DE3344562A1 - Heizung fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Heizung für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Heizung für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, das einen an ein Gebläse anschließbaren Lufteinlaß und eine darauf folgende Verzweigung für zwei zu Luftauslässen führende Strömungswege aufweist, von welchen einer durch einen Heizkörper hindurch und der andere an dem Heizkörper vorbeiführt, wobei zur Aufteilung des eintretenden Luftstroms auf die beiden Strömungswege in der Verzweigung eine einstellbare Mischklappe angeordnet ist, die mit gegenüberliegenden Wänden Öffnungsquerschnitte zu den Strömungswegen bestimmt.

Bei bekannten Heizungen der eingangs genannten Art, die als luftregulierte Heizungen bezeichnet werden, werden einseitig gelagerte Mischklappen verwendet, die an ihrem der Lufteinlaßöffnung abgewandten Ende gelagert sind. Das der Lufteinlaßöffnung zugewandte Ende bewegt sich bei einem Verstellen schneidenartig durch den eintretenden Luftstrom, der von der Mischklappe entsprechend ihrer Stellung aufgeteilt wird. Der Verstellweg der Mischklappe von einer Endstellung zur anderen beträgt etwa 60°. Dabei ergeben schon relativ geringe Verstellwinkel relativ große Öffnungsquerschnitte, so daß eine feinfühlige Regelung des Anteils von Warmluft und Kaltluft nur schwierig möglich ist. Darüber hinaus wirken auf diese Mischklappen relativ hohe Luftkräfte, insbesondere im Bereich der Stellungen, in welchen die Öffnungsquerschnitte zu einem oder dem anderen Strömungsweg nur geringfügig freigegeben werden. Außerdem neigen derartige Klappen dazu, erhebliche Geräuschbildungen zu verursachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizung der eingangs genannten Art so auszu-bilden, daß eine feinfühligere Einstellung von Zwischenstellungen für den Mischbetrieb von Warmluft und Kaltluft möglich ist und daß die Gefahr von Geräuschbildungen

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vermieden wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Mischklappe ein auf einer Welle angeordneter Drehschieber vorgesehen ist, dessen zur Welle parallele Ränder mit den jeweils gegenüberlxegenden Wänden des Gehäuses die Öffnungsquerschnitte bestimmen, wobei die Konturen dieser Wände ausgehend von einer in der Kreisbahn des Drehschiebers liegenden Absperrstellung, in welcher der eine Rand des Drehschiebers dichtend der Wand gegenüberliegt und der andere Rand an einer inneren Dichtfläche anliegt, - in der Ansicht in Richtung der Welle des Drehschiebers gesehen - in Strömungsrichtung nur allmählich von der Kreisbahn der Ränder des Drehschiebers zurückweichen.

Ein derartiger Drehschieber führt zu einem relativ großen Verstellweg, so daß eine feinfühligere Einstellung möglich ist. Dabei wird durch die besondere Ausbildung der Wände, deren Konturen zusammen mit den Rändern des Drehscheibers den Öffnungsquerschnitt bestimmen, erreicht, daß die Öffnungsquerschnitte bei einem Verstellen erst nach vorgegebenen relativ großen Wegen größere Werte erreichen, so daß auch dadurch die Feinfühligkeit der Einstellung verbessert wird. Außerdem wird die Gefahr von Luftablösungen und Wirbeln verringert, so daß eine Geräuschbildung vermindert wird. Da die Ränder des Drehschiebers bei einem Freigeben einer Öffnung immer von der Lufteinlaßöffnung weglaufen, werden sie nicht dazu benutzt, den eintretenden Luftstrom schneidenartig zu zertrennen. Die auftretenden Luftkräfte sind geringer und deshalb auch leichter zu beherrschen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Drehschieber exzentrisch an seiner Welle gehalten ist, die etwa mittig in der Verzweigung angeordnet ist. Dadurch läßt sich erreichen, daß auch dann, wenn die Luftströmung nur durch einen Strömungsweg geführt werden soll, während der andere abgesperrt ist, daß keine Querschnittsverengungen auftreten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Dre-hschieber - in Strömungsrichtung gesehen - konkav gewölbt ist. Der Drehschieber wirkt so als eine Art Prallplatte, durch die eine Umleitung des eintretenden Luftstroms erfolgt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die den Öffnungsquerschnitt zu dem den Heizkörper umgehenden Strömungsweg begrenzende Wand stromaufwärts von der Absperrstellung des Drehschiebers mit einer in den Strömungsweg hineinragenden Nase versehen ist. Durch diese Nase wird sichergestellt, daß der einströmende Kaltluftstrom nicht auf den Bereich auftrifft, an welchem eine Dichtwirkung angestrebt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die etwa in Strömungsrichtung verlaufende, der Eintrittsseite des Heizkörpers gegenüberliegende Wandung des Gehäuses im wesentlichen spitzwinklig auf die der Verzweigung abgewandte Kante des Heizkörpers zuläuft. Durch diese schräge Ausrichtung der Wandung läßt sich der Luftdurchsatz durch den Heizkörper beeinflussen, so daß eine Temperatürschichtung auf der Austrittsseite des Heizkörpers erhalten wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die zu einem Fußraum führenden Luftauslässe des Gehäuses etwa in Höhe der Austrittsseite des Heizkörpers liegen, und daß die Auslässe für Mitteldüsen und für Entfroster in Richtung zu dem den Heizkörper umgehenden Strömungsweg hin versetzt angeordnet sind. Dadurch wird eine bevorzugte Strömungsrichtung für die stärker erwärmte Luft erhalten, die direkt zu den zu dem Fußraum führenden Luftauslässen geleitet wird, in deren Bereich eine etwas höhere Temperatur angestrebt wird. Dadurch läßt sich eine bei dem Betrieb einer derartigen Heizung als angenehm empfundene Temperaturschichtung zwischen den einzelnen Luftauslässen erhalten.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform und den Unteransprüchen.

BAD OFiIG(NAL

Die Zeichnung zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Heizung für ein Kraftfahrzeug.

Das in der Zeichnung dargestellte Gehäuse 1, das aus mehreren Kunststofformteilen zusammengesetzt ist, besitzt einen Lufteinlaß 3, dem ein Radialgebläse 2 vorgeschaltet ist. Die von dem Radialgebläse 2 in das Gehäuse 1 eingeblasene Luft kann über zwei Strömungswege 8 und 9 zu den Luftauslässen 5, 6 und 7 gelangen. Der oder die Luftauslässe 5 führen zu sogenannten Mitteldüsen, d.h. Luftauslaßdüsen, die im Bereich des Armaturenbrettes eines Fahrzeuges angeordnet sind und die zu den Fahrzeuginsassen hin gerichtet sind. Der oder die Luftauslässe 6 sind mit in der unmittelbaren Nähe einer Windschutzscheibe angeordneten schlitzförmigen Entfrosterdüsen verbunden. Die Lüftauslässe 7 befinden sich im Fußraum eines Fahrzeuges unterhalb des Armaturenbrettes. Die Luftauslässe 7 sind üblicherweise mit einer einseitig angelenkten Verschlußklappe ausgerüstet. Die Luftauslässe 5 und 6 dagegen enthalten um eine Mittelachse verschwenkbare Drehklappen, die bei der dargestellten Ausführungsform in neuartiger Weise eine S-förmige Gestalt aufweisen, insbesondere die Luftklappe 27 für die Luftauslässe 5.

In dem Strömungsweg 9 befindet sich ein Heizkörper 10, beispielsweise ein Luft- Flüssigkeitswärmetauscher, der als Heizmedium mit dem Kühlmittel des Verbrennungsmotors des Fahrzeuges beschickt wird. Der andere Strömungsweg 8 dagegen umgeht diesen Wärmetauscher 10, so daß die einströmende Kaltluft direkt zu den Auslässen 5, 6 und 7 gelangt, ohne den Heizkörper 10 zu durchströmen. Der über den Lufteinlaß 3 eintretende, von dem Gebläse 2 eingeblasene Luftstrom wird von einem Drehschieber 11 auf die beiden Strömungswege 8 und 9 aufgeteilt. Der Drehschieber 11 kann selbstverständlich verschiedene Zwischenstellungen zwischen den beiden dargestellten Endstellungen einnehmen, wobei er in der mit ausgezogenen Linien dargestellten Endstellung den Strömungsweg 9 und in der mit gestrichelten Linien dargestellten Endstellung den Strömungsweg 8 vollständig verschließt.

-8- : BAD ORIGINAL

Der Drehschieber 11 ist in einer Verzweigung 4 zwischen den beiden Strömungswegen 8 und 9 nach dem Lufteinlaß 3 angeordnet. Er besitzt eine etwa mittig in der Verzweigung 4 gelagerte Welle 12, auf welcher er exzentrisch mittels wenigstens zwei plattenförmigen Wangen 20 und .21 gehalten ist. Mit der Welle

12 ist drehfest ein außerhalb des Gehäuses 1 liegendes Zahnrad 22 verbunden, in das ein Antriebsritzel 2 3 eingreift, durch das die Verstellung erfolgt. Anstelle eines Antriebsritzels 23 kann selbstverständlich auch eine in das Zahnrad 22 eingreifende Zahnstange vorgesehen werden.

Ausgehend von den jeweils dargestellten Endstellungen, den Absperrstellungen für jeweils einen Strömungsweg 8 oder 9, führt ein Verdrehen des Drehschiebers 11 jeweils zum Öffnen des Öffnungsquerschnittes zu dem anderen Ströirungsweg 9 oder 8. Dabei bestimmen die parallel zur Welle 12 verlaufenden Ränder 13 und 14 jeweils zusammen mit den gegenüberliegenden Wänden 15 und 16 des Gehäuses 1 die Größe der Öffnungsquerschnitte. Die Kontur der Wand 16 ist dabei so ausgebildet, daß der ihr zugeordnete Rand 13, der schneidenartig ausgebildet ist, in der Absperrstellung mit geringem Abstand der Wand 16 gegenüberliegt. Ausgehend von dieser Absperrstellung weicht die Wand 16 in Strömungsrichtung allmählich von der Kreisbahn zurück, die der Rand

13 um die Welle 12 beschreibt, so daß der Öffnungsquerschnitt nur allmählich größer wird. Durch die Formgebung der Wand 16 kann der Verlauf der Vergrößerung des Öffnungsquerschnittes gewählt werden. In entsprechender Weise ist die dem zur Welle 12 parallele Rand 14 zugeordnete Wand 15 gestaltet, die in der Absperrstellung (gestrichelte DArstellung des Drehschiebers 11) in die Kontur der Kreisbahn des Randes 14 um die Welle 12 liegt und sich dann in Strömungsrichtung allmählich von dieser Kreisbahn entfernt. Der Rand 14 ist dabei als eine Art Gleitschuh ausgebildet, der in der Absperrstellung auf die Wand 15 aufgleitet. In den Absperrstellungen verschließt jeweils zusätzlich der in Strömungsrichtung abgewandte Rand 14 (13 in der gestrichelten Darstellung) zusätzlich den jeweils abzusperrenden Strömungsweg 8 oder 9, wobei sich dieser Rand 14 (in der gestrichelten

Stellung Rand 13) gegeneine Dichtfläche 18 oder 17 anlegt. Als Dichtflächen dienen die Ränder des Heizkörpers 10, der in den Bereich der Kreisbahn dieser Ränder 13 und 14 gelegt ist.

Um zusätzlich sicherzustellen, daß in der Absperrstellung des den Heizkörper 10 umgehenden Strömungsweges 8 keine Luft zwischen der Wandung 15 und dem Drehschieber 11 eindringen kann, ist die Wandung stromauf von der Absperrstellung mit einer in den Strömungsweg hineinragenden Nase 19 versehen, durch welche die Luftströmung vor dem Dreh-schieber 11 nach innen abgelenkt wird.

Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, ist der Drehschieber 11, der exzentrisch auf der Welle 12 gehalten ist, mit einer in Strömungsrichtung gewölbten Gestalt versehen, so daß durch den Drehschieber 11 keine Einengung der Strömungsquerschnitte in den jeweiligen Absperrstellungen erhalten wird. Durch seine Formgebung in der Form von Teilzylinderflächen bewirkt er eine sanfte Strömungsumlenkung. Um eine weitere Strömungsbeeinflussung zu erhalten, können die Drehschieber 11 an der Welle 12 haltenden Wangen 20 und 21 schräg zur Strömungsrichtung angestellt sein, so daß sie als Strömungsleitflächen wirken. Gegebenenfalls können auch zusätzliche Strömungsleitbleche auf dem Drehschieber 11 angebracht werden.

Der Heizkörper 10 ist in dem Gehäuse 1 derart angeordnet, daß seine Lufteintrittsseite 24 etwa in Verlängerung der Abzweigung 4 und im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des aus dem Gebläse 2 austretenden Luftstromes liegt, wobei die Lufteintrittsseite etwa mittig zum Lufteinlaß 3 verläuft. In dem dem Heizkörper 10 gegenüberliegenden Bereich verläuft die Wand 16 des Gehäuses 1 etwa spitzwinklig auf die den Drehschieber 11 abgewandte Kante 25 der Lufteintrittsseite 24 zu. Durch diese Ausbildung der Kontur der Wandung 16 wird der den Heizkörper 10 durchströmende Luftdurchsatz derart gesteuert, daß er im Bereich der Kante 25 am kleinsten und im Bereich der

Kante 17, 18 am größten ist. Umgekehrt zu dem Luftdurchsatz ergibt sich dann eine Temperaturverteilung in der den Heizkörper 10 durchströmenden Luft. Um diese Temperaturverteilung weiter auszunutzen, wird vorgesehen, daß die zu dem Fußraum führenden Luft Auslässe 7 etwa in der Höhe der Luftaustrittsseite 26 des Heizkörpers 10 angeordnet sind, während die Luftauslässe 5 und 6 dazu in Richtung zu dem den Heizkörper 10 umgehenden Strömungsweg 8 versetzt sind. Dadurch wird erreicht, daß die stärker erwärmte Luft bevorzugt zu den Luftauslässen 7 strömt. Dadurch läßt sich eine Temperaturschichtung erhalten, die von den Fahrzeuginsassen als angenehm empfunden wird. Ferner wird durch diese Ausbildung und insbesondere in Verbindung mit der gewölbten Kontur des Drehschiebers erreicht, daß die Kaltluft bevorzugt zu den Luftauslässen 5 strömt, die zu den sogenannten Mitteldüsen führen.

Je nach Bedarf und abhängig von dem Fahrzeugtyp, in welchen die Heizung eingebaut wird, kann die Aufteilung der aus dem Heizkörper 10 austretenden Warmluft dadurch weiter beeinflußt werden, daß die Höhe der Wandung 30, über die sie sich im wesentlichen parallel zur Austrittsseite des Heizkörpers 10 erstreckt, verändert wird.

Die als Drehschieber 11 ausgebildete Mischklappe beschreibt einen relativ großen Verdrehwinkel, was gegenüber den bekannten Mischklappen mit einem Verdrehwinkel von maximal 60° ein feinfühligeres Betätigen erlaubt. Dem großen Verdrehwinkel sind entsprechend große Wege der Ränder 13 und 14 entlang den Wänden 15 und 16 zugeordnet, so daß hierdurch die Regelbarkeit verbessert wird. Beispielsweise ist es möglich, die Wege linear den Öffnungsquerschnitten derart zuzuordnen, daß z.B. 5% öffnung auch etwa 5% der Heizleistung und 10% Öffnung etwa 10% der Heizleistung usw. entsprechen.

Die Verwendung eines Zahnrades 22 und eines Antriebsritzels ermöglicht außerdem den Einsatz von einfachen elektrischen Stellmotoren, ohne daß aufwendige Übertragungsmechanismen zusätzlich vorgesehen werden müssen.

Claims (13)

1. ) Heizung für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, das einen an ein Gebläse anschließbaren Lufteinlaß und eine darauf folgende Verzweigung für zwei zu Luftauslässen führende Strömungswege aufweist, von welchen einer durch einen Heizkörper hindurch und der andere an dem Heizkörper vorbeiführt, wobei zur Aufteilung des eintretenden Luftstroms auf die beiden Strömungswege in der Verzweigung eine einstellbare Mischklappe angeordnet ist, die mit gegenüberliegenden Wänden Öffnungsquerschnitte zu den Strömungswegen bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß als Mischklappe ein auf einer Welle (12) angeordneter Drehschieber (11) vorgesehen ist, dessen zur Welle (12) parallele Ränder (13, 14) mit den jeweils gegenüberliegenden Wänden (15, 16) des Gehäuses (1) die Öffnungsquerschnitte bestimmen, wobei die Konturen dieser Wände (15, 16) ausgehend von einer in der Kreisbahn des Drehschiebers (11) liegenden Absperrstellung, in welcher der eine Rand (13, 14) des Drehschiebers (11) dichtend der Wand (15, 16) gegenüberliegt und der andere Rand (14, 13) an einer inneren Dichtfläche (17, 18) anliegt, - in der Ansicht in Richtung der Welle (12) des Drehschiebers (11) gesehen - in Strömungsrichtung nur allmählich von der Kreisbahn der Ränder (13, 14) des Drehschiebers (11) zurückweichen.

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2. Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (11) exzentrisch an seiner Welle (12) gehalten ist, die etwa mittig in der Verzweigung (4) angeordnet ist.

3. Heizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (11) - in Strömungsrichtung gesehen konkav gewölbt ist.

4. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg des Drehschiebers (11) durch Anschläge (17, 18) begrenzt ist.

5. Heizung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschläge für die Wegbegrenzung des Drehschiebers (11) eine Kante (17, 18) des Heizkörpers (10) dient, die bis in die Bahn der Ränder (13, 14) des Drehschiebers (11) ragt.

6. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Öffnungsquerschnitt zu dem den Heizkörper (10) umgehenden Strömungsweg (8) begrenzenden Wand (15) stromaufwärts von der Absperrstellung des Drehschiebers (11) mit einer in den Strömungsquerschnitt hineinragenden Nase (19) versehen ist.

7. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (11) mit plattenförmigen Wangen (20, 21) auf der Welle (12) gehalten ist.

8. Heizung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wangen (20, 21) schräg zur Strömungsrichtung angestellt und als Strömungsleitelemente ausgebildet sind.

9. Heizung nach einemder Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (12) des Drehschiebers (11) mit einem Zahnrad (22) versehen ist, in das ein Antriebs-

ritzel (23) oder eine Antriebszahnstange eingreift.

10. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzweigung (4) mit dem Drehschieber (11) annähernd auf gleicher Höhe mit der Eintrittsseite (24) des Heizkörpers (10) angeordnet ist.

11. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsseite (24) des Heizkörpers (10) in einer in Strömungsrichtung verlaufenden Ebene liegt, die etwa mittig durch den Lufteinlaß (3) gelegt ist.

12. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die etwa in Strömungsrichtung verlaufende, der Eintrittsseite (24) des Heizkörpers (10) gegenüberliegende Wandung (16) des Gehäuses im wesentlichen spitzwinklig auf die der Verzweigung (4) abgewandte Kante (25) des Heizkörpers (10) zuläuft.

13. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zu einem Fußraum führenden Luftauslässe (7) des Gehäuses (1) etwa in Höhe der Austrittsseite (26) des Heizkörpers (10) liegen, und daß die Auslässe (5, 6) für Mitteldüsen und für Entfroster in Richtung zu dem den Heizkörper (10) umgehenden Strömungsweg (8) hin versetzt angeordnet sind.