DE60202025T2

DE60202025T2 - Fahrzeugklimaanlage mit Modusumschaltsystem

Info

Publication number: DE60202025T2
Application number: DE60202025T
Authority: DE
Inventors: Nobukazu Kariya-city Kuribayashi; Tatsumi Kariya-city Kumada; Shigeki Kariya-city Harada; Koichi Kariya-city Ito; Junji Toyota-city Yokoi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: EP1283118A3; US20030029609A1; EP1283118A2; DE60202025D1; JP2003054244A; EP1283118B1; US6761214B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem für Antriebsmodusschaltklappen und eine Temperaturregeleinheit unter Verwendung eines einzigen Stellantriebs in einer Fahrzeug-Klimaanlage. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Modusschaltmuster, wenn ein Luftauslassmodus manuell eingestellt wird.
2. Beschreibung des technischen Hintergrundes
In einer herkömmlichen Fahrzeug-Klimaanlage werden eine Innenluft/Außenluft-Wechselklappe, Modusschaltklappen und eine Temperaturregeleinheit, wie beispielsweise eine Luftmischklappe und ein Heißwasserventil, unabhängig jeweils durch Stellantriebe (Servomotoren) betätigt. Deshalb sind viele Stellantriebe erforderlich, wodurch die Produktionskosten der Fahrzeug-Klimaanlage steigen.
Um die Anzahl der Stellantriebe zu verringern, schlagen die Erfinder der vorliegenden Erfindung einen einzigen Stellantrieb zum Durchführen einer Lufttemperaturregelung und eines Schaltbetriebs eines Luftauslassmodus vor. D.h. der Luftauslassmodus wird zu einem Gesichtsmodus, einem Doppelmodus und einem Fußmodus geschaltet, wenn eine Betriebsstellung einer Temperaturregeleinheit von einer Niedertemperaturseite zu einer Hochtemperaturseite bewegt wird, sodass die Temperaturregelung und der Schaltbetrieb des Luftauslassmodus durch den einzigen Stellantrieb durchgeführt werden.
Wenn jedoch die Temperaturregelung und der Schaltbetrieb des Luftauslassmodus mittels des einzigen Stellantriebs durchgeführt werden, ist die Beziehung zwischen der Betriebsstellung der Temperaturregeleinheit und dem Schaltbetrieb des Luftauslassmodus auf eine feste Beziehung fixiert. Demgemäß ist es zum Beispiel unmöglich, einen Klimazustand einzustellen, in dem Hochtemperaturluft oder Nieder temperaturluft zu Ober- und Unterseiten in einer Fahrgastzelle im Doppelmodus geblasen wird, und ein Auswahlbereich des Klimazustands wird eng. Alternativ ist es schwierig, einen Entfrostermodus unabhängig von der Betriebsstellung der Temperaturregeleinheit einzustellen, wann immer eine Windschutzscheibe beschlägt.
Die DE 100 58 953 zeigt eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht der obigen Probleme ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeug-Klimaanlage vorzusehen, bei der ein Automatikbereich und ein manueller Bereich in unterschiedlichen Betriebswinkelbereichen eines Stellantriebs eingestellt werden können, während eine Temperaturregeleinheit und ein Modusschaltelement durch den Stellantrieb betätigt werden. Im Automatikbereich wird einer der Luftauslassmodi automatisch entsprechend einer Betriebsstellung der Temperaturregeleinheit geschaltet. Im manuellen Bereich wird zu einem beliebigen Zeitpunkt durch einen Fahrgast nur ein Mehrfachmodus oder ein Entfrostermodus manuell geschaltet.
Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Betriebswinkel des Stellantriebs in der Fahrzeug-Klimaanlage zu verkleinern.
Es ist eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Temperaturveränderung der in eine Fahrgastzelle geblasenen Luft bei einem Modusschalten des manuellen Bereichs zu beschränken.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einer Fahrzeug-Klimaanlage ein einziger Stellantrieb zum Antreiben sowohl einer Temperaturregeleinheit als auch eines Modusschaltelements in einem ersten Betriebswinkelbereich und in einem zweiten Betriebswinkelbereich verschieden von dem ersten Betriebswinkelbereich betätigt, und eine Steuereinheit zum Steuern des Betriebs des Stellantriebs stellt einen Automatikbereich in dem ersten Betriebswinkelbereich des Stellantriebs und einen manuellen Bereich in dem zweiten Betriebswinkelbereich des Stellantriebs ein. Im Automatikbereich wird ein Modus aus mehreren Luftauslassmodi automatisch durch das Modusschaltelement entsprechend einer Betriebsstellung der Temperaturregel einheit geschaltet. Andererseits wird im manuellen Bereich einer von vorbestimmten Modi manuell durch das Modusschaltelement unabhängig von der Betriebsstellung der Temperaturregeleinheit eingestellt. Zusätzlich sind die vorbestimmten Modi im manuellen Bereich nur ein Mehrfachmodus, in dem Luft gleichzeitig aus einer Gesichtsöffnung, einer Fußöffnung und einer Entfrosteröffnung geblasen wird, und ein Entfrostermodus, in dem Luft aus der Entfrosteröffnung geblasen wird. Durch Einstellen des Mehrfachmodus können Funktionen entsprechend einem Doppelmodus und eines Fuß/Entfrostermodus erzielt werden. Weil nur der Mehrfachmodus und der Entfrostermodus im manuellen Bereich eingestellt werden, kann ein Betriebswinkelbereich des Stellantriebs für den manuellen Bereich kleiner gemacht werden, und ein gesamter Betriebswinkel des Stellantriebs kann reduziert werden. Ferner kann die Veränderung der Temperatur der in die Fahrgastzelle geblasenen Luft im manuellen Bereich eingeschränkt werden, und ein Klimagefühl für einen Fahrgast in einer Fahrgastzelle kann im manuellen Bereich verbessert werden. Hierbei können die Luftauslassmodi im Automatikbereich einen Gesichtsmodus, in dem Luft aus der Gesichtsöffnung geblasen wird, einen Doppelmodus, in dem Luft aus sowohl der Gesichtsöffnung als auch der Fußöffnung geblasen wird, und einen Fußmodus, in dem Luft aus der Fußöffnung geblasen wird, enthalten.
Bevorzugt wird im manuellen Bereich aus dem Mehrfachmodus und dem Entfrostermodus der Mehrfachmodus bezüglich einer Veränderung des Betriebswinkels des Stellantriebs angrenzend an den Automatikbereich eingestellt. Deshalb kann der Mehrfachmodus, der allgemeinen Anforderungen des Fahrgasts genügt, in einer kurzen Zeit nur durch geringes Verändern des Betriebswinkels des Stellantriebs von dem Automatikbereich einfach manuell eingestellt werden. Alternativ wird im manuellen Bereich aus dem Mehrfachmodus und dem Entfrostermodus der Entfrostermodus bezüglich der Veränderung des Betriebswinkels des Stellantriebs angrenzend an den Automatikbereich eingestellt. In diesem Fall kann der für ein sicheres Fahren erforderliche Entfrostermodus durch geringfügiges Ändern des Betriebswinkels des Stellantriebs von dem Automatikbereich in einer kurzen Zeit eingestellt werden. Deshalb kann in diesem Fall eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs schnell entfrostet werden.
Vorzugsweise ist ein einziges Betätigungselement angeordnet, um den Mehrfachmodus und den Entfrostermodus im manuellen Bereich durch eine manuelle Betätigung des Betätigungselements manuell einzustellen. Deshalb können der Mehrfachmodus und der Entfrostermodus im manuellen Bereich einfach manuell eingestellt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht eines Hauptteils einer Fahrzeug-Klimaanlage gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2A und 2B Perspektivansichten jeweils eines Armaturenbretts mit Luftauslassöffnungen der Fahrzeug-Klimaanlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 eine schematische Darstellung eines Verbindungsmechanismus eines für die Fahrzeug-Klimaanlage des ersten Ausführungsbeispiels benutzten Klappenantriebssystems;
4 eine schematische Darstellung eines Montagezustandes des Klappenantriebssystems in einer Klimaeinheit der Fahrzeug-Klimaanlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 eine Darstellung zur Erläuterung von Betriebseigenschaften der Fahrzeug-Klimaanlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
6 eine Vorderansicht eines Beispiels einer in dem ersten Ausführungsbeispiel benutzten Klimabedientafel;
7 ein Blockschaltbild einer elektrischen Steuerung einer elektronischen Steuereinheit (ECU) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
8 ein Flussdiagramm des Steuerbetriebs der elektronischen Steuereinheit (ECU) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
9 eine Darstellung eines Untersuchungsergebnisses der Erfinder der vorliegenden Erfindung für einen manuellen Luftauslassmodus;
10 eine Darstellung zur Erläuterung von Betriebseigenschaften der Fahrzeug-Klimaanlage gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
11 eine Vorderansicht eines Beispiels einer in einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung benutzten Klimabedientafel;
12 eine Vorderansicht eines Beispiels einer in einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung benutzten Klimabedientafel; und
13 eine Darstellung zur Erläuterung von Betriebseigenschaften einer Fahrzeug-Klimaanlage eines Vergleichsbeispiels.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DERZEIT BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun Bezug nehmend auf 1 – 9 beschrieben. Im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrzeug-Klimaanlage zum Beispiel vom Typ einer halbzentralen Anordnung. Eine Klimaeinheit 10 der Fahrzeug-Klimaanlage ist in einem Fahrzeug entsprechend der in 1 gezeigten Anordnung in einer Oben/Unten-Richtung des Fahrzeugs und einer Vorne/Hinten-Richtung des Fahrzeugs angeordnet. Die Klimaeinheit 10 ist in einem an einer Vorderseite in einer Fahrgastzelle angeordneten Armaturenbrett an einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt in einer Rechts/Links-Richtung des Fahrzeugs angeordnet. Die Oben/Unten-Richtung, die Vorne/Hinten-Richtung und die Rechts/Links-Richtung in 2A, 2B sind tatsächliche Richtungen in dem Fahrzeug.
Eine Gebläseeinheit (nicht dargestellt) zum Blasen von Luft in die Klimaanlage 10 ist von der Klimaeinheit 10 in der Rechts/Links-Richtung des Fahrzeugs zu einer Seite (Beifahrersitzseite) versetzt angeordnet. Bekanntermaßen enthält die Gebläseeinheit einen Innenluft/Außenluft-Wechselkasten zum Schalten und Einleiten von Innenluft oder Außenluft. Ferner enthält die Gebläseeinheit einen elektrischen Zentrifugalgebläselüfter zum Blasen der von dem Innenluft/Außenluft-Wechselkasten eingeleiteten Luft in die Klimaeinheit 10.
Die Klimaeinheit 10 enthält ein Klimagehäuse 11 aus Kunstharz zum Definieren eines Luftkanals, durch welchen Luft von einer Fahrzeugvorderseite zu einer Fahrzeugrückseite strömt, während sie durch einen Verdampfapparat 12 und einen Heizkern 13 gelangt, die darin angeordnet sind.
In dem Luftkanal des Klimagehäuses 11 ist der an einer luftstromaufwärtigen Seite des Heizkerns 13 positionierte Verdampfapparat 12 an einer Fahrzeugvorderseite des Heizkerns 13 angeordnet. Bekanntermaßen ist der Verdampfapparat 12 ein kühlender Wärmetauscher zum Kühlen von Luft durch Aufnehmen von Wärme aus der Luft als Verdampfungswärme des Kältemittels in einem Kühlkreis. Der Heizkern 13 ist ein heizender Wärmetauscher zum Heizen der Luft mittels heißen Wassers (Kühlwasser) von einem Fahrzeugmotor als Wärmequelle. Das Klimagehäuse 11 hat einen Lufteinlassabschnitt 14, von dem die von der Gebläseeinheit geblasene Luft in den Luftkanal strömt, an einer Seitenfläche davon an der vordersten Seite des Fahrzeugs und auf einer Seite des Beifahrersitzes.
Ein Kaltluft-Bypasskanal 15 ist in dem Klimagehäuse 11 an einer Oberseite des Heizkerns 13 vorgesehen, und eine plattenartige Luftmischklappe 16 ist unmittelbar an einer luftstromabwärtigen Seite des Verdampfapparats 12 (Rückseite des Fahrzeugs) um eine Drehwelle 16a drehbar angeordnet. Die Luftmischklappe 16 steuert die in eine Fahrgastzelle zu blasende Luft auf eine gewünschte Temperatur durch Einstellen eines Mischverhältnisses zwischen der durch den Kaltluft-Bypasskanal 15 strömenden Luft und der durch einen Kernabschnitt 13a des Heizkerns 13 strömenden Luft. D.h. im ersten Ausführungsbeispiel bildet die Luftmischklappe 16 eine Temperaturregeleinheit der in die Fahrgastzelle geblasenen Luft.
Ein Warmluftkanal 17 ist an einer Position unmittelbar hinter dem Heizkern 13 in der Oben/Unten-Richtung verlaufend vorgesehen. Warme Luft aus dem Warmluftkanal 17 und kalte Luft aus dem Kaltluft-Bypasskanal 15 werden in einem Luftmischraum 18 des Klimagehäuses 11 gemischt, sodass man klimatisierte Luft mit einer gewünschten Temperatur erhalten kann.
Mehrere Luftöffnungen, durch welche die klimatisierte Luft in die Fahrgastzelle geblasen wird, sind in dem Klimagehäuse 11 an einer luftstromabwärtigen Seite des Luftkanals vorgesehen. Von den Luftöffnungen ist eine Entfrosteröffnung 19 in dem Klimagehäuse 11 an einer oberen Seitenfläche im Wesentlichen mittig in der Vorne/Hinten-Richtung des Fahrzeugs vorgesehen. Die klimatisierte Luft wird zu einer Innenfläche einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs aus der Entfrosteröffnung 19 durch eine Entfrosterleitung (nicht dargestellt) geblasen. Die Entfrosteröffnung 19 wird durch eine plattenartige Entfrosterklappe 20 geöffnet und geschlossen, die drehbar um eine Drehwelle 20a angeordnet ist.
Eine Gesichtsöffnung 22 ist in dem Klimagehäuse 11 an der oberen Seitenfläche an einem Rückseitenabschnitt der Entfrosteröffnung 19 vorgesehen. Die Gesichtsöffnung 22 steht mit einem Paar mittleren Gesichtsluftauslässen 72 und einem Paar seitlichen Gesichtsluftauslässen 73 des Armaturenbretts durch Gesichtsleitungen in Verbindung, sodass die klimatisierte Luft aus des Gesichtsluftauslässen 72, 73 zu dem Kopfbereich eines Fahrgasts in der Fahrgastzelle geblasen wird. Die Gesichtsöffnung 22 wir durch eine plattenartige Gesichtsklappe 23 geöffnet und geschlossen, die um eine Drehwelle 23a drehbar angeordnet ist.
Es sind Einlassöffnungen der seitlichen Gesichtsleitungen, die mit den seitlichen Gesichtsauslässen 73 auf der rechten und der linken Seite in dem Armaturenbrett 70 verbunden sind, so vorgesehen, dass sie durch einen Kerbabschnitt der Gesichtsplatte 23 immer geöffnet sind, selbst wenn die Gesichtsöffnung 22 durch die Gesichtsklappe 23 geschlossen ist. Die seitlichen Gesichtsluftauslässe 73 sind angrenzend an das rechte und das linke Ende des Armaturenbretts 70 an einer Oberseite des Armaturenbretts 70 vorgesehen. Die mittleren Gesichtsluftauslässe 72 sind an zwei rechten und linken Positionen um die Mitte an der Oberfläche des Armaturenbretts 70 in der Rechts/Links-Richtung des Fahrzeugs vorgesehen. Ein Schließmechanismus 72a ist in jedem der mittleren Gesichtsluftauslässe 72 vorgesehen, um einen Luftstrom aus dem mittleren Gesichtsluftauslass 72 zu sperren.
Der Schließmechanismus 72a kann mit verschiedenen Konstruktionen aufgebaut sein. Zum Beispiel kann der Schließmechanismus durch ein in einem Rahmenabschnitt des mittleren Gesichtsluftauslasses 72 drehbar gehaltenes Gitterluftführungselement gebildet sein. In diesem Fall sind Drehwellen integral mit beiden Endabschnitten des Gitterluftführungselements vorgesehen, und das Gitterluftführungselement ist in dem Rahmenabschnitt des mittleren Gesichtsluftauslasses 72 durch die Drehwellen drehbar gehalten, um durch eine manuelle Betätigung manuell gedreht zu werden.
2A zeigt einen Zustand, in dem beide mittleren Gesichtsluftauslässe 72 durch den Schließmechanismus 72a geöffnet sind. Wenn der Schließmechanismus 72a aus dem Zustand in 2A um einen etwa rechten Winkel in der Oben/Unten-Richtung des Fahrzeugs manuell gedreht wird, wird der Luftstrom aus dem mittleren Gesichtsluftauslass 72 durch eine Plattenfläche des Schließmechanismus 72a gesperrt, wie in 2B dargestellt.
Im ersten Ausführungsbeispiel kann ein Klappenelement unabhängig an einer luftstromaufwärtigen Seite des Gitterluftführungselements angeordnet sein, und der Schließmechanismus 72a kann durch das Klappenelement gebildet sein. Ähnlich dem in den mittleren Gesichtsluftauslässen 72 kann das Gitterluftführungselement in den seitlichen Gesichtsluftauslässen 73 vorgesehen sein, und der das Gitterluftführungselement verwendende Schließmechanismus oder ein von dem Gitterluftführungselement separater Schließmechanismus kann benutzt werden.
Wie in 1 dargestellt, ist eine Fußöffnung 24 in dem Klimagehäuse 11 an einer Unterseite der Gesichtsöffnung 22 so vorgesehen, dass sie mit auf rechten und linken Seiten des Klimagehäuses 11 an einer luftstromabwärtigen Seite vorgesehenen Fußluftauslässen 25 in Verbindung steht. Warme Luft wird aus den Fußluftauslässen 25 zu dem Fußbereich eines Fahrgasts in der Fahrgastzelle ge blasen. Die Fußöffnung 24 wird durch eine plattenartige Fußklappe 26 geöffnet und geschlossen, die um eine Drehwelle 26a drehbar angeordnet ist.
In 1 werden die Öffnungen 19, 22, 24 durch die drei Klappen 20, 23 bzw. 26 geöffnet und geschlossen. Jedoch können die Entfrosteröffnung 19 und die Gesichtsöffnung 22 bekanntermaßen auch durch eine gemeinsame einzelne Klappe geöffnet und geschlossen werden, oder die Gesichtsöffnung 22 und die Fußöffnung 24 können durch eine gemeinsame einzelne Klappe geöffnet und geschlossen werden.
Die einen seitlichen Endabschnitte der Drehwelle 16a der Luftmischklappe 16, der Drehwelle 20a der Entfrosterklappe 20, der Drehwelle 23a der Gesichtsklappe 23 und der Drehwelle 26a der Fußklappe 26 ragen aus dem Klimagehäuse 11 heraus und sind durch einen Verbindungsmechanismus und dergleichen eines Klappenantriebssystems mit einem Stellantrieb 27 verbunden. Im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden durch Betätigung des Stellantriebs 27 die Luftmischklappe 16 für die Temperaturregelung und die Modusschaltklappen 20, 23, 26 geöffnet und geschlossen.
Zum Beispiel enthält der Stellantrieb 27 einen Gleichstrommotor (Servomotor) und einen Positionsdetektor zum Erfassen einer Drehstellung des Motors. In diesem Fall kann der Stellantrieb 27 seine Drehstellung an einer vorbestimmten Drehstellung steuern und kann im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden. Als Stellantrieb 27 kann ein Schrittmotor oder dergleichen verwendet werden. In diesem Fall kann eine Drehstellung des Stellantriebs 27 unter Verwendung von ihm eingegebenen Impulszahlsignalen auf eine vorbestimmte Drehstellung gesteuert werden.
Als nächstes wird nun das Klappenantriebssystem zum Antreiben der Luftmischklappe 16 und der Modusschaltklappen 20, 23, 26 mittels des einzigen Stellantriebs 27 Bezug nehmend auf 3 – 5 beschrieben.
Wie in 3 und 4 dargestellt, ist der Stellantrieb 27 aus einem Servomotor an einer Außenseite des Klimagehäuses 11 an einer bestimmten Position (z.B. Fahrersitzseite) angeordnet, und eine Ausgangswelle 28 des Stellantriebs 27 ist integral mit einer Verteilungsverbindung 29 verbunden. Wie in 4 dargestellt, hat die Verteilungsverbindung 29 etwa eine Scheibenform. Eine Oberfläche (Rückseite in 4) der Verteilungsverbindung 29 hat eine Temperaturregeleingriffsnut 30 und eine Modusschalteingriffsnut 31. Wie in 4 dargestellt, sind die Nuten 30 und 31 etwa in C-Formen ausgebildet, und die Verteilungsverbindung 29 ist derart vorgesehen, dass die Krümmungsrichtungen der etwa C-Formen einander entgegengesetzt sind.
Ein mit einem Verbindungshebel integral vorgesehener Stift 33 ist verschiebbar in die Temperaturregeleingriffsnut 30 eingepasst, wie in 3 dargestellt. Der Verbindungshebel 32 ist durch eine Drehwelle 34 drehbar an dem Klimagehäuse 11 gehalten und durch eine Verbindungsstange 35 mit einem Luftmischklappenhebel (A/M-Hebel) 36 verbunden.
Der Luftmischklappenhebel 36 ist integral mit der Drehwelle 16a der Luftmischklappe 16 verbunden, um so zusammen mit der Luftmischklappe 16 gedreht zu werden. Demgemäß wird der Stift 33 durch eine Drehung der Verteilungsverbindung 20 entlang der Form der Temperaturregeleingriffsnut 30 verschoben, sodass die Luftmischklappe 16 durch den Verbindungshebel 32, die Verbindungsstange 35 und den Luftmischklappenhebel 36 um die Drehwelle 16a gedreht wird.
Die Luftmischklappe 16 wird zwischen einer maximalen Kühlstellung (d.h. die Stellung, bei der ein Luftkanal des Heizkerns 13 vollständig geschlossen ist), die durch die durchgezogene Linie in 1 angegeben ist, und einer maximalen Heizstellung (d.h. Stellung, in der der Kaltluft-Bypasskanal 15 vollständig geschlossen ist), die durch eine gestrichelte Linie in 1 angezeigt ist, gedreht. Ein Öffnungsgrad der Luftmischklappe 16 ist in der maximalen Kühlstellung (Stellung der niedrigsten Temperatur) auf 0% eingestellt und in der maximalen Heizstellung (Stellung der höchsten Temperatur) auf 100% eingestellt.
Ein mit einem Verbindungshebel 37 integral vorgesehener Stift 38 ist verschiebbar in die Modusschalteingriffsnut 31 eingepasst, wie in 3 dargestellt. Der Verbindungshebel 37 ist durch eine Drehwelle 39 drehbar an dem Klimagehäuse 11 gehalten und durch eine Verbindungsstange 40 mit einer Modusverbindung 41 ver bunden. Die Modusverbindung 41 ist durch eine Drehwelle 42 drehbar an dem Klimagehäuse 11 gehalten.
Die Modusverbindung 41 ist mit einer Entfrostereingriffsnut 41a, einer Gesichtseingriffsnut 41b und einer Fußeingriffsnut 41c versehen. Ein Stift 43 ist verschiebbar in die Entfrostereingriffsnut 41a eingepasst, und ein Zwischenhebel 44 wird entsprechend einer Verschiebung des Stifts 43 gedreht. Ein Antriebshebel 45 der Entfrosterklappe 20 wird durch den Zwischenhebel 44 um die Drehwelle 20a der Entfrosterklappe 20 gedreht, sodass die Entfrosterklappe 20 gedreht werden kann.
Ein Stift 47 eines Antriebshebels 46 der Gesichtsklappe 23 ist verschiebbar in die Gesichtseingriffsnut 41b eingepasst und ein Stift 49 eines Antriebshebels 49 der Fußklappe 26 ist verschiebbar in die Fußeingriffsnut 41c eingepasst. Die Gesichtsklappe 23 und die Fußklappe 26 können entsprechend der Verschiebung der Stifte 47, 49 durch die Antriebshebel 46, 48 jeweils um die Drehwellen 23a, 26a gedreht werden.
5 zeigt eine Öffnungsgradveränderung der Luftmischklappe 16 und eine Veränderung des Luftauslassmodus bezüglich einer Veränderung des Antriebswinkels des Stellantriebs (Servomotor) 27. Wie in 5 dargestellt, wird ein Temperaturregelmuster, in dem ein Öffnungsgrad der Luftmischklappe 16 zwischen 0% (maximale Kühlstellung MC) und 100% (maximale Heizstellung MH) verändert wird, dreimal wiederholt, wenn ein Betriebswinkel des Stellantriebs 27 sich um 288° ändert.
Insbesondere wird, wenn der Betriebswinkel des Stellantriebs 27 in einem Bereich zwischen 0° und θ5 (z.B. 120° in diesem Ausführungsbeispiel) liegt, der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 16 in einem Bereich von 0% bis 100% verändert, und der Luftauslassmodus wird entsprechend einem Anstieg des Öffnungsgrades der Luftmischklappe 16 automatisch zu dem Gesichtsmodus, dem Doppelmodus und dem Fußmodus in dieser Reihenfolge geschaltet. D.h. der Betriebsbereich des Stellantriebs zwischen 0° und θ5 ist ein Automatikbereich, in dem der Luftauslassmodus entsprechend dem Öffnungsgrad der Luftmischklappe 16 automatisch geschaltet wird.
Wenn dagegen der Betriebswinkel des Stellantriebs 27 in einem Bereich zwischen θ5 und θ9 (z.B. 288° in diesem Ausführungsbeispiel) liegt, wird der Luftauslassmodus manuell geschaltet. D.h. in dem Betriebsbereich des Stellantriebs 27 zwischen θ6 und θ7 wird ein Mehrfachmodus manuell als ein manueller Luftauslassmodus eingestellt. Der Mehrfachmodus ist in dem Betriebsbereich zwischen θ6 und θ7 fixiert, und der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 16 wird in einem gesamten Bereich zwischen 100% – 0% verändert. Im Mehrfachmodus sind die Entfrosteröffnung 19, die Gesichtsöffnung 22 und die Fußöffnung 24 alle gleichzeitig geöffnet, sodass die Luft gleichzeitig aus dem Entfrosterluftauslass 71, den Gesichtsluftauslässen 72, 73 und den Fußlustauslässen 25 in die Fahrgastzelle geblasen wird. In dem Betriebsbereich des Stellantriebs 27 zwischen θ8 und θ9 wird ein Entfrostermodus manuell als der manuelle Luftauslassmodus eingestellt, sodass die Entfrosteröffnung 19 durch die Entfrosterklappe 20 geöffnet wird. Der Entfrostermodus ist in dem Betriebsbereich zwischen θ8 und θ9 fixiert, und der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 16 wird in dem gesamten Bereich zwischen 0% – 100% verändert.
In 5 geben gepunktete Bereiche Änderungsbereiche an, in denen der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 16 bezüglich einer Änderung des Betriebswinkels des Stellantriebs 27 verändert wird, und weiße Bereiche geben Schaltbereiche an, in denen der Luftauslassmodus durch Antreiben der Modusschaltklappen 20, 23, 26 geschaltet wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind die gepunkteten Bereiche zum Antreiben der Luftmischklappe 16 und die weißen Bereiche zum Antreiben der Modusschaltklappen 20, 23, 26 abwechselnd eingestellt. Deshalb kann ein für den Stellantrieb 27 notwendiges Betätigungsdrehmoment reduziert werden, und die Größe des Stellantriebs 27 kann verringert werden.
Um die Luftmischklappe 16 und die Modusschaltklappe 20, 23, 26 abwechselnd anzutreiben, sind ein Antriebsnutabschnitt zum Antreiben der Stifte 33, 38 und ein Leerlaufnutabschnitt zum Stoppen des Antriebs der Stifte 33, 38 in einer Nutlängsrichtung in der Temperaturregeleingriffsnut 30 und der Modusschalteingriffsnut 31 der Verteilungsverbindung 29 abwechselnd vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Leerlaufnutabschnitt im Wesentlichen in eine Kreisbogennut ausgebildet, bei der die Drehmitte der Verteilungsverbindung 29, d.h. die Motorausgangswelle 28 als eine Drehmitte benutzt wird. Deshalb werden die Stifte 33, 38 in bestimmten Betriebsbereichen nicht angetrieben, selbst wenn die Verteilungsverbindung 29 dreht.
Insbesondere wird der Stift 33 bei den Antriebsnutabschnitten in den fünf gepunkteten Bereichen relativ zu der Betriebswinkeländerung des Stellantriebs 27 in der Temperaturregeleingriffsnut 30 angetrieben, sodass die Luftmischklappe 16 angetrieben wird. Im Gegensatz dazu wird in den weißen Bereichen in 5, weil der Stift 33 in den Leerlaufnutabschnitten positioniert ist, die Betätigung des Stifts 33 gestoppt und der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 16 wird fixiert.
Ferner wird in der Modusschalteingriffsnut 31, wenn der Stift 38 in den Leerlaufnutabschnitten in den fünf gepunkteten Bereichen positioniert ist, die Betätigung des Stifts 38 gestoppt, und die Modusschaltklappen 20, 23, 26 werden bei den bestimmten Positionen gehalten. Deshalb ist in diesem Fall der Luftauslassmodus in einem bestimmten Modus fixiert. Andererseits wird der Stift 38 in den vier weißen Bereichen in 5, weil der Stift 38 in den Antriebsnutabschnitten positioniert ist, angetrieben und ein Luftauslassmodus wird durch Verändern der Betriebsstellungen der Modusschaltklappen 20, 23, 26 geschaltet.
6 zeigt ein Beispiel einer Klimabedientafel 50 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Klimabedientafel 50 enthält einen Modusschaltknopf 51, der ein Moduseinstellbedienelement ist. Der Modusschaltknopf 51 enthält einen Mehrfachmodus-Druckknopfschalter 51a, der ein Signal zum manuellen Einstellen des Mehrfachmodus schickt, und einen Entfroster-Druckknopfschalter 51b, der ein Signal zum manuellen Einstellen des Entfrostermodus schickt. Beide Schalter 51a, 51b sind so vorgesehen, dass, wenn einer der Schalter 51a, 51b eingeschaltet wird, der andere davon ausgeschaltet wird. Ferner wird in einem Einschaltzustand eines Schalters 51a, 51b, wenn der eine Schalter 51a, 51b wieder gedrückt wird, der Einschaltzustand des einen Schalters 51a, 51b gelöst.
Ferner enthält die Klimabedientafel 50 zusätzlich zu dem Modusschaltknopf 51 ein Temperatureinstellelement 52 mit einem Drehknopf, einen Klima-Druckknopfschalter 53, einen Innenluft/Außenluft-Druckknopfschalter 54, einen Automatik-Druckknopfschalter 55 und dergleichen. Bekanntermaßen erzeugen das Temperatureinstellelement 52, der Klimaschalter 53 und der Innenluft/Außenluft-Schalter 54 ein Temperatureinstellsignal, ein Unterbrechungssignal für einen Klimakompressor bzw. ein Innenluft/Außenluft-Schaltsignal für die Gebläseeinheit.
Der Automatikschalter 55 wird zum Einstellen einer Klimaautomatiksteuerung einschließlich des Betriebs des Gebläses und zum Einstellen eines Automatikschaltzustandes des Luftauslassmodus im Automatikbereich in 5 benutzt.
Als nächstes wird nun der Steuervorgang einer elektronischen Steuereinheit (ECU) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel Bezug nehmend auf 7 und 8 beschrieben. Messsignale werden in die elektronische Steuereinheit (ECU) 60 von einer Sensorgruppe 61 zum Erfassen einer Innenlufttemperatur TR, einer Außenlufttemperatur TAM, einer Sonnestrahlungsmenge TS, einer Verdampfapparatlufttemperatur (Verdampfapparatkühlgrad) TE, einer Heißwassertemperatur TW und dergleichen eingegeben.
Ferner werden in die ECU 60 Betriebssignale eingegeben, wie beispielsweise ein Betriebsstellungssignal des Modusschaltknopfes 51, ein Einstelltemperatursignal von dem Temperatureinstellelement 52, ein Unterbrechungssignal (Ein/Aus-Signal) für einen Kompressor eines Klimakühlkreises von dem Klimaschalter 53, ein Innenluft/Außenluft-Schaltsignal von dem Innenluft/Außenluft-Schalter 54 und ein Luftmengenschaltsignal von dem Gebläseschalter 55. Außerdem wird ein Betriebswinkelsignal in die ECU 60 von einem Drehstellungssensor (Potentiometer) 62 des Stellantriebs 27 eingegeben.
Die ECU 60 ist aus einem bekannten Mikrocomputer aufgebaut, der eine Zentraleinheit (CPU), einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), ihre Peripherieschaltungen und dergleichen enthält. Die ECU 60 führt basierend auf einem voreingestellten Programm eine bestimmte Berechnung durch, wodurch die Energieversorgung für den Stellantrieb 27, die Innenluft/Außenluft-Wechselklappe, ein Antriebsstellglied (Servomotor) 63, ein Gebläsemotor 64, eine Solenoidkupplung 65 zum Unterbrechungsbetrieb des Kompressors und dergleichen gesteuert werden.
Das in 8 dargestellte Flussdiagramm ist ein Entwurf eines Steuervorgangs, der durch den Mikrocomputer der ECU 60 ausgeführt wird. Wenn der Automatikschalter 55 der Klimabedientafel 50 in einem Zustand, wenn ein Zündschalter des Fahrzeug motors eingeschaltet und die ECU 60 mit Energie versorgt wird, eingeschaltet wird, wird die in 8 gezeigte Steuerroutine gestartet.
In Schritt S100 werden ein Merker, ein Timer und dergleichen initialisiert. In Schritt S110 werden Messsignale von der Sensorgruppe 61, Betriebssignale von der Klimabedientafel 50 und dergleichen gelesen.
Als nächstes wird in Schritt S120 eine Soll-Blastemperatur (TAO) der in eine Fahrgastzelle zu blasenden klimatisierten Luft basierend auf der folgenden Formel (1) berechnet. Die Soll-Blastemperatur (TAO) ist eine zum Halten der Fahrgastzelle auf einer Einstelltemperatur Tset des Temperatureinstellelements 52 erforderliche Lufttemperatur. TAO = Kset × Tset – Kr × TR – Kam × TAM – Ks × TS + C ...(1)wobei TR eine Innenlufttemperatur in der Fahrgastzelle angibt, TAM eine Außenlufttemperatur außerhalb der Fahrgastzelle angibt, TS eine Sonnenstrahlungsmenge angibt, Tset eine Einstelltemperatur angibt, Kset, Kr, Kam und Ks jeweils Steuerverstärkungsfaktoren angeben, und C eine Korrekturkonstante angibt.
In Schritt S130 wird ein Soll-Öffnugnsgrad SW der Luftmischklappe 16 durch die folgende Formel (2) berechnet: SW = [(TAO – TE) / (TW – TE)] × 100(%) ...(2)
In der Formel (2) wird der Soll-Öffnungsgrad SW als ein Prozentsatz berechnet, wobei die maximale Kühlstellung, bei der der Luftkanal zu dem Heizkern 13 vollständig geschlossen ist, als 0% definiert ist und die maximale Heizstellung, bei der der Kaltluft-Bypasskanal 15 vollständig geschlossen ist, als 100% definiert ist.
In Schritt S140 wird ein Sollbetriebswinkel θ des Stellantriebs 27 berechnet. Die in 5 unten gezeigten Kennlinien der Luftmischklappe 16 sind im Voraus in dem ROM als eine Abbildung gespeichert, und der Soll-Betriebswinkel θ wird unter Verwendung des Soll-Öffnungsgrades SW und der Betriebsstellungssignale von dem Automatikschalter 55 und dem Modusschaltknopf 51 berechnet.
D.h. wenn nur der Automatikschalter 55 eingeschaltet ist und wenn der Mehrfachmodusschalter 51a und der Entfrosterschalter 51b nicht eingeschaltet sind, wird bestimmt, dass in 5 der Automatikbereich ausgewählt ist und der Soll-Betriebswinkel θ des Stellantriebs 27 wird basierend auf dem Soll-Öffnungsgrad SW der Luftmischklappe 16 in einem Bereich von 0° bis θ5 in 5 berechnet. Demgemäß wird der Luftauslassmodus entsprechend der Änderung des Soll-Öffnungsgrads SW der Luftmischklappe 16 automatisch aus dem Gesichtsmodus, dem Doppelmodus und dem Fußmodus ausgewählt.
Wenn der Gesichtsmodus ausgewählt wird, wird die Gesichtsöffnung 22 geöffnet, sodass klimatisierte Luft aus den Gesichtsluftauslässen 72, 73 zu der oberen Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird. Wenn der Doppelmodus ausgewählt wird, werden sowohl die Gesichtsöffnung 22 als auch die Fußöffnung 24 geöffnet, sodass die klimatisierte Luft gleichzeitig aus den Gesichtsluftauslässen 72, 73 und den Fußluftauslässen 25 zu sowohl der oberen als auch der unteren Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird.
Ferner wird, wenn der Fußmodus ausgewählt wird, die Fußöffnung 24 vollständig geöffnet und die Entfrosteröffnung 19 etwas geöffnet, sodass die klimatisierte Luft aus den Fußluftauslässen 25 zu der unteren Seite in der Fahrgastzelle blasen wird, während sie auch etwas aus dem Entfrosterluftauslass 71 zu der Innenseite der Windschutzscheibe geblasen wird. In diesem Ausführungsbeispiel kann im Fußmodus auch nur die Fußöffnung 24 geöffnet werden, sodass die klimatisierte Luft nur zu der unteren Seite (Fußbereich des Fahrgasts) in der Fahrgastzelle geblasen wird.
Wenn dagegen der Mehrfachmodusschalter 51a des Modusschaltknopfes 51 in 6 eingeschaltet wird, wird der Soll-Betriebswinkel des Stellantriebs 27 basierend auf dem Soll-Öffnungsgrad SW der Luftmischklappe 16 in dem Bereich zwischen 86 – 87 in 5 berechnet. Demgemäß wird der Luftauslassmodus manuell auf den Mehrfachmodus eingestellt, und die Temperatur der in die Fahrgastzelle geblasenen Luft wird in einem gesamten Bereich zwischen der maximalen Kühlstellung MC und der maximalen Heizstellung MH der Luftmischklappe 16 im Mehrfachmodus geregelt.
Ferner wird, wenn der Entfrostermodusschalter 51b des Modusschaltknopfes 51 in 6 eingeschaltet wird, der Soll-Betriebswinkel θ des Stellantriebs 27 basierend auf dem Soll-Öffnungsgrad SW der Luftmischklappe 16 in dem Bereich zwischen θ8 – θ9 in 5 berechnet. Demgemäß wird der Luftauslassmodus manuell auf den Entfrostermodus eingestellt, und die Temperatur der in die Fahrgastzelle geblasenen Luft wird in dem gesamten Bereich zwischen der maximalen Kühlstellung MC und der maximalen Heizstellung MH der Luftmischklappe 16 in dem Entfrostermodus geregelt.
Als nächstes wird in Schritt S150 in 8 eine durch den Gebläselüfter der Gebläseeinheit geblasene Soll-Luftmenge BLW unter Verwendung der Soll-Blastemperatur TAO berechnet. Bekanntermaßen wird die Soll-Luftmenge BLW so berechnet, dass sie auf einer Hochtemperaturseite (maximale Heizseite) der Soll-Blastemperatur TAO und einer Niedertemperaturseite (maximale Kühlseite) davon größer ist und in einem Zwischentemperaturbereich der Soll-Blastemperatur TAO kleiner ist.
In Schritt S160 wird der Innenluft/Außenluft-Modus gemäß der Soll-Blastemperatur TAO bestimmt. Bekanntermaßen wird, wenn die Soll-Blastemperatur TAO von einer Niedertemperaturseite zu einer Hochtemperaturseite ansteigt, der Innenluft/Außenluftmodus so eingestellt, dass er von einem Innenluftmodus zu einem Außenluftmodus geschaltet wird oder dass er von einem vollständigen Innenluftmodus über einen Innenluft/Außenluft-Mischmodus zu einem vollständigen Außenluftmodus geschaltet wird. Wenn der Innenluftmodus oder der Außenluftmodus durch den Innenluft/Außenluft-Schalter 54 manuell eingestellt wird, wird der manuell eingestellte Modus als der Innenluft/Außenluft-Modus bestimmt.
In Schritt S170 wird bestimmt, ob der Betrieb des Kompressors eingeschaltet oder ausgeschaltet ist. Insbesondere wird eine Soll-Verdampfapparatlufttemperatur TEO unter Verwendung der Soll-Blastemperatur TAO und der Außenlufttemperatur TAM berechnet. Wenn eine Verdampfapparatlufttemperatur TE höher als die Soll-Verdampfapparatlufttemperatur TEO ist (TE > TEO), wird der Kompressor eingeschaltet. Wenn die Verdampfapparatlufttemperatur TE gleich oder niedriger als die Soll-Verdampfapparatlufttemperatur TEO ist (TE ≤ TEO), wird der Kompressor ausgeschaltet.
In Schritt S180 werden in den Schritten S140 – S170 berechnete Steuerwerte an die Stellantriebe 27, 63, den Gebläsemotor 64 bzw. die Solenoidkupplung 65 ausgegeben, wodurch der Klimabetrieb der Fahrzeug-Klimaanlage gesteuert wird.
D.h. der Stellantrieb 27 wird so gesteuert, dass ein aktueller Betriebswinkel des Stellantriebs 27, der durch den Positionserfassungssensor 62 erfasst wird, gleich dem in Schritt S140 berechneten Soll-Betriebswinkel θ wird. Insbesondere wird, wenn der aktuelle Betriebswinkel nicht gleich dem Soll-Betriebswinkel θ ist, der Stellantrieb 27 mit Energie versorgt und durch die ECU 60 betätigt.
Der Stellantrieb 27 kann durch Umkehren einer an den Stellantrieb 27 angelegten Spannung im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn gedreht werden. Wenn der aktuelle Betriebswinkel durch die Betätigung des Stellantriebs 27 gleich dem Soll-Betriebswinkel θ wird, wird eine Stromzufuhr zu dem Stellantrieb 27 durch die ECU 60 gestoppt und die Betätigung des Stellantriebs 27 wird gestoppt.
Eine Drehzahl des Gebläsemotors 64 wird durch Steuern einer an ihn angelegten Spannung so gesteuert, dass die Soll-Luftmenge BLW erhalten werden kann. Das Antriebsstellglied 63 steuert eine Betriebsstellung einer Innenluft/Außenluft-Klappe (nicht dargestellt), sodass ein in Schritt S160 bestimmter Innenluft/Außenluft-Modus erzielt werden kann. Die Solenoidkupplung 65 führt eine Ein/Aus-Betriebssteuerung des Kompressors so durch, dass die aktuelle Verdampfapparatlufttemperatur TE gleich der Soll-Verdampfapparatlufttemperatur TEO wird.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist, weil die Luftmischklappe 16 und die Modusschaltklappen 20, 23, 26 durch einen Stellantrieb 27 angetrieben werden, die Anzahl der in der Fahrzeug-Klimaanlage benutzten Stellantriebe reduziert und ein elektrischer Schaltungsaufbau der ECU 60 ist wegen dieser Reduzierung vereinfacht, wodurch Produktionskosten stark verringert werden.
In der Fahrzeug-Klimaanlage wird im Automatikbereich des Betriebswinkels des Stellantriebs 27 einer des Gesichtsmodus, des Doppelmodus und des Fußmodus automatisch entsprechend dem Öffnungsgrad der Luftmischklappe 16 ausgewählt, wie in 5 dargestellt. Dagegen wird im manuellen Bereich des Betriebswinkels des Stell antriebs 27 einer der Modusschalter 51a, 51b des Modusschaltknopfes 51 manuell ausgewählt, sodass nur der Mehrfachmodus (vollständig offener Modus) oder der Entfrostermodus manuell eingestellt wird.
Gemäß Versuchen der Erfinder dieser Anmeldung ist der Mehrfachmodus zum Erfüllen der vielen Fahrgastwünsche in 9 notwendig. D.h. die vielen Fahrgastwünsche sind der Grund für das Einstellen des Mehrfachmodus. Wie in 9 dargestellt, können beinahe alle Fahrgastwünsche erfüllt werden, wenn der Mehrfachmodus (d.h. vollständig offener Modus) eingestellt ist. Im ersten Ausführungsbeispiel können durch Einstellen des Mehrfachmodus im manuellen Bereich die notwendigen Modi entsprechend den in 9 dargestellten Fahrgastwünschen erfüllt werden.
Wenn der Mehrfachmodus in 2A eingestellt wird, kann die Funktion des Doppelmodus erzielt werden. In 2A wird, weil die mittleren Gesichtsluftauslässe 72 durch den Schließmechanismus 72a geöffnet sind, Luft zu dem Gesicht des Fahrgasts in der Fahrgastzelle aus den mittleren Gesichtsluftauslässen 72 und den seitlichen Gesichtsluftauslässen 73 geblasen, wie durch die Pfeile A in 2A gezeigt. Gleichzeitig wird Luft aus dem Entfrosterluftauslass 71 geblasen, wie durch die Pfeile C in 2A dargestellt. Hierbei kann die aus dem Entfrosterluftauslass 71 geblasene Luftmenge durch Steuern des Öffnungsgrades der Entfrosterklappe 20 und durch Steuern eines Strömungswiderstandes der zu dem Entfrosterluftauslass 71 strömenden Luft verringert werden.
Im Mehrfachmodus mit den durch den Schließmechanismus 72a geöffneten mittleren Gesichtsluftauslässen 72 kann die Funktion des Doppelmodus einfach erzielt werden, und eine Fahrgastanforderung zum Auswählen des Doppelmodus kann einfach erfüllt werden.
Wenn dagegen der Mehrfachmodus in 2B eingestellt wird, kann die Funktion des Fuß/Entfrostermodus erzielt werden. Weil in 2B die mittleren Gesichtsluftauslässe 72 durch den Schließmechanismus 72a geschlossen sind, wird die Luft nicht aus den mittleren Gesichtsluftauslässen 72 geblasen. Demgemäß wird die Luft aus den seitlichen Gesichtsluftauslässen zu einem oberen Bereich des Fahrgasts in der Fahrgastzelle oder zu der Windschutzscheibe geblasen, wie durch die Pfeile A in 2B gezeigt. Gleichzeitig wird die Luft aus dem Fußluftauslass 25 zu dem Fuß bereich des Fahrgasts in der Fahrgastzelle geblasen, wie durch die Pfeile B in 2B gezeigt, und Luft wird aus dem Entfrosterluftauslass 21 zu der Windschutzscheibe geblasen, wie durch die Pfeile C in 2B gezeigt. Weil in 2B die Luft nicht aus den mittleren Gesichtsluftauslässen 72 mit einem kleinsten Luftwiderstand geblasen wird, wird die aus dem Entfrosterluftauslass 71 geblasene Luftmenge im Vergleich zu der in 2A vergrößert, und die Entfrosterfunktion kann verbessert werden.
Im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im manuellen Bereich des Betriebswinkels des Stellantriebs 27 nur der Mehrfachmodus oder der Entfrostermodus manuell als der Luftauslassmodus eingestellt. Deshalb kann ein Betriebswinkel des Stellantriebs 27, der zum manuellen Einstellen des manuellen Luftauslassmodus benötigt wird, kleiner gemacht werden. Insbesondere beträgt in dem Beispiel von 5 der Betriebswinkel des Stellantriebs 27 zum manuellen Einstellen des Luftauslassmodus 168° (288° – 120°). In einem Vergleichsbeispiel, zu welchem das Betriebsmuster in 13 gezeigt ist, beträgt der Betriebswinkel des Stellantriebs zum manuellen Einstellen des Luftauslassmodus wenigstens 240° (360° – 120°). In 13 geben MC1, MC2, MC3 die maximalen Kühlstellungen der Luftmischklappe an, und MH1, MH2, MH3 geben die maximalen Heizstellungen der Luftmischklappe an. Demgemäß kann im ersten Ausführungsbeispiel der Betriebswinkel des Stellantriebs 27 zum manuellen Einstellen des manuellen Luftauslassmodus im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel reduziert werden.
Ferner werden im ersten Ausführungsbeispiel nur der Mehrfachmodus und der Entfrostermodus manuell eingestellt. Deshalb kann im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel, wenn der Luftauslassmodus manuell verändert wird, die Lufttemperaturänderung reduziert und ein dem Fahrgast in der Fahrgastzelle gegebenes Klimagefühl verbessert werden.
Weil der Mehrfachmodus der vollständig offene Modus ist, der verschiedene Fahrgastwünsche erfüllt, ist die Häufigkeit der Benutzung des Mehrfachmodus höher als für den Entfrostermodus. Demgemäß wird im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie in 5 gezeigt, der Mehrfachmodus bezüglich der Änderung des Betriebswinkels des Stellantriebs 27 angrenzend an den Automatikbereich (d.h. den Fußmodus des Automatikbereichs) eingestellt. Deshalb kann die Änderung des Betriebswinkels des Stellantriebs 27, wenn der Betriebsmodus von dem Automatikbereich zu dem Mehrfachmodus bewegt wird, kleiner gemacht werden und eine Bewegungszeit, in welcher der Automatikbereich zu dem Mehrfachmodus bewegt wird, kann kürzer gemacht werden. Außerdem kann eine Temperaturänderung der in die Fahrgastzelle geblasenen Luft durch die Bewegung von dem Automatikbereich zu dem Mehrfachmodus des manuellen Bereichs reduziert werden, wie in 5 dargestellt.
Im Mehrfachmodus mit den durch den Schließmechanismus 72a geöffneten mittleren Gesichtsluftauslässen 72 kann die Funktion des Doppelmodus einfach erzielt werden und ein Fahrgastwunsch zum Auswählen des Doppelmodus kann einfach erfüllt werden. Wie in 5 dargestellt, kann der Betriebsmodus nur von dem Automatikbereich zu dem Mehrfachmodus bewegt werden, wenn der Betriebswinkel des Stellantriebs 27 einmal den maximalen Heizbereich von θ5 – θ6 passiert.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun Bezug nehmend auf 10 beschrieben.
Im oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Mehrfachmodus des manuellen Bereichs angrenzend an den Automatikbereich eingestellt, wie in 5 dargestellt. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist jedoch der Entfrostermodus angrenzend an den Automatikbereich (d.h. den Fußmodus des Automatikbereichs) eingestellt. Der Entfrostermodus wird in einem Zustand manuell eingestellt, wenn die Windschutzscheibe bereits beschlägt. D.h. der Entfrostermodus ist für ein sicheres Fahren wichtig und muss schnell durchgeführt werden.
Demgemäß ist im zweiten Ausführungsbeispiel der Entfrostermodus des manuellen Bereichs zum schnellen Durchführen des Entfrosterbetriebs angrenzend an den Automatikbereich eingestellt. Deshalb kann die Bewegung von dem Automatikbereich zu dem Entfrostermodus des manuellen Bereichs in einer kurzen Zeit durch ein relativ kleines Änderungsmaß des Betriebswinkels des Stellantriebs 27 durchgeführt werden. So kann der Entfrosterbetrieb zum Entfrosten der Windschutzscheibe in kurzer Zeit gestartet werden, nachdem der Entfrostermodus durch einen Fahrgast in der Fahrgastzelle manuell eingestellt wird.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun Bezug nehmend auf 11 beschrieben. Im oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird das in 6 dargestellte Druckknopf-Betätigungselement als Modusschaltknopf 51 verwendet. Im dritten Ausführungsbeispiel kann jedoch, wie in 11 dargestellt, ein hebelförmiger Modusschaltknopf 51 verwendet werden, der durch einen Führungsschlitz 56 verschiebbar betätigt wird. Auch in diesem Fall kann der in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebene Vorteil erzielt werden. Außerdem kann im dritten Ausführungsbeispiel einer eines Automatikmodus, des Mehrfachmodus und des Entfrostermodus durch den Modusschaltknopf 51 manuell eingestellt werden.
Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun Bezug nehmend auf 12 beschrieben. Im vierten Ausführungsbeispiel kann, wie in 12 dargestellt, ein aus einem drehbar betätigten Drehelement aufgebauter Modusschaltknopf 51 verwendet werden. Auch in diesem Fall kann der in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebene Vorteil erzielt werden. Außerdem kann im vierten Ausführungsbeispiel ähnlich dem dritten Ausführungsbeispiel durch den Modusschaltknopf 51 einer des Automatikmodus, des Mehrfachmodus und des Entfrostermodus manuell eingestellt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen davon unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, ist zu beachten, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann offensichtlich sein werden.
Zum Beispiel wird in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die in 1 dargestellte Luftmischklappe 16 zum Einstellen eines Mischverhältnisses zwischen durch den Kaltluft-Bypasskanal 16 strömender Kaltluft und durch den Heizkern 13 strömender Warmluft als die Temperaturregeleinheit zum Regeln der Temperatur der in die Fahrgastzelle geblasenen Luft verwendet. Jedoch kann als Temperaturregeleinheit auch ein Heißwasserventil zum Einstellen einer Menge eines durch den Heizkern 13 strömenden heißen Wassers oder dergleichen verwendet werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen werden drei plattenartige Klappen 20, 23, 26 als Modusschaltklappen verwendet. Wenn eine Drehklappe mit einer Halbkreisrohrform, eine flexible Kunstharzfolienklappe oder dergleichen als Modusschaltklappen verwendet wird, können die Modusschaltklappen durch ein einziges integriertes Klappenelement gebildet werden.
Solche Änderungen und Modifikationen liegen selbstverständlich im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einer Fahrgastzelle, wobei die Klimaanlage aufweist: ein Klimagehäuse (11), das einen Luftkanal definiert, durch welchen Luft strömt, wobei das Klimagehäuse eine Gesichtsöffnung (22), aus der Luft zu einer oberen Seite der Fahrgastzelle geblasen wird, eine Fußöffnung (24), aus der Luft zu einer unteren Seite der Fahrgastzelle geblasen wird, und eine Entfrosteröffnung (19), aus der Luft zu einer Windschutzscheibe geblasen wird, aufweist; eine Temperaturregeleinheit (16) zum Regeln einer Temperatur der in die Fahrgastzelle geblasenen Luft; ein Modusschaltelement (20, 23, 26) zum Öffnen und Schließen der Gesichtsöffnung, der Fußöffnung und der Entfrosteröffnung, um wahlweise einen Modus aus mehreren Luftauslassmodi auszuschalten; einen einzigen Stellantrieb (27) zum Antreiben sowohl der Temperaturregeleinheit (16) als auch des Modusschaltelements (20, 23, 26), wobei der Stellantrieb in einem ersten Betriebswinkelbereich und in einem von dem ersten Betriebswinkelbereich verschiedenen zweiten Betriebswinkelbereich betrieben wird; und eine Steuereinheit zum Steuern des Betriebs des Stellantriebs, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit einen Automatikbereich in dem ersten Betriebswinkelbereich des Stellantriebs einstellt, in dem ein Modus aus den Luftauslassmodi durch das Modusschaltelement entsprechend einer Betriebsstellung der Temperaturregeleinheit geschaltet wird; dass die Steuereinheit einen manuellen Bereich in dem zweiten Betriebswinkelbereich des Stellantriebs einstellt, in dem einer der vorbestimmten Modi durch das Modusschaltelement unabhängig von der Betriebsstellung der Temperaturregeleinheit eingestellt wird; und dass die vorbestimmten Modi in dem manuellen Bereich nur ein Mehrfach modus, in dem Luft gleichzeitig aus der Gesichtsöffnung, der Fußöffnung und der Entfrosteröffnung geblasen wird, und ein Entfrostermodus, in dem Luft aus der Entfrosteröffnung geblasen wird, sind.
Klimaanlage nach Anspruch 1, bei welcher die Luftauslassmodi im Automatikbereich einen Gesichtsmodus, in dem Luft aus der Gesichtsöffnung geblasen wird, einen Doppelmodus, in dem Luft aus sowohl der Gesichtsöffnung als auch der Fußöffnung geblasen wird, und einen Fußmodus, in dem Luft aus der Fußöffnung geblasen wird, enthalten.
Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher aus dem Mehrfachmodus und dem Entfrostermodus in dem manuellen Bereich der Mehrfachmodus bezüglich einer Änderung des Betriebswinkels des Stellantriebs angrenzend an den Automatikbereich eingestellt wird.
Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher aus dem Mehrfachmodus und dem Entfrostermodus in dem manuellen Bereich der Entfrostermodus bezüglich einer Änderung des Betriebswinkels des Stellantriebs angrenzend an den Automatikbereich eingestellt wird.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Gesichtsöffnung (22) so vorgesehen ist, dass sie mit einem um eine Mitte eines Armaturenbretts in der Fahrgastzelle vorgesehenen mittleren Gesichtsluftauslass (72) in Verbindung steht, sodass Luft aus der Gesichtsöffnung durch den mittleren Gesichtsluftauslass zu der oberen Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, wobei die Klimaanlage ferner einen in dem mittleren Gesichtsluftauslass angeordneten Schließmechanismus (72a) zum Sperren eines Luftstroms aus dem mittleren Gesichtsluftauslass aufweist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit einem einzelnen Betätigungselement (51), das betätigt wird, um einen Betriebswinkel des Stellantriebs zu verändern, wobei das Betätigungselement angeordnet ist, um den Mehrfachmodus und den Entfrostermodus in dem manuellen Bereich durch die Betätigung des Betätigungselements manuell einzustellen.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher der erste Betriebswinkelbereich zwischen 0° und einem ersten vorbestimmten Winkel (θ5) liegt; und der zweite Betriebswinkelbereich zwischen dem ersten vorbestimmten Winkel (θ5) und einem zweiten vorbestimmten Winkel (θ9) größer als der erste vorbestimmte Winkel (θ5) liegt.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit einem in dem Klimagehäuse angeordneten Wärmetauscher (13) zum Verändern der Temperatur der hindurch strömenden Luft, wobei die Temperaturregeleinheit eine Luftmischklappe (16) zum Einstellen eines Verhältnisses zwischen einer durch den Wärmetauscher strömenden Luftmenge und einer an dem Wärmetauscher vorbei strömenden Luftmenge ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit einem in dem Klimagehäuse angeordneten heizenden Wärmetauscher (13) zum Heizen der hindurch strömenden Luft, wobei die Temperaturregeleinheit ein Wasserventil zum Einstellen einer Strömungsmenge eines in den heizenden Wärmetauscher strömenden heißen Wassers ist.
Klimaanlage nach Anspruch 5, bei welcher das Klimagehäuse einen seitlichen Gesichtskanal aufweist, durch welchen Luft aus der Gesichtsöffnung (22) immer in seitliche Gesichtsluftauslässe, die rechts und links an einem Armaturenbrett vorgesehen sind, geleitet wird, sodass Luft in jedem der Luftauslassmodi immer aus den seitlichen Gesichtsluftauslässen geblasen wird.
Klimaanlage nach Anspruch 10, bei welcher, wenn der Schließmechanismus (72a) die mittleren Gesichtsluftauslässe (72) in dem Mehrfachmodus öffnet, Luft gleichzeitig aus den mittleren Gesichtsluftauslässen und den seitlichen Gesichtsluftauslässen, aus der Fußöffnung und aus der Entfrosteröffnung geblasen wird.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welcher der Stellantrieb einen Servomotor zum Antreiben sowohl der Temperaturregeleinheit als auch des Modusschaltelements und einen Positionsdetektor zum Erfassen einer Drehstellung des Servomotors enthält.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welcher die Temperaturregeleinheit so angeordnet ist, dass sie in einem Bereich zwischen einer maximalen Kühlstellung und einer maximalen Heizstellung zu betätigen ist.
Klimaanlage nach Anspruch 13, bei welcher die Temperaturregeleinheit so angeordnet ist, dass sie im Mehrfachmodus des manuellen Bereichs zwischen der maximalen Kühlstellung und der maximalen Heizstellung zu betätigen ist.
Klimaanlage nach Anspruch 13, bei welcher die Temperaturregeleinheit so angeordnet ist, dass sie im Entfrostermodus des manuellen Bereichs in dem Bereich zwischen der maximalen Kühlstellung und der maximalen Heizstellung zu betätigen ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei welcher die Temperaturregeleinheit und das Modusschaltelement abwechselnd durch den Stellantrieb angetrieben werden.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei welcher das Modusschaltelement mehrere Modusklappen (20, 23, 26) enthält, die zum Öffnen und Schließen der Gesichtsöffnung (22), der Fußöffnung (24) bzw. der Entfrosteröffnung (19) angeordnet sind.