DE19805883A1 - Heiz- bzw. Klimaanlage für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heiz- bzw. Klimaanlage für Kraftfahr­ zeuge, bestehend aus einem Gehäuse mit integrierter Umluftklappe zur be­ darfsgerechten Umschaltung von Frischluft auf Umluft mit der Umluftklappe zugeordneten Mitteln zur Geräuschminderung.

Solche Einrichtungen sind beispielsweise durch die japanischen Patentan­ meldungen 01311911 A, 58008421 A und 60135317 A bekannt geworden.

Darin werden schallabsorbierende Einrichtungen in Heiz- oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen beschrieben, wobei im Bereich von Frisch- /Umluftklappen am Gehäuse oder an den Luftklappen selbst schalldämp­ fende Materialien angeordnet sind.

In heutigen Heiz-/Klimaanlagen werden die Funktionen Stauluftregelung und die Umschaltung zwischen Frischluft und Umluft in der Regel mittels eines Stellgliedes (z. B. Gleichstromstellmotor) über eine entsprechende Kinema­ tik durchgeführt. Die Stellbefehle ergehen in Abhängigkeit von Signalen ent­ sprechender Sensoren, über die die Luftqualität im Umfeld des Kraftfahr­ zeuges ermittelt wird. Nachteilig ist dabei, daß durch das Umschalten zwi­ schen Frischluft und Umluft eine deutliche Änderung der Luftgeschwindigkeit bzw. des Luftdurchsatzes an den Ausströmerdüsen auftritt. Dies führt zu ei­ ner akustischen Inhomogenität, welche eine Verschlechterung der Innen­ raumakustik nach sich zieht. Hier vermögen die Einrichtungen nach den ja­ panischen Patentanmeldungen nur bedingt Abhilfe zu schaffen, da sie nicht an der eigentlichen Ursache - starke Änderung von Luftgeschwindigkeit bzw. Luftdurchsatz - ansetzen.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine besonde­ res wirksame Möglichkeit aufzuzeigen, um der Verschlechterung der Innen­ raumakustik aufgrund von Umschaltvorgängen der Umluftklappe entgegen­ zuwirken.

Die erfindungsgemäße Lösung ist in Patentanspruch 1 angegeben. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen beansprucht.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Nebenklappe wirkt als Kompensations­ klappe während des Umschaltvorganges. Die Stellung der Nebenklappe wird dabei vorzugsweise durch die Druckdifferenz zwischen den frischluft­ seitigen und umluftseitigen Flächen der Umluftklappe bestimmt. Dadurch wird ohne anderweitige steuernde oder regelnde Eingriffe bewirkt, daß mit Beginn des Absperrens des Frischluftzutrittes in das Gehäuse die Neben­ klappe kontinuierlich geöffnet und bei anschließender Öffnungsbewegung der Umluftklappe wiederum kontinuierlich geschlossen wird, so daß sich die ansonsten einstellende deutliche Änderung der Luftgeschwindigkeit bzw. des Luftdurchsatzes wesentlich gemildert bzw. nahezu vermieden wird.

An sich ist bereits aus der DE 195 24 200 C1 eine Klima- oder Heizungsan­ lage für Fahrzeuge mit einer geteilten Luftklappe bekannt geworden. Zur Erzielung einer guten Luftdurchmischung der unterschiedlich temperierten Luftströme aus Warm- und Kaltluftkanal besteht eine Luftmischklappe aus zwei flächengleichen, plan aufeinanderliegenden Klappenteilen, die um die gleiche Schwenkachse voneinander unabhängig schwenkbar sind. Die bei­ den Klappenteile sind derart gelocht, daß sie beim planen Aufeinanderliegen ihre Löcher gegenseitig verschließen. Mit dieser Maßnahme soll der bis­ weilen auftretenden sogenannten Temperatursträhnigkeit (Teilluftströme mit merklichen Temperaturunterschieden) der aus einer Mischkammer austre­ tenden Luft entgegengewirkt werden. Zur Lösung der der vorliegenden Er­ findung zugrunde liegenden Aufgabe vermochte dieser Stand der Technik allerdings keinen Beitrag zu leisten.

Die Erfindung weist aber noch weitere wesentliche Vorteile auf:
In heutigen Heiz-/Klimaanlagen werden feste Kundendienstintervalle (z. B. alle 30.000 km) für verbaute Schadstoffilter festgeschrieben, unabhängig davon, welches Fahrverhalten vorliegt (hauptsächlich Stadtverkehr, Land­ straße oder Autobahn). Dies hat zur Folge, daß bei hauptsächlichem Fahr­ betrieb in Ballungsräumen mit hoher Abgas- bzw. Schmutzkonzentration das Filter überproportional stark verschmutzt. Dies hat eine Erhöhung des Durchflußwiderstandes (Druckabfall Δp) zur Folge, wodurch der Luftdurchsatz durch den Fahrgastraum deutlich herabgesetzt und eine zusätzliche akustische Belästigung und klimatechnische Beeinträchtigung im Fahr­ gastraum erzeugt wird.

Durch die erfindungsgemäße Nebenklappe der Umluftklappe wird auch hier wiederum insbesondere der akustischen Belästigung entgegengewirkt.

Durch die Druckdifferenz Δp wird ein mehr oder weniger geringfügiges Ver­ schwenken der Nebenklappe bewirkt, so daß dadurch der Durchflußwider­ stand insgesamt wieder reduziert wird.

Wird, wie mit Patentanspruch 3 beansprucht, die Schwenkstellung der Ne­ benklappe erfaßt und ggf. zur Anzeige gebracht, so läßt sich daraus unmit­ telbar der Verschmutzungszustand des Schadstoffilters ableiten. Mehr oder weniger aufwendige gesonderte Maßnahmen zur Überwachung des Ver­ schmutzungsgrades eines Filters in einem Kraftfahrzeug wie im Stand der Technik angegeben (vgl. DE 92 10 054 U1, DE 40 37 685 A1, DE 44 13 148 A1 und DE 195 21 612 A1), sind dann entbehrlich.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematisierte, abschnittsweise Darstellung einer Heiz- bzw. Klimaanlage mit den erfindungswesentlichen Bauteilen,

Fig. 2a-c den Bewegungsablauf von Umluftklappe und Nebenklappe beim Umschalten von Frischluft auf Umluft und

Fig. 3a-c die Funktionsweise der Nebenklappe zum Zwecke der Anzeige des Verschmutzungsgrades eines Schadstoffilters.

In Fig. 1 ist abschnittsweise und in Schnittdarstellung ein Gehäuse 1 einer erfindungsgemäß ausgestalteten Heiz- bzw. Klimaanlage 2 dargestellt. Von außerhalb des Kraftfahrzeuges eintretende Frischluft 3 passiert zunächst einen Schadstoffilter 4. Über eine zweigeteilt ausgebildete Hauptklappe 5 (Frischluft-/Stauluftklappe), die an gehäuseseitigen Lagerstellen 6 schwenk­ bar aufgenommen ist, wird die Frischluft 3 einem Gebläse 7 zugeführt, wel­ ches über eine nachgeschaltete Kanalstruktur 8 mit darin enthaltenen weite­ ren Luftbehandlungseinrichtungen (z. B. Wärmetauscher, hier nicht gezeigt) die Luft in einen Fahrgastraum 9 befördert.

Dem Gebläse 7 ist eine Verzweigungsstelle mit einer Umluftklappe 10 vor­ geschaltet, die ebenfalls in geeigneter Weise über eine Lagerstelle 11 im Gehäuse 1 schwenkbar gelagert ist. Je nach Position der Umluftklappe 10 gelangt entweder Frischluft 3 oder vom Fahrgastraum 9 kommende Umluft 12 über einen entsprechenden Umluftkanal 13 zum Gebläse 7.

Neben der Stellung der Umluftklappe 10 wird die Zufuhr von Umluft 12 auch insbesondere von der Schwenkstellung einer Nebenklappe 14 bestimmt, deren Schwenkachse 15 sich auf einer Seite der Umluftklappe 10 befindet und die so dimensioniert ist, daß sie in Schließstellung eine im mittleren Be­ reich der Umluftklappe 10 angeordnete Luft-Durchtrittsöffnung 16 ver­ schließen kann. Die Ausgangsstellung der Nebenklappe 14 ist dabei die Schließstellung, die je nach Einbausituation des Gehäuses 1 im Kraftfahr­ zeug bereits durch den Schwerkrafteinfluß bestimmt sein kann oder ggf. durch eine geeignete Andruckfeder oder dergleichen herbeigeführt werden muß.

Der Nebenklappen-Schwenkachse 15 ist ein Potentiometer 17 zugeordnet, welches die Schwenkstellung erfaßt und über Leitung 18 bzw. über eine weiterverarbeitende Elektronik mit einer beispielsweise in der Amaturentafel angeordneten Anzeige 19 in Verbindung steht.

Die Fig. 2a bis 2c zeigen die Abfolge des Umschaltens von Frischluft auf Umluft. Während in Fig. 2a noch vollständig Frischluftbetrieb vorherrscht, wird gemäß Fig. 2b das Umschalten auf Umluft durch kontinuierliches Schließen der Hauptklappe 5 eingeleitet. Aufgrund der sich dabei ändern­ den Druckverhältnisse geht der beginnende Schließvorgang der Haupt­ klappe 5 mit einem mehr oder weniger geringfügigen Öffnen der Neben­ klappe 94 einher, so daß dadurch dem Gebläse 7 bereits eine Mischung aus Frischluft 3 und Umluft 12 zugeführt wird. Die eigentliche Umstellung auf Umluftbetrieb erfolgt durch (elektromotorisches) Verschwenken der Umluft­ klappe 10, bis diese die in Fig. 2c gezeigte Stellung eingenommen hat. Im Verlaufe dieser Schwenkbewegung wird dann auch die Nebenklappe 14 wieder in ihre Schließstellung gelangen. Das Umschalten von Umluft auf Frischluft geht in umgekehrter Reihenfolge (d. h. zuerst verschwenkt die Umluftklappe 10, danach die Hauptklappe 5) vonstatten. Dabei wird die Ne­ benklappe 14 selbsttätig, von den herrschenden Druckverhältnissen gesteu­ ert, während der Schwenkbewegung der Umluftklappe 10 zeitweise die Durchtrittsöffnung 16 freigeben.

Die Fig. 3a bis 3c zeigen bei auf Frischluft geschalteter Heiz- bzw. Klima­ anlage unterschiedliche Schwenkstellungen der Nebenklappe 14, in Ab­ hängigkeit vom Verschmutzungsgrad des Schadstoffilters 4. Fig. 3a gibt die Situation bei einem neuen oder nur geringfügig verschmutzten Schadstoffil­ ter 4 wieder. Bei bereits stärker verschmutztem Schadstoffilter 4 wird sich in Luftströmungsrichtung vor und hinter diesem zunehmend eine immer stärker werdende Druckdifferenz herausbilden, so daß der Luftdruck im Raum zwi­ schen Hauptklappe 5 und Gebläse 7 abnimmt, mit der Folge, daß die Ne­ benklappe 14 sich zunehmend in Öffnungsrichtung bewegt. Über die An­ zeige 19 kann dies dem Fahrzeugführer zur Kenntnis gebracht werden.

Fig. 3c zeigt die Situation bei einem bereits sehr stark verschmutzten Schadstoffilter 4. Die Nebenklappe 14 ist dabei entsprechend weit geöffnet. Auch dieser Zustand wird aus der Anzeige 19 ersichtlich. Durch die beim Öffnen der Nebenklappe 14 zunehmende Zufuhr von Umluft 12 ist trotz zu­ nehmender Filterverschmutzung sichergestellt, daß der Luftdurchsatz insge­ samt nahezu gleich bleibt.

Das Schadstoffilter 4 ist von einem Filtergehäuse 20 aufgenommen, welches dichtend (Dichtleiste 21) am Gehäuse 1 anliegt. Ein Filterwechsel ist da­ durch auf einfache Weise durchführbar.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wäre denkbar, die Nebenklappe 14 mittels eines Stellgliedes (z. B. Stellmotor) gezielt anzusteuern, um sie bei­ spielsweise in Abhängigkeit von der Schwenkstellung der Hauptklappe 5 oder der Umluftklappe 10 zu bewegen.

Claims (4)

1. Heiz- bzw. Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Ge­ häuse mit integrierter Umluftklappe zur bedarfsgerechten Umschaltung von Frischluft auf Umluft mit der Umluftklappe zugeordneten Mitteln zur Geräuschminderung, dadurch gekennzeichnet, daß die Umluftklappe eine Luft-Durchtrittsöffnung (16) aufweist, die über eine der Umluftklappe (10) zugeordnete Nebenklappe (14) verschließbar ist.

2. Heiz- bzw. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenklappe (14) über eine an der Umluftklappe (10) angeordnete Schwenkachse (15) von dieser aufgenommen ist.

3. Heiz- bzw. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen Schadstoffilter (4) aufweist und daß ferner der Nebenklappe (14) ein ihre Schwenkposition erfassendes Mittel (Potentiometer 17) zu­ geordnet ist.

4. Heiz- bzw. Klimaanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das positionserfassende Mittel (Potentiometer 17) über Leitung (18) bzw. über eine weiterverarbeitende Elektronik mit einer Anzeige (19) in Verbindung steht.