DE3904846C2 - Vorrichtung zur Beheizung und/oder Klimatisierung eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beheizung und/oder Klimatisierung eines Kraftfahrzeuges mit Außenluft- Zuführleitung, unterteilt in einen ersten Zweig, der über erste Düsen in die Fahrzeugkabine einmündet, und einen zweiten Zweig, der einen Wärmeaustauscher enthält, der zur Erwärmung der hindurchströmenden Luft geeignet ist und durch zweite Düsen in die Kabine einmündet, wobei der erste Zweig und der zweite Zweig miteinander über eine Durchtrittsöffnung verbunden sind und ein Regelelement eine Veränderung der aus den Düsen austretenden Luft gestattet und wobei eine Klappe mit zwei Flügeln, die um eine quer zur Hauptluftströmungs­ richtung angeordnete Achse drehbar ist, in der Durchtritts­ öffnung in Nähe des dem Wärmeaustauscher nächstliegenden Randes der genannten Öffnung angeordnet ist.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 28 36 800 A1 bekannt. Nachteilig an dieser Klimaanlage ist, daß ein Großteil des vom Gebläse erzeugten Luftstromes den Wärmeaustausch beaufschlagt und die Regulierung des erwärmten Luftstromes erst hinter dem Wärmeaustauscher stattfindet. Durch die Stellung der Mischluftklappen hinter dem WT entstehen Verwirbelungen, die eine Kontrolle des erwärmten Luftstromes unmöglich machen. Mit dem gezeigten Stand der Technik ist eine feine Regulation der Temperatur des in den Fahrzeuginnenraum gelangenden Luftstromes nicht möglich. Zur Problematik der schlechten Einstellbarkeit der Temperatur der Luftströme trägt weiterhin bei, daß die in den Leitungen zirkulierenden Luftströme unterschiedlich groß sind.

Es sind Vorrichtungen mit einer Außenluft-Zuführleitung bekannt, die unterteilt sind in einen ersten Zweig, der durch erste Düsen in die Kabine einmündet, und einen zweiten Zweig, der einen Wärmeaustauscher enthält, welcher sich zur Erwärmung der hindurchströmenden Luft eignet und der durch zweite Düsen in die Kabine einmündet, wobei der erste und der zweite Zweig in der jeweiligen Luftströmungsrichtung unterhalb über eine Durchtrittsöffnung miteinander verbunden sind, die eine Mischzone für den ersten Zweig bildet, sowie mittels eines Elements wie eines Hahns, der eine Regelung der Temperatur der aus den Düsen austretenden Luft erlaubt.

Dieses Element ermöglicht die Erzeugung von Luft entweder mit gleicher Temperatur am Austritt der ersten und zweiten Düse, oder der aus den ersten Düsen austretenden Luft mit einer anderen Temperatur als der aus den zweiten Düsen austretenden Luft.

Im letzteren Falle erfüllt die Vorrichtung eine zusätzliche Funktion, die sogenannte Zwei-Ebenen-Funktion oder Temperaturschichtungsfunktion, wodurch die Erzeugung eines Temperaturunterschiedes zwischen dem ersten Zweig und dem zweiten Zweig möglich wird.

Es wurde jedoch festgestellt, daß diese Vorrichtung verschiedene Nachteile in sich birgt.

Tatsächlich besitzen die verschiedenen Düsen bei den bisher bekannten Ausführungsformen in Nähe der Einmündungen Klappen, die eine Regelung der daraus austretenden Luftmenge gestatten, und wenn beispielsweise die Klappen der Düsen des ersten Zweigs geschlossen sind, kommt es in der Durchtrittsöffnung zu einem Luftrückfluß, indem sich die genannte Luft im Bereich der behandelten Luft mit der dort vorhandenen Luft vermischt und dadurch die Temperatur beeinträchtigt.

Vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Beheizung und/oder Klimatisierung eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, die bei einfachem und kompaktem Aufbau eine feine Regulierung der Temperatur und der Stärke der einzelnen Luftströme zuläßt.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Nach einem anderen Merkmal verschließt die Klappe in einer Endstellung die Durchtrittsöffnung und läßt dabei die Öffnung des ersten Zweigs frei oder umge­ kehrt.

Dank dieser Anordnung kann die eventuell aus dem ersten Zweig zurückströmende Luft nicht in den Aus­ tritt der zweiten Abzweigung eindringen.

Gemäß einem anderen Merkmal dient der Flügel der Klappe als Maske für den Wärmeaustauscher.

In diesem Falle weist die Lufttemperatur am Austritt des zweiten Abzweigs zwei Temperaturstufen auf.

Gemäß einem anderen Merkmal dienen die Klappenflügel als Deflektoren.

Diese Deflektoren erlauben eine bessere Aufteilung oder Vermischung der Luftströme.

Die weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, worin auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die folgendes darstellen:

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Be­ heizungs- und/oder Klimatisierungsvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Variante der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Variante der Vorrichtung gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer anderen Variante der Vorrichtung gemäß der Erfin­ dung.

Gemäß Fig. 1 enthält die Beheizungs- und/oder Kli­ matisierungsvorrichtung eine Zuführleitung 1 für Außenluft, bei der es sich um Luft handeln kann, die beim Durchtritt durch einen Verdampfer behandelt wird, der Bestandteil eines Klimatisierungskreises ist, wobei sich die genannte Leitung in einen ersten Zweig unterteilt, der über eine erste Leitung 3 zu den ersten Düsen 4 hin in die Kabine einmündet, welche in Höhe des Instrumentenbrettes angeordnet sind und deren Öffnungs- und Schließbewegung durch eine Klappe 5 gesteuert wird, und in einen zweiten Zweig 6 mit einem Wärmeaustauscher 7 für die Zirku­ lation des Mediums, der durch ein Steuerelement wie z. B. einen Hahn 8 geregelt werden kann, und wobei sich der Austritt 9 der Abzweigung 6, d. h. der unterhalb des Austauschers 7 in der jeweiligen Strö­ mungsrichtung der Luft gelegene Teil aufteilt, und zwar einerseits in eine zweite Leitung 10, die zu zweiten Düsen führt, welche durch eine Klappe 12 ge­ steuert werden können und beispielsweise zum unteren Teil der Kabine hin ausgerichtet werden können, und eine dritte Leitung 13, die zu dritten Düsen 14 hin führt, welche durch eine Klappe 14' gesteuert werden und die beispielsweise zur Windschutzscheibe des Fahrzeuges hin gerichtet sind, um diese zu enteisen oder einer Beschlagung entgegenzuwirken, und ande­ rerseits in einen Kanal 15, der den Austauscher 7 umgeht und in den Zweig 2 einmündet und dabei eine Durchtrittsöffnung 16 bildet, die in diesem Falle vor dem Austauscher 7 angeordnet ist und dazu geeig­ net ist, eine Verbindung zwischen dem Austritt 9 des Abzweigs 6 und der Leitung 3 des Abzweigs 2 herzu­ stellen und so eine sogenannte Mischzone zu bewir­ ken.

In dieser Durchtrittsöffnung ist eine Klappe 17 mit zwei Flügeln 18, 19 angeordnet, die rund um eine quer zur Hauptluftströmungsrichtung angeordnete Ach­ se 20 drehbar ist.

Wie aus der Figur besser ersichtlich, liegt die Ach­ se 20 der Klappe 17 im Durchtritt 16 und insbesonde­ re an dem Rand 21 der genannten Durchtrittsöffnung, der dem Wärmeaustauscher 7 am nächsten gelegen ist.

Diese Beheizungs- und/oder Klimatisierungsvorrich­ tung arbeitet wie folgt:

Der Fahrzeuginsasse regelt die für das Kabineninnere gewünschte Temperatur mit einem Steuerungselement, in diesem Falle einem Hahn 8, welches auf die Strö­ mungsgeschwindigkeit des im Austauscher 7 zirkulie­ renden Wärmeträgermediums einwirkt.

Wird in der Kabine Frischluft gewünscht, d. h., wenn es sich bei der aus den Düsen 4, 11 und 14 austre­ tenden Luft um Frischluft handelt, ist der Hahn 8 in geschlossener Stellung und die Klappe 17 befindet sich vorzugsweise in der Stellung, die in der Figur mit einem Vollstrich dargestellt ist.

In dieser Stellung verschließt sie mit dem Flügel 19 die Durchtrittsöffnung 16 und mit dem anderen Flügel 18 maskiert sie einen Teil des Eintritts 22 der Ab­ zweigung 6, wobei der Eintritt 22 hier mit der Vor­ derseite des Austauschers 7 vertauscht ist.

Die durch die Leitung 1 einströmende Frischluft wird unterteilt in einen ersten Luftstrom, der den Aus­ tauscher 7 durchströmt und im wesentlichen die glei­ che Temperatur behält und dann den Leitungen 10, 13 und dem Kanal 15 zugeleitet wird, der durch den Flü­ gel 18 verschlossen wird, und in einen weiteren Strom, der den Flügel 18 beaufschlagt, der hier als Deflektor dient, um anschließend dem Eintritt 23 der Zweigleitung 2 zugeleitet zu werden.

Dank dieser Anordnung und der durch den Flügel 18 der Klappe 17 gebildeten Maske kann das in der Zweigleitung 2 zirkulierende Luftvolumen im wesent­ lichen gleich dem Volumen sein, welches in der Zweigleitung 6 zirkuliert, und zwar durch Einwirkung auf den Einstellbereich des Flügels 18.

Falls in der Kabine Warmluft gewünscht wird, befin­ det sich der Hahn 8 in Öffnungsstellung und die Klappe 17 befindet sich in der Stellung, die in der Figur durch strichpunktierte Linien dargestellt ist, wobei der Eintritt 23 der Zweigleitung 2 verschlos­ sen ist und die Durchtrittsöffnung 16 frei bleibt.

Die durch die Leitung 1 einströmende Frischluft strömt durch den Austauscher 7 und wird dabei er­ wärmt, und teilt sich dann am Austritt 9 der Zweig­ leitung 6 in zwei Ströme auf, von denen der eine den Leitungen 10 und 13 zugeleitet wird und der andere dem Kanal 15, der über den Durchtritt 16 mit der Leitung 3 in Verbindung steht, so daß Warmluft in die genannte Leitung eintreten kann.

Wünscht der Fahrzeuginsasse Frischluft aus der ersten Zweigleitung, die den Belüftern 4 zugewandt ist, und Warmluft in der zweiten Zweigleitung 6, so befindet sich der Hahn 8 in Öffnungsstellung und die Klappe 17 befindet sich in der mit einem Vollstrich dargestellten Stellung.

Die in die Leitung 1 eintretende Frischluft teilt sich in einen ersten Strom auf, der den Austauscher durchströmt, dort erwärmt wird und anschließend den Leitungen 10, 13 und dem durch den Flügel 19 der Klappe 17 verschlossenen Kanal 15 zugeleitet wird, und in einen zweiten Strom, der der Zweigleitung 2 zugeleitet wird und in gleicher Weise wie zuvor be­ schrieben zirkuliert, wenn in der Kabine Frischluft gewünscht wird.

Bei dieser Konfiguration kann somit an den Düsen 4 Frischluft austreten, während an den Düsen 11 und 14 Warmluft austreten kann.

Wünscht der Fahrzeuginsasse an den Düsen 4 nur sehr wenig Frischluft, so betätigt er die Klappe 5 in der Weise, daß das Luftvolumen, welches aus den genann­ ten Düsen austreten kann, begrenzt wird.

In diesem Falle hat der in der Zweigleitung 2 zirku­ lierende Luftstrom die Neigung, wieder dem Eintritt 23 der genannten Zweigleitung zuzuströmen und, da der Durchtritt 16 verschlossen ist, kann der Rück­ strom nur durch den Austauscher 7 vonstatten gehen.

Ist die an den Düsen 4 gewünschte Temperatur höher als die Temperatur der Außenluft, jedoch geringer als die Temperatur der beim Durchtritt durch den Austauscher 7 erwärmten Luft, wobei die Regelung durch den Hahn 8 erfolgt, so betätigt der Fahrzeug­ insasse die Klappe 17, um sie in eine Zwischenstel­ lung zu bringen, z. B. in die Stellung, die in der Figur durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist.

In diesem Falle teilt sich der von der Leitung 1 eintreffende Frischluftstrom in einen ersten Strom auf, der durch den Flügel 18 der als Deflektor die­ nenden Klappe 17 abgeleitet wird, um in die Zweig­ leitung 2 einzudringen, und einen zweiten Strom, der den Wärmeaustauscher durchströmt und sich dort er­ wärmt.

Diese erwärmte Luft weist am Austritt 9 zwei Tempe­ raturstufen auf, eine erste Stufe für den unteren Teil der Fahrzeugkabine und eine zweite Stufe, die sich aus der Wirkung des Flügels 18 der Klappe 17 ergibt. Tatsächlich erzeugt dieser in der Zwischen­ stellung einen Unterdruckeffekt für den unterhalb befindlichen Luftstrom, wodurch in Höhe des betref­ fenden Austauscherteils Luft anfällt, die auf eine andere Temperatur erwärmt ist.

Somit hat die auf eine erste Temperaturstufe erwärm­ te Luft die Neigung, in die Leitungen 10 und 13 ein­ zudringen, während die Luft in einer zweiten Tempe­ raturstufe die Neigung hat, dem Kanal 15 zuzuströ­ men, der durch die teilweise durch den Flügel 19 der Klappe 17 verschlossenen Durchtrittsöffnung 16 in die Leitung 3 einmündet, um sich dann in der Misch­ zone mit der darin zirkulierenden Frischluft zu ver­ mischen und an den Düsen 4 gemischte Luft zu lie­ fern.

Die Temperatur der aus diesen austretenden Luft kann somit durch kombinierte Betätigung der Flügel 18, 19 der Klappe 17 geregelt werden, während der Flügel 19 für die eventuell von der Leitung 3 her zurückströ­ mende Luft eine Ablenkplatte bildet.

Fig. 2 ist eine Variante der Beheizungs- und/oder Klimatisierungsvorrichtung gemäß der Erfindung, wo­ bei in dem Kanal 15 ein Schieber 25 vorgesehen ist, der eine Regelung des Luftvolumens gestattet, das in die Durchtrittsöffnung 16 eintreten darf, und wo­ durch eine Veränderung der Temperatur der aus den Düsen 4 austretenden Luft möglich ist.

Dieser Schieber kann so mit der Klappe 17 verbunden sein, daß sich der Schieber 25 in den voll geöffne­ ten oder voll geschlossenen Endlagen der Klappe in den gleichen Stellungen befindet und daß der Schie­ ber 25 in den Zwischenstellungen der Klappe 17 Zwi­ schenstellungen einnehmen kann, die denen der Klappe 17 gleich oder aber von diesen verschieden sein kön­ nen, z. B. eine Schließposition, während sich die die Düsen 4 steuernde Klappe 5 in geschlossener Stellung befindet, und zwar, um eine eventuelle Rückströmung der in der Zweigleitung 2 zirkulierenden Luft in den Austritt 9 der Zweigleitung 6 zu verhindern.

Ebenso kann, wie aus Fig. 3 besser erkennbar, im Kanal 15 ein Schieber 30 vorgesehen sein, der in einer der Endstellungen 30' eine andere, mit dem Kanal 15 in Verbindung stehende Leitung 31 begrenzt und in der anderen Endstellung 30" eine Verbindung zwischen der genannten Leitung mit den Leitungen 10, 13 zuläßt.

Dieser Schieber 30 kann die zuvor für den Schieber 25 beschriebenen Stellungen einnehmen.

Fig. 4 ist eine Ausführungsvariante, bei der die Beheizungs- und/oder Klimatisierungsvorrichtung einen Austauscher 7 aufweist, der keine Mittel zur Einstellung der Strömungsmenge des darin zirkulie­ renden Wärmeträgermediums besitzt.

Dazu ist vorgesehen, daß die Leitungen 10, 13 von der Leitung 1 abgehen und daß deren Eintritte mit dem Austritt 9 der Zweigleitung 6 über den Kanal 40 verbunden sind, der den Austauscher 7 in gleicher Weise umgeht wie im Falle des weitet oben beschrie­ benen Kanals 15.

Durch diese Verbindung des Kanals 40 und der Ein­ tritte der Leitungen 10, 13 entsteht eine Durch­ trittsöffnung 42, in der sich eine Klappe 43 befin­ det, die in gleicher Weise wie die Klappe 17 ange­ ordnet ist und mit dieser identisch ist.

Somit kann der Austritt 9 der Zweigleitung 6 nur in die Kanäle 15, 40 einmünden, die durch die Klappen 17, 43 verschlossen werden können.

Die Funktionsweise ist die gleiche wie bei der Anla­ ge gemäß Fig. 1, außer hinsichtlich der Regelung der Temperatur der Erwärmungsluft.

Diese Regelung erfolgt mit der Klappe 43 zwischen deren beiden Endstellungen, wie sie in Fig. 4 dar­ gestellt sind.

Wenn sich somit die Klappe 43 in geschlossener Stel­ lung befindet, wie es in der Figur durch Vollstriche dargestellt ist, handelt es sich bei der durch die Leitungen 10, 13 in die Kabine einströmenden Luft um Frischluft, während die in die Leitung 3 einströmen­ de Luft Warmluft oder Kaltluft oder aber gemischte Luft sein kann, je nach Stellung der Klappe 17, und wenn die Klappe 43 in geöffneter Stellung steht, wie es in der Figur durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist, handelt es sich bei der Luft in den Leitungen 10, 13 um Warmluft, während die Luft in der Leitung 3 Warmluft oder Kaltluft oder gemischte Luft sein kann, je nach Stellung der Klappe 17.

Die Zwischenstellungen der Klappe 43 gestatten eine Regelung der Temperatur der in die Leitungen 10, 13 einströmenden Luft durch Vermischung des im Kanal 40 zirkulierenden Warmluftvolumens mit dem aus der Lei­ tung 1 kommenden Frischluftvolumen.

Bei dieser letzteren Stellung ist die Temperatur der Luft in der Leitung 3, die durch die Klappe 17 gere­ gelt wird, unabhängig von der Temperatur der Luft in den Leitungen 10, 13.

Die Erfindung kann auf eine Klimaanlage Anwendung finden, wie weiter oben erwähnt, bei, der ein Ver­ dampfer, der als Kühlelement für die Außenluft dient, oberhalb des Austauschers 7 in die Leitung 1 eingebaut ist.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Beheizung und/oder Klimatisierung eines Kraftfahrzeuges mit Außenluft-Zuführleitung (1), unterteilt in einen ersten Zweig (2), der über erste Düsen (4) in die Fahrzeugkabine einmündet, und einen zweiten Zweig (6), der einen Wärmeaustauscher (7) enthält, der zur Erwärmung der hindurchströmenden Luft geeignet ist und durch zweite Düsen (11, 14) in die Kabine einmündet, wobei der erste Zweig und der zweite Zweig miteinander über eine Durchtrittsöffnung (16) verbunden sind und ein Regelelement (8, 43) eine Veränderung der aus den Düsen (4, 11, 14) austretenden Luft gestattet und wobei eine Klappe (17) mit zwei Flügeln (18, 19), die um eine quer zur Hauptluftströmungsrichtung angeordnete Achse (20) drehbar ist, in der Durchtrittsöffnung (16) in Nähe des dem Wärmeaustauscher (7) nächstgelegenen Randes (21) der genannten Öffnung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (20) in Strömungsrichtung vor dem Wärmetauscher (7) angebracht ist und daß der Flügel (18) der Klappe (17) als Maske für den Wärmetauscher (7) dient.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (17) in einer Endstellung den Durchtritt (16) verschließt und dabei die Öffnung (23) des ersten Zweigs (2) freiläßt oder umgekehrt.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (18, 19) der Klappe (17) als Deflektor dienen.

4. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (16) vor dem Austauscher (7) liegt.

5. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (16) über einen Kanal (15) mit dem Zweig (6) verbunden ist.

6. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweig (6) einen Schieber (25, 30) aufweist.

7. Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Austauscher (7) mit einem Einstellelement (8) zur Regelung der Durchflußmenge des Wärmeträgermediums ausgerüstet ist.

8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Düsen (11, 14) mit der Leitung (1) über Leitungen (10, 13) verbunden sind, die an dem Austritt der Abzweigung (6) über einen Kanal (40) angeschlossen sind, so daß eine Durchtrittsöffnung (42) entsteht.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (42) eine Klappe (43) aufweist, die mit der Klappe (17) identisch ist.