DE3826182C1 - Heating and ventilating device for the passenger compartment of motor vehicles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heiz- und Belüftungsein­ richtung für den Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen, mit einem Gebläse, dem Außenluft zugeführt wird, einem Warmluftkanal mit einem Wärmetauscher, einem Kaltluftbypass, einer Misch­ kammer, ferner mit von der Mischkammer ausgehenden, in den Fußraumbereich und in den Bereich des Armaturenbrettes führenden Lüftungs- bzw. Heizungskanälen, an deren Enden Luftaustrittsdüsen angeordnet sind, und mit einer die Kalt­ luftzufuhr vom Gebläse zum Wärmetauscher und die Warmluft­ zufuhr vom Wärmetauscher zur Mischkammer steuernden Misch­ luftklappe, die zwei Hebelarme und eine etwa im Mittelbereich des zweiarmigen Hebels liegende Gelenkachse aufweist.

Eine Heiz- und Belüftungsanordnung der vorbezeichneten Art ist beispielsweise durch die DE 33 38 768 A1 bekanntgeworden. Diese basiert, wie auch alle anderen bisher bekannten Kon­ struktionen der in Rede stehenden Art, auf einer einschaligen, d. h. plattenförmigen Mischluftklappe (auch Temperaturregulie­ rungsklappe genannt). Hierbei wird die Vermischung von kalter und erwärmter Luft durch Luftleitstege erreicht, die im Gehäuse oder auf der Mischluftklappe selbst angeordnet sein können. Diese Art der Luftmischung ist ungleichmäßig und in den meisten Fällen unbefriedigend. Es entstehen Luftschich­ tungen, bei denen jeweils eine untere Warmluftschicht von einer (größere kinetische Energie besitzenden) Kaltluftschicht überlagert wird. Diese Luftschichtungen bedeuten naturgemäß gleichzeitig unerwünschte Temperaturschichtungen.

Ein weiterer Nachteil von bekannten Einrichtungen der eingangs genannten Art besteht darin, daß die bereits über den Wärme­ tauscher geführte und daher nur noch eine vergleichsweise geringe Strömungsenergie aufweisende Warmluft stets bestrebt ist, ihren Weg zu der nächstliegenden Austrittsöffnung zu nehmen bzw. von der energiereicheren Kaltluftströmung dort­ hin abgedrängt wird. Das bedeutet in der Praxis, daß an den einzelnen Luftaustrittsdüsen im Fahrgastraum ungleichmäßige Temperaturen der dort austretenden Luftströmung gegeben sind. Ist der Bedienungsgriff im Fahrzeugraum z. B. nur auf eine mäßige Heizleistung eingestellt, so wird aufgrund der ge­ schilderten Gegebenheiten nachteiligerweise sämtliche ver­ fügbare Warmluft zum Fußraum strömen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln und ohne wesentliche Strömungsverluste eine gute Durchmischung von Warm- und Kaltluft zu ermöglichen und da­ mit die oben geschilderten Unzulänglichkeiten zu vermeiden.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Heiz- und Belüftungseinrichtung der eingangs bezeichneten Gattung dadurch gelöst, daß an den beiden Hebelarmen der Misch­ luftklappe - jeweils ausgehend vom freien Hebelende - auf die Hebelmitte zu gerichtete und sich quer zur Gelenkachse erstreckende Rohrteile ausgebildet sind, die in einem solchen Abstand vor der Gelenkachse enden, daß zwischen den beiden Rohrenden im Bereich der Gelenkachse ein Raum für eine Mischzone der Kalt- und Warmluft gebildet wird.

Die erfindungsgemäße Mischluftklappe ist also nicht mehr, wie bisher, einschalig ausgebildet, sondern besitzt auf dem größten Teil ihrer Länge einen Rohrquerschnitt, der jedoch im Bereich der Gelenkachse auf einer die Mischzone bestim­ menden Länge unterbrochen ist. Durch eine derartige Ausge­ staltung der Mischluftklappe wird eine zwangsweise Führung der Luftströme im jeweils gewünschten Sinne ermöglicht, ohne daß es dabei zu wesentlichen Strömungsverlusten, wie sie bei den bisher üblichen Luftumlenkstegen oder Mischstegen auf­ treten, kommt. Luftschichtungen, die gleichzeitig Temperatur­ schichtungen bedeuten, werden vorteilhafterweise vermieden. Innerhalb des Regulierungsbereichs der Heiz- und Belüftungs­ einrichtung lassen sich gleichmäßigere Luftaustrittstempera­ turen an den einzelnen Austrittsdüsen im Fahrgastraum er­ zielen. Da die bisher üblichen Luftleitstege entfallen, ar­ beitet die erfindungsgemäße Heiz- und Belüftungseinrichtung sehr geräuscharm im Vergleich zu bekannten Einrichtungen der in Rede stehenden Art. Aufgrund ihrer speziellen konstruk­ tiven Konzeption zeichnet sich die erfindungsgemäße Einrich­ tung ferner dadurch aus, daß in den Endstellungen "Warm" und "Kalt" der jeweiligen Luftströmung nur wenig Widerstand ent­ gegengesetzt wird.

Da die erfindungsgemäße Einrichtung in ihrem Aufbau einfach ist, erfordert ihre Auslegung auf bestimmte Fahrzeugtypen vergleichsweise kurze Entwicklungszeiten, und für die Her­ stellung und Montage werden nur verhältnismäßig einfache Werkzeuge benötigt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin­ dung können den Ansprüchen 2-7 entnommen werden.

Zur Veranschaulichung und näheren Erläuterung der Erfindung dient ein Ausführungsbeispiel, das in der Zeichnung darge­ stellt und nachstehend ausführlich beschrieben ist. Es zeigen

Fig. 1-3 eine Ausführungsform einer Heiz- und Belüftungs­ einrichtung für ein Personenkraftfahrzeug, im Vertikalschnitt (schematisch), mit jeweils unterschiedlicher Stellung der Mischluftklappe.

Es bezeichnet 10 ein Gebläse mit einem Ventilator 11. Das Gebläse 10, 11 saugt von außen Kaltluft an (Pfeile 12, 13), die durch Luftschlitze in den Gebläsebereich unterhalb des Karosseriebleches (nicht gezeigt) eintreten kann. Der vom Gebläse 10 in das Innere der Heiz- und Belüftungseinrichtung geförderte Kaltluftstrom bzw. entsprechende Teilluftströme sind in Fig. 1 und 3 mit 14, 15 und in Fig. 2 mit 16 bezif­ fert. Im unteren Bereich der Heiz- und Belüftungseinrichtung ist ein Wärmetauscher 17 angeordnet, der in üblicher Weise durch die Motorwärme erwärmt wird, wobei er z. B. von erwärm­ tem Kühlwasser durchströmt werden kann. Weitere, innerhalb der Heiz- und Belüftungsseinrichtung erzeugte Luftströme werden durch einen Kanal 18 in den oberen Bereich des Fahrgastraumes, z. B. in den Bereich der Armaturentafel und/oder der Windschutzscheibe (nicht gezeigt), und durch einen Kanal 19 in den Fußraumbereich des Fahrgastraumes geleitet. Die jeweiligen Luftaustrittsdüsen sind im einzelnen nicht gezeigt. In den Luftführungskanälen 18 und 19 ist jeweils eine Steuer­ klappe 20 bzw. 21 um eine Gelenkachse 22 bzw. 23 verstellbar angeordnet, mit der der Luftdurchsatz durch den jeweiligen Kanal 18 bzw. 19 variiert werden kann. In Fig. 1-3 sind die Steuerklappen 20, 21 jeweils in ihrer Öffnungsstellung dar­ gestellt.

Im Mittelbereich der Heiz- und Belüftungseinrichtung ist eine insgesamt mit 24 bezifferte Mischluftklappe um eine Gelenkachse 25 schwenkbar angeordnet. Die Mischluftklap­ pe 24 ist, wie die Zeichnung erkennen läßt, als zweiarmiger Hebel ausgebildet und besitzt demgemäß einen ersten Hebel­ arm 26 und einen zweiten Hebelarm 27. Die beiden Hebelarme 26 und 27 sind als Rohrteile ausgebildet und erstrecken sich je­ weils vom freien Hebelende auf die Gelenkachse 25 zu, wobei sie etwa im rechten Winkel zu derselben stehen. Die Zeichnung macht ferner deutlich, daß die Rohrteile der Hebelarme 26, 27 jeweils auf der vom Wärmetauscher 17 abgewandten Oberseite der Mischluftklappe 24 ausgebildet und einstückig an die Mischluftklappe 24 angeformt sind. Die Rohrteile 26, 27 enden jeweils um ein bestimmtes Stück vor der Gelenkachse 25, so daß sich zwischen den beiden Rohrteilen ein freier Raum 28 ergibt, durch den die Mischzone der Heiz- und Belüftungs­ anlage definiert wird.

Hinsichtlich der Gestaltung der Rohrteile 26, 27 im einzelnen bestehen grundsätzlich mehrere Möglichkeiten. So ist es denk­ bar, hierfür Rohre mit Kreis- oder Ovalquerschnitt zu ver­ wenden. Die Rohrteile 26, 27 können aber auch Rechteck- oder quadratischen Querschnitt aufweisen.

Um eine strömungsgünstige Aufteilung des vom Gebläse 10 er­ zeugten Kaltluftstromes zu erzielen, empfiehlt es sich, den Querschnitt der Rohrteile 26, 27 so zu bemessen, daß er je­ weils etwa dem halben Querschnitt am Ausgang 29 des Gebläses 10 entspricht.

Wie aus der Zeichnung weiterhin hervorgeht, ist der zum Kalt­ luftstrom 14-16 zugeordnete erste Hebelarm (Rohrteil 26) der Mischluftklappe 24 geradlinig ausgebildet, wohingegen der dem vom Wärmetauscher 17 kommenden Warmluftstrom 30, 31 zu­ geordnete zweite Hebelarm (Rohrteil 27) der Mischluftklappe 24 bei 32 eine Knickstelle aufweist. Hierdurch wird die Warm­ luftführung verbessert, wie Pfeile 30, 31 und 33 in Fig. 1 bzw. in Fig. 3 deutlich machen. Die Zeichnung läßt des wei­ teren erkennen, daß das Rohrteil 27 genau an der Knickstelle 32 endet und dort - bei 34 - einen sich erweiternden Quer­ schnitt besitzt. Auch diese Maßnahmen dienen einer Optimierung sowohl der Warmluftführung wie auch der Durchmischung von Kalt- und Warmluft im Bereich der Mischzone 28.

In Fig. 1 nimmt die Mischluftklappe 24 eine mittlere Stellung ein. Hierdurch wird der vom Gebläse 10 geförderte Kaltluft­ strom 16 (Fig. 2) in zwei etwa gleichstarke Teilluftströme 14, 15 unterteilt. Der eine Teilluftstrom 15 der Kaltluft wird in den den Wärmetauscher 17 umgebenden Raum eingeleitet; er umströmt den Wärmetauscher 17 und erwärmt sich entsprechend. Der hierbei entstehende Warmluftstrom (vgl. Pfeile 30, 31) strömt in das den zweiten Hebelarm der Mischluftklappe 24 bildende Rohrteil 27, welches - bei 35 - die den Wärmetauscher 17 umgebende Kammer gegenüber dem Luftkanal 19 abschließt, so daß bei dieser Stellung der Mischluftklappe 24 Warmluft nicht unmittelbar vom Wärmetauscher 17 in den zum Fußraum der Fahrgastzelle führenden Luftkanal 19 gelangen kann. Die Warmluft durchströmt vielmehr das Rohrteil 27 und tritt an dessen erweitertem Ende 34 in die Mischzone 28 aus (siehe Pfeil 36).

Der andere Teilluftstrom 14 der Kaltluft dagegen gelangt in das den ersten Hebelarm der Mischluftklappe 24 bildende Rohrteil und wird durch dieses gezielt in Richtung der Ge­ lenkachse 25 geführt, wo er in die Mischzone 28 austritt (vgl. Pfeil 37) und dort auf den Warmluftstrom 36 trifft.

Aufgrund der beschriebenen konstruktiven Gegebenheiten bzw. Luftführungsmaßnahmen erfolgt in der Mischzone 28 eine intensive Durchmischung von Kalt- und Warmluft. Die Mischluft unterteilt sich anschließend in zwei Teilluftströme, die in Fig. 1 durch Schwarz-Weiß-Pfeile angedeutet und mit 38 und 39 bezeichnet sind.

Der eine Teil-Mischluftstrom 38 strömt in den Luftkanal 19 ein, von wo er - an der geöffneten Steuerklappe 21 vorbei - zu entsprechenden Luftaustrittsdüsen (nicht dargestellt) im Fußraum der Fahrgastzelle geleitet wird.

Der andere Teil-Mischluftstrom 39 gelangt von der Mischkammer in den Luftkanal 18 und wird durch diesen - über die ge­ öffnete Steuerklappe 20 - Luftaustrittsdüsen (nicht darge­ stellt) im Bereich der Armaturentafel und der Windschutz­ scheibe, also dem oberen Bereich der Fahrgastzelle, zugeleitet.

In Fig. 1 nimmt die Mischluftklappe 24 eine Extremstellung ein, die der Einstellung "volle Heizleistung" am (nicht ge­ zeigten) Bedienhebel der Heiz- und Belüftungseinrichtung entspricht. Es erfolgt keine Aufteilung des vom Gebläse 10 kommenden Kaltluftstroms 16. Dieser strömt vielmehr vollstän­ dig in den Bereich des Wärmetauschers 17 ein, wo er ent­ sprechend erwärmt wird. Die erwärmte Luft (vgl. Pfeile 30, 31, 33) gelangt nun teilweise unmittelbar (Pfeile 33, 40) in den zum Fußraum der Fahrgastzelle führenden Luftkanal 19.

Ein anderer Teil (Pfeil 31) der Warmluft durchströmt dagegen das Rohrteil 27 und wird nach Verlassen desselben teilweise in den "oberen" Luftkanal 18 eingeleitet (vgl. Pfeile 41, 42). Ein anderer Teil (vgl. Pfeil 43) gelangt wiederum in den "unteren" Luftkanal 19.

In Fig. 3 ist nun die andere Extremstellung der Mischluftklappe 24 gezeigt, welche der Einstellung "volle Belüftung, ohne Heizung" am (nicht gezeigten) Bedienhebel der Heiz- und Be­ lüftungseinrichtung entspricht. Hierbei wird jegliche Kalt­ luftzufuhr zum Wärmetauscher 17 durch die Mischluftklappe 24 - bei 44 und 35 - unterbunden. Die vom Gebläse 10 geförderte Kaltluft (Pfeile 14, 15) gelangt somit auf direktem Wege zum "unteren" und zum "oberen" Luftkanal 19 bzw. 18.

Außer den in Fig. 1-3 gezeigten und im vorstehenden erläuter­ ten drei Stellungen der Mischluftklappe 24 sind natürlich noch eine Vielzahl von Zwischenstellungen möglich, durch die - innerhalb der konstruktiv und wärmetechnisch gesetzten Grenzen der in Rede stehenden Heiz- und Belüftungseinrichtung und im Zusammenwirken mit weiteren Steuervorrichtungen, wie z. B. den Steuerklappen 20, 21, - jede gewünschte Luft- bzw. Mischluftverteilung bzw. -temperatur realisiert zu werden vermag.

Claims (8)

1. Heiz- und Belüftungseinrichtung für den Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen, mit einem Gebläse, dem Außenluft zuge­ führt wird, einem Warmluftkanal mit einem Wärmetauscher, einem Kaltluftbypass, einer Mischkammer, ferner mit von der Mischkammer ausgehenden, in den Fußraumbereich und in den Bereich des Armaturenbrettes führenden Lüftungs- bzw. Heizungskanälen, an deren Ende Luftaustrittsdüsen angeordnet sind, und mit einer die Kaltluftzufuhr vom Gebläse zum Wärmetauscher und die Warmluftzufuhr vom Wärmetauscher zur Mischkammer steuernden Mischluftklappe, die zwei Hebelarme und eine etwa im Mittelbereich des zweiarmigen Hebels liegende Gelenkachse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Hebelarmen (26, 27) der Mischluftklappe (24) - jeweils ausgehend vom freien Hebelende - auf die Hebelmitte zu gerichtete und sich quer zur Gelenkachse (25) erstreckende Rohrteile ausgebildet sind, die in einem solchen Abstand vor der Gelenkachse (25) enden, daß zwischen den beiden Rohrenden im Bereich der Gelenkachse (25) ein Raum eine Mischzone (28)der Kalt- und Warmluft gebildet wird.

2. Heiz- und Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrteile (26, 27) je­ weils auf der vom Wärmetauscher (17) abgewandten Ober­ seite der Mischluftklappe (24) ausgebildet sind.

3. Heiz- und Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrteile (26, 27) Recht­ eck- oder quadratischen Querschnitt aufweisen.

4. Heiz- und Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrteile (26, 27) ein­ stückig an die Hebelarme der Mischluftklappe (24) ange­ formt sind.

5. Heiz- und Belüftungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rohrteile (26, 27) im rechten Winkel zu der Gelenkachse (25) der Mischluft­ klappe (24) erstrecken.

6. Heiz- und Belüftungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Rohrteile (26, 27) etwa dem halben Querschnitt des Gehäuseausgangs (29) entspricht.

7. Heiz- und Belüftungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei ein dem Warmluftkanal zugeordneter zweiter Hebelarm (27) der Mischluftklappe (24) gegenüber einem dem Gebläse (10) zugeordneten ersten Hebelarm (26) abgeknickt (bei 32) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das dem zweiten Hebelarm zugeordnete Rohrteil (27) an der Knickstelle (32) der Mischluftklappe (24) endet.

8. Heiz- und Belüftungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des dem zweiten Hebelarm zugeordneten Rohrteils (27) an dem der Gelenkachse (25) zugewandten Ende (34) desselben er­ weitert ausgebildet ist.