DE602004000754T2

DE602004000754T2 - Auf dem coanda Effekt basierende Luftverteilungsvorrichtung

Info

Publication number: DE602004000754T2
Application number: DE200460000754
Authority: DE
Inventors: Francesco Butera; Marco Biasiotto; Stefano Alacqua
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2024-11-27
Also published as: JP4302048B2; DE602004000754D1; EP1544007A1; JP2005178760A; ATE324282T1; US20050130578A1; CN100447432C; CN1629502A; US7000640B2; ES2260724T3; EP1544007B1; ITTO20031010A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftverteilungseinrichtung nach dem Coanda-Effekt der Art, die eine Leitung vorgeschaltet umfasst, die sich in eine Anzahl von nachgeschalteten Leitungen verzweigt, sowie eine Einrichtung, die so ausgelegt ist, dass sie den durch die vorgeschaltete Leitung durchgehenden Luftstrom in eine oder in mehrere der nachgeschalteten Leitungen ablenkt, wobei der Coanda-Effekt genutzt wird.
US 5,067,509 beschreibt eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Vorspruches von Anspruch 1.
Der Coanda-Effekt ist eine Erscheinung, bei der ein aus einer Leitung austretender Luftstrom dazu neigt, an einer neben ihm befindlichen Wand zu „haften". In einer von dem Anmelder der hier vorliegenden Anmeldung bereits offengelegten Vorrichtung umfasst die genannte Einrichtung zum Ablenken durch den Coanda-Effekt ein erstes bewegliches Element, das an einer Wand der vorgeschalteten Leitung in der Nähe des Einlasses einer der nachgeschalteten Leitungen bereitgestellt wird und zwischen einer ersten Position, in der es den Luftstrom nicht behindert, und einer zweiten Position, in der es in den Luftstrom hinein ragt, verschoben werden kann, so dass in der ersten Position des beweglichen Elementes der Strom in eine erste nachgeschaltete Leitung eintritt, durch den Coanda-Effekt an einer Wand derselben verbleibt, wohingegen in der zweiten Position des beweglichen Elementes der Strom durch die nachgeschaltete Leitung hindurchgeht und dabei an einer Wand der zweiten nachgeschalteten Leitung verbleibt, die gegenüber der ersten Wand liegt, so dass der Strom in die zweite nachgeschaltete Leitung eintritt.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Luftverteilungsvorrichtung, die auf dem Coanda-Effekt beruht, der oben beschriebenen Art bereitzustellen, die wirksamer sein wird als die bislang vorgeschlagenen Vorrichtungen.
Um das genannte Ziel zu erreichen, besteht der Gegenstand der Erfindung in einer Luftverteilungsvorrichtung beruhend auf dem Coanda-Effekt mit den oben genannten Merkmalen, die weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vorrichtung zum Ablenken der Luft durch den Coanda-Effekt ein zweites bewegliches Element umfasst, das an der zweiten Wand angeordnet ist und zwischen einer ersten Position, in der es den Luftstrom in der vorgeschalteten Leitung nicht behindert, und einer zweiten Position, in der es in den Strom hinein ragt, synchron mit einem anderen verschiebbar ist, so dass, wenn sich das erste bewegliche Element in seiner ersten Position befindet, sich das zweite bewegliche Element in seiner zweiten Position befindet, wohingegen umgekehrt, wenn sich das erste bewegliche Element in seiner zweiten Position befindet, sich das zweite Element in seiner ersten Position befindet.
Aufgrund der oben genannten Merkmale ist die erfindungsgemäße Einrichtung zum Ablenken von Luft durch den Coanda-Effekt wirksamer und zuverlässiger als bislang vorgestellte Systeme.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind das erste und das zweite bewegliche Element integrierter Bestandteil eines einzelnen beweglichen Teiles. Vorzugsweise wird das bewegliche Teil hin- und herschwingend an der Konstruktion angebracht, die die Leitung um eine Gelenkachse herum definiert.
Erfindungsgemäß werden Betätigungseinrichtungen zum Betätigen eines jeden beweglichen Elementes bereitgestellt, wobei die Einrichtungen vorzugsweise aus elektromagnetischen Betätigungseinrichtungen, piezoelektrischen Betätigungseinrichtungen, Formgedächtnis-Betätigungseinrichtungen, Fluid-Betätigungseinrichtungen und Elektromotoren ausgewählt werden.
Eine bevorzugte Anwendung der oben beschriebenen Luftverteilungsvorrichtung betrifft das Luftverteilungssystem in Verbindung mit Instrumententafeln von Kraftfahrzeugen. Es ist jedoch offensichtlich, dass die erfindungsgemäße Verteilungsvorrichtung von allgemeiner Anwendung ist.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf ein Beispiel einer Anwendung auf die Instrumententafel eines Kraftfahrzeuges gemäß Veranschaulichung in den anhängenden Zeichnungen beschrieben werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
1 ist eine Schemazeichnung und veranschaulicht das dem erfindungsgemäßen Luftverteilungssystem zugrundeliegende Prinzip.
2 ist eine teilweise schematische perspektivische Ansicht eines Luftverteilungssystems für die Instrumententafel eines Kraftfahrzeuges entsprechend der Erfindung.
3 ist eine Ansicht eines Details aus 2 in einem vergrößerten Maßstab.
Die 4, 5 und 6 sind Schnittansichten eines Details aus 3 in einem vergrößerten Maßstab, die das erfindungsgemäße System in verschiedenen Betriebsbedingungen zeigen.
7 ist eine perspektivische Schemazeichnung eines Details aus den 4 bis 6.
8 ist eine schematische Ansicht der Betätigungseinrichtung der in 7 gezeigten Position.
9 veranschaulicht eine Variante von 7.
In 1 bezeichnet die Verweisziffer 1 insgesamt eine Instrumententafel (nur schematisch dargestellt) eines Kraftfahrzeuges, in der ein Luftverteilungssystem 2 bereitgestellt wird. Das System 2 umfasst eine Hauptleitung 3, die Luft aus einem Klimatisierungssystem aufnimmt, einschließlich eines Hauptlüfters 4 und eines Heizgerätes/Verdampfers 5. Die Hauptleitung 3 mündet in einer Sammelleitung oder einer Schiene 6, von der Hilfsleitungen 7 abzweigen, die parallel entlang der Instrumententafel verteilt werden, und ein Paar auf der Beifahrerseite, wobei jedes Paar eine Leitung näher an dem Mittelteil der Instrumententafel und eine Leitung näher an einem Seitenfenster des Kraftfahrzeuges aufweist. Jede Hilfsleitung 7 verzweigt in drei Anschlussleitungen 8, 9, 10 (siehe auch 2), von denen eine jede in Luftausströmungsöffnungen in dem Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeuges endet. Insbesondere führt die Leitung 8 Luft zu den Öffnungen 11 zu, die an der Basis der Windschutzscheibe angeordnet sind, um einen Luft strom auf die Innenfläche der letztgenannten zu leiten. Die Leitung 9 endet in einer oder in mehreren Öffnungen 12, die an der Vorderseite der Instrumententafel angeordnet ist oder sind, um Luft zu dem Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeuges zu leiten, und die Leitung 10 endet in einer oder in mehreren Öffnungen 13, die einen Luftstrom zu dem Fußboden des Fahrzeuginnenraumes leitet bzw. leiten.
In dem Bereich, in dem sich eine jede Hilfsleitung 7 in drei Anschlussleitungen 8, 9, 10 verzweigt, werden Einrichtungen zum Verteilen des Luftstromes zwischen den Anschlussleitungen bereitgestellt, was im Folgenden im Detail veranschaulicht werden wird.
Ein wichtiges Merkmal, das auch Gegenstand einer separaten Anmeldung ist, liegt in dem Umstand, dass jede der Hilfsleitungen 7 mit einer zusätzlichen und unabhängigen Einheit zum Regulieren wenigstens eines Merkmals des Luftstromes ausgestattet ist. Insbesondere sind zu einer jeden Hilfsleitung 7 in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel zugehörig eine Einheit 14 zum Regulieren der Strömungsgeschwindigkeit von Luft und eine Einheit 15 zum Regulieren der Lufttemperatur. In dem veranschaulichten Beispiel umfasst die Einheit 14 einen Lüfter mit entsprechendem elektrischem Steuermotor, wohingegen die Einheit 15 einen Abschnitt von Leitung umfasst, in dem ein elektrischer Widerstand eingesetzt ist.
Daher ermöglicht das veranschaulichte Verteilungssystem die Einstellung des Stromes und/oder der Temperatur des Luftstromes, der aus den Öffnungen 11, 12, 13 austritt, separat für eine jede Hilfsleitung 7, das heißt in dem Fall des veranschaulichten Beispiels separat für den Fahrerbereich und für den Beifahrerbereich sowie für beide genannte Bereiche jeweils separat für den Mittelbereich der Instrumententafel und für den Bereich angrenzend an das Fenster.
Die 4 bis 6 veranschaulichen die Art und Weise, in der die Verteilung der Luft, die von den einzelnen Hilfsleitungen 7 in die Anschlussleitungen 8, 9, 10, die davon abzweigen, strömt, gesteuert wird.
Unter Bezugnahme auf die genannten Figuren hat die erste Anschlussleitung 8 eine erste gekrümmte Wand 8a, die auf der Verlängerung einer entsprechenden Wand 7a der Hilfsleitung 7 gesetzt wird. In einer Position, die der genannten Wand entspricht, befindet sich ein bewegliches Element 16 zugehörig zu der Leitung, das schwenkbar um die Gelenkachse 17 an der Wand 7a befestigt ist und zwischen einer ersten Position, die in 4 sichtbar ist, und einer zweiten Position, die in 5 sichtbar ist, verschoben werden kann. In der ersten in 4 veranschaulichten Position behindert das bewegliche Element 16 den Luftstrom F, der von der Hilfsleitung 7 kommt, nicht, so dass der Strom an den Wänden 7a und 8a „haften" bleibt und demzufolge in die erste Anschlussleitung 8 eintritt. In der zweiten Position des beweglichen Elementes 15, die in 5 veranschaulicht wird, ragt das bewegliche Element in den Strom F hinein, so dass es den Strom dazu bringt, durch den Coanda-Effekt an einer gekrümmten Wand 8b gegenüber der Wand 8a zu haften, die sich an dem Einlass der beiden Anschlussleitungen 9, 10 befindet.
Um eine wirksamere Verteilung des Stromes zwischen der Anschlussleitung 8 und den Einlässen 8c der beiden Anschlussleitungen 9, 10 zu erzielen, wird erfindungsgemäß ein weiteres bewegliches Element 18 bereitgestellt, das zwischen einer ersten Position, in der es den Strom F nicht behindert (in 5 veranschaulicht), und einer zweiten Position, in der es in den Strom F (in 4 veranschaulicht) hineinragt, verschoben werden kann. Die beiden beweglichen Elemente 16, 18 müssen synchron gesteuert werden, so dass, wenn sich das bewegliche Element 16 in seiner ersten Position befindet, das bewegliche Element 18 in seiner zweiten Position (4) befindet, wohingegen, wenn sich das erste bewegliche Element 16 in seiner zweiten Position befindet, das zweite bewegliche Element 18 in seiner ersten Position befindet (5). In dem Fall des veranschaulichten Beispiels wird dies auf sehr einfache Weise erzielt, da das bewegliche Element 16 und das bewegliche Element 18 aus einem Einzelteil 19 ausgebildet sind, das gelenkig an der Konstruktion der Leitung 7 um die Achse 17 befestigt ist. Wie aus 7 ersichtlich ist, umfasst das Teil 19 ein flügelförmiges Teil, das das Element 16 definiert, und ein U-förmiges Teil, das fest mit dem Flügel 16 verbunden und im Wesentlichen orthogonal dazu ist, der ein gebogenes Kreuzteil umfasst, das das bewegliche Element 18 darstellt.
In dem in 4 veranschaulichten Zustand fördert das bewegliche Element „Haften" des Stromes F an der Wand 8, indem es den Strom F daran hindert, an der Wand 8b anzuhaften. Da in dem in 5 veranschaulichten Zustand das Element 18 den Strom F nicht behindert, kann der Strom durch den Coanda-Effekt an der Wand 8b haften.
Wie aus den 4 bis 6 ersichtlich ist, wird weiterhin ein bewegliches Element 19, das ein erstes bewegliches Element 16 und ein zweites bewegliches Element 18, beide ähnlich den oben beschriebenen, umfasst, an einer Position entsprechend den Einlässen 8c der beiden Anschlussleitungen 9, 10 bereitgestellt. Die Funktionsweise des zweiten beweglichen Elementes ist ähnlich wie oben beschrieben. In dem in 5 veranschaulichten Zustand haftet der Strom aufgrund des Coanda-Effektes an einer ersten gekrümmten Wand 9a der Anschlussleitung 9, so dass der Strom in die Leitung eintritt, wohingegen in dem in 6 veranschaulichten Zustand der Strom an der Wand 10a, die ebenfalls gekrümmt ist, der Anschlussleitung 10 haftet, so dass der Strom in diese Leitung eintritt. Weiterhin erfüllt das bewegliche Element 18 in diesem Fall auch die Funktion des Behinderns (in dem in 4 veranschaulichten Zustand) eines möglichen Teiles des Hauptstromes F, der in die Einlässe 8c eintreten soll, wodurch diesem eine Umwälzbewegung (4) verliehen wird, die die Einlässe 8c „behindern", wodurch unerwünschte Leckagen von Luft in die Leitungen 9, 10 auf ein Minimum reduziert werden.
Zu dem gleichen Zweck werden an einer Position entsprechend den Einlässen der Anschlussleitung 8 und der Anschlussleitung 9 Luftumwälzungsdurchlässe 20 bereitgestellt, die so geformt sind, dass unter den In 5 bzw. in 6 veranschaulichten Bedingungen mögliche unerwünschte Leckagen von Luft zu einer Luftumwälzung C führen, die die Leitung verstopft, in die der Strom geleitet werden soll.
Die beweglichen Elemente 19 werden durch Betätigungseinrichtungen einer beliebigen Art, wie zum Beispiel elektromagnetische Betätigungseinrichtungen (wie zum Beispiel die Betätigungseinrichtung 40 in 8) oder piezoelektrische Betätigungseinrichtungen oder Formgedächtnis-Betätigungseinrichtungen, gesteuert.
8 veranschaulicht eine Variante des Elementes 19, bei der der U-förmige Abschnitt, der das bewegliche Element 18 definiert, auch Flügel 21 beinhaltet, die die Funktion des Begradigens des Luftstromes erfüllen.
Unbeschadet des Grundsatzes der Erfindung können Details des Aufbaus und der Ausführungsbeispiele von der Beschreibung und Veranschaulichung in dieser Schrift in ei nem breiten Bereich abweichen, ohne dass damit von den Patentansprüchen abgewichen würde.

Claims

Luftverteilungsvorrichtung, die auf dem Coanda-Effekt beruht und eine Leitung (7), die stromauf angeordnet ist und sich in eine Vielzahl von Leitungen (8, 9, 10) verzweigt, die stromab angeordnet sind, sowie eine Einrichtung umfasst, die den Luftstrom (F), der die stromauf angeordnete Leitung durchläuft, unter Nutzung des Coanda-Effektes in die eine oder die andere der stromab angeordneten Leitungen (8, 9, 10) ablenkt, wobei die Einrichtung ein erstes bewegliches Element (16) umfasst, das an einer Wand (7a) der stromauf angeordneten Leitung (7) in der Nähe des Einlasses einer stromab angeordneten Leitung (8) vorhanden ist und zwischen einer ersten Position, in der es den Luftstrom (F) nicht behindert, und einer zweiten Position so verschoben werden kann, dass in der ersten Position des ersten beweglichen Elementes (16) der Strom in die erste stromab angeordnete Leitung (8) eintritt und durch den Coanda-Effekt an einer Wand (8a) der letzteren haften bleibt, während in der zweiten Position des beweglichen Elementes (16) der Luftstrom (F) dazu neigt, in eine zweite stromab gerichtete Leitung (9) einzutreten und durch den Coanda-Effekt dazu neigt, an einer Wand (8b) zu haften, die der ersten Wand (8a) gegenüber liegt, wobei die Einrichtung zum Ablenken der Luft durch den Coanda-Effekt ein zweites bewegliches Element (18) umfasst, das an der zweiten Wand (8b) vorhanden ist und zwischen einer ersten Position, in den es den Luftstrom (F) nicht behindert, so dass der Luftstrom dazu neigt, an der zweiten Wand (8b) zu haften, und einer zweiten Position verschoben werden kann, und das erste bewegliche Element (16), sowie das zweite bewegliche Element (18) synchron zueinander verschoben werden können, so dass, wenn sich das erste bewegliche Element in der ersten Position befindet, sich das zweite bewegliche Element (18) in seiner zweiten Position befindet, und umgekehrt, wenn sich das erste bewegliche Element (16) in seiner zweiten Position befindet, sich das zweite bewegliche Element (18) in der ersten Position befindet, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass das erste bewegliche Element (16) in seiner zweiten Position in den Luftstrom (F) hinein vorsteht, und dass das zweite bewegliche Element (18) in seiner zweiten Position in den Luftstrom (F) hinein vorsteht und ihn zwingt, an der ersten Wand (8a) zu haften.
Luftverteilungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei beweglichen Elemente (16, 18) einen integralen Teil eines einzelnen beweglichen Elementes (19) bilden.
Luftverteilungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes bewegliche Element (16, 18; 19) an der Struktur, die die stromauf angeordnete Leitung (7) bildet, um eine Gelenkachse (17) schwingend angebracht ist.
Luftverteilungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Betätigungseinrichtungen zum Bewegen aller beweglichen Elemente (16, 18, 19)) vorhanden sind.
Luftverteilungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtungen aus elektromagnetischen Betätigungseinrichtungen, piezoelektrischen Betätigungseinrichtungen, Formgedächtnis-Betätigungseinrichtungen, Fluid-Betätigungseinrichtungen und Elektromotoren ausgebildet wird.
Luftverteilungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite bewegliche Element (18) durch eine rahmenartige Struktur gebildet wird, die ein Fenster begrenzt, das von dem Luftstrom (F) durchlaufen wird, und eine Vielzahl von Flügeln (21) zum Begradigen des Luftstroms trägt.