DE2211091A1

DE2211091A1 - Klimaanlage fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2211091A1
Application number: DE2211091A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Scheidel; Helmut Steinmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-03-08
Filing date: 1972-03-08
Publication date: 1973-09-13
Also published as: JPS48100828A; IT972778B; BE796424A; FR2175394A5; US3809151A

Description

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8.2.1972 Kü/Kf

Anlage zur

Patent- und _ftr,™_Qi*„„„

Gebrauchsmusterhilfs-^Anmelduns

ROBERT BOSCH GMBH, 7. Stuttgart

Klimaanlage für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge mit wenigstens einem als Kühlelement und einem als Heizelement dienenden Wärmetauscher, die innerhalb eines Luftkanalsystems in parallelgeschalteten 'Luftkanälen angeordnet sind, durch die dem Innenraum des Kraftfahrzeuges Luft zugeführt wird, deren Temperatur durch ein Stellglied beeinflußt wird, das die durch die parallelen Luftkanäle strömende Luft in geeigneter Weise mischt.

Es ist bereits eine Klimaanlage bekannt, bei der die von einem Gebläse geförderte Luft in Abhängigkeit von der Stellung einer Luftmischklappe auf zwei parallele

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Luftkanäle verteilt wird, wobei in einem dieser Luftkanäle ein Heizelement und in dem anderen Luftkanal ein Kühlelement vorgesehen ist, durch die die Temperatur der in das Fahrzeuginnere strömenden Luft beeinflußt wird. Bei dieser bekannten Klimaanlage strömt die erwärmte Luft ausschließlich zu Luftaustrittsöffnungen im Fußraum, während die gekühlte Luft zu besonderen Austrittsöffnungen in der Konsole des Fahrzeugs führen.

Es ist auch bereits eine Klimaanlage bekannt, bei der die von dem Gebläse geförderte Luft zunächst ein Kühlelement und dann ein Heizelement durchströmt und erst anschließend auf die einzelnen zu den Luftaustrittsöffnungen im Kraftfahrzeuginnenraum führenden Luftleitungen verteilt wird. Die Temperatur der in das Fahrzeuginnere gelangenden Luftströmung wird bei dieser Anlage durch Ventile eingestellt, die d.ie Heiz- bzw. Kühlleistung der Wärmetauscher regeln.

Weiter ist eine Klimaanlage bekannt, bei der die von einem Gebläse geförderte Luft zunächst ein Kühlelement durchströmt und dann auf zwei Luftkanäle verteilt wird. In einem dieser parallelen Luftkanäle .ist der als Heizelement dienende Wärmetauscher angeordnet. Die Temperatur der in das Fahrzeuginnere gelangenden Luft wird durch eine Mischklappe eingestellt, die die Menge der durch die parallelen Luftkanäle strömenden Luft verändert.

Bei all diesen bekannten Klimaanlagen hat es sich als nachteilig herausgestellt,.daß bei einer Außenlufttemperatur im Bereich von etwa +10 bis +30 C, also in der meisten Zeit des Jahres, sowohl Heizung wie auch Kühlanlage eingeschaltet sein müssen.

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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Klimaanlage zu schaffen, bei der dieser Nachteil vermieden ist. Die Klimaanlage soll dabei so aufgebaut sein, daß mit einfachen Mitteln eine Regelung verwirklicht werden kann.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß drei parallele Luftkanäle vorgesehen werden, wobei die Luft in dem einen Luftkanal vorzugsweise erwärmt und in dem zweiten Luftkanal gekühlt wird, während im dritten Luftkanal die Temperatur der hindurchströmenden Luft nicht verändert wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden durch das Stellglied, durch welches die Temperatur der in das Fahrzeuginnere gelangenden Luft eingestellt wird, nur jeweils zwei Luftströme unterschiedlicher Temperatur gemischt, wobei ein Luftstrom durch den Luftkanal dem Stellglied zugeführt wird, in dem die Temperatur der Luft nicht verändert wird.

In einer bevorzugten Ausführungs form ist das Stellglied ein Schieber' mit Aussparungen, durch den die Mengen der aus den einzelnen Luftkanälen in den Innenraum des Kraftfahrzeuges strömenden Luft einstellbar sind. Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Stellglied eine Walze mit einem diametralen Durchbruch.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert und beschrieben.
Es Eigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Klimaanlage, Fig. 2 in schematischen Darstellungen Ansichten des Stellgliedes bei verschiedenen Schaltstellungen,

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Pig. 3 in schematischen Darstellungen eine Klimaanlage mit einem anderen Stellglied bei verschiedenen Schaltstellungen.

Die in Fig. 1 dargestellte Klimaanlage hat einen Gehäusekasten 1, in den in Richtung der Pfeile L Außenluft einströmt. Das Luftkanalsystem besteht aus einem Hauptluftkanal 2, in dem ein Gebläse 3 untergebracht ist. Die durch diesen Hauptluftkanal strömende Luft wird auf drei Luftkanäle 4,5 und 6 verteilt, die parallel nebeneinander angeordnet sind. Durch eine Lufteinlaßklappe kann die Menge der in die Luftkanäle 4,5 und 6 strömenden Luft beeinflußt werden.

Durch den Luftkanal 4 strömt Außenluft, ohne daß deren Temperatur verändert wird. Vor den Luftkanälen 5 und 6 ist ein als Kühlelement dienender Wärmetauscher, beispielsweise ein Verdampfer 8, angeordnet. Im Luftkanal 5 it ein als Heizelement dienender Wärmetauscher 9 vorgesehen. Durch den Luftkanal 6 strömt demzufolge eanLuftstrom, dessen Temperatur geringer ist als die Temperatur der Außenluft, sobald der Verdampfer 8 eingeschaltet ist. Durch den Luftkanal 5 strömt dagegen Luft, die wärmer ist als die Außenluft, wenn das Heizelement 9 eingeschaltet ist.

Die drei Luftkanäle 4,5 und 6 sind durch eine gemeinsame Bodenplatte 10 abgeschlossen. In diese Bodenplatte 10 sind drei Aussparungen 11,12 und 13 eingearbeitet, die in Form eines Kreisringstückes ausgebildet sind. Diese Aussparungen stellen die öffnungen der drei Luftkanäle 4,5 und 6 dar.

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Auf der Bodenplatte 10 ist ein Drehschieber 15 um die Achse A-A drehbar gelagert. Dieser Drehschieber 15 hat zwei Durchbrüche 16 und 17, deren Form den öffnungen 11,12 und 13 der Luftkanäle entspricht.

Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel sind die als öffnung der Luftkanäle anzusehenden Aussparungen in Bezug auf den Drehpunkt des Drehschiebers 15 jeweils um 90 versetzt zueinander angeordnet. Die Größen dieser öffnungen sind gerade so gewählt, daß die Form der Fläche zwischen zwei öffnungen zweier Luftkanäle der Form dieser Aussparungen entspricht. Die beiden Durchbrüche 16 und 17 im Drehschieber 15 haben zueinander einen derartigen Abstand, daß ein Luftkanal geöffnet ist, wenn die andere Aussparung des Drehschiebers 15 genau zwischen den öffnungen der beiden anderen Luftkanäle liegt.

In den Fig. 2a bis 2e ist in schematischer Darstellung eine Ansicht des Drehschiebers 15 bei verschiedenen Schaltstellungen gezeichnet. Die gestrichelten Kreisringstücke symbolisieren die Aussparungen 11,12 und 13 in der Bodenplatte 10. Die voll ausgezogenen Kreisringstücke stellen die Durchbrüche 16 und 17 im Drehschieber 15 dar.

In Fig. 3a ist eine Schaltstellung, gezeichnet, bei der der Durchbruch 17 über der Aussparung 12 des Luftkanals 5 liegt, durch den erwärmte Luft strömt. Diese erwärmte Luft kann daher in den Luftkanal 14 strömen, von wo aus sie auf die einzelnen Austrittsöffnungen im Kraftfahrzeuginnenraum verteilt wird. Die beiden anderen Aussparungen 11 und 13 sind dagegen verschlossen. Bei dieser Schalt-

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stellung des Drehschiebers gelangt also nur warme Luft in das Fahrzeuginnere.

In Fig. 3b ist der Drehschieber 15 in einer Schaltstellung gezeigt, bei der sich die Durchbrüche 16 und 17 teilweise mit den Aussparungen 11 und 12 in der Bodenplatte 10 decken. Bei dieser Schaltstellung gelangt also einerseits Außenluft und andererseits warme Luft in den Luftkanal 14, wo die beiden Luftströme gemischt v/erden. Die in das Fahrzeuginnere strömende Luft ist daher kälter als bei der Schaltstellung gemäß Fig. 3a. ·

In der Schaltstellung nach Fig. 3c ist lediglich der Luftkanal 4 geöffnet, da der Durchbruch 16 oberhalb der Aussparung 11 liegt, so daß lediglich Außenluft in den Luftkanal 14 und damit in das Fahrzeuginnere.strömen kann.

In der Schaltstellung nach Fig. 3d liegen die Durchbrüche 16 und 17 teilweise oberhalb der Aussparungen 11 und 13 in der Bodenplatte. Es strömt daher einerseits Außenluft und andererseits durch den Verdampfer 8 gekühlte Luft in das Fahrzeuginnere ein.

In der Schaltstellung nach Fig. 3e ist dagegen lediglich der Luftkanal 6 geöffnet, so daß in das Fahrzeuginnere nur kühle Luft einströmen kann.

Bei einer Verdrehung des Drehschiebers entgegen dem Uhrzeigersinn strömt also ausgehend von einer Schaltstellung, wie sie in Fig. 2a gezeigt ist, immer kältere Luft in den Innenraum des Fahrzeuges, was dadurch erreicht wird, daß

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durch den Drehschieber 15 die Luftkanäle H,5 und 6 in aufeinander abgestimmter Weise verschlossen bzw. geöffnet werden.

In dem Ausführunsbeispiel nach den Fig. 3a bis 3e ist wiederum mit 2 ein Hauptluftkanal bezeichnet, in den durch ein Gebläse 3 Luft gefördert wird. Der Hauptluftkanal 2 verzweigt wiederum in drei Luftkanäle H₃5 und Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen H₃12 und 13 der drei Luftkanäle 4,5 und 6 unmittelbar nebeneinander angeordnet. Als Stellglied ist eine zylindrische Walze 20 mit einem diametralen Durchbruch 21 vorgesehen. Der Durchbruch 21 weist einen rechteckigen Querschnitt auf, dessen Größe etwa dem Querschnitt der Öffnungen der drei Luftkanäle entspricht.

Aus den gezeichneten Stellungen der Walze 20 läßt sich entnehmen, daß auch bei dieser Anlage die durch den Luftkanal 14 in das Fahrzeuginnere strömende Luft stufenlos von heiß bis kalt verändert werden kann, wenn die Walze in Richtung des Uhrzeigers ausgehend von der in Fig. 3a gezeichneten Schaltstellung verdreht wird. Bei der Schaltstellung gemäß Fig. 3a gelangt nur durch das Heizelement 9 erwärmte Luft in das Fahrzeuginnere, während bei der Schaltstellung nach Fig. 3b warme Luft sowie Außenluft in das Fahrzeuginnere strömen kann. In Fig.3c kann nur Außenluft in das Fahrzeuginnere strömen, während bei der Schaltstellung gemäß Fig. 3d teilweise gekühlte, teilweise Außenluft und bei der Schaltstellung gemäß Fig. 3e nur gekühlte Luft in das Fahrzeuginnere gelangen kann. Die einzelnen möglichen Luftströmungen sind in den Zeichnungen durch Pfeile angegeben.

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Beide beschriebenen Ausführungsformen eignen sich besonders gut für eine geregelte Klimaanlage; Bei geregelten Klimaanlagen soll nämlich die Abhängigkeit der Ausblastemperatur möglichst linear von der Klappenstellung abhängig sein, was bei den beschriebenen Stellgliedern sehr einfach durch Veränderung der Durchbrüche 16,17 im Drehschieber oder durch Veränderung des Durchbruchs 21 in der Walze 20 erreicht werden kann. Durch Drehen des Drehschiebers 15 bzw. der Walze 20 läßt sich die Ausblastemperatur von Kühlen bis Heizen ü bar den gesamten Weg des Stellgliedes stetig verändern, was sich mit verschiedenen Klappen, wie es bisher bekannt ist, nicht so einfach verwirklichen läßt.

Bei den beschriebenen Klimaanlagen werden, wie es insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, immer nur höchstens zwei· Luftströme miteinander gemischt, von denen einer derjenige Luftstrom ist, dessen Temperatur der Außenlufttemperatur entspricht. Bei derartig ausgebildeten Klimaanlagen muß alsoimmer nur einer der beiden Wärmetauscher eingeschaltet werden.

Die als Stellglieder dienenden Drehschieber 15 bzw. Walze 20 werden vorzugsweise von einem Elektromotor angetrieben. Es ist aber auch eine Verstellung von Hand mittels Bowdenzügen oder Zahnrädern mit Zahnstangen, sowie eine Verstellung durch eine Unterdruckdose oder ein Dehnstoffelement möglich.

Bei einer Klimaanlage, die noch weitere, die Temperatur oda? Geschwindigkeit der in das Fahrzeuginnere gelangenden Luftströmung beeinflussende Steuerorgane, wie beispielsweise ein Lüfterstufenschalter und/oder eine Umluft-Frischluftklappe,

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aufweist, und die geregelt wird, wird man den Regler vorzugsweise so aufbauen, daß er lediglich die'Verstellung des Drehschiebers 15 bzw. der Walze 20 beeinflußt, wobei dann in Abhängigkeit von der Stellung des Drehschiebers 15 bzw. der Walze 20 über Seilzüge oder ähnliches diese anderen Steuerorgane betätigt werden. Das ist bei der erfindungsgemäßen Klimaanlage deswegen möglich, weil das Stellglied so ausgelegt ist, daß jedem eingestellten Temperaturwert der in das Fahrzeuginnere strömenden Luft ehe genau definierte, von allen anderen unterscheidbare Schaltstellung zugeordnet ist. Bei den bekannten, aus Klappen bestehenden Stellgliedern war dies nicht möglich, da eine bestimmte Ausblastemperatur bei mehreren Klappenstellungen gleich war.

In Fig. 1 ist als Beispiel eine elektronische Regelvorrichtung dargestellt, die einen Führungsgrößensteller 25, einen Temperaturfühler 26, der die Temperatur im Innenraum des Kraftfahrzeugs mißt, und einen Temperaturfühler 27, der die Ausblaslufttemperatur mißt, sowie einen Regler 28 aufweist. Dieser Regler 28 verstellt in Abhängigkeit von den gemessenen und vorgegebenen Größen den Drehschieber 15. Durch den Drehschieber wird ein Antriebsglied 29 betätigt, das über einen Seilzug 30 die Lufteinlaßklappe 7 verstellt. Von diesem Antriebsglied 29 können auch die Ventile der Wärmetauscher und gegebenenfalls auch Luft Verteilungsklappen verstellt v/erden. Der Regler 28 sorgt also nur für-die richtige Einstellung des Di^ehsehiebers, wobei in Abhängigkeit von dessen Stellung alle anderen ' Steuerorgane der Klimaanlage verstellt v/erden.

Die beschriebene Klimaanlage ist sehr einfach aufgebaut und sehr leicht zu regeln. Sie zeichnet sich darüber hinaus

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durch eine große Betriebssicherheit aus, da zur Temperatureinstellung anstelle mehrerer Klappen nur ein bewegliches Teil, nämlich ein Drehschieber oder eine Walze vorgesehen sindi

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Claims

- li - 0787 Robert Bosch GmbH R. Kü/Kf Stuttgart 8.2.1972 • Ansprüche ·

1. \Klimaanlage für Kraftfahrzeuge mit wenigstens einem

"als Kühlelement und einem als Heizelement dienenden Wärmetauscher, die innerhalb eines Luftkanalsystems in parallelgeschalteten Luftkanälen angeordnet sind, durch die dem Innenraum des Kraftfahrzeuges Luft zugeführt wird, deren Temperatur durch ein Stellglied beeinflußt wird, das die durch die parallelen Luftkanäle strömende Luft in geeigneter Weise mischt, dadurch gekennzeichnet, daß drei parallele Luftkanäle (4,5 und· 6) vorgesehen sind, wobei die Luft in dem einen Luftkanal (5) vorzugsweise erwärmt und in dem zweiten Luftkanal (6) gekühlt wird, während im dritten Luftkanal (4) die Temperatur der •hindurchströmenden Luft nicht verändert wird.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Stellglied (15,20), durch welches die Temperatur der in das Pahrzeuginnere gelangenden Luft eingestellt wird, nur jeweils zwei Luftströme unterschiedlicher Temperatur gemischt werden, wobei ein Luftstrom durch den Luftkanal (4) dem Stellglied (15,20) zugeführt wird, in dem die Temperatur der Luft nicht verändert wird.

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3» Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein Schieber (15) ist, durch den die Mengen der aus den einzelnen Luftkanälen (4,5 und 6) in den Innenraum des -Kraftfahrzeuges strömenden Luft einstellbar sind.

4. Klimaanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Schieber (15) die Luftkanäle (¹1,5 und 6) in aufeinander abgestimmter Weise verschlossen bzw. geöffnet werden.

5. Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen der Luftkanäle (11,12 und 13) in gleichem Abstand nebeneinander angeordnet sind und der Schieber (2) Durchbrüche (16,17) aufweist, deren Abstand zueinander größer ist, als der Abstand zwischen zwei öffnungen der Luftkanäle (4,5 und 6).

6. Klimaanlage nach Anspruch 5><iadurch gekennzeichnet, daß die Form der öffnungen (11,12 und 13) der Luftkanäle der Form der Durchbrüche (16,1?) im Schieber (15) entspricht.

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7. Klimaanlage nach Anspruch 6, .dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Fläche zwischen den öffnungen (11,12) zweier Luftkanäle der Form einer öffnung eines Luftkanals entspricht.

8. Klimaanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Durchbrüche (16,17) im Schieber (15) einen derartigen Abstand voneinander aufweisen, daß ein Luftkanal (4) geöffnet ist, wenn der andere Durchbruch (17) des Schiebers (15) genau zwischen den öffnungen (12,13) der beiden anderen Luftkanäle (5,6) liegt.

9· Klimaanlage nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein Drehschieber (15) ist.

10. Klimaanlage nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (11,12 und 13) der drei Luftkanäle (4,5 und 6) in Bezug auf die Drehachse (A-A) des Drehschiebers (15) um 90 versetzt zueinander angeordnet sind.

11. Klimaanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (11,12 und 13) der drei Luftkanäle (4,5 und 6) in Form eines Kreisringstückes ausgebildet sind.

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12. Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (11,12 und 13) der drei Luftkanäle (4,5 und 6) unmittelbar nebeneinander angeordnet sind und daß das Stellglied eine Walze (20) mit einem diametralen Durchbruch (21) ist.

13. Klimaanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die" Querschnitte der Öffnungen (11,12 und 13) der drei Luftkanäle (4,5 und 6) wenigstens annähernd gleich groß sind und dem Querschnitt des Durchbruchs (21) durch die Walze (20) entsprechen.

14. Klimaanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (21) durch die Walze (20) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

15. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verstellen des Verstellgliedes (15,20) die Ausblastemperatur kontinuierlich zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert ν abändert wird.

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16. Klimaanlage nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, die weitere, die Temperatur oder Menge der in das Fahrzeuginnere strömenden Luft beeinflussende Steuerorgane, wie z.B. Lufteinlaßklappe, Umluftklappe und Gebläsestufenschalter sowie Ventile für die Wärmetauscher aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Steuerorgane direkt auf mechanische Weise von dem Stellglied (15,20) betätigt werden.

17· Klimaanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (15,20) von einer Regelvorrichtung betätigt wird.