DE19738124C2 - Heizgerät für ein Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizgerät für ein Fahrzeug gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Fahrzeugheizgerät, bei dem sich ein Rotor dreht, um ein viskoses Fluid zur Erzeugung von Wärme zu scheren, wobei die erzeugte Wärme auf ein zirkulierendes Fluid übertragen wird.

Seit kurzem richtet sich eine starke Aufmerksamkeit auf motorgetriebene Viskofluidheizvorrichtungen als Hilfsheizquellen für Fahrzeuge. Beispielsweise offenbart die JP 2-246823 A ein Fahrzeugheizsystem, das ein Viskofluidheizgerät beinhaltet. Das Heizsystem umfaßt einen Heizkreislauf mit einer motorgetriebenen Pumpe und einem Heizkern (Wärmetauscher), der dazu verwendet wird, eine Fahrgastzelle zu erwärmen. Die Pumpe zirkuliert ein Motorkühlwasser zwischen einem Wassermantel des Motors und dem Heizkern. Genauer gesagt wird das Motorkühlwasser aus dem Auslaß der Pumpe ausgelassen und tritt durch den Heizkern. Das Wasser wird dann in den Einlaß der Pumpe zurückgesaugt. Eine Viskofluidheizvorrichtung liegt zwischen dem Heizkern und dem Motorwassermantel. Die Heizvorrichtung wird aktiviert, wenn die Temperatur des Kühlmittels im Kreislauf gleich einer vorbestimmten Temperatur ist oder darunter liegt.

Da die Viskofluidheizvorrichtung als eine Hilfsheizquelle verwendet wird und in dem Heizkreislauf beinhaltet ist, wird das aus der Viskofluidheizvorrichtung ausgelassene Kühlwasser zum Kühlen des Motors verwendet und wird dann in die Heizvorrichtung gesaugt. Das Wasser wird durch Wärmetausch in einer Wärmetauschkammer der Heizvorrichtung aufgeheizt und in den Heizkreislauf ausgelassen. Ein Durchlauf durch die Wärmetauschkammer heizt jedoch das Wasser nicht auf eine ausreichende Temperatur zum Heizen der Fahrgastzelle, sondern hebt die Wassertemperatur nur gering an (ein paar Grad auf einmal). Daher muß das Wasser durch die Wärmetauschkammer mehrere Male hindurchtreten, bis seine Temperatur die ausreichende Temperatur erreicht. Der jüngste Fortschritt in der Automobiltechnologie hat den Wirkungsgrad des Motors verbessert. Daher erzeugen gegenwärtige Motoren weniger Wärme als zuvor. Dies verringert die Wärmemenge, die zum Heizen des Kühlwassers genutzt werden kann.

Bei dem vorstehend beschriebenen Heizsystem wird die dem Kühlwasser durch die Viskofluidheizvorrichtung zugeführte Wärme zum Wärmen des Motors verwendet, wenn der Motor nicht aufgewärmt ist. Dies verlangsamt das Aufwärmen der Fahrgastzelle.

Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeugheizgerät zu schaffen, das die Fahrgastzelle schneller aufwärmt, wenn der Motor gestartet wird.

Die Aufgabe wird mit einem Heizgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Mit der Erfindung ist auch ein Heizgerät geschaffen, das die Last auf den Motor verringert.

Andere Gesichtspunkte und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dei folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, welche beispielhaft die Grundzüge der Erfindung darstellt.

Die Erfindung wird zusammen mit ihrer Aufgabe und ihren Vorteilen aus der folgenden Beschreibung von gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispielen zusammen mit der beigefügten Zeichnung deutlicher.

Fig. 1 ist ein Schaubild, das ein Fahrzeugheizsystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 ist eine schematische Querschnittansicht, die ein Viskofluidheizgerät darstellt, bei dem eine Kupplung deaktiviert ist; und

Fig. 3 ist ein Schaubild, das ein Fahrzeugheizsystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt ein Kühlkreislauf 2 zum Kühlen eines Motors 1 eine motorgetriebene Pumpe 3, einen Radiator 4 und einen Kanal 5. Der Radiator 4 ist in dem Kanal 5 angeordnet. Nach einem Kühlen des Motors wird ein Kühlwasser in den Radiator 4 durch einen stromaufwärtigen Abschnitt des Kanals 5 gesaugt. Danach wird das Kühlwasser in die Pumpe 3 durch einen stromabwärtigen Abschnitt des Kanals 5 gesaugt. Ein Hauptgebläse 8 ist in der Nähe des Radiators 4 zum Kühlen des Radiators 4 vorgesehen. Das Gebläse 8 ist mit einer (nicht gezeigten) Antriebswelle des Motors 1 über einen Riemen 9 gekoppelt und dadurch angetrieben. Ein Thermostatventil 7 ist in dem stromaufwärtigen Abschnitt des Kanals 5 vorgesehen. Das Ventil 7 ist auch über eine Überströmleitung 6 mit einem Teil des Kanals 5 verbunden, der an den Einlaß der Pumpe 3 angeschlossen ist. Das Ventil 7 ermöglicht, daß Kühlwasser in den Radiator 4 strömt, wenn die Temperatur des Kühlwassers gleich einer vorbestimmten Bezugstemperatur ist oder höher ist. Wenn im Gegensatz dazu die Temperatur des Kühlwassers geringer als die Bezugstemperatur ist, stoppt das Ventil 7 die Strömung von Kühlwasser in den Radiator 4 und ermöglicht, daß das Kühlwasser direkt in den Einlaß der Pumpe 3 über die Über­ strömleitung 6 strömt.

Ein Heizkreislauf 10 zum Aufwärmen der Fahrgastzelle ist unab­ hängig von dem vorstehend beschriebenen Kühlkreislauf 2 aufge­ baut. Der Kreislauf 10 umfaßt einen Heizkern 12 zum Aufwärmen der Fahrgastzelle, eine Pumpe 13 und eine Viskofluidheizvorrich­ tung 14, die an einem Kanal 11 angeordnet sind. Ein Temperatur­ sensor S1 ist in dem Kanal 11 in der Nähe des Einlasses des Heizkerns 12 angeordnet. Die Pumpe 13 liegt zwischen dem Heiz­ kern 12 und der Heizvorrichtung 14. Die Pumpe 13 bringt zirku­ lierendes Fluid (Wasser bei diesem Ausführungsbeispiel) zum Strömen durch die Vorrichtungen in der Reihenfolge Heizvorrich­ tung 14, Heizkern 12 und Pumpe 13. Ein Gebläse 15 ist in der Nä­ he des Heizkerns 12 vorgesehen, um Luft zu dem Heizkern 12 zu senden. Das Gebläse 15 wird durch einen elektrischen Motor 15a angetrieben.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt die Viskofluidheizvorrichtung 14 ein vorderes Gehäuse 16 und ein hinteres Gehäuse 18. Das vor­ dere Gehäuse 16 umfaßt einen zylindrischen Abschnitt 29, der von seiner vorderen Stirnseite vorsteht. Das hintere Gehäuse 18 ist an dem vorderen Gehäuse 16 unter Zwischenlage einer Untertei­ lungsplatte 17 durch eine Vielzahl Bolzen 20 (von denen nur ei­ ner gezeigt ist) befestigt. Eine Dichtung 19 ist zwischen das hintere Gehäuse 18 und die Platte 17 gesetzt.

Eine Heizkammer 22 ist zwischen der Platte 17 und einer Vertie­ fung definiert, die an dem vorderen Gehäuse 16 ausgebildet ist. Ein Wassermantel 23 ist zwischen der Platte 17 und dem hinteren Gehäuse 18 definiert. Der Wassermantel 23 dient als eine Wärme­ tauschkammer, die benachbart zur Heizkammer 22 angeordnet ist. Eine Einlaßöffnung (erste Öffnung) 24a und eine Auslaßöffnung 24b (zweite Öffnung) sind parallel an der Außenfläche des hinte­ ren Gehäuses 18 ausgebildet und stehen mit dem Wassermantel 23 in Verbindung. Die Einlaßöffnung 24a führt zirkulierendes Fluid in den Wassermantel 23 ein und die Auslaßöffnung (zweite Öff­ nung) 24b läßt zirkulierendes Fluid aus dem Wassermantel 23 in den Heizkreislauf 10 aus. Zur Darstellungszwecken sind die An­ ordnung der Öffnungen 24a, 24b und der Aufbau der elektromagne­ tischen Kupplung 30, die nachfolgend diskutiert wird, in den Fig. 1 und 2 unterschiedlich.

Ein ringförmiger Vorsprung 17a ist an der hinteren Fläche der Platte 17 ausgebildet. Außerdem ist eine Stützwand 17b auch an der hinteren Fläche der Platte 17 ausgebildet, um sich radial von dem Vorsprung 17a zum (in Fig. 2 gesehen) oberen Ende des Wassermantels 23 zu erstrecken. Des weiteren steht eine Vielzahl von im wesentlichen ringförmigen Rippen 17c bis 17f von der hin­ teren Fläche der Platte 17 um den Vorsprung 17a vor. Die freien Enden des Vorsprungs 17a, der Stützwand 17b und der Rippen 17c bis 17f stehen mit der Innenwand des hinteren Gehäuses 18 in Kontakt, wodurch ein Zirkulierkanal für das zirkulierende Fluid definiert ist.

Eine Öldichtung 25 schließt an die Heizkammer 22 an und liegt entgegengesetzt zum Wassermantel 23. Ein Lager 26 ist in dem zy­ lindrischen Abschnitt 29 des vorderen Gehäuses 16 angeordnet. Eine Antriebswelle 27 ist drehbar durch die Dichtung 25 und das Lager 26 in dem vorderen Gehäuse 16 gelagert. Ein scheibenförmi­ ger Rotor 28 ist an dem hinteren Ende (dem in Fig. 2 linken En­ de) der Welle 27 befestigt und in der Heizkammer 22 unterge­ bracht.

Die Heizkammer 22 ist mit einem Silikonöl gefüllt. Die Oberflä­ chenspannung des Silikonöls führt zu einer gleichmäßigen Vertei­ lung des Silikonöls in dem Raum zwischen dem Rotor 28 und der Innenwand der Heizkammer 22. Anstelle des Silikonöls kann hoch­ viskoses Fluid oder ein halbflüssiges Material eingesetzt wer­ den.

Eine elektromagnetische Kupplung 30 ist um den zylindrischen Ab­ schnitt 29 vorgesehen. Die Kupplung 30 umfaßt eine Riemenscheibe 32 und eine Kupplungsplatte 34. Die Riemenscheibe 32 ist drehbar auf dem zylindrischen Abschnitt 29 über ein dazwischen liegendes Schräglager 31 gelagert. Ein Stützring 33 ist an dem vorderen Ende der Antriebswelle 27 befestigt. Die Kupplungsplatte 34 ist mit dem Ring 33 durch eine Blattfeder 35 gekoppelt. Insbesondere ist der Ring 33 an dem mittleren Abschnitt der Feder 35 mittels Bolzen befestigt, während die Kupplungsplatte 34 an dem Umfangs­ abschnitt der Feder 35 durch Nieten befestigt ist. Die Feder 35 ermöglicht der Kupplungsplatte 34 eine axiale Bewegung entlang der Achse der Welle 27. Die Rückseite der Kupplungsplatte 34 liegt der Vorderseite 32a der Riemenscheibe 32 gegenüber, die als eine weitere Kupplungsplatte dient.

Zusammen mit anderen Hilfsgeräten, wie beispielsweise einem Hauptgebläse 8, ist die Riemenscheibe 3 mit dem Motor 1 durch einen Riemen 9 wirkgekoppelt, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Eine ringförmige Elektromagnetspule 36 ist an dem vorderen Gehäuse 16 gelagert. Die Spule 36 ist in den Umfangsabschnitt der Riemen­ scheibe 32 eingefügt. Eine durch die Spule 32 erzeugte elektro­ magnetische Kraft wirkt auf die Kupplungsplatte 34 durch die Vorderseite 32a der Riemenscheibe 32.

Die Pumpe 13, der elektrische Motor 15a, die Elektromagnetspule 36 und der Temperatursensor S1 sind elektrisch mit einem Regler 37 verbunden. Wenn ein (nicht gezeigter) Heizschalter angeschal­ tet wird, aktiviert der Regler 37 die Pumpe 13 und den Motor 15a und regt die Elektromagnetspule 36 auf der Grundlage eines Si­ gnals von dem Temperatursensor S1 an oder entregt diese. Insbe­ sondere erregt der Regler 37 die Spule 36, wenn die Temperatur des zirkulierenden Fluids gleich einer ersten Bezugstemperatur ist oder darunter liegt, und er entregt die Spule 36, wenn die Temperatur des zirkulierenden Fluids größer als eine zweite Be­ zugstemperatur ist.

Wenn der Motor 1 läuft, wird die Pumpe 3 betrieben und zirku­ liert das Kühlwasser in dem Kühlkreislauf 2 zum Kühlen des Mo­ tors 1. Das Kühlwasser wird in einen (nicht gezeigten) Wasser­ mantel des Motors 1 gesendet und aufgeheizt. Wenn die Temperatur des aufgeheizten Kühlwassers höher als eine Bezugstemperatur des Radiatorthermostatventils 7 ist, läßt das Ventil 7 das Kühlwas­ ser durch den Radiator 4 hindurchtreten. Das Kühlwasser wird in dem Radiator 4 gekühlt und wird dann in den Motor 1 zurückge­ führt. Wenn die Temperatur des Kühlwassers geringer als die Be­ zugstemperatur des Ventils 7 ist, läßt das Ventil 7 das Kühlwas­ ser in dem Motor 1 über die Überströmleitung 6 zurückkehren.

Die Antriebskraft des Motors 1 wird auf die Riemenscheibe 32 durch den Riemen 9 übertragen. Der Heizkreislauf 10 wird akti­ viert, wenn ein (nicht gezeigter) Heizschalter angeschaltet wird, der mit dem Regler 37 verbunden ist. Insbesondere akti­ viert ein Schalten des Heizschalters die Pumpe 13 und den Motor 15a. Wenn der Schalter angeschaltet wird, regt der Regler 37 auch die Elektromagnetspule 36 an, wenn die Temperatur des zir­ kulierenden Fluids gleich der ersten Bezugstemperatur ist oder darunter liegt. Eine elektromagnetische Kraft der Spule 36 zieht die Kupplungsplatte 34 gegen die Kraft der Blattfeder 35 an, wo­ durch die Platte 34 dazu gebracht wird, mit der Vorderseite 32a der Riemenscheibe 32 in Kontakt zu treten. Der Kontakt der Kupp­ lungsplatte 34 und der Riemenscheibe 32 führt dazu, daß eine Drehung der Riemenscheibe 32 auf die Antriebswelle 27 über die Platte 34 und den Ring 33 übertragen wird. Der Rotor 28 wird entsprechend gedreht. Eine Drehung des Rotors 28 schert das Si­ likonöl zwischen der Innenwand der Heizkammer 22 und der Außen­ fläche des Rotors 8, wodurch Wärme erzeugt wird. Die erzeugte Wärme wird auf das zirkulierende Fluid in dem Wassermantel 23 übertragen. Das aufgeheizte zirkulierende Fluid strömt dann zum Heizkern 12.

Wenn das aufgeheizte zirkulierende Fluid durch den Heizkern 12 hindurchtritt, wird die Wärme auf den Luftstrom vom Gebläse 15 übertragen. Die aufgeheizte Luft wärmt die Fahrgastzelle des Fahrzeugs. Nach der Abgabe der Wärme wird das zirkulierende Fluid zurück in die Viskofluidheizvorrichtung 14 gesendet und erneut aufgeheizt. Wenn die Temperatur des zirkulierenden Fluids die zweite Bezugstemperatur übersteigt, wird die Elektromagnet­ spule 36 entregt. Somit wird der Heizbetrieb der Heizvorrichtung 14 gestoppt. In diesem Zustand bleiben die Pumpe 13 und der Mo­ tor 15 am Laufen. Wenn die Temperatur des zirkulierenden Fluids wieder gleich der ersten Bezugstemperatur wird oder darunter fällt, wird die Spule 36 wieder angeregt. Kurz ausgedrückt be­ deutet dies, daß die Temperatur des zirkulierenden Fluids in der Heizvorrichtung 14 einer Hysterese-Regelung unterliegt. Die Tem­ peratur des zirkulierenden Fluids wird nämlich so geregelt, das sie in einem vorbestimmten Bereich bleibt. Dies beseitigt eine ungewünschte Belastung des Motors 1, wenn ein Heizen nicht not­ wendig ist. Wenn der Heizschalter abgeschaltet wird, werden so­ wohl die Pumpe 13, die Viskofluidheizvorrichtung 14 als auch der Motor 15 alle deaktiviert.

Wie vorstehend beschrieben ist, ist der Heizkreislauf 10 unab­ hängig vom Kühlkreislauf 2 aufgebaut. Dieser Aufbau verhindert, daß zirkulierendes Fluid (Wasser bei dem vorstehenden Ausfüh­ rungsbeispiel), das durch die Viskofluidheizvorrichtung 14 auf­ geheizt wird, durch den Wassermantel des Motors 1 tritt. Wenn der Motor 1 noch nicht aufgeheizt ist, wird daher die Wärme des zirkulierenden Fluids nicht zum Erwärmen des Motors 1 verwendet. Dies hat einen glatten Temperaturanstieg des zirkulierenden Fluids in dem Heizkreislauf 10 zur Folge. Somit wird die Fahr­ gastzelle schnell erwärmt.

Somit wird das zirkulierende Fluid in dem Heizkreislauf 10 nicht mit Kühlwasser vermischt, das in dem Kühlkreislauf 2 zirkuliert. Daher kann ein Fluid als das zirkulierende Fluid in dem Heiz­ kreislauf 10 verwendet werden, das sich von dem Kühlwasser un­ terscheidet.

Bei dem herkömmlichen System ist die Viskofluidheizvorrichtung in dem Motorkühlkreislauf angeordnet. Bei einem derartigen Sy­ stem verändert sich die Menge des durch den Heizkern tretenden Wassers in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Motors. Dies be­ einflußt das Heizvermögen des Kreislaufs. Bei dem vorstehend be­ schriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jedoch der Heiz­ kreislauf 10 unabhängig vom Kühlkreislauf 2 und die Pumpe 13 des Kreislaufs 2 wird nicht durch den Motor 1 angetrieben. Daher ist die Strömungsrate des zirkulierenden Fluids in dem Heizkreislauf 10 nicht durch Motordrehzahlschwankungen beeinflußt.

Die Viskofluidheizvorrichtung 14 wird wahlweise betätigt und ge­ stoppt, so daß die Temperatur des zirkulierenden Fluids, das in den Heizkern 12 strömt, zwischen der ersten und zweiten Bezug­ stemperatur gehalten wird. Dies verringert auch die Last auf den Motor 1, wenn ein Heizen stattfindet.

Bei dem vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Aktivierung der Heizvorrichtung 14 durch einen Selbst­ schalter aus Thermometall geregelt werden. Der Selbstschalter wird auf der Grundlage der Temperatur des zirkulierenden Fluids in dem Heizkreislauf 10 betätigt, wodurch die Aktivierung der Heizvorrichtung 14 geregelt wird. Bei diesem Aufbau wird bei­ spielsweise die Kupplung 30 der Heizvorrichtung 14 anfänglich durch Anschalten des Heizschalters angeregt. Danach wird das An­ regen und Entregen der Kupplung durch den Selbstschalter gere­ gelt. Dies vereinfacht den Aufbau des Systems.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben. Die Unter­ schiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel werden haupt­ sächlich nachfolgend diskutiert. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von ersten Ausführungsbeispiel darin, daß ein zusätzlicher Heizkern 40 zusätzlich zum Heizkern 12 des Heiz­ kreislaufes 10 mit dem Kühlkreislauf 2 verbunden ist.

Zusätzlich zu dem Kanal 5 hat der Kühlkreislauf 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel einen Kanal 38, der zum Heizen der Fahrgastzelle verwendet wird. Der Kanal 38 umfaßt ein erstes En­ de, das mit dem Wassermantel des Motors 1 verbunden ist, und ein zweites Ende, das mit dem Kanal 5 zwischen dem Radiator 4 und der Pumpe 3 verbunden ist. Der Heizkern 40, ein Temperatursensor S2 und ein Ventil 39 sind in dem Kanal 38 vorgesehen. Der Heiz­ kern 40 ist in der Nachbarschaft des Heizkerns 12 des Heizkreis­ laufs 10 so angeordnet, daß das Gebläse 15 gleichzeitig beiden Heizkernen 12, 40 Luft zusenden kann. Entsprechend erzielt die­ ser Aufbau eine größere Heizwirkung mit einem einzigen Gebläse 15.

Ähnlich zum ersten Ausführungsbeispiel sind die Pumpe 13, der Motor 15a, die Elektromagnetspule 36, das Ventil 39 und die Tem­ peratursensoren S1, S2 elektrisch mit dem Regler 37 verbunden. Wenn der Heizschalter angeschaltet wird, aktiviert der Regler 37 die Pumpe 13 und den Motor 15a. Gleichzeitig erregt und entregt der Regler 37 wahlweise die Elektromagnetspule 36 auf der Grund­ lage des Signals von dem Temperatursensor S1. Insbesondere er­ regt der Regler 37 die Elektromagnetspule 36, wenn die durch den Sensor S1 gefühlte Temperatur gleich der ersten Bezugstemperatur ist oder darunter liegt, und entregt die Spule, wenn die Tempe­ ratur höher als die zweite Bezugstemperatur ist.

Der Regler 37 regelt auch das Ventil 39 auf der Grundlage von Signalen von den Temperatursensor S2. Insbesondere weist der Regler 37 das Ventil 39 dazu an, den Kanal 38 zu öffnen, wenn die Temperatur des Kühlwassers, das in den Kanal 38 vom Motor gesaugt wird, gleich einer dritten Bezugstemperatur ist oder darüber liegt. Dadurch wird es ermöglicht, daß das Kühlwasser in den Kanal 38 von dem Motor 1 strömt. Die dritte Bezugstemperatur wird gleich der gegenwärtigen Temperatur des zirkulierenden Fluids in dem Heizkreislauf 10 gesetzt, die durch den Sensor S1 erfaßt wird. Wenn die Temperatur des Kühlwassers, die durch den Sensor S2 erfaßt wird, eine vierte Bezugstemperatur übersteigt, die höher als die dritte Bezugstemperatur ist, deaktiviert der Regler 37 die Viskofluidheizvorrichtung 14.

Zusätzlich zu dem Heizkreislauf 10, der das zirkulierende Fluid durch die Viskofluidheizvorrichtung 14 aufheizt, umfaßt das Sy­ stem des zweiten Ausführungsbeispiels den Heizkern 40, der in dem Motorkühlkreislauf 2 beinhaltet ist. Dies steigert das Heiz­ vermögen des Systems.

Wenn des weiteren der Motor aufgewärmt ist und eine Solltempera­ tur der Fahrgastzelle gering ist, wird die Wärme des Kühlwassers verwendet, das in dem Kühlkreislauf 2 zirkuliert. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird die Fahrgastzelle ausreichend nur durch den Heizkern 40 gewärmt und die Viskofluidheizvorrichtung 14 muß nicht aktiviert werden. Dies verringert die Last auf den Motor 1.

Wenn die Temperatur des Kühlwassers, das aus dem Motor 1 ausge­ lassen wird, höher als die Temperatur des zirkulierenden Fluids im Heizkreislauf 10 ist (die dritte Bezugstemperatur), öffnet der Regler 37 das Ventil 39, um zu ermöglichen, daß Motorkühl­ wasser in den Heizkern 40 eintritt, der in Windrichtung dem Heizkern 12 nachgeschaltet ist. Daher wird die Temperatur des Kühlwassers, das durch den Heizkern 40 tritt, nie niedriger als die Temperatur des zirkulierenden Fluids in dem Heizkern 12. Dies verhindert, daß Luft, die durch den in Windrichtung vorge­ schalteten Heizkern 12 aufgeheizt ist, durch den in Windrichtung nachgeschalteten Heizkern 40 gekühlt wird, wodurch das Heizver­ mögen des Systems verbessert wird.

Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel der Heizschalter angeschal­ tet wird, können die Pumpe 13, die Heizvorrichtung 14 und das Gebläse 15 betätigt werden und das Ventil 39 kann unbeachtlich der Temperaturen des zirkulierenden Fluids in dem Heizkreislauf 10 und des Kühlwassers in dem Kühlkreislauf 20 geöffnet werden. Wenn in diesem Fall der Heizschalter abgeschaltet wird, kann die Pumpe 13, die Heizvorrichtung 14 und das Gebläse 15 gestoppt werden und das Ventil 39 kann unbeachtlich der Temperaturen des zirkulierenden Fluids in dem Heizkreislauf 10 und des Kühlwas­ sers in dem Kühlkreislauf 2 geschlossen werden. Dies beseitigt die Notwendigkeit für Temperatursensoren S1 und S2, wodurch der Kreislauf 10 vereinfacht wird. Dieser Aufbau ermöglicht, daß ein Heizen der Fahrgastzelle willkürlich durch einen Fahrgast ge­ startet und gestoppt wird.

Des weiteren können unabhängige Gebläse für die Heizkerne 12 und 40 vorgesehen sein. Dies ermöglicht, daß die Heizkerne 12 und 40 frei an unterschiedlichen Stellen in der Fahrgastzelle angeord­ net werden. Die Gebläse, die jeweils einem der Heizkerne 12 und 40 entsprechen, können unabhängig betätigt werden. Das dem Heiz­ kern 12 entsprechende Gebläse kann nämlich betätigt werden, wenn die Temperatur des zirkulierenden Fluids in dem Heizkreislauf 10 eine vorbestimmte Temperatur erreicht, und das dem Heizkern 40 entsprechende Gebläse kann betätigt werden, wenn die Temperatur des Kühlwassers in dem Kühlkreislauf 2 eine vorbestimmte Tempe­ ratur erreicht. Dieser Aufbau verhindert, daß kalte Luft in die Fahrgastzelle strömt, und ermöglicht, daß warme Luft in die Fahrgastzelle unmittelbar nach dem Anschalten des Heizschalters strömt.

Außerdem kann die dritte Bezugstemperatur des Sensors S2 auf ei­ ne Temperatur gesetzt werden, die geringfügig unter der Tempera­ tur liegt, die durch den Sensor S1 erfaßt wird. Die "geringfügig tiefere Temperatur" bezieht sich auf eine Temperatur, bei der das durch den in Windrichtung nachgeschalteten Heizkern 40 tre­ tende Kühlwasser nicht die Temperatur der durch den in Windrich­ tung vorgeschalteten Heizkern 12 aufgeheizten Luft beeinflußt oder absenkt. In diesem Fall ist der Unterschied zwischen der Temperatur des Kühlwassers, das durch den Heizkern 40 tritt, und der Temperatur des zirkulierenden Fluids, das durch den Heizkern 12 tritt, in einen begrenzten Bereich gesetzt. Entsprechend ist eine ungewünschte Wärmeabsorbtion durch den Heizkern 40 verhin­ dert.

Obwohl nur zwei Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung hier beschrieben worden sind, ist es für Fachleute offensicht­ lich, daß die vorliegende Erfindung in vielen anderen speziellen Formen ausgeführt werden kann, ohne den in den Patentansprüchen dargelegten Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Insbeson­ dere ist zu verstehen, daß die Erfindung in den folgenden Formen ausgeführt werden kann.

• 1. Die erste und zweite Bezugstemperatur können verändert wer­ den. Dies vereinfacht eine Einstellung der Temperatur in der Fahrgastzelle auf eine Solltemperatur.
• 2. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1, können, wenn der Heizschalter angeschaltet ist, die Pumpe 13, die Heizvorrichtung 14 und das Gebläse 15 unbeachtlich der Temperatur des zirkulie­ renden Fluids in dem Heizkreislauf 10 betätigt werden. In diesem Fall werden die Pumpe 13, die Heizvorrichtung 14 und das Gebläse 15 unbeachtlich der Temperatur des zirkulierenden Fluids in dem Heizkreislauf 10 gestoppt, wenn der Heizschalter abgeschaltet wird. Dies beseitigt die Notwendigkeit für den Temperatursensor S1, wodurch der Kreislauf 10 vereinfacht wird. Der Aufbau ermög­ licht, daß ein Heizen der Fahrgastzelle willkürlich durch einen Fahrgast gestartet und gestoppt wird.
• 3. Beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel muß das Gebläse 15 nicht unmittelbar betätigt werden, wenn der Heizschalter an­ geschaltet wird. Statt dessen wird das Gebläse 15 nach dem An­ schalten des Heizschalters betätigt, wenn die Temperatur des zirkulierenden Fluids und die Temperatur des Kühlwassers jeweils vorbestimmte Temperaturen erreichen. Dies verhindert, daß kalte Luft in die Fahrgastzelle strömt.
• 4. Anstelle die Pumpe 13 in dem Kanal 11 des Heizkreislaufs 10 vorzusehen, kann die Pumpe in der Viskofluidheizvorrichtung 14 beeinhaltet sein. Beispielsweise kann ein Flügelrad in dem Was­ sermantel 23 untergebracht sein, um durch die Antriebswelle 27 gedreht zu werden. Wenn sich die Antriebswelle 27 dreht, zieht das Flügelrad das zirkulierende Fluid von der Einlaßöffnung 24a an und entlädt das Fluid aus der Auslaßöffnung 24b. Dieser Auf­ bau beseitigt die Notwendigkeit für die Pumpe 13, wodurch die Größe des Heizsystems verringert wird. Die Antriebsquelle zum Betätigen der Pumpe 13 ist entsprechend beseitigt.
• 5. Das Heizsystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann Vis­ kofluidheizvorrichtungen einsetzen, die sich von der vorstehend beschriebenen Viskofluidheizvorrichtung 14 unterscheiden. Bei­ spielsweise kann eine Heizvorrichtung mit einem zylindrischen Rotor anstelle des scheibenförmigen Rotors 28 in dem System ver­ wendet werden.
• 6. Die elektromagnetische Kupplung 30 zwischen der Riemenschei­ be 32 und der Antriebswelle 27 kann weggelassen werden. Statt dessen kann die Riemenscheibe 32 direkt an die Antriebswelle 27 gekoppelt werden und eine elektromagnetische Kupplung kann an einer anderen Riemenscheibe vorgesehen sein, die mit dem Motor 1 verbunden ist, um die Drehkraft des Motors auf den Riemen 9 zu übertragen.

Der Begriff "viskoses Fluid" in dieser Beschreibung bezieht sich auf jede Art von Medium, das Wärme auf der Grundlage von Fluid­ reibung erzeugt, wenn es durch einen Rotor geschert wird.

Daher sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele nur als darstellend und nicht als beschränkend anzusehen und die Erfindung ist nicht auf die dargelegten Details beschränkt, son­ dern kann innerhalb des in den beigefügten Patentansprüchen dar­ gelegten Schutzbereichs abgewandelt werden.

Ein verbessertes Heizgerät für ein Fahrzeug ist offenbart. Der Wasserkreislauf 2 zirkuliert Wasser, um den Motor 1 zu kühlen. Die Heizvorrichtung 14 in Viskofluidbauweise ist in dem Fluid­ kreislauf 10 angeordnet, der getrennt von dem Wasserkreislauf 2 angeordnet ist. Die Heizvorrichtung 14 hat die Heizkammer 22 und die Wärmetauschkammer 23 in der Nähe der Heizkammer 22. Die Wär­ metauschkammer 23 steht mit dem Fluidkreislauf 10 in Verbindung. In der Heizkammer 22 ist ein viskoses Fluid und der Rotor 28 drehbar untergebracht, um das viskose Fluid zu scheren, so daß Wärme erzeugt wird. Die Wärme wird von der Heizkammer 22 auf die Wärmetauschkammer 23 übertragen. Das Fluid in der Wärme­ tauschkammer 23 wird aufgeheizt und strömt in den Fluidkreislauf 11.

Claims (11)

1. Heizgerät für ein Fahrzeug, das einen Motor (1), einen Was­ serkreislauf (2) zum Zirkulieren von Wasser zur Kühlung des Mo­ tors (1), einen Fluidkreislauf (10), in dem Fluid zirkuliert, und eine Heizvorrichtung (14) in Viskofluidbauweise umfaßt, die in dem Fluidkreislauf (10) angeordnet ist, wobei die Heizvor­ richtung (14) eine Heizkammer (22) und eine Wärmetauschkammer (23) hat, die nahe an der Heizkammer (2) liegt und mit dem Fluidkreislauf (10) in Verbindung steht, wobei in der Heizkammer (22) viskoses Fluid und ein Rotor (28) untergebracht sind, der dazu angeordnet ist, sich zu drehen und das viskose Fluid zu scheren, um Wärme zu erzeugen, und wobei die von der Heizkammer (22) auf die Wärmetauschkammer (23) übertragene Wärme das Fluid in dem Fluidkreislauf (10) durch Wärmetausch aufheizt, wobei das Gerät dadurch gekennzeichnet ist, daß der Fluidkreislauf (10) getrennt vom Wasserkreislauf (2) ange­ ordnet ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten Heizkern (12), der in dem Fluidkreislauf (10) ange­ ordnet ist und mit diesem in Verbindung steht, und durch ein er­ stes Gebläse (15), das ein Blasen eines Luftstroms zum ersten Heizkern (12) vorsieht, um die Wärme vom ersten Heizkern (12) in der Umgebung auszubreiten.

3. Gerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (14) eine Antriebswelle (27) umfaßt, die den Rotor (28) lagert, wobei eine elektromagnetische Kupplung (30) vorgesehen ist, um wahlweise die Antriebswelle (27) mit dem Mo­ tor (1) zu verbinden und zu trennen.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Sensor (S1), der eine Temperatur des in dem Fluid­ kreislauf (10) strömenden Fluids erfaßt, und ein Regler (37) vorgesehen sind, der wahlweise die elektromagnetische Kupplung (30) auf der Grundlage der erfaßten Temperatur aktiviert und de­ aktiviert.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (37) einen ersten Wert und einen zweiten Wert spei­ chert, der größer als der erste Wert ist, und die elektromagne­ tische Kupplung (30) aktiviert, wenn die erfaßte Temperatur zwi­ schen dem ersten Wert und dem zweiten Wert liegt.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sensor stromaufwärtig des ersten Heizkerns (12) in dem Fluidkreislauf (10) angeordnet ist.

7. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Radiator (4), der in dem Wasserkreislauf (2) angeordnet ist und mit diesem in Verbindung steht, und durch ein zweites Gebläse (8), das mit dem Motor (1) wirkverbunden ist, um ein Blasen eines Luftstroms zu dem Radiator (4) vorzusehen und das dort hindurchtretende Wasser zu kühlen.

8. Gerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Überströmkreislauf (6), der von dem Wasserkreislauf (2) zu einer Pumpe (3) verläuft, und ein Schaltventil (7), das den Was­ serstrom, der durch den Wasserkreislauf (2) tritt, in den Über­ strömkreislauf (6) umschaltet, wenn die Wassertemperatur kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.

9. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Hilfskreislauf (38), um das in dem Motor (1) aufgeheizte Wasser in den Wasserkreislauf (2) treten zu lassen, wobei der Hilfskreislauf (38) einen Abschnitt hat, der sich benachbart zum Fluidkreislauf (10) erstreckt, und einen zweiten Heizkern (40), der bezüglich eines durch das erste Gebläse (15) erzeugten Luft­ stroms unterhalb des ersten Heizkerns (12) angeordnet ist.

10. Gerät nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen zweiten Sensor (S2), der eine Temperatur des aufgeheizten Wassers erfaßt, das durch den Hilfskreislauf (38) tritt, und ein Ventil (39) zum wahlweisen Öffnen und Schließen des Hilfskreis­ laufs (38), wobei der Regler (37) das Ventil (39) betätigt, um den Hilfskreislauf (38) zu öffnen, wenn die durch den zweiten Sensor (S2) erfaßte Temperatur größer als eine vorbestimmte Grö­ ße ist.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Größe so gewählt ist, daß sie zumindest gleich der Temperatur der zirkulierenden Fluids ist.