DE4141450C2 - Einrichtung zur Temperierung der einem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer aus der DE 30 45 893 A1 bekannten Einrichtung die­ ses Aufbaus sind die Schwenkachsen beider Klappen an sich gegen­ überliegenden lufteintrittsseitigen Kanten des Heizwärmetauschers festgelegt. In der ersten, gespreizten Schwenkstellung stützen sich die freien Vorderkanten beider Klappen an sich gegenüber­ liegenden luftaustrittseitigen Anschlägen eines vorgeschalteten Verdampfers ab, so daß sie einen im Längsschnitt trichterähnlichen Zuführungskanal zum Heizwärmetauscher bilden, während sich in der zweiten Schwenkstellung die Klappen im Bereich ihrer Vorder­ kanten auf einem im Gehäuse festen Winkelprofil abstützen und die den Verdampfer verlassende Luftströmung auf zwei Strömungswege aufteilen, von denen sich einer längs der Rückseite des Heizwärmetauschers erstreckt.

Diese bekannte Einrichtung besitzt mehrere Nachteile. Ein erster ist darin zu sehen, daß das Winkelprofil bei in der gespreizten Schwenkstellung befindlichen Klappen gleichsam eine Abdeckung eines mittleren Bereichs des Heizwärmetauschers für die anströmende Luft bildet. Eine gleichmäßige Durchströmung des Heizwärmetau­ schers über seinen gesamten Querschnitt und damit eine optimale Ausnutzung des Wärmeangebots in ihm ist demgemäß nicht möglich. Ein zweiter wesentlicher Nachteil der bekannten Einrichtung bezieht sich auf den Betrieb bei luftseitig abgeschaltetem Heiz­ wärmetauscher, d. h. dann, wenn die beiden Klappen eine Luft­ umlenkung um den Wärmetauscher bilden. In dieser Betriebsweise ist man verständlicherweise daran interessiert, jeden Wärmeaus­ tausch zwischen Wärmetauscher und Luft zu vermeiden. Da bei dem zitierten Stand der Technik aber ein Teil der Luftströmung (etwa die Hälfte der Luft, die den Verdampfer durchsetzt hat) über einen Strömungsweg parallel zur Strömungsaustrittsseite des Heizwärmetauschers geführt wird, ist eine Aufheizung der - ggf. im Verdampfer gekühlten - Luft längs dieses Strömungs­ wegs praktisch nicht zu vermeiden. Ein dritter Nachteil des zitierten Stands der Technik ist darin zu sehen, daß die Schwenk­ bewegung beider Klappen aus ihrer zweiten Schwenkstellung, in der sie also die Luftumlenkung bilden, in ihre erste gespreizte Schwenkstellung gegen den auf beiden Klappen lastenden Druck der anströmenden Luft erfolgen muß. Dies bedeutet eine hohe Betätigungskraft des Schwenkantriebs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Einrichtung zu schaffen, die ohne Erhöhung des Aufwands einen unerwünschten Wärmeübergang vom Wärmetauscher zur diesen um­ strömenden Luft verhindert und eine Verringerung der Betätigungs­ kräfte für die Klappenanordnung, gemessen an dem zitierten Stand der Technik, sicherstellt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Einrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteran­ sprüche.

Dadurch, daß bei luftseitig durch die von den Klappen gebildete Luftumlenkung abgeschaltetem Wärmetauscher die Luft nicht längs der Hinterseite desselben strömen muß, sondern durch die Luft­ umlenkung auf eine Seite desselben gelenkt wird, ist ein uner­ wünschter Wärmeübergang vom Wärmetauscher auf die Luft vermieden. Infolge der mit gleichem Drehsinn erfolgenden Schwenkbewegungen beider Klappen ist zumindest über weite Bereiche der Schwenkbe­ wegungen nur jeweils eine der beiden Klappen dem Druck der an­ strömenden Luft im Sinne eines der Schwenkbewegung entgegenwir­ kenden Moments unterworfen, während auf der jeweils anderen Klappe durch die anströmenden Luft ein die Schwenkbewegung unter­ stützender Druck lastet. Diese Gleichsinnigkeit der Schwenkbe­ wegungen beider Klappen ermöglichen auch eine besonders einfache, robuste Konstruktion für den Schwenkantrieb, wie sie in Anspruch 5 angegeben ist.

Schließlich bedeutet der Verzicht auf ein Winkelprofil, an dem sich die freien Vorderkanten der beiden Klappen zur Bildung der Luftumlenkung abstützen, nicht nur eine Verringerung des Strömungswiderstands in Strömungsrichtung vor dem Wärmetauscher, sondern stellt auch eine gleichmäßige Luftbeaufschlagung des Wärmetauschers über seinen gesamten Querschnitt bei in ihrer Spreizstellung befindlichen Klappen sicher.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die einen Längsschnitt durch die hier interessierenden Teile der Einrichtung wiedergibt. Auf Details, wie den Aufbau des Verdampfers und des Heizwärmetauschers, kann verzichtet werden, da sie an sich bekannt und für die Erfin­ dung ohne Bedeutung sind.

In dem allgemein mit 1 bezeichneten Gehäuse erkennt man in Strö­ mungsrichtung der Luft, angedeutet durch die Pfeile, aufein­ anderfolgend den Verdampfer 2 einer Kühleinrichtung und den Wärmetauscher 3. Zwischen beiden befindet sich die Klappenan­ ordnung 4 zur luftseitigen Regelung der durch den Austrittskanal 5 austretenden, gekühlten oder aufgeheizten Luft, die von dort in an sich bekannter Weise in den Fahrgastraum eines Kraftfahr­ zeugs geleitet wird.

Betrachtet man die Klappenanordnung im einzelnen, so enthält sie die beiden Klappen 6 und 7, die mit ausgezogenen Linien in ihrer ersten, gespreizten Schwenklage dargestellt sind, in der sie die den Verdampfer 2 verlassende Luft - bis auf die den Bypass 8 durchströmende Teilmenge - praktisch voll­ kommen zum Lufteinlaß des Wärmetauschers 3 leiten. Jeder Klappe ist individuell eine Schwenkachse 9 bzw. 10 zugeordnet, von denen die erstgenannte an der in der Zeichnung oberen luft­ eintrittsseitigen Kante des Wärmetauschers 3 (nämlich an der gehäusefesten Strebe 11) gelagert ist, während die andere Achse 10 an der Gehäusewand 12 in einem Abstand vor der Lufteintritts­ seite des Wärmetauschers 3 befestigt ist, in dem sich die Klappe 7 in der gespreizten Schwenklage erstreckt. Zur Verringerung des Luftwiderstands in dieser Schwenklage ist die Gehäusewand 12 so geformt, daß sie die Klappe 7 in dieser Schwenklage prak­ tisch vollkommen aufnimmt.

Diese gespreizte erste Schwenklage nehmen die Klappen 6 und 7 ein, wenn der Heizwärmetauscher 3 zur Erwärmung der Luft von dieser durchströmt werden soll. Die aufgeheizte Luft ge­ langt dann über den Strömungsweg 13, der sich hinter dem Heiz­ wärmetauscher 3 erstreckt, zur Luftabführung 5.

Soll dagegen kein Wärmeaustausch zwischen Heizwärmetauscher 3 und Luft erfolgen, diese vielmehr unmittelbar nach Passieren des Verdampfers 2 zum Auslaß 5 geleitet werden, so sind die Klappen 6 und 7 in ihre strichpunktiert dargestellten zweiten Schwenklagen 6' und 7' verschwenkt, so daß sie mit ihren freien Vorderkanten 6" und 7" einander dicht gegenüberstehen. Zu diesem Zweck sind die freien Vorderkanten, wie aus der Figur unmittelbar ersichtlich, so profilliert, daß sie sich etwas überdecken. In dieser Schwenklage bilden die beiden Klappen eine bezüglich der Luftanströmung konkave Luftumlenkung, die dafür sorgt, daß die den Verdampfer 2 verlassende Luft widerstandsarm in der Figur nach oben in Richtung auf den Luftauslaß 5 umgeleitet wird. Wie unmittelbar aus der Zeichnung ersichtlich, erfolgt dabei keinerlei Kontakt der Luft mit dem Wärmetauscher 3.

Es kann zweckmäßig sein, für diese zweite Schwenklage der beiden Klappen, angegeben durch 6' und 7', eine Arretierung im Antrieb oder einen Anschlag vorzusehen, da jetzt beide Klappen dem Druck der den Verdampfer 2 verlassenden Luft ausgesetzt sind. Sollen die Klappen aus der zweiten Schwenklage 6', 7' wieder in ihre gespreizte Lage verschwenkt werden, in der sie mit 6 und 7 bezeichnet sind, so erfolgt nur die Schwenkung der in der Zeichnung oberen Klappe 6 zeitweilig entgegen der Kraft der Luftströmung, während die Schwenkung der unteren Klappe 7 in ihre ausgezogen dargestellte Schwenklage vom Luftdruck unterstützt wird.

Der Antrieb enthält in diesem Ausführungsbeispiel die beiden starr miteinander verbundenen Zahnkranzsegmente 14 und 15, die um die gemeinsame Schwenkachse 16 schwenkbar sind und mit weiteren Zahnkranzsegmenten 17 und 18 kämmen, die drehfest mit jeweils einer der Klappen 6 und 7 verbunden sind. An der Schwenkachse 16 befindet sich der Hebelarm 19, der mittels des Bowdenzugs 20 aus seiner ausgezogen dargestellten Lage, die der ausgezogen dargestellten Lage der Klappen 6 und 7 ent­ spricht, in die strichpunktiert dargestellte andere Lage 19' verschwenkt werden kann, in der die Klappen ihre Schwenklage 6', 7' einnehmen. Dabei braucht, wie auch die Figur zeigt, die Schwenkachse 16 nicht auf halbem Abstand zwischen den Klap­ penschwenkachsen 9 und 10 zu liegen; auch brauchen die ver­ schiedenen Zahnkranzsegmente nicht paarweise konstante Radien zu besitzen, so daß diese Ausbildung des Schwenkantriebs die Möglichkeit der Erzielung von unterschiedlichen Übersetzungs­ verhältnissen für die beiden Klappen 6 und 7 bietet.

Mit der Erfindung ist demgemäß eine gattungsgemäße Einrichtung geschaffen, die besonders strömungswiderstandsarm ausgebildet ist und eine einwandfreie luftseitige Abschaltung des Heiz­ wärmetauschers sicherstellt.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Temperierung der einem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft, enthaltend in einem Luftströmungswege bildenden Gehäuse einen Heizwärmetauscher sowie in Luft­ strömungsrichtung vor diesem zwei um individuelle parallele Schwenkachsen, von denen eine an einer lufteintrittseitigen Kante des Heizwärmetauschers liegt, schwenkbare Klappen, denen ein Schwenkantrieb zugeordnet ist und die in einer ersten, gespreizten Schwenklage eine Luftzuführung zum Heiz­ wärmetauscher, dagegen in einer zweiten Schwenkstellung eine Luftumlenkung um den Heizwärmetauscher bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwärmetauscher (3) an seiner der einen lufteintrittsseitigen Kante gegenüberliegenden lufteintrittsseitigen Kante unter Vermeidung eines Strö­ mungswegs an einer Wand (12) des Gehäuses (1) anliegt, an der vor dem Wärmetauscher (3) die andere (10) der beiden Schwenkachsen (9, 10) in einem Abstand angeordnet ist, in dem sich längs der Gehäusewand (12) die um diese Schwenk­ achse (10) schwenkbare Klappe (7) in der ersten Schwenklage erstreckt, während beide Klappen (6, 7) nach mittels des Schwenkantriebs (14-20) erfolgten gleichsinnigen Schwenkbe­ wegungen in die zweite Schwenkstellung (6', 7') sich mit ihren freien Vorderkanten (6", 7") zur Bildung der Luftum­ lenkung dicht gegenüberstehen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (6', 7') eine konkave Luftumlenkung bilden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten (6", 7") der Klappen (6, 7) einander übergreifend ausgebildet sind.

4. Einrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Vertiefung in der Gehäusewand (12) zur Aufnahme der an dieser schwenkbar gelagerten Klappe (7) in der ersten Schwenkstellung.

5. Einrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schwenkantrieb zwei starr verbundene, um eine gemeinsame Schwenkachse (16) schwenkbare Zahnkranz­ segmente (14, 15) sowie mit den Klappen (6, 7) schwenkfest verbundene weitere Zahnkranzsegmente (17, 18) enthält, die mit den Zahnkranzsegmenten (14, 15) kämmen.

6. Einrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die andere Schwenkachse (10) im Bereich einer strömungsaustrittsseitigen Kante eines dem Heizwärme­ tauscher (3) vorgeschalteten Verdampfers (2) einer Kühlvor­ richtung liegt.