DE3020683C2

DE3020683C2 - Heizeinrichtung für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE3020683C2
Application number: DE3020683A
Authority: DE
Inventors: Takeaki Yokohama Watanabe
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-05-31
Filing date: 1980-05-30
Publication date: 1985-08-14
Also published as: GB2052728B; FR2457781B1; FR2457781A1; GB2052728A; US4355753A; JPS55174007U; JPS589774Y2; DE3020683A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Beim Betrieb einer derartigen, bekannten Heizeinrichtung, wie sie in F i g. 1 der vorliegenden Patentschrift näher beschrieben ist kann die Umluft-Einlaßöffnung durch die Umschaltklappe geschlossen werden, wobei gleichzeitig die Frischluft-Einlaßöffnung freigegeben wird, so daß die Frischluft vom Gebläse angesaugt und über den Heizungswärmetauscher in den Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs geblasen wird.

Diese bekannte Heizeinrichtung arbeitet bei mittleren und höheren Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten, bei denen auch der Motor mit mittleren und höheren Drehzahlen läuft, zufriedenstellend, da dem Heizungswärmetauscher mit dem vom Motor stark erwärmten Kühlwasser genügend Wärme zum Aufheizen der Frischluft zugeführt wird. Bei langsamen Fährgeschwindigkeiten oder beim Stillstand,des ,Kraftfahrzeugs arbeitet auch der Motor im niedrigen Drehzahlbereich bzw. im Leerlauf, so daß insbesondere bei modernen, sehr ökonomisch arbeitenden Motoren die Erwärmung des Kühlwassers nicht mehr ausreicht, um dem Heizungswärmetauscher genügend Wärme zum Aufheizen der Frischluft zuzuführen. Als Folge davon wird zu kühle Luft in den Fahrgastraum des Fahrzeugs geblasen und die Heizeinrichtung ist nicht mehr in der Lage, den Fahrgastraum genügend aufzuheizen.

Um mit dieser bekannten Heizeinrichtung trotz geringer Heizleistung des Heizungswärmetauschers den Fahrgastraum auf eine angenehme Temperatur aufzuheizen, kann die Umschaltklappe so umgelegt werden, daß sie die Frischluft-Einlaßöffnung verschließt und gleichzeitig die Umluft-Einlaßöffnung freigibt Be'- dieser Betriebsart wird dem Heizungswärmetauscher nur

ίο vorgewärmte Umluft zugeführt, die dann weiter aufgeheizt wird. Der Fahrgastraum wird somit genügend beheizt jedoch steigt gleichzeitig die Luftfeuchtigkeit im Fahrgastraum, so daß die Innenflächen der Fenster beschlagen.

Aus der DE-AS 15 55 712 ist nun eine Heizeinrichtung bekannt bei der dem Saugraum eines Gebläses, das die angesaugte Luft durch einen Heizungswärmetauscher hindurch in den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs bläst Frischluft durch eine Einlaßöffnung zugeführt wird, die mit einer Drosselklappe verschließbar ist In den Seitenwänden des Saugraums sind darüber hinaus Regelklappen vorgesehen, die im geöffneten Zustand den Eintritt von Umluft in den Saugraum gestatten. Diese durch Federkraft in ihrer Schließstellung gehaltenen Regelklappen öffnen dann, wenn der Druck im Saugraum unter den im Fahrgastraum herrschenden Luftdruck absinkt Dieser Unterdruck im Saugraum tritt dann auf, wenn die Drosselklappe geschlossen ist oder wenn das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit fährt und daher der Zustrom von Frischluft trotz geöffneter Drosselklappe geringer wird, als die Saugleistung des Gebläses.

In dieser bekannten Heizeinrichtung wird bei langsam fahrendem oder stillstehendem Kraftfahrzeug im Saugraum des Gebläses Frischluft mit Umluft gemischt, so daß die vom Gebläse angesaugte Luft eine höhere Temperatur als die Frischluft und eine geringere Luftfeuchtigkeit als die Umluft aufweist Hierdurch wird zwar die Heizleistung der bekannten heizeinrichtung erhöht, jedoch ist bei dieser Heizeinrichtung keine manuelle Steuerung der Regelklappen vorgesehen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Heizeinrichtung zu schaffen, die einfach herzustellen und platzsparend in ein Kraftfahrzeug einzubauen ist und die auch dann eine gute Heizleistung besitzt, wenn das Kraftfahrzeug mit geringer Geschwindigkeit fährt oder mit im Leerlauf arbeitendem Motor stülsteht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Erfindung kombiniert also zwei unterschiedlich gesteuerte, jedoch der gleichen Art von Luftführung dienenden Klappen in besonders kompakter Weise.
Durch die erfindungsgemäß an der eine öffnung aufweisenden, Umschaltklappe angeordneten Hüfsklappe wird es ermöglicht daß bei geschlossener Umlufteinlaßöffnung Umluft in die Mischkammer gelangt wenn die Hüfsklappe durch den Ansaugunterdruck des Gebläses geöffnet wird. Der Unterdruck in der Luftmischkammer

so entsteht gerade dann, wenn bei-niedrigen Fahrzeugge- ^schwindigkeiten die durch die .Frischlufteinlaßöffnung einströmende Frischluft nicht ausreicht, um die Hilfsklappe geschlossen zu halten. Dies ist dann der Fall, wenn auch der Motor mit niedrigen Drehzahlen arbeitet.

und daher dem Heizungswärmetauscher nicht ausreichend Wärme zugeführt werden kann. Da das Gebläse bei geöffneter Hüfsklappe ein Umluft-Frischluftgemisch mit einer höheren Temperatur ansaugt, wird eine zufrie-

10

denstellende Heizwirkung sichergestellt.

Darüber hinaus ist die Anordnung der Hilfsklappe auf der Umschaltklappe ausgesprochen einfach herzustellen, da als einziges Bauteil der Heizeinrichtung nur die Umschaltklappe geändert werden muß. Hierdurch wird es außerdem ermöglicht, auch bei Kraftfahrzeugen mit einer gattungsbildenden Heizeinrichtung durch einfaches Austauschen der bekannten Umschaltklappe gegen eine erfindungsgeinäße Umschaltklappe die Heizwirkung jederzeit sicherausteilen.

Es ist zwar aus der US-PS 28 36 113 bereits eine Drosselklappe mit einer einzigen Schließstellung bekannt, die eine durch eine Hilfsklappe zu verschließende Öffnungen aufweist Bei dieser bekannten Klappenvorrichtung besitzen die Hauptklappe und die Hilfsklappe jedoch unterschiedliche Aufgaben. Die Hauptklappe soll nämlich im geschlossenen Zustand den Frischluftstrom in den Fahrgastraum hinein unterbrechen, während die Hilfsklappe der Umluft die Möglichkeit gibt, durch die Klappenvorrichtung hindurch aus dem Fahrgastraum abgesaugt zu werden.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Umschaltklappe mit darauf angeordneter Hilfsklappe weist aemgegenüber zwei wesentliche Unterschiede auf. Zum einen besitzt die Umschaltkiappe zwei Schließstellungen, wobei die Hilfsklappe nur in einer Schließstellung benötigt wird, während sie in der anderen eher unerwünscht ist Zum anderen gehen sowohl die Umschaltklappe als Ganzes als auch die erfindungsgemäße Hilfsklappe für sich den Zutritt zum Luftmischraum für die Umiuft frei.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der F i g. 2,3 und 4 der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine herkömmliche Heizeinrichtung mit dem ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor ausgestattet ist,

F i g. 2 einen wichtigen Teil der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung,

Fig.3 eine perspektivische Explosionsansicht einer Umschaltklappe, mit der die erfindungsgemäße Heizeinrichtung ausgestattet ist und

Fig.4 eine Schnittansicht der zusammengebauten Umschaltklappe.

Bevor im Detail auf den Aufbau der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung für ein Kraftfahrzeug eingegangen wird, wird eine herkömmlich verwendete Heizeinrichtung unter Zuhilfenahme der F i g. 1 erläutert, um die Erfindung klarer darstellen zu können.

In F i g. 1 ist eine herkömmliche Heizeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor gezeigt Sie ist allgemein mit dem Bezugszeichen A bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen R ist ein Fahrgastraum des Fahrzeugs bezeichnet, ^;n dem die Heizeinrichtung A angebracht ist. Im allgemeinen enthält die Heizeinrichtung A eine Luftmischkammer 10, die an ihrem oberen Abschnitt eine nach außen führende Frischluft-Einlaßöffnung 12 und an ihrem Seitenabschnitt eine nach innen führende Umluft-Einlaßöffnung 14 besitzt. Die Frischluft-Einlaßöffnung 12 ist mit einem Lufteinlaßgrill 16 verbunden, durch den Luft aus der Umgebung in die Luftmischkammer 10 zugeführt wird. In der Luftmischkammer 10 ist eine Umschaltklappe 18 angeordnet, die so betätigt werden kann,,daß sie zwischen zwei Endstellungen schwenkt Eine Endstellung dient dazu, die Frischluft-Einlaßöffnung: 12 zu verschließen, und die andere Endstellung dient dazu, die Umluft-Einlaßöffnung

30

35

40

45

50 14 zu verschließen. Außerdem ist hinter der Kammer 10_o insbesondere im erweiterten Abschnitt 20, ein elektrischer Ven*ilator 22 angebracht, der eine Luf tströmuus erzeugt, die von der Luftmischkammer 10 zu einer Heizeinheit 26 gerichtet ist, welche noch nachstehend erläutert wird. Der erweiterte Abschnitt 20 besitzt eine Auslaßöffnung 23, die über einen flexiblen Schlauch 24 mit der Heizeinheit 26 in Verbindung steht Die Heizeinheit 26 besitzt ein Gehäuse 28 mit einer Einlaßöffnung (ohne Bezugszeichen), welche mit dem Schlauch 24 in Verbindung steht, und eine Reihe von Auslaßöffnungen 30,32, 34 und 36, aus denen aufgeheizte Luft in den Fahrgastraum R geblasen wird. Im Gehäuse 28 sind ein Heizungswärmetauscher 38 und Schwenkklappen 40, 42 und 44 angeordnet. Mit der Phantomlinie 46 ist ein Schlauch angedeutet der zu unteren Bereichen der Frontfenster (nicht gezeigt) des Fahrzeugs führt. Der Heizungswärmetauscher 38 wird vom Motorkühlwasser beaufschlagt, das Ln einem Wasserkühlmantel (nicht gezeigt) der Motors zur Kühlung des Motors umläuft

In den Fig.2 bis 4, insbesonder' in Fig.2 ist ein wichtiger Teil der erfindungsgemäßeii Heizeinrichtung gezeigt Die Teile, die im wesentlichen dieselben wie in der oben gezeigten herkömmlichen Einrichtung sind, sind mit denselben Bezugszeichen, insbesondere in Fig. 2 bezeichnet

F i g. 2 zeigt eine erfindungsgeinäße Umschaltklappe 48, die wie die anhand von F i g. 1 erläuterte bekannte Umschaltkiappe betätigbar ist Wie besonders gut in F i g. 3 zu sehen ist, ist die Umschaltklappe 48 mit einer Hilfsklappe 52 versehen. Die Hilfsklappe 52 ist im oberen Abschnitt mittels einer Schwenkwelle 54 mit der Umschaltklappe 48 schwenkbar verbunden, so daß die Hilfsklappe 48 betätigt werden kann, um eine in der Umschaltklappe 48 ausgebildete Öffnung 56 zu öffnen oder zu verschließen. Um die Welle 54 zu halten, sind zwei Halter 57 an der Umschaltklappe 48 angebracht. Die Hilfsklappe 52 ist an der Innenfläche der Umschaltkiappe 48 so angeordnet, daß sie in die Luftmisc hkammer 10 geschwenkt werden kann, wenn die Umschaltkiappe 48 die Position zum Verschließen der Umluft-Einiaßöffnung 14 einnimmt Wie aus der Beschreibung im folgenden noch deutlich wird, ist die Hilfsklappe 52 angeordnet, um sich bis zu einem gewissen Grad aufgrund einer Krafteinwirkung des Ansaugunterdrucks zu öffnen, der bei Betrieb des elektrischen Ventilators 22 in der Luftmischkammer 10 geschaffen wird, wenn die Umschaltklappe 48 die Umlufteinlaßöffnung 56 verschließt. Die Öffnungsbewegung der Hilfsklappe 52 erfolgt gegen ihre Gewichtskraft. Durch Wahl des Gewichtes der HilfsklRppe 52 kann so der Grad der öffnung der Tür 52 relativ zur Öffnung 56 der Umschaltkiappe 48 auf geeignete Weise bestimmt werden. Wie angedeutet ist, kann desweiteren eine Zugfeder 58 verwendet werden, um die Luftklappe 52 vorzuspannen, so daß sie in ihre ScMießrichtung scnwenkt. Statt einer solchen Zugfeder 58 kann auch eine Spiralfeder um dit Schwenkwelle 54 verwendet werden.

Die F i g. 3 und 4 zeigen eine detaillierte Anordnung der Umschaltklappe. Es ist dort deutlich zu erkennen, daß eine Dichtplatte 60, die beispielsweise aus einer Schicht weichen Gummi besteht, ander Innenfläche der Umschaltkiappe 48 befestigt, z.B. aufgeklebt ist, so daß beim Schließen der Frischluft-Einlaßöffnung 12 durch die Umschaltklappp 48 eine sichere Abdichtung zwischen ditx Umschaltkiappe 48 und einem Türauflageabschnitt HOa hergestellt ist (vgl. F i g. 2), der an der Wand der Luftmischkammer 10 ausgebildet ist. Beim Ver-

schließen der öffnung 56 der Umschaltklappe 48 durch die Hilfsklappe 52 ist ebenfalls eine sichere Abdichtung zwischen diesen beiden Klappen 48 und 52 hergestellt. Wenn sich die Umschaltklappe in einer Position befindet, in der die Frischluft-Einlaßöffnung 12 verschlossen wird, wie durch Phantomlinien in Fig.2 angedeutet wird, so wird die Hilfsklappe 52 durch ihr Eigengewicht und durch den Steuerdruck des Fahrtwinds bei mittleren und höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten gegen die Umschaltklappe 48 gedruckt und es tritt keine Luft durch die Frischluft-Einlaßöffnung 12 in die Luftmischkammer 10 ein.

Die Hilfsklappe 52 ist mit einer Verriegelungsvorrichtung 62 versehen, die die Hilfsklappe 52 in ihrer geschlossenen Position relativ zur Umschaltklappe 48 verriegeln kann. In der warmen Zeit, wie z. B. im Sommer, wenn die Heizeinrichtung nicht verwendet zu werden braucht, wird die Hilfsklappe 52 an der Umschaltklappe

10

15

Ein Verbindungselement 64 (in F i g. 3) führt zu einer bekannten Steuereinheit 1 (nicht gezeigt). Durch Verschieben des Hebels der Steuereinheit in einer zuvor bestimmten Richtung bewegt sich das Verbindungselement 64 in einer gegebenen Richtung, um die Umschaltklappe 48 um die Welle 50 zu schwenken und dadurch 2s zu gestatten, daß die Umschaltklappe 48 eine der oben genannten beiden Endstellungen einnimmt.

Jm folgenden v/ird die Arbeitsweise der HilfskJappe 52'bei arbeitendem elektrischem Ventilator 22 und bei verschlossener Umluf'-Einlaßöffnung 14 beschrieben. Die in F i g. 2 durch eine durchgezogene Linie gezeigte Stellung der Urnschaltklappe 48 gestattet die Zufuhr von Frischluft durch die Frischluft-Einlaßöffnung 12 in die Heizeinheit 26.

Wenn das Fahrzeug mit relativ geringer Geschwindigkeit fährt oder mit leerlaufendem Motor steht, führt dies zu einer unzureichenden Erwärmung des Motorkühlwassers, welches dem Heizungswärmetauscher 38 zugeführt wird. Der Winddruck, der auf den Lufteinlaßgrill 16 wirkt, ist dann klein bzw. im wesentlichen gleich Null. Der Betrieb des elektrischen Ventilators 22 führt dann zu einem Unterdruck in der Luftmischkammer 10 in bezug auf den Fahrgastraum R. Auf diese Weise wird die Hilfsklappe 52 zwangsweise gegen ihr Eigengewicht oder gegen die Vorspannkraft der Feder 58 geöffnet, was dazu führt, daß Umluft in die Luftmischkammer 10 eingeführt wird, damit sich die Umluft mit der Frischluft vermischt, welche aus der Frischluft-Einlaßöffnung 12 kommt Die vermischte Luft wird durch den elektrischen Ventilator 22 in die Heizeinheit 26 eingeführt, um durch den Heizungs wärmetauscher 38 aufgeheizt zu werden und über die Auslaßöffnungen 30,32,34 und 36 in den Fahrgastraum R herausgelassen zu werden. Der Grad der Öffnung der Hilfsklappe 52 relativ zur Öffnung 56 der Umschaltklappe 48 hängt von der Drackdifferenz ab, die zwischen der Luftmischkammer 10 und dem Fahrgastraum R vorliegt, so daß die Drehzahl des elektrischen Ventilators 22 und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs den betreffenden Öffnungsgrad festlegen. Der Zusatz der Umluft zur Frischluft in der Luftmischkammer 10 führt zu einem Temperaturanstieg der dem Heizungswärmetauscher 38 zugeführten Luft, so daß die in den Fahrgastraum R aus den Auslaßöffnungen der Heizeinheit herausgelassene Luft genügend warm ist, um den Fahrgastraum R zu einer ausreichenden Tempe- es ratur zu erwärmen. Selbst wenn das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit fährt oder wenn es mit leerlaufendem Motor steht, wird so die Temperatur im Fahrgastraum R auf einem angenehmen Wert gehalten.

Da die in den Fahrgastraum R abgelassene Luft zumindest einen Teil Frischluft enthält, wird c?,as unerwünschte Beschlagen der Innenflächen der Fenster ausgeschaltet.

Wenn das Fahrzeug mit relativ hoher Geschwindigkeit fährt, wird der auf den Lufteinlaßgrill 16 ausgeübte Winddruck erhöht. Der Druck in der Luftmischkammer 10 wird dann höher als im Fahrgastraum R, selbst wenn der elektrische Ventilator 22 arbeitet. Bei diesem Zustand wird die Hilfsklappe 52 unter Einwirkung einer Kraft geschlossen gehalten, die durch die Druckdifferenz zwischen der Luftmischkammer 10 und dem Fahrgastraum R erzeugt wird, so daß dem Heizwärmetauscher 38 nur Frischluft zugeführt wird, weiche von der Frischluft-Einlaßöffnung 12 kommt Bei großer oder mittlerer Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeuges, die zu einer hohen bzw. mittleren Arbeitsgeschwindigkeit des

i„„„l., 30 ;„ A~-

Lage die kalte Außenluft auf eine ausreichende Temperatur zu erwärmen, da das Motorkühlwasser genügend aufgeheizt wird.

Da der Öffnungsgrad der Hilfsklappe 52 relativ zur öffnung 56 der Umschaltklappe 48 durch die Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt wird, wird außerdem das Volumen der wieder der Heizeinheit 26 zugeführten Umluft automatisch in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigk üt gesteuert Insbesondere nimmt der Öffnungsgrad der Hilfsklappe 52 und somit das Volumen der der Heizeinheit 26 wieder zugeführten Umluft im Bereich zwischen Leerlaufdrehzahl jnd mittlerer Motordrehzahl mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ab.

Die in den F i g. 2, 3 und 4 beschriebene Umschaltklappe kann auch bei einer Klimaanlage (nicht gezeigt) verwendet werden, welche im allgemeinen dieselben Teile und Anordnungen wie die oben beschriebene Heizeinrichtung enthält. Ein Unterschied besteht lediglich darin, daß bei einer Klimaanlage eine Kühlvorrichtung, wie z. B. ein Verdampfer, eingebaut ist. Bei Betrieb der Kühlvorrichtung zum Kühlen des Fahrgastraums R nimmt die Schwenkklappeneinheit die Position ein, die in F i g. 2 mit einer Phantomlinie angedeutet ist, um die Frischluft-Einlaßöffnung 12 zu verschließen, damit der Luftmischkammer 10 nur Umluft über die Umluft-Einlaßöffnung 14 zugeführt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Heizeinrichtung für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs mit einer Luftmischkammer, die eine Frischluft- und eine Umluft-Einlaßöffnung aufweist, die wahlweise mit einer nur zwischen ihren Endstellungen schaltbaren, zwischen ihnen angeordneten Umschaltklappc verschließbar sind, und

mit einem der Mischkammer nachgeordneten Gebläse, auf dessen Druckseite ein vom Kühlwasser des Motors beaufschlagter Heizungswärmetauscher angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltklappe (48) eine öffnung (56) aufweist, die durch eine in die Mischkammer (10) schwenkbare, an der Umschaltklappe (48) angeordnete Hüfsklappe (52) verschließbar ist, wobei im niedrigen Geschwindigkeitsbereiph des Kraftfahrzeugs der durch das Gebläse (22) erzeugte Ansaugunterdruck in der Mischkammer (10) bei die Umluft-Einlaßöffnung (14) verschließender Umschaltklappe (48) die Hilfsklappe (52) so beaufschlagt, daß sie öffnet und den Zutritt von Umluft in die Mischkammer (10) ermöglicht

2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüfsklappe (52) durch eine Feder (58) in Schließrichtung beaufschlagt ist.

3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Umschaltklappe (48) eine Dichtplatte (60) befestigt ist, die bei geschlossener H'Jfsklappe \52) eir^- Abdichtung zwischen der Umschaltklappe i48) und der Hüfsklappe (52) gewährleistet

4. Heizeinrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verriegelungseinrichtung (62) vorgesehen ist, um die Hüfsklappe (52) in der geschlossenen Position festzulegen.