bei offener Bypassklappe 31 vom sog. Bypassbetrieb. Im Filterbetrieb strömt die über die Umluftöffnung 20 angesaugte Umluft gemäß den Pfeilen 26 in Fig. 2 durch den Schadstoffilter 29 hindurch, wird an der hinteren Gehäusewand des Ansauggehäuses 11 umgelenkt und strömt in Pfeilrichtung 27 in Fig. 1 in den Gebläseeinlaß des Gebläses 10 ein, um dann in den Druckstutzen 12 eingedrückt zu werden. Im Bypassbetrieb strömt die über die Umluftöffnung 20 angesaugte Luft unter Umgehung des Schadstoffilters 29 direkt in den Gebläseeinlaß des Gebläses 10 ein. Die Luft wird dabei in der Ebene nur einmal um etwa 90° umgelenkt, so daß der Strömungswiderstand der Belüftungsvorrichtung gegenüber dem Filterbetrieb, wo die Luft insgesamt dreimal umgelenkt wird und noch den Schadstoffilter 29 durchströmt, wesentlich herabgesetzt ist. Damit kann der Luftdurchsatz im Bypassbetrieb drastisch gesteigert werden.

Im Frischluftbetrieb ist die Frischluftklappe 18 mehr oder weniger weit geöffnet und die Umluftklappe 21 vollständig geschlossen. Die gemäß den Strömungspfeilen 25 in Fig. 1 über die Frischluftöffnung 17 angesaugt Frischluft durchströmt in allen Fällen den Staubfilter 28, im Filterbetrieb zusätzlich den Schadstoffilter 29 und tritt in den Gebläseeinlaß des Gebläses 10 ein. Bei geöffneter Bypassklappe 31 strömt die Frischluft nach Durchgang durch den Staubfilter 28 unter Umgehung des Schadstoffilters 29 unmittelbar in den Gebläseeinlaß des Gebläses 10 ein.

Die in Fig. 3 und 4 in zwei verschiedenen Schnittdarstellungen schematisch skizzierte Belüftungsvorrichtung ist gegenüber der zuvor beschriebenen Belüftungsvorrichtung insoweit modifiziert, als der Schadstoffilter 29 nicht auf der Saugseite des Gebläses 10 im Ansauggehäuse 11 sondern auf der Druckseite des Gebläses 10 im Druckstutzen 12 angeordnet ist. Der Schadstoffilter 29 erstreckt sich im Druckstutzen 12 über nur einen Teil von dessen Luftdurchtrittsquerschnitt. Der verbleibende Teil bildet eine Bypassöffnung 33, die wiederum von einer Bypassklappe 34 wahlweise geschlossen bzw. freigegeben wird. Die Schwenkachse der Bypassklappe 34 ist in Fig. 3 und 4 mit 35 gekennzeichnet. Im übrigen stimmt die Belüftungsvorrichtung gemäß Fig. 3 und 4 mit der in Fig. 1 und 2 überein, so daß gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Auch bei der Belüftungsvorrichtung gemäß Fig. 3 und Fig. 4 ist die Umluftöffnung 20 mit Umluftklappe 21 stromabwärts des Staubfilters 28 und stromaufwärts des Schadstoffilters 29 angeordnet. Umluftöffnung 20 mit Umluftklappe 21 und Bypassöffnung 33 mit Bypassklappe 34 sind wiederum so zueinander angeordnet, daß die Schwenkachsen 22 und 35 von Umluftklappe 21 und Bypassklappe 34 rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind. Die Frischluftklappe 18 zum Öffnen und Schließen der Frischluftöffnung 17 ist in Fig. 3 und 4 schematisch angedeutet, ebenso wie die Umluftöffnung 20, die in Fig. 3 nur strichliniert eingezeichnet ist.

Im Frischluftbetrieb durchströmt die Frischluft das Staubfilter 28, tritt in den Gebläseeinlaß des Gebläses 10 ein und durchströmt den Druckstutzen 12. Im Umluftbetrieb tritt die Umluft über die Umluftöffnung 20 unter Umgehung des Staubfilters 28 unmittelbar in den Gebläseeinlaß des Gebläses 10 ein und durchströmt ebenfalls den Druckstutzen 12. Bei Filterbetrieb ist die Bypassklappe 34 im Druckstutzen 12 geschlossen, so daß die Luft durch den Schadstoffilter 29 hindurchtritt. Im Bypassbetrieb ist die Bypassklappe 34 geöffnet, so daß die Luft am Schadstoffilter 29 vorbeiströmt.

Claims (5)

1. Belüftungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere in Verbindung mit einer Heizungs- oder Klimaanlage von Kraftfahrzeugeng mit einem Gebläse, das eingangsseitig an einem Ansauggehäuse und ausgangsseitig an einem Druckstutzen angeschlossen ist, mit einem im Ansauggehäuse angeordneten Staubfilter, mit einem im Luftstrom stromabwärts des Staubfilters angeordneten Schadstoffilter, mit einem den Schadstoffilter umgehenden Bypass, dessen Bypassöffnung von einer um eine Schwenkachse schwenkbaren Bypassklappe wahlweise verschließ- und freigebbar ist, und mit einer mit dem Fahrzeuginnenraum in Verbindung stehenden Umluftöffnung im Ansauggehäuse, die mit einer um eine Schwenkachse schwenkbaren Umluftklappe wahlweise verschließ- und freigebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umluftöffnung (20) in Luftströmungsrichtung gesehen, zwischen dem Staubfilter (28) und dem Schadstoffilter (29) angeordnet ist.

2. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umluftöffnung (20) mit Umluftklappe (21) einerseits und die Bypassöffnung (30; 33) mit Bypassklappe (31; 34) andererseits so ausgebildet sind, daß die Schwenkachsen (22, 32; 35) von Umluftklappe (21) und Bypassklappe (31; 34) rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schadstoffilter (28) im Ansauggehäuse (11) integriert ist und die Schwenkachsen (22, 32) der Luftklappen (21, 31) in einer zwischen den Luftfiltern (28, 29) liegenden Ebene angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Luftfilter (28, 29) sich etwa im Parallelabstand zueinander über den Luftdurchtrittsquerschnitt des Ansauggehäuses (11) erstrecken und daß die Ebene der Schwenkachsen (22, 23) der beiden Luftklappen (21, 31) etwa mittig und parallel zu den Filterflächen mindestens des Schadstoffilters (28) ausgerichtet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schadstoffilter (28) im Druckstutzen (12) angeordnet ist und sich nur über einen Teil von dessen Luftdurchtrittsquerschnitt erstreckt und daß die Bypassklappe (34) den die Bypassöffnung (33) bildenden anderen Teil des Luftdurchtrittsquerschnitts abdeckt.