DE3144899C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftverteiler, insbesondere für Kraftfahrzeug-Heizungs-, Belüftungs- und Klimaanlagen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung.

Aus der DE-OS 24 45 590 ist eine Heizungs-, Belüftungs- und Klimaanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der in einem Gehäuse ein Gebläse sowie in Luftströmungsrichtung dem Gebläse nachgeschaltet ein Verdampfer und ein Heizkörper angeordnet sind. Ferner sind mehrere Luftaustrittsstutzen vorgesehen, die zu den einzelnen Öffnungen im Fahrgastraum führen, wobei die Steuerung der Luftströmung durch die einzelnen Luftaustrittsstutzen durch schwenkbare Klappen erfolgt. Die Klappen werden jeweil von einer Unterdruckstelldose gesteuert, wobei aufgrund des geringen Bauraums in Pkws die Unterdruckdosen so angebracht sind, daß aufwendige Umlenkungen und Hebelübersetzungen erforderlich sind. Eine derartige Anordnung ist sehr aufwendig wegen der großen Anzahl von Einzelteilen und bedarf außerdem einer genauen Justierung der Klappen und der Verstellmechanismen. Ferner besteht ein Nachteil von klappengesteuerten Austrittsstutzen darin, daß bei Fahrzeugen mit gehobenen Ansprüchen bezüglich des Heizungs- und Belüftungskomforts eine Vielzahl von Klappen und Unterdruckstelldosen vorgesehen werden müssen. Außerdem haben die mittels Unterdruckdosen betätigten Klappen den Nachteil, daß sie nicht in Zwischenstellungen bringbar sind oder durch aufwendigere Unterdruckdosen allenfalls eine Zwischenstellung einnehmen können. Das Einstellen beliebig vieler Zwischenstellungen ist jedoch völlig ausgeschlossen. Die bekannte Anordnung benötigt einen großen Raum, da zwei Wärmetauscher, das Gebläse sowie eine Vielzahl von Absperr- und Umlenkklappen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

Aus dem DE-GM 18 38 616 ist ein trommelförmiger Luftverteiler bekannt, der einen stirnseitigen Lufteintritt und an den Mantelflächen mehrere Luftaustrittsstutzen aufweist. Innerhalb des Gehäuses ist eine Verschlußblende drehbar gelagert, die über einen Hebel betätigbar ist. Bei dieser Anordnung ist jedoch lediglich eine gleichzeitige Öffnung von zwei Austrittsöffnungen möglich. Zur Bestätigung des Hebels für die Verschlußblende ist ein mechanisches Gestänge erforderlich, das mit einem Stellglied verbunden wird. Ein Nachteil dieser Anordnung liegt auch darin, daß der Betätigungshebel für die Verschlußblende lediglich eine Drehung um 180° gestattet.

Eine ähnliche Ausführung ist aus der FR-PS 12 63 974 bekannt, bei der die Austrittsöffnungen an verschiedenen Stellen der Mantelfläche eines trommelförmigen Gehäuses angeordnet sind. Durch Verdrehen der Verschlußblende können wahlweise ein oder zwei der Luftaustrittsstutzen mit einem Luftstrom beaufschlagt werden. Die Verschlußblende ist als trommelförmiger Körper auf einer Achse gelagert, die aus dem Gehäuse heraussteht und auf der eine Riemenscheibe für einen Antriebsriemen befestigt ist.

Es ist ferner ein federbelasteter Rasthebel vorgesehen, der zur Arretierung der Verschlußblende in einer bestimmten Stellung dient. Eine solche Anordnung führt jedoch zu einem bei Kraftfahrzeugklimaanlagen nicht mehr vertretbarem Aufwand.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Luftverteiler der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der einfach im Aufbau und billig in der Herstellung ist, darüber hinaus nur einen geringen Bauraum benötigt und hinsichtlich seiner Lage im Fahrzeug beliebig angeordnet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Luftverteiler der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Der erfindunggemäße Luftverteiler ist nicht nur platzsparend, einfach im Aufbau und billig in der Herstellung, sondern er bietet darüberhinaus noch den Vorteil, daß eine individuelle Steuerung aufgrund der Vielzahl möglicher Zwischenstellungen erreicht wird. Dadurch, daß das Radialgebläse direkt vor den Luftaustrittsöffnungen angeordnet ist, erfolgt eine gute Vermischung der angesaugten Luft. Dadurch wird der Austritt unterschiedlich temperierter Luft an den einzelnen Luftaustrittsöffnungen vermieden. Außerdem wird durch die Lagerung der Trommel im Ansaugstutzen auf einfache Weise eine exakte Führung erreicht, was ein Verkanten der Trommel verhindert. Schließlich ist der Einbau des Luftverteilers hinsichtlich seiner Lage im Fahrzeug beliebig, da keine mechanische Verbindung zu einem Betätigungshebel am Armaturenbrett notwendig ist.

Zweckmäßigerweise ist zur Erfassung der jeweiligen Winkelstellung der Trommel ein Meßwertaufnehmer vorgesehen, wobei letzterer vorzugsweise ein Stellungspotentiometer ist. Je nach Winkelstellung der Trommel verändert sich der Widerstand des Stellungspotentiometers, der als Bezugsgröße für die Steuerung des Stellmotors benutzt wird. Um die Steuerungsmöglichkeit dem tatsächlichen Bedarf im Kraftfahrzeug anzupassen, wobei die Ausgestaltung des Gehäuses und der Trommel möglichst einfach gehalten werden soll, besteht eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes darin, daß über den halben Umfang des Luftverteilergehäuses verteilt drei Öffnungen angeordnet sind und die Trommel drei Öffnungen aufweist, deren Größe jeweils dem Querschnitt der Öffnungen im Luftverteilgehäuse entspricht und von denen zwei Öffnungen in Umfangsrichtung direkt hintereinander liegen und die dritte Öffnung zu einer der beiden anderen Öffnungen um 180° versetzt angeordnet ist. Aufgrund dieser Anordnung kann die Trommel sechs Hauptstellungen, in denen jeweils eine oder zwei der Öffnungen vollständig geöffnet sind und eine Vielzahl von Zwischenstellungen, in denen die Öffnungen nur partiell geöffnet sind, einnehmen. Dadurch erhält die Trommel eine zusätzliche Lagerung im Gehäuse, was einem Verkanten der Trommel entgegenwirkt. Der Stellmotor für die Trommel und der Meßwertaufnehmer befinden sich vorzugsweise auf der Außenseite einer Stirnwand des Gehäuses und die Ritzel sind auf durch die Stirnwand des Gehäuses ragenden Achsen befestigt. Der Ansaugstutzen ist mit einem Gehäuse, in dem ein Verdampfer und ein Heizkörper angeordnet sind, verbunden, damit je nach Bedarf gekühlte oder erwärmte Luft angesaugt werden kann. Sofern am Umfang des Gehäuses drei Öffnungen vorgesehen sind, ist an eine Öffnung ein zu einer Fußraumdüse führender Luftaustrittsstutzen, an einer zweiten Öffnung ein zu einer Entfrosterdüse an der Windschutzscheibe führender Luftaustrittsstutzen und an einer dritten Öffnung ein zu einer Luftaustrittsdüse im mittleren Fahrgastraumabschnitt führenden Luftaustrittsstutzen angeschlossen. Um ohne schaltungstechnischen Mehraufwand unterschiedlich starke Luftförderleistungen zu erreichen, kann das Radialgebläserad mit entsprechend gestalteten Schaufeln versehen sein, durch die sich je nach Drehrichtung eine unterschiedliche Luftförderleistung ergibt.

Der erfindungsgemäße Luftverteiler ist platzsparend und kann je nach erforderlicher Gebläseradgröße an die Raumverhältnisse im Kraftfahrzeug angepaßt werden. Sofern eine individuelle Einstellung der Luftaustrittsdüsen auf Fahrer- und Beifahrerseite gewünscht wird, können zwei Luftverteiler vorgesehen werden, was aufgrund der platzsparenden Bauweise ohne weiteres möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Luftverteilers wird nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Luftverteiler in perspektivischer, teils aufgebrochener Ansicht,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Luftverteilers mit Ansteuerung.

In Fig. 1 ist ein Luftverteilgehäuse 1 dargestellt, das im wesentlichen die Form einer Trommel besitzt. Das Luftverteilgehäuse 1 hat seitlich eine zentrale Öffnung 2, an der ein Ansaugstutzen 3 angeschlossen wird. An der Mantelfläche des trommelförmigen Luftverteilgehäuses 1 befinden sich drei Öffnungen 4, 5 und 6, an denen Luftaustrittsstutzen, 8 und 9 angeschlossen sind. Der Luftaustrittsstutzen führt zu sogenannten Entfrosterdüsen; der Luftaustrittsstutzen 8 führt zu Luftaustrittsdüsen im mittleren Fahrgastraumabschnitt und der Luftaustrittsstutzen 9 führt zu Luftauslässen im Fußraum.

In dem Luftverteilgehäuse 1 ist eine der Form des Gehäuses genau angepaßte Trommel 10 drehbar gelagert, die einen Bund 11 mit einem an dessen Innenradius versehenen Zahnkranz 12 aufweist. Die Trommel 10 weist einen in den Ansaugstutzen 3 ragenden Stutzen 13 auf, durch den die Trommel 10 eine zusätzliche Lagerung erhält. An der Stirnseite des Luftverteilgehäuses 1, die dem Zahnkranz 12 der Trommel 10 benachbart ist, sind ein Stellmotor 14 und ein Meßwertaufnehmer 15, beispielsweise ein Stellungspotentiometer befestigt. Eine Achse 16 des elektrischen Stellmotors 14 ragt durch die Wand des Luftverteilgehäuses 1 und auf ihr ist ein Antriebsritzel 17 befestigt, dessen Zähne in den Zahnkranz 12 eingreifen. Eine Achse 18 des Meßwertaufnehmers 15, die ebenfalls durch die Wand des Luftverteilgehäuses 1 ragt, trägt ein Ritzel 19, dessen Zähne ebenfalls in den Zahnkranz 12 eingreifen.

Innerhalb der Trommel läuft ein Radialgebläserad 20 eines Radiallüfters um, das eine Vielzahl von Schaufeln 21 aufweist. Das Radialgebläserad 20 wird von einem Elektromotor 22 angetrieben, der an der dem Ausgangsstutzen 3 entgegengesetzten Stirnseite des Luftverteilgehäuses 1 angeordnet ist. Die Trommel 10 weist in ihrem Mantelteil 10′ in bestimmten Abständen Öffnungen 23 auf, die der Größe der Öffnungen 4, 5 und 6 entsprechen.

Zur Beeinflussung der Luftverteilung wird die Trommel 10 innerhalb des Luftverteilgehäuses 1 verdreht, wodurch sich die Öffnungen 23 im Mantelteil 10′ gegenüber den Abgangsöffnungen 4, 5 und 6 verschieben. Dadurch wird erreicht, daß die Öffnungen 23 wahlweise eine oder mehrere der Öffnungen 4, 5 und 6 öffnen oder verschließen und somit den Luftstrom zu den einzelnen Luftaustrittsstutzen 7, 8, 9 steuern. Das Verdrehen der Trommel 10 erfolgt mittels des Stellmotors 14, der über das Antriebsritzel 17 die Trommel 10 antreibt. Den entsprechenden Verdrehwinkel erfaßt der über das Ritzel 19 mit dem Zahnkranz 12 in Verbindung stehende Meßwertaufnehmer 15, der bei Erreichen der gewünschten Position ein entsprechendes Signal an eine Steuerschaltung S (Fig. 3) gibt.

Je nach Größe des Luftverteilgehäuses 1 und der darin angeordneten Öffnungen 4, 5 und 6 kann eine entsprechende Anzahl von Abgangsöffnungen, die einen entsprechenden Querschnitt aufweisen müssen, angeordnet werden. Außerdem ist es möglich, die Öffnungen 4, 5, 6 bis in die der Mantelfläche der Trommel 10 benachbarten Bereiche der Stirnfläche des Luftverteilgehäuses 1 reichen zu lassen und die Öffnungen 23 in der Trommel 10 entsprechend anzupassen.

In Fig. 2 ist das Luftverteilgehäuse 1 nach dem Schnitt II-II in Fig. 1 dargestellt. Für gleiche Teile sind die Bezugszeichen aus Fig. 1 übernommen. Wie aus dieser Darstellung deutlich wird, sind die drei Öffnungen 4, 5 und 6 an der Umfangsfläche des Luftverteilgehäuses 1 über einen Winkel von 180° verteilt angeordnet. Die Trommel 10 weist drei Öffnungen 23 auf, die in ihrer Größe jeweils den Öffnungen 4, 5 und 6 im Luftverteilgehäuse 1 entsprechen. Zwei der Öffnungen 23 in der Trommel 10 sind direkt aufeinanderfolgend und die dritte Öffnung 23 ist zu einer der beiden vorgenannten Öffnungen 23 um 180° versetzt angeordnet. In der gezeigten Stellung der Trommel 10 ist somit der Luftaustritt in die Luftaustrittsstutzen 8 und 9 freigegeben. Die Öffnungen 23 in der Trommel 10 sind so gewählt, daß jeweils ein Drehwinkel der Trommel von 60° zum Erreichen der nächsten Stellung erforderlich ist. Dadurch ergeben sich über dem Kreisumfang gleichmäßig verteilt sechs Haupteinstellungen, die nachfolgend unter Angabe der jeweils freigegebenen Luftaustrittsstutzen aufgeführt sind:

DrehwinkelLuftaustrittsstutzen

0°8+9 60°8+7 120°7 180°9 240°8 300°7+9

Im vorliegenden Fall sind die Haupteinstellungen so definiert, daß die Luft nur zu jeweils einem der Luftaustrittsstutzen 7, 8 oder 9 oder zu zweien dieser genannten Stutzen, wobei die Kombination beliebig ist, strömt. Selbstverständlich können eine Vielzahl von Zwischeneinstellungen, bei denen die Öffnungen 4, 5 und 6 nur partiell geöffnet sind, eingenommen werden.

Die Schaufeln 21 des Radiallüfters 20 sind so geformt, daß sich je nach Drehrichtung des Radialgebläserades 20 eine unterschiedliche Luftfördermenge ergibt.

In Fig. 3 ist schematisch der Luftverteiler mit einer Einrichtung der Ansteuerung dargestellt. Für solche Teile, die bereits zu Fig. 1 und 2 geschrieben wurden, stimmen die Bezugszeichen mit denjenigen der Fig. 1 und 2 überein. Die Einrichtung zur Ansteuerung besteht im wesentlichen aus einer Steuereinheit S, die über eine Anschlußleitung 25 mit einer elektrischen Energiequelle B verbunden ist. Es sind ferner drei Wähltasten FR, E und AC vorgesehen, die über Steuerleitungen 24 mit der Steuereinheit S verbunden sind. Der Stellmotor 14 ist mittels einer Leitung 26 und der Meßwertaufnehmer 15 ist mittels einer Leitung 27 an der Steuereinheit S angeschlossen.

Bei Betätigung der Wähltaste FR nimmt die Trommel 10 die Position ein, in der nur die Öffnung 6 geöffnet ist und somit die gesamte Luftfödermenge in den Fußraum geleitet wird. Diese würde der 180°-Stellung der obenstehenden Tabelle entsprechen. Wird die Wähltaste E betätigt, so nimmt die Trommel 10 die 120°-Stellung ein und bei Betätigung der Wähltaste AC wird die Trommel 10 in die 240°-Stellung bewegt. Das als Meßwertaufnehmer 15 dienende Stellungspotentiometer verändert seinen Widerstand aufgrund der Drehung des Ritzels 19. Der jeweilige Widerstandswert wird in der Steuereinheit S erfaßt. Entspricht der Widerstandswert der jeweils zugehörigen Winkelstellung der Trommel 10 nicht dem an den Drucktasten eingegebenen Wert, so schaltet die Steuereinheit S den Stellmotor 14 so lange ein, bis der Widerstandswert des Meßwertaufnehmers 15 dem Eingabewert entspricht.

Claims (9)

1. Luftverteiler, insbesondere für Kraftfahrzeug-Heizungs-, Belüftungs- und Klimaanlagen mit einem Gebläse, mindestens einem Ansaugstutzen und mehreren Luftaustrittsstutzen, wobei die Luftaustrittsstutzen wahlweise einzeln oder in Kombination in ihre Offen- oder Schließstellung bringbar sind, wobei der Luftverteiler ein zylindrisches Gehäuse aufweist, bei dem an einer Stirnseite der Ansaugstutzen zentrisch angeordnet ist und an der Mantelfläche des Gehäuses in Umfangsrichtung hintereinander liegend Öffnungen mit daran angeschlossenen Luftaustrittsstutzen angeordnet sind und eine in dem Gehäuse drehbar gelagerte Trommel vorgesehen ist, die ihrerseits vorzugsweise an der Mantelfläche Öffnungen aufweist, wobei je nach Winkelstellung der Trommel die Öffnungen des Gehäuses wahlweise in eine Offen- oder Schließstellung bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (10) einen Stutzen (13) aufweist, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Ansaugstutzens (3) entspricht, und daß die Trommel (10) einen Zahnkranz (12) aufweist, in den ein Antriebsritzel (17) eines Stellmotors (14) zum Antrieb der Trommel (10) eingreift und innerhalb der Trommel (10) ein Radialgebläserad (20) angeordnet ist.

2. Luftverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßwertaufnehmer (15) zur Erfassung der jeweiligen Winkelstellung der Trommel (10) vorgesehen ist.

3. Luftverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (15) ein Stellungspotentiometer ist, das mittels eines in den Zahnkranz (12) eingreifenden Ritzels (19) betätigt wird.

4. Luftverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über den halben Umfang des Luftverteilgehäuses (1) verteilt drei Öffnungen (4, 5, 6) angeordnet sind und die Trommel (10) drei Öffnungen (23) aufweist, deren Größe jeweils dem Querschnitt der Öffnungen (4, 5, 6) im Luftverteilgehäuse (1) entspricht und von denen zwei Öffnungen (23) in Umfangsrichtung direkt hintereinander liegen und die dritte Öffnung (23) zu einer der beiden anderen Öffnungen (23) um 180° versetzt angeordnet ist.

5. Luftverteiler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (10) in sechs Hauptstellungen, in denen jeweils eine oder zwei der Öffnungen (4, 5, 6) vollständig geöffnet sind, und in eine Vielzahl von Zwischenstellungen, in denen die Öffnungen (4, 5, 6) nur partiell geöffnet sind, bringbar ist.

6. Luftverteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (17) und/oder Ritzel (19) auf durch eine Stirnwand des Gehäuses (1) ragenden Achsen (16, 18) befestigt sind.

7. Luftverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugstutzen (3) mit einem Verdampfer und/oder Heizkörper aufnehmenden Gehäuse zum Ansaugen von gekühlter oder erwärmter Luft verbunden ist.

8. Luftverteiler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Öffnung (6) ein zu einer Fußraumdüse führender Luftaustrittsstutzen (9) an einer Öffnung (4) ein zu einer Entfrosterdüse einer Windschutzscheibe führender Luftaustrittsstutzen (7) und an einer Öffnung (5) ein zu einer Luftaustrittsdüse im mittleren Fahrgastraumabschnitt führender Luftaustrittsstutzen (8) angeschlossen ist.

9. Luftverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialgebläserad (20) Schaufeln (21) aufweist, die derart gestaltet sind, daß je Drehrichtung des Radialgebläserades (29) unterschiedlich starke Luftförderleistungen erreicht werden.