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Die
Erfindung betrifft eine Zusatzheizung für Personenfahrzeuge mit einem
Heizkörper,
der im Betrieb der Zusatzheizung von Heizluft durchströmt wird,
und mit mindestens einer Luftaustrittsöffnung im Fußbereich
eines Fahrgastraumes, zu der die Heizluft geleitet wird. Ferner
betrifft die Erfindung ein Personenfahrzeug mit einer derartigen
Zusatzheizung.
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Bei
der Temperierung eines Fahrgastraumes bei einem Personenfahrzeug
besteht sein langem das Problem, dass einerseits gezielt Temperaturunterschiede
geschaffen und andererseits solche zu vermeiden sind. Beispielsweise
soll im Fahrgastraum zwischen dem Kopf- und dem Fußbereich
eine Temperaturdifferenz bestehen, welche den Fahrer einen klaren
Kopf behalten lässt
und ihm zugleich kalte Füße erspart.
Bei mehreren Sitzreihen im Fahrzeug müssen andererseits auch die
Sitze im Fond ausreichend mit Heizluft versorgt werden. Zwischen
einer vorderen und einer hinteren Sitzreihe sollten innerhalb einer
horizontalen Luftschicht also keine merklichen Temperaturunterschiede
bestehen.
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Aus
der
DE 36 38 243 A1 ist
eine gattungsgemäße Zusatzheizung
für Personenfahrzeuge
bekannt, bei der eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, um den Fond
eines Fahrgastraumes zusätzlich
zu beheizen und dabei auch Seitenscheiben beschlagfrei und eisfrei
zu halten. Die Zusatzheizung ist mit einem Gebläse versehen, das Luft aus dem
Fahrgastraum ansaugt und durch einen Heizkörper fördert. Der Heizkörper ist über ein
Vorlauf- und ein Rücklaufrohr
an den Kühlkreis lauf
eines Verbrennungsmotors angeschlossen. Bei modernen, verbrauchsoptimierten
Verbrennungsmotoren reicht die über
den Kühlkreislauf
bereitgestellte Wärme
nicht mehr aus, um genügend
Heizluft für
eine angemessene Temperierung eines Fahrgastraumes bereitzustellen.
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Aus
der
DE 198 04 812
A1 ist eine Klimaanlage für ein Fahrzeug bekannt, bei
der in einem Klimatisierungsgehäuse
eines zentralen Lüftungs-
und Heizungsaggregats zwei Luftkanäle angeordnet sind, von denen
einer zu einem Kopfraum-Öffnungsbereich
und der zweite zu einem Fußraum-Öffnungsbereich
führt.
Im Luftkanal zum Fußraum-Öffnungsbereich
ist eine elektrische Hilfsheizeinrichtung angeordnet, mittels der
eine Temperaturdifferenz zwischen der im Kopfraum-Öffnungsbereich und der im Fußraum-Öffnungsbereich
ausgeblasenen Luft erreicht werden soll, ohne einen Kühlluft-Bypasskanal zu
benötigen.
Mit einer solchen Klimaanlage kann im wesentlichen nur für eine vordere
Sitzreihe in einem Fahrgastraum die Klimatisierung verbessert werden. Für dahinter
angeordnete Sitzreihen ergeben sich weiterhin die oben genannten
Probleme.
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Für Luftaustrittsöffnungen
an Front- und Seitenscheiben ist es aus der
DE 42 13 510 C1 bekannt, ein
Lüftungsgitter
der Luftaustrittsöffnung
selbst als PTC-Heizelement
(Heizelement mit positivem Temperaturkoeffizienten) auszubilden.
Es sind auch anders gestaltete elektrische Heizungen an Luftaustrittsöffnungen
einer Heiz- und Lüftungsanlage
in einem Personenfahrzeug bekannt. Beispielsweise beschreiben die
JP 58-115 605 A2 und die JP 55-56 766 A2 je eine Luftaustrittsöffnung mit
einem Luftkanal, an dem zusätzlich
zu einem Lüftungsgitter
mit Luftleitflächen
ein elektrisches Heizelement vorgesehen ist. Diese Heizelemente
sind dazu vorgesehen die Front- und Seitenscheiben beschlagfrei
zu halten, solange der erst gestartete Verbrennungsmotor noch nicht
genügend
Wärme über seinen
Kühlkreislauf
bereitstellen und einen effektiven Heizbetrieb ermöglichen
kann. Es handelt sich um Luftaustrittsöffnungen eines zentralen Lüftungs- und Heizungsaggregates, welches
die eigentliche Temperierung des Fahrgastraumes übernimmt. Die beim Anblasen
der Scheiben erforderliche Wärmeenergie
ist verhältnismäßig gering
und trägt
zur Temperierung des Fahrgastraumes nicht wesentlich bei. Soweit
durch das Anblasen der Scheiben Wärme zuge führt wird, geschieht dies im
oberen Bereich des Fahrgastraumes. Der obere Bereich des Fahrgastraumes
sollte aber, wie oben erläutert,
gerade nicht beheizt werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zusatzheizung für Personenfahrzeuge
zur Verfügung
zu steilen, bei dem auf flexible Weise eine vertikale Temperaturschichtung
im Fahrgastraum erzeugt werden kann, die insbesondere auch an Sitzen im
Fond als angenehm empfunden wird.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer
eingangs genannten Zusatzheizung gelöst, bei der das elektrische
Heizelement ein PTC-Heizelement ist, welches unmittelbar an der
Luftaustrittsöffnung
im Fußbereich
angeordnet ist. Ferner ist die Aufgabe mit einem Personenfahrzeug
gelöst,
das mit einer derartigen Zusatzheizung ausgestattet ist.
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Erfindungsgemäß ist unmittelbar
an einer Luftaustrittsöffnung
im Fußbereich
an einem Sitz ein Heizelement angeordnet. Dies führt dazu, dass das einzelne
Heizelement speziell auf seine Anordnung und seine Einbaulage abgestimmt
und insbesondere hinsichtlich seiner Heizleistung ausgewählt werden kann.
Es werden erfindungsgemäß nicht
mehrere Luftaustrittsöffnungen
von einem Heizelement bedient, sondern jeder Luftaustrittsöffnung wird
ein eigenes Heizelement zugeordnet. Dies erfordert zwar einen höheren Verdrahtungsaufwand,
schafft aber eine enorme Vielfalt und Flexibilität bei der Klimatisierung des
Fußraumes.
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Ferner
wird erfindungsgemäß nicht
irgendein elektrisches Heizelement verwendet, sondern es wird gezielt
ein PTC-Heizelement eingesetzt. Ein solches Heizelement mit positivem
Temperaturkoeffizient weist die Eigenschaft auf, dass es seine Heizleistung
selbsttätig
an die abgeführte
Wärmemenge
anpasst. Das PTC-Heizelement
verbraucht stets soviel elektrische Energie, wie es als Wärmeleistung
an die Heizluft abgibt. Ein PTC-Heizelement erfordert daher keine
eigene Steuerung seiner Heizleistung. Erfindungsgemäß ist es
vielmehr möglich
die Heizleistung über
die durch das PTC-Heizelement geförderte Heizluftmenge zu steuern.
Bei der erfindungsgemäßen Zusatzheizung
kann daher die Heizleistung an unterschiedlichen Luftaustrittsöffnungen
durch entsprechende Luftmengenregelung gesteuert werden. Beispielsweise
kann über
eine Klappe die von einem Heizluftgebläse geförderte Luft auf zwei Luftaustrittsöffnungen
aufgeteilt werden, wo sie dann in Abhängigkeit der Heizleistung des
dort verbauten PTC-Heizelementes und der geförderten Luftmenge zu einer gewünschten
Erwärmung
des Fußraumes
beiträgt.
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Mit
der erfindungsgemäßen Zusatzheizung kann
grundsätzlich
eine kurzfristige Aufheizung des Fahrgastraumes erzielt werden.
Der eigentliche Sinn der Zusatzheizung liegt aber darin, dass sie
während des
gesamten Fahrbetriebes den Fahrgastraum beheizt und klimatisiert.
Vor allem in diesem Punkt unterscheiden sich die erfindungsgemäßen PTC-Heizelemente
von den in der
DE 42
13 510 C1 beschriebenen Heizelementen. Die elektrische
Energie für
die PTC-Heizelemente wird erfindungsgemäß von einem Generator an dem
Verbrennungsmotor des Personenfahrzeugs abgegriffen. Alternativ
wäre eine Stromversorgung über ein
Festnetz beispielsweise zum Vorwärmen
des Fahrgastraumes denkbar, wenn die erfindungsgemäße Zusatzheizung
als Standheizung modifiziert wird.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Luftaustrittsöffnung sowie
das PTC-Heizelement im unteren Abschnitt einer Türe des Personenfahrzeugs angeordnet.
Eine solche Anordnung erlaubt es den Fahrgastraum von der Außenseite
her zu erwärmen,
eben an der Seite, an der auch Wärme
durch die Fahrzeughaut abgeführt
wird.
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Einer
solchen Luftaustrittsöffnung
wird vorteilhaft Luft über
ein Heizluftgebläse
zugeführt,
welches unabhängig
von einem zentralen Lüftungs-
oder Heizungsaggregat Heizluft zum Heizelement fördern kann. Das Beheizen über die
außenseitige
Zusatzheizung kann damit separat gesteuert werden. So kann beispielsweise
das Heizluftgebläse
beim Öffnen der
Türe mit
Hilfe eines Türkontaktes
abgeschaltet werden, um den Energieverbrauch der Zusatzheizung zu
verringern und unangenehmen Luftzug beim Einsteigen zu vermeiden.
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Eine
besonders platzsparende Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zusatzheizung
kann geschaffen werden, indem das Heizluftgebläse ebenfalls in der Türe des Personenfahrzeugs
angeordnet ist.
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Um
auch Sitze im Fond vorteilhaft im Fußbereich zu beheizen, ist es
sinnvoll die Luftaustrittsöffnung
sowie das Heizelement an einer Mittelkonsole zwischen den beiden
Sitzen anzuordnen. Passagiere im Fond können dann die Heizleistung
der Zusatzheizung selbst steuern, indem sie einfach die Luftmenge bestimmen,
die durch die Luftaustrittsöffnung
austreten kann. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von kippbaren
Lamellen oder einem Drehverschluss an der Luftaustrittsöffnung geschehen.
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Alternativ
oder zusätzlich
ist die erfindungsgemäße Luftaustrittsöffnung mit
ihrem Heizelement vorteilhaft unter dem vorderen Sitz von zwei hintereinander
angeordneten Sitzen untergebracht. Auch in diesem Bereich unter
dem Sitz ist ausreichend Bauraum. Die Luftaustrittsöffnung führt insbesondere zu
einer Erwärmung
der Füße eines
Fahrzeuginsassen im Fond. Zugleich kann die Luftaustrittsöffnung aber
auch zum Erwärmen
des vorderen Sitzes selbst angepasst sein.
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Die
Versorgung der letztgenannten Luftaustrittsöffnungen mit Heizluft kann
vorteilhaft auch über einen
Heizluftkanal geschehen, durch den von einem zentralen Lüftungs-
oder Heizungsaggregat Heizluft zum Heizelement gefördert wird.
Die Heizleistung an der Luftauslassöffnung kann dabei über eine
Klappe gesteuert werden, mit der der Heizluftkanal je nach Bedarf
geschlossen oder geöffnet
wird. Bei herkömmlichen
Heizungsaggregaten führt
ein Schließen einer
Klappe zu einem Hitzestau im Aggregat und erst nachfolgend zum Abregeln
der Heizleistung an einem Wärmeübertrager
im Aggregat. Erfindungsgemäß wird durch
das Verschließen
die Luftzufuhr zum PTC-Heizelement unmittelbar am Fußraum unterbunden.
Damit wird dort keine Wärme
mehr abgeführt,
das PTC-Heizelement regelt automatisch und sofort ab.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele von
erfindungsgemäßen Zusatzheizungen
anhand der beigefügten
schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Türe
eines Personenfahrzeugs mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zusatzheizung,
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2 eine
perspektivische Ansicht der Innenseite einer Türverkleidung der Türe gemäß 1,
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Bodenabschnitts eines Personenfahrzeugs
mit einem zweiten Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Zusatzheizung,
und
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4 eine
perspektivische Ansicht einer Mittelkonsole eines Personenfahrzeugs
mit einem dritten Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Zusatzheizung.
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Eine
in den 1 und 2 dargestellte Zusatzheizung 10 ist
in einer hinteren Türe 12 am
Fahrgastraum eines weiter nicht veranschaulichten Personenfahrzeugs
in Gestalt eines PKW angeordnet.
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Wesentliches
Bauteil der Zusatzheizung 10 ist eine Luftaustrittsöffnung 14 im
unteren Teil der Türe 12.
Dieser Teil der Türe 12 befindet
sich bei geschlossener Türe
neben einem Fußbereich 16 an
einem nicht dargestellten Sitz im Fond des Personenfahrzeugs.
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Die
Luftaustrittsöffnung 14 ist
in einer Türverkleidung 18 der
Türe 12 als
schlitzförmige Öffnung von
etwa 5 cm mal 15 cm Größe ausgebildet.
Die Öffnung
ist mit einem Kunststoffrahmen 20 eingefasst, in dem ein
in 1 durch Schraffur angedeutetes PTC-Heizelement 22 angeordnet
ist. Vor dem PTC-Heizelement 22 befinden sich beweglich
und insbesondere kippbar gelagerte Lamellen 24, mit denen
ein Insasse auf dem Sitz die Luftaustrittsöffnung 14 im wesentlichen
luftdicht verschließen
kann.
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An
der Innenseite der Türverkleidung 18,
die in 2 dargestellt ist, ist am Kunststoffrahmen 20 ein
Heizluftkanal 26 angeordnet, der von einem Heizluftgebläse 28 mit
Heizluft versorgt wird. Das Heizluftgebläse 28 saugt die Heizluft
durch den Innenraum zwischen einer Türaußenhaut 30 und der
Türverkleidung 18 insbesondere
durch zwei Ansaugöffnungen 32 am
unteren Rand der Türe 12 aus
dem Fußbereich 16 am
Sitz an. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Luft
aus der Umgebung des Personenfahrzeugs angesaugt.
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Die
Zusatzheizung 10 gemäß 1 und 2 bildet
eine Heizung, die von einem zentralen Lüftungs- und Heizungsaggregat
unabhängig
ist, und mit der reaktionsschnell und auf besonders einfache Weise
eine Temperaturschichtung im Fahrgastraum geschaffen werden kann.
Während
die Zusatzheizung 10 im Fußbereich 16 Warmluft
zuführt,
bleiben höher
liegende Luftschichten kühl.
Die Heizluft wird insbesondere unterhalb der Knie eines Insassen
zugeführt,
so dass mit der Zusatzheizung 10 nur der volumenmäßig kleine
Raum um die Füße und Unterschenkel
aufgeheizt werden muss.
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Um
die Zusatzheizung 10 steuern zu können, ist lediglich ein Schalter 34 für das Heizluftgebläse 28 erforderlich.
Dieser ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel neben einem
Türöffner 36 der
Türe 12 angeordnet.
Im Bedienbereich des Fahrers des Personenfahrzeugs ist ein weiterer,
nicht dargestellter Schalter angeordnet, so dass auch der Fahrer
die Zusatzheizung 10 betätigen kann.
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In 3 ist
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Zusatzheizung 10 veranschaulicht,
bei der eine Luftaustrittsöffnung 14 unter
einem Fahrersitz 38 eines Personenfahrzeugs angeordnet und
zum Fußbereich 16 eines
sich dahinter befindenden, nicht dargestellten Beifahrersitzes gerichtet
ist. Die Luftaustrittsöffnung 14 ist
ebenfalls mit einem Kunststoffrahmen 20 eingefasst, in
dem ein PTC-Heizelement 22 in
Gestalt mehrerer Heizwaben eingesetzt ist.
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Die
Luftaustrittsöffnung 14 befindet
sich in Längsrichtung
des Personenfahrzeugs etwa in der Mitte einer Sitzverstellschiene 40 des
Fahrersitzes 38. In Querrichtung zum Personenfahrzeug ist
die Luftaustrittsöffnung 14 in
der Mitte des Fahrersitzes 38 angeordnet. Die Luftaustrittsöffnung 14 bildet
den Endbereich eines Heizluftkanals 42, der von einem nicht
dargestellten zentralen Lüftungs-
und Heizungsaggregat bis unter den Fahrersitz 38 führt.
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Die
Zusatzheizung 10 gemäß 3 heizt
die vom Lüftungs-
und Heizungsaggregat zugeführte Luft
zusätzlich
auf und ermöglicht
selbst eine Beheizung des Fond, während der Bereich um den Fahrer gekühlt wird.
So kann zum Beispiel ein schlafender Beifahrer ausreichend mit Warmluft
versorgt werden, während
dem Fahrer, dessen Einschlafen auf jeden Fall verhindert werden
soll, kühle
Luft zugeführt
wird.
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In 4 ist
ein Ausführungsbeispiel
dargestellt, bei dem im Fußbereich 16 eines
Fahrgastraumes eine herkömmliche
Mittelkonsole 44 vorgesehen und mit einem PTC-Heizelement 22 an
einer Luftaustrittsöffnung 14 versehen
ist.
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Die
Luftaustrittsöffnung 14 ist
mit einem Kunststoffrahmen 20 eingefasst, in dem ferner PTC-Heizelemente 22 gehaltert
sind. Vor den PTC-Heizelementen 22 sind Lamellen 24 beweglich angeordnet,
die mit Hilfe eines Griffes 46 gekippt und geschwenkt werden
können.
An der Luftaustrittsöffnung 14 ist
ferner ein Stellrad 48 angeordnet, mit dem die Luftzuführung zur
Luftaustrittsöffnung 14 insgesamt
im wesentlichen luftdicht verschlossen werden kann.
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Um
die Zusatzheizung gemäß 4 herunterzuregeln,
muss ein Insasse des Personenfahrzeugs lediglich über das
Stellrad 48 die Luftzufuhr unterbinden. Das PTC-Heizelement,
an dem dann keine Wärme
mehr abgeführt
wird, regelt seine Leistungsaufnahme in einem solchen Fall selbsttätig ab.
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Die
Luftzuführung
selbst erfolgt auch bei der Luftaustrittsöffnung 14 gemäß 4 von
einem zentralen Lüftungs-
und Heizungsaggregat. Alternativ kann bei den Zusatzheizungen 10 gemäß 3 oder 4 eine
separate Luftzuführung
vorgesehen sein, wie sie mit dem Heizluftgebläse 28 geschaffen ist.
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- 10
- Zusatzheizung
- 12
- Türe
- 14
- Luftaustrittsöffnung
- 16
- Fußbereich
- 18
- Türverkleidung
- 20
- Kunststoffrahmen
- 22
- PTC-Heizelement
- 24
- Lamellen
- 26
- Heizluftkanal
- 28
- Heizluftgebläse
- 30
- Türaußenhaut
- 32
- Ansaugöffnung
- 34
- Schalter
- 36
- Türöffner
- 38
- Fahrersitz
- 40
- Sitzverstellschiene
- 42
- Heizluftkanal
- 44
- Mittelkonsole
- 46
- Griff
- 48
- Stellrad