DE4235564C2 - Heizungs- und/oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizungs- und oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei modernen Heizungs- oder Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen besteht allgemein die Forderung, daß die unterschiedliche Steuerung von war­ mer und kalter Luft zu den verschiedenen Auslaßdüsen möglichst ein­ fach und sicher durch die Fahrzeuginsassen möglich sein soll. Hierzu sollen die verschiedenen Klappen, die den einzelnen Ausgangskanälen zugeordnet sind, von nur einem gemeinsamen Bedienelement in Form ei­ nes Hebels oder eines Drehstellers betätigt werden. Um die ge­ wünschte Klappenstellung in Abhängigkeit von der jeweiligen Position des Stellelementes einzustellen, werden unterschiedliche Getriebemit­ tel eingesetzt, die dann die Stellbewegung differenziert auf die je­ weilige Klappe übertragen. Häufig werden hierfür Scheiben mit Kur­ venbahnen, in die Stifte von Übertragungshebeln eingreifen, Kegelrä­ der mit Führungssystemen oder sogenannte intermittierende Getriebe eingesetzt (EP-OS 0 337 382, DE-PS 34 34 302, DE-OS 31 36 376). Es ist außerdem bereits bekannt, zwei Klappen einer Heizungsanlage durch ein Verbindungsgestänge synchron zu steuern (EP-OS 0 118 665).

Die Anordnungen mit Kegelrädern, Kurvenscheiben oder intermittieren­ den Getrieben sind zwar funktionssicher, ihr Herstellungs- und Mon­ tageaufwand ist jedoch hinsichtlich der Kosten für Fahrzeuge der mittleren und unteren Preisklassen zu groß.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Heizungs- und/oder Klimaanlage der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der unter Aufrechterhaltung der sicheren und einfachen Handhabbarkeit ein einfacherer Aufbau und eine billigere Produktion der Klappenki­ nematik erreicht ist.

Dieser Aufgabe wird bei einer Anlage der gattungsgemäßen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die wesentli­ chen Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung sind darin zu sehen, daß die Zahl der benötigten Einzelteile auf ein Minimum reduziert und ein äußerst geringer Montageaufwand erforderlich ist. Die kon­ struktive Auslegung der Winkellagen der beiden an den Klappen be­ findlichen Hebeln sorgt für die über einen Teilbereich synchrone Be­ wegung beider Klappen, und einen sich daran anschließenden annähernden Stillstand der zweiten Klappe bei fortschreitender Bewe­ gung der angetriebenen Klappe.

Die Merkmale der abhängigen Ansprüche 2 bis 12 beinhalten bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung, die in der nachstehenden Beschreibung der Zeichnungsfiguren näher erläutert sind.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Längs­ schnittes durch ein Heizungsgehäuse;

Fig. 2 bis Fig. 5 die Darstellung zweier gekoppelter Klappen mit deren Klappenkinematik in verschiedenen Winkelpositionen.

In Fig. 1 ist ein Heizungsgehäuse 10 dargestellt, in dem zur be­ darfsweisen Erwärmung der Luft ein Heizkörper 11 angeordnet ist. Von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Gebläse wird Luft durch eine Einströmöffnung 12 dem Heizungsgehäuse 10 zugeführt. In einer Mischkammer 13 ist eine Mischklappe 14 schwenkbar gelagert, wobei je nach Stellung der Klappe 14 ein zwischen 0% und 100% einstellbarer Anteil des Luftstromes gemäß Pfeil 15 durch den Heizkörper 11 ge­ führt wird. Der gemäß Pfeil 16 komplementäre Luftstromanteil wird in der Mischkammer 13 auf der Rückseite der Klappe 14 mit dem Warmluft­ strom vermischt und einem ersten Luftführungskanal 17 und einem zweiten Luftführungskanal 18 zugeleitet.

In dem Luftführungskanal 17 ist eine Defrosterklappe 19 drehbar ge­ lagert, wobei diese Defrosterklappe 19 das Volumen des Luftstroms einem zu Defrosterdüsen im Fahrzeug führenden Ausgangskanal 20 zu­ führt. Der Luftführungskanal 18 umfaßt eine Verteilkammer 21, an die sich Ausgangskanäle 22 und 23 für Belüftungsdüsen im Armaturenbrett und Fußraumdüsen anschließen. In der Verteilerkammer 21 ist eine Klappe 24 um einen Mittelpunkt M drehbar gelagert, wobei die Klappe 24 innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs verschiedene Positionen einnehmen kann und so den Luftvolumenstrom für die Ausgangskanäle 22 und 23 bestimmt. Zwischen der oberen Begrenzung der Verteilerkammer 21 und der Klappe 24 besteht ein definierter Spalt 25, so daß der Ausgangskanal 22 nie vollständig geschlossen ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Position der Klappen 14, 19 und 24 ent­ spricht einer Einstellung, bei der 100% des Luftvolumenstromes im Heizkörper 11 erwärmt wird, wobei dieser Luftvolumenstrom nahezu vollständig dem Ausgangskanal 20 für die Defrosterdüsen zugeführt wird und ein lediglich geringer Leckluftanteil durch den definierten Spalt 25 zwischen Klappe 24 und Wandung der Luftverteilerkammer 21 zu dem Ausgangskanal 22 gelangt. Der Ausgangskanal 23 zum Fußraum ist vollständig geschlossen.

Mit gestrichelten Linien sind Beispiele weiterer Stellungen, die die Klappen 14, 19 und 24 einnehmen können, dargestellt. Mit α ist der gesamte Drehwinkel der Klappe 24 und mit β der maximale Drehwinkel der Defrosterklappe 19 bezeichnet, wobei im Bereich der Drehwinkel α oder β jede beliebige Zwischenstellung einstellbar ist.

In den Fig. 2 bis 5 ist jeweils ein Ausschnitt einer Heizungsanlage gezeigt, der die Luftführungskanäle 17 und 18 mit den diesen zugeord­ neten Klappen und Ausgangskanälen umfaßt. Außerdem ist in dieser Darstellung die Kopplung der beiden Klappen 19 und 24 sowie der Klappenantrieb gezeigt. Mit M ist der Mittelpunkt der Klappenwelle bzw. die Drehachse der Klappe 24 bezeichnet. In einem Diagramm sind außerdem die jeweiligen Öffnungsgrade der Ausgangskanäle in Abhän­ gigkeit der jeweiligen Stellung im Gesamtbereich des Drehwinkels der angetriebenen Klappe dargestellt, wobei diese Darstellung dem idea­ lisierten Verlauf entspricht.

Durch die vergrößerte Darstellung in den Fig. 2 bis 5 ist deutlich erkennbar, daß zwischen dem oberen Teil der Verteilerkammer 21 und der radialen Außenkante der Klappe 24 der Spalt 25 besteht, so daß unabhängig von der Stellung der Klappe 24 stets eine Min­ destleckluftmenge dem Ausgangskanal 22 zugeführt wird. An der Klap­ penwelle der Klappe 24 ist ein Hebel 26 angeordnet, an dessen freiem Ende 27 eine Stange 28 mittels eines Drehgelenkes 29 angelenkt ist. Das andere Ende der Stange 28 ist an einem freien Ende 30 eines mit der Klappe 19 verbundenen Hebels 31 ebenfalls durch ein Drehgelenk 29 verbunden, so daß die Bewegung des Hebels 26 auf den Hebel 31 übertragen wird. Zum gemeinsamen Antrieb der Klappen 24 und 19 dient ein Bowdenzug 32, dessen Seilzugende 33 an einem Zahnsegment 34 be­ festigt ist, welches mit seinen Zähnen in kämmendem Eingriff einer an dem Hebel 26 bogenförmigen Zahnanordnung 26′ steht.

Die in Fig. 2 eingenommene Stellung A der Klappe 24 und die entspre­ chende Stellung der Klappe 19 entspricht der 0°-Einstellung in dem Diagramm, d. h. der Luftführungskanal 17 für die Defrosterdüsen ist vollständig geöffnet, der Ausgangskanal 22 erhält die bestimmte Min­ destluftmenge und der Ausgangskanal 23 für den Fußraum ist vollstän­ dig geschlossen.

Fig. 3 zeigt die Klappe 24 in einer Stellung B, die einem Drehwinkel von 65° gegenüber der Ausgangslage (Stellung A in Fig. 2) ent­ spricht. In gleichem Maße wird auch die Defrosterklappe 19 mit Hilfe der Stange 28 verschwenkt, so daß der Durchtrittsquerschnitt zum Aus­ gangskanal 20 auf ca. 10% verringert wird. Durch das Verschwenken der Klappe 24 in die Stellung B öffnet sich der untere Teil der Klappe 24 vollständig, so daß der Warmluftstrom ungehindert dem Fußraum zugeführt werden kann.

Die Fig. 4 zeigt die Anordnung in der Stellung C der Klappe 24, die einem Drehwinkel von 110° gegenüber der Ausgangslage A entspricht. Zwischen den Stellungen B und C durchläuft das Drehgelenk 29 am freien Ende des Hebels 26 den Totpunkt auf der kreisförmigen Bahn, so daß lediglich eine unwesentliche Längsverschiebung der Stange 28 erfolgt. Dementsprechend ist auch die Schwenkbewegung der Defroster­ klappe 19 gering; sie reicht allerdings aus um den Ausgangskanal na­ hezu vollständig zu schließen. Die in Fig. 4 eingenommene Stellung der Klappen bedeutend daher, daß den Defrosterdüsen keine Luft - oder allenfalls ein sehr unwesentlicher Anteil - zugeführt wird, und daß der Ausgangskanal 22 für die Belüftungsdüsen nahezu vollständig ge­ öffnet und der Ausgangskanal 23 zu den Fußraumdüsen nur zu einem ge­ ringeren Teil geöffnet ist.

In der Fig. 5 ist die Klappe 24 in ihrer maximal verschwenkbaren Stellung D, nämlich um 125° gegenüber der Ausgangslage, gezeigt. Durch diese Drehung gegenüber der vorher eingenommen Stellung C er­ folgt das vollständige Verschließen des zu den Fußraumdüsen führen­ den Ausgangskanals 23 und das vollständige Öffnen des Belüftungska­ nals 22. An der Defrosterklappe 19 ist eine Änderung der Lage kaum spürbar, da zwischen den Positionen C und D die Bewegung des Hebels 26 lediglich eine geringe Axialbewegung der Stange 28 zur Folge hat, so daß bezüglich des Durchtrittsquerschnitts zu den Defrosterdüsen keine Änderung spürbar wird.

Je nach Anforderungen an die Funktion der Anlage und die Abstimmung der Klappen aufeinander, können auch Maßnahmen getroffen werden, durch die der Luftführungskanal 17 zu dem Ausgangskanal 20 über einen etwas längeren Drehwinkelbereich der Klappe 24 geschlossen ist. Dies kann beispielsweise durch eine bogenförmige Gestaltung der Gehäusewandung im Schwenkbereich der Defrosterklappe 19 erreicht werden, wie dies beispielsweise durch die Bezugszeichen 35 in Fig. 1 dargestellt ist. Eine andere Möglichkeit, diese Funktion zu erfül­ len, besteht darin, Öffnungen mit entsprechend geringer Dimensionie­ rung in der Klappe 24 vorzusehen. Gleiches gilt für die Klappe 19, wenn zu den Defrosterdüsen stets ein Mindestluftstrom geführt werden soll, wie dies die idealisierte Kennlinie im Diagramm zeigt.

Claims (13)

1. Heizungs- und/oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, die ein Ge­ häuse (10) mit Luftführungskanälen (17, 18) und drehbar gela­ gerten Klappen (19, 24) zum Steuern des Luftstromvolumens zu verschiedenen Ausgangskanälen (20, 22, 23) umfaßt, wobei min­ destens je ein Ausgangskanal zu Defrosterdüsen, Belüftungsdü­ sen und Fußraumdüsen führt und eine der Klappen (19) dem Aus­ gangskanal für die Defrosterdüsen und eine andere Klappe (24) den Ausgangskanälen für die Belüftungs- und Fußraumdüsen zuge­ ordnet ist, wobei die Klappen (19, 24) über ein Gestänge (28) miteinander gekoppelt sind und von einem gemeinsamen Antrieb (32) betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Klappen (19, 24) einen Hebel (26, 31) besitzt und an den freien Enden (27, 30) der Hebel (26, 31) eine Stange (28) drehgelenkartig gelagert ist, und daß der Drehwinkel der Klap­ pen (19, 24) derart aufeinander abgestimmt ist, daß im Bereich des Drehwinkels der angetriebenen Klappe (24) das aus Hebel (26) und Stange (28) gebildete Drehgelenk durch einen Totpunkt geführt wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ gangskanäle (22, 23) für die Belüftungsdüsen und den Fußraum an eine Verteilerkammer (21) angeschlossen sind, in der die Klappe (24) um einen Mittelpunkt (M) drehbar ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ge­ samte Drehwinkel (α) der Klappe (24) zwischen den jeweiligen Endlagen (A, D) mindestens 90° und maximal 140° beträgt.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ge­ samte (α) Drehwinkel 125° beträgt.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Endlagen (A und D) der Klappe (24) zwei weitere Hauptstel­ lungen (B und C) vorgesehen sind.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weite­ ren Hauptstellungen (B und C) bei einem Drehwinkel von 65° und 110° gegenüber der Ausgangslage (A) liegen.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der maximale Drehwinkel (β) der Klappe (19) für den zu den Entfrosterdüsen führenden Ausgangskanal (20) ca. 70% des gesamten Drehwinkels der Klappe (24) beträgt.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreh­ winkel (β) ca. 85° beträgt.

9. Anlage nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ausgangsstellung (A) und der nächsten Haupt­ stellung (B) die Drehbewegung der Klappen (19 und 24) nahezu synchron erfolgt, und bei einer weiteren Drehbewegung der Klappe (24) zwischen genannter Hauptstellung (B) und der Endstellung (D) die Bewegung der Klappe (19) lediglich gering ist, d. h. in einem Bereich < 15° liegt.

10. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hebel (26) der angetriebenen Klappe (24) mit einer bogenförmigen Zahnanordnung (26′) versehen ist, die in kämmendem Eingriff mit einem Zahnsegment (34) steht, wel­ ches von einem Bowdenzug (32) angetrieben wird.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die unabhängig von der Stellung der Klappe (24) stets eine Mindestluftmenge dem Ausgangskanal (22) für die Belüftungsdüsen zuführbar ist.

12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem oberen Rand des Verteilergehäuses (21) und dem radialen Rand der Klappe (24) ein Spalt (25) vorgesehen ist.

13. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Körper der Klappe (24) kleine Öffnungen vorgesehen sind, die die Mindestluftmenge bestimmen.