DE9112962U1 - Zugfreie Lüftung von Fahrzeugen - Google Patents

Description

Gebrauchsmusteranmeldung 26.09.91 ti-ga

Zugfreie Lüftung von Fahrzeugen

Die Erfindung betrifft eine zugfreie Lüftung von PKWs und anderen Fahrzeugen wie LKWs, Caravane u.a., bei denen es auf die Behaglichkeit für Personen ankommt. Die Lüftung dient der Innenraumkühlung im Sommer oder im Stand des Fahrzeugs und der zusätzlich möglichen Entlüftung des Fahrzeugs bei Rauchern im Winter. Die sommerliche Lüftung und Kühlung von Fahrzeuginnenräumen ist mit den derzeitigen Einrichtungen vielfach mit Zugerscheinungen verbunden. Dies ist besonders der Fall, wenn das Fahrzeug ein Cabriolet ist oder mit geöffneten Fenstern im Sommer bewegt wird. Aber auch bei Einschaltung großer Luftmengen mit dem Fahrzeugventilator wird der Fahrgast angeblasen und die Luftströmungen führen zu unzulässigen Geschwindigkeiten und Zugerscheinungen, besonders wenn die Luftmengen groß gewählt werden. Ohne größere Luftmengen sind jedoch im Sommer Fahrzeuginnenräume kaum zu kühlen. Für die Luftzuführung durch geöffnete Fahrzeugfenster oder Dachklappen sind Strömungsleitrichtungen bekannt, die Zugerscheinungen vermindern helfen sollen. Diese schränken aber auch gleichzeitig das Luftvolumen ein, das durch das Fahrzeug bewegt wird. Fahrzeuginnenräume werden derzeit durch Klimaanlagen gekühlt, die aber nur dann in Betrieb sind, wenn das Fahrzeug bewegt wird. Die Leistung durch solche Klimaanlagen beträgt mehrere kW. Diese kann nur von der Motorwelle abgenommen werden und nicht aus Batterien. Für die Lüftung im Stand des Fahrzeugs, besonders unter Sonnenbestrahlung, hilft die Klimaanlage nicht. Der Fahrzeugnutzer steigt in einen Innenraum, der mit bis zu 40° wärmer ist als die Außenluft, wobei der Temperaturschock zu gesundheitlichen Schädigungen, besonders bei älteren Personen, führen kann. Es sind zusätzlich eingebaute Ventilatoren aus verschiedenen Patentanmeldungen bekannt, die entweder in der Dachklappe oder in den Seitenfenstern angebracht sind oder auch die Fahrzeugventilatoren im Stand einschalten (G 8807201.0, G 8909023.3, P 3610767.0-16, US 3943726, P 3604226.9-16, DE 2952080A1, US 3943726). Die Energie wird dabei aus Batterien entnommen, die durch Solarzellen oder durch den Fahrzeugdynamo wieder aufgeladen werden. Für die Standlüftung ist eine Schaltung der Fahrzeugventilatoren bekannt, bei der die Abluft aus der automatisch geöffneten Dachklappe beim Stand entweicht.

Im abgestellten leeren Fahrzeug stören die Zugerscheinungen, die die herkömmlichen Lüftungseinrichtungen im Fahrzeug haben, nicht. Wohl aber sind sie störend, wenn sich Personen im Fahrzeug befinden. Deshalb wird die Luftgeschwindigkeit an den Ausblasdüsen meist verringert und dadurch die zum Kühlen eingesetzte Luftmenge verkleinert. Damit sind die Kühlwirkungen im Fahrzeuginneren begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit einer Standlüftung durch Erhöhung der Luftmenge zu vergrößern und die während der Fahrt durchgeführte Lüftung zugfrei mit großen Luftmengen bewirken zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nicht wie bisher Luft durch mehrere Einblasöffnungen mit Lenkeinrichtungen in das Fahrzeug hineingeblasen werden, sondern daß an der Dachklappe mehrere größere Ventilatoren mit größeren LuftIeistungen Luft aus dem Fahrzeug heraussaugen.

In PKWs wird je nach Größe und Preisklasse des Fahrzeugs, aber auch nach Schaltstufe des Ventilators, ein Luftvolumen von 100 - 500 cbm pro Stunde in den Innenraum eingeblasen. Meist wird wegen der auftretenden Zugerscheinung je nach Empfindlichkeit der Fahrzeuginsassen die Schaltstufe so weit zurückgenommen, bis die Belästigungen erträglich sind. Zug entsteht vor allem dadurch, daß der Impuls der eingeblasenen Luftmenge bei Geschwindigkeiten um 3-5 m/Sek. verhältnismäßig groß ist. Die Druckenergie der Ventilatoren wird dem Fahrzeuginnenraum voll mitgeteilt. Im Vergleich dazu richten die Ventilatoren unter der Dachluke die kinetische Energie nach außen, so daß der Fahrzeuginsasse weder mit hohen Geschwindigkeiten noch mit den durch die Energiemitteilung in die Lufmenge hervorgerufenen Luftströmungen und auch längeren Luftwege ertragen muß. Vielmehr saugen die Ventilatoren unter der Dachluke die Luftmengen auf dem kürzesten Wege an.

In der Klimatechnik für Räume findet derzeit ein Komfortsprung unter ähnlichen Überlegungen statt. Auch in Räumen wird stark bewegte Luft durch Einlasse, die mit 3 m/Sek. Ausblasgeschwindigkeit arbeiten,als störend empfunden. Die Einblasvorgänge und Luftströmungen in klimatisierten Räumen sind ein Teil des als Sick-Buildung-Syndrom bezeichneten Vorgangs. Dem wirkt man in der Klimatechnik mit Entwicklungen von Kühldecken, Kühlwänden unter Vermeidiing tier Zuführung von Luft mit Ventila-

toren entgegen. Die Entwicklungen sind unter dem Stichwort "Quellüftung" z.B. "Gravivent" u.a. bekannt. Es wird dadurch eine "sanfte Kühlung" bzw. impulsarme Strömung im Raum erzeugt, die wesentlich angenehmer erträglich ist, weil sie völlige Zugfreiheit gewährt. Dadurch kann man sehr viel größere Luftmengen zugfrei bewegen.

In unserem Fall haben die Ventilatoren unter der Dachklappe Leistungen, die über der Obergrenze der Ventilatoren des Fahrzeugs liegen (größer 600 cbm/Std.). Die Ventilatorleistung wird erfindungsmäßig nur durch die Geräuschentwicklung begrenzt. Nicht wie bei der derzeitigen Fahrzeuglüftung durch anblasen mit der Luftmenge. Besonders bei Rauchern spielt die Entlüftung des kleinen Fahrzeuginnenraums für die Gesundheit der Raucher und Mitfahrer eine große Rolle. Wegen der Zugerscheinungen bei der Luftzuführung wird in vielen Fällen die Lüftung im Raucherfall nur wenig betrieben oder unterlassen. Mit den unter der Dachklappe in einer besonderen Fassung so angeordneten Ventilatoren, daß sie bei der Luftabführung wie in den Zeichnungen zu sehen, den Kurzschluß vermeiden und eine dichte Abführung der Abluft nach außen gewährleisten, kann der Raucher im Fahrzeug mit einem sehr großen Luftwechsel existieren, der sehr viel gesünder ist. Die Luftführung über Ventilatoren der Dachluke hat für den Raucher den Vorteil, daß nicht wie bei der üblichen Fahrzeugbelüftung, wo der Raucher mit Luftgeschwindigkeiten, die Zugerscheinungen hervorrufen, angeblasen wird, so daß sich der Rauch im gesamten Fahrzeug zunächst verteilt, sondern daß der Rauch auf kürzestem Wege von ihm nach außen weggezogen wird. Die Luftrichtung beispielsweise vom rauchenden Beifahrer geht in Richtung Fron'tscheibe und so wird der nichtrauchende Fahrer weniger belästigt. Die Fahrsicherheit wird ebenfalls erhöht.

Im Winterfall wird die Fahrzeuglüftung mit einem Umluftbetrieb eingerichtet, weil sonst das Fahrzeug mit großen Frischluftmengen nicht heizbar wäre. Hier hat der Raucher die Wahlfreiheit, bei gemäßigten Außen1ufttemperaturen mit einer größeren Außenluftrate zu heizen. Mit einem Schadstoffsensor im Inneren des Fahrzeugs kann bei Überschreitung einer Schadstoffkonzentration durch Rauchen und Autoabgase in Smog-Situationen die Dachentlüftung zwangsweise eingeschaltet werden, bis die schädliche Konzentration wieder zurückgegangen ist. Wenn es zu kalt wird, kann er die Dachentlüftung abschalten.

Im Sommerfall belästigt die Luftzuführung über den Fahrzeuglüfter besonders die vorn sitzenden Fahrzeuginsassen erheblich.

Hier ist die Lüftung des Fahrzeugs zur gleichzeitigen Kühlung mit großen Luftmengen allenfalls von der Geräuschbildung der Ventilatoren begrenzt. Die Ventilatoren werden deshalb drehzahlgeregelt eingebaut, so daß der Fahrzeuginsasse mit einer einmaligen Einstellung die für ihn optimale Luftmenge und Geräuschbildung einstellen kann.

Wenn ein Fahrzeug im Sommer unter Sonnenbestrahlung geparkt wird, heizt sich das Fahrzeuginnere auf bis zu 60 oder 80° C auf. Der Fahrzeuginsasse, der an einem warmen Sommertag sein Auto besteigt, erleidet einen Temperaturschock. Dieser Nachteil kann vermieden werden, indem sich bei Überschreitung einer bestimmten Fahrzeuginnentemperatur die Dachventilatoren über die Reservebatterie gemeinsam mit den Fahrzeugventilatoren zur Standlüftung einschalten. Dabei kann die zur Geräuschregelung während der Fahrt eingebaute Drehzahlminderung ausgeschaltet werden, da während des Stands die Ventilatorengeräusche niemand stören. Dadurch kann eine Standlüftung mit max. Luftmengen, ggf. 600 - 800 cbm/Std. erfolgen, die eine Kühlung etwa nach 15 Minuten Laufzeit im Fahrzeuginneren hervorruft, etwa 5° C über Außenlufttemperatur, selbst bei Sonneneinstrahlung.

Die Zuluftführung kann einmal von den Fahrzeugventilatoren und über die Leckage der Fahrzeugkarosserie übernommen werden oder auch allein durch Zuluft- oder Abluftöffnungen, die jedes Fahrzeug für das störungsfreie Öffnen der Türen und für die Ableitung der Abluft, die die Fahrzeugventilatoren sonst in die Fahrzeuge bringen, haben. Zur Lüftung im Stand brauchen nun Fenster nicht mehr aufgelassen werden und auch das geöffnete Dach ist durch die darunter gebaute Ventilatoreinrichtung nach außen gewissermaßen geschlossen. Damit ist die Sicherheit gegen Diebstahl vergrößert. Auch Ausstellfenster (VAG) lösen die Zuluftführung.

Bei kleineren Fahrzeugen, deren Abluftöffnungen zu große Luftwiderstände haben und deren Ventilatoren zu kleine Luftmengen, müßte die Zuluftführung ggf. durch das Offenhalten von etwa 3 cm der hinteren Fahrzeugtürenscheiben ermöglicht werden oder es müßten die Abluftöffnungen des Fahrzeugs so vergrößert werden, daß ihr Luftwiderstand gering genug ist, um das Ansaugen großer Luftmengen mit den Dachventilatoren zu ermöglichen.

Ein Vorteil der Standlüftungseinrichtung ist es, daß wenn Innenluftfilter, z.B. aus Aktivkohle, als Umluftreinigung in einem Fahrzeug vorgesehen sind, die Desorption der Filtermaterialien nicht zu Schädigungen führen kann. Wenn beispielsweise auf der Hutablage ein Aktivkohlefilter der Sonnenbestrahlung ausgesetzt wird, so besteht die Gefahr, daß die vorher aufgenommenen Schadstoffe, z.B. Benzin oder Benzol, wieder verdampfen (desorbieren) und dadurch Schadstoffkonzentrationen im PKW ohne Lüftung ansteigen würden. Dabei könnten im Fahrzeug belassene Tiere, Kleinkinder oder Schwiegermütter Schaden erleiden. Poröse Oberflächen im Fahrzeug wirken auch als Geruchs- und Schadstoffspeicher. Auch Lösungsmittel, die bei der Herstellung verwendet werden, undichte Benzinleitungen im Fahrzeug o.a. können bei Temperaturerhöhungen zu Schadstoffkonzentrationen im Fahrzeug während des Stands führen. Welche Ursache auch immer zu Schadstoffkonzentrationen im Fahrzeug während des Parkens und unter Wärmeeinwirkung führt, die Standlüftung beseitigt die toxischen Konzentrationen durch die großen Luftmengen, mit denen sie arbeitet, erheblich. Die Fahrzeuginnentemperatur kann dadurch herabgesetzt werden bis auf etwa 5° über Außenlufttemperatur. Dies wäre mit den Luftmengen und Luftführungen der normalerweise in PKWs vorhandenen Lüftungseinrichtungen nicht möglich. Dort führt, auch wenn eine Dachentlüftung ohne Ventilator, nur mit Dachklappe, benutzt wird, die Innentemperatur zu Werten, die bis zu 20° über der Außenlufttemperatur liegen.

In Amerika haben alle Tanks zusätzliche Aktivkohlefilter, womit die Ausdünstung von Benzol im Fahrzeug aus den Tanks selbst vermieden werden soll.

So wie Wohnungen gelüftet werden sollten, sollte man auch Garagen lüften. Auch Fahrzeuge sollten während des Stillstands gelüftet werden. Sonst kommt es vor, daß man am Morgen in ein Fahrzeug steigt, in dem sich Lösungsmittel, Benzindämpfe und andere giftige Stoffe während des Stands in der Nacht hoch konzentriert haben. In ein gelüftetes Fahrzeug zu steigen wäre gesünder. Dies wäre mit Hilfe der erfindungsgemäß vorgesehenen Einrichtung dadurch möglich, daß in einer gelüfteten Garage über einen Schadstoffsensor, der im Innenraum angeordnet ist und evtl. für die Einschaltung eines Umluftfilters utner der Hutablage benutzt wird, gleichzeitig die Dachventilatoren nachts kurzzeitig eingeschaltet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung 1 dargestellt.

Es zeigt Figur 1 die Dachklappe 1 eines PKWs, unter der an der Innenseite aus Plexiglas eine seitlich abgedichtete Scheibe 2 eingesetzt ist, in der nach unten abgeschlossen mehrere Ventilatoren 3, 4 und angeordnet sind.

Das Element, in'dem die Ventilatoren eingebaut sind, hat an der Stelle, an der die Dachklappe geschlossen wird, eine Aussparung 6, bei der die Dachklappe von Hand geschlossen werden kann. Die Klappe bewirkt, daß der Luftstrom nicht von der Stelle, an der die Dachklappe geschlossen oder betätigt wird, wieder in das Fahrzeuginnere gelangen kann. Er dient also der Vermeidung des Strömungskurzschlusses.

Wenn die Dachklappe maschinell betätigt wird, so kann die Aussparung wegfallen. An ihrer Stelle ist dann der Stellmotor untergebracht. Als Teil 8 ist in der Figur 1 eine Strömungsleiteinrichtung zu sehen, die, wie schon beschrieben, dazu dient, den Berührungsschutz vor den sich drehenden Ventilatorflügeln herzustellen und gleichzeitig den angesaugten Luftstrom mit einem definierten Querschnitt, der nach vorn zeigt, von den Insassen weg, herzustellen. Dieser definierte Querschnitt macht von dem Prinzip Gebrauch, daß sofort der gesamte Querschnitt des Fahrzeugs zum Anströmen der Luftmenge benutzt werden kann. (Man kann eine Kerze ausblasen aber nicht aussaugen.) Der Querschnitt, mit dem die Ventilatoren die Luft in Scheibennähe an-

saugen, sollte ungefähr 400 cm groß sein. Darin liegt der eigentliche Vorteil der Erfindung, der auch mit die Zugfreiheit gewährt. Die Ausblasquerschnitte an den Armaturenbrettern von PKWs betragen nur etwa die Hälfte dieses Querschnitts und sind besonders durch ihre Strömungslenkeinrichtungen dazu geeignet, den austretenden Luftstrahlen kräftige Impulse und damit die Ursachen für Zugerscheinungen zu erteilen. Wie in der Figur 1 in der Lage zur Frontscheibe zu sehen, wird hier die Luft vorwiegend im Bereich der Frontscheibe abgesaugt, und die Verringerung der Geschwindigkeit bis zum Kopf des Fahrers und Beifahrers ist dann bereits erheblich. Dies ist der Grund, weshalb die Fahrzeuginsassen nicht in den Zugbereich gelangen.

Daß oben die Luft angesaugt wird, hat den großen Vorteil, daß die stärkste Luftbewegung im Fahrzeuginnenraum in der Kopfebene erfolgt, aber zugfrei. Man hat also dort eine Kühlung, wie man sie etwa bei Lüftungseinrichtungen in den Tropen hat, wo ein an der Decke befestigter langsam laufender Axial-Ventilator Luft zwar bewegt, aber keine Zugerscheinungen herstellt.

Die Figur 2 zeigt dieselbe Einrichtung von oben. Als 9 ist die von Hand vornehmbare Drehzahlregelung zu erkennen, mit der das Ventilatorgeräusch eingestellt werden kann.

Die Figur 3 zeigt elektrische Schaltmöglichkeiten, z.B. bei der diese Drehzahlregelung bei der Standlüftung außer Betrieb gesetzt wird (9). Das Innenraumthermostat ist als 10 in dieser Figur zu erkennen. Das Zeitschaltglied als Teil 11. Dieses begrenzt die Laufzeit des Ventilators im Stand auf 15 Minuten, in der die Standlüftung wegen des großen Temperaturunterschieds zwischen Zu- und Abluft besonders wirksam ist. Mit Dauer der Standlüftung nimmt die Wirksamkeit ab. Es ist sinnvoller, eine periodische, durch die Temperaturzunahme eingeschaltete Standlüftung zu betreiben. Steht ein Fahrzeug längere Zeit in der Sonne, so wird sich jede halbe Stunde die Standlüftung eine Viertelstunde zuschalten und dann wieder ab. Als Punkt 4 ist der Fahrzeugventilator dargestellt und als Punkt 12 die in Fahrzeugen üblicherweise vorhandenen Abluftöffnungen 13. Die Pfeile 14 deuten die Luftströmung für die verschiedenen Schaltmöglichkeiten (mit oder ohne Fahrzeugventilator) während der Standlüftung an.

Claims (6)

Schutzanspröche

1. Lüftung von Fahrzeugen durch Ventilatoren unterhalb einer Dachklappe derart, daß aus dem Fahrzeuginneren die Luft angesaugt und nicht eingeblasen wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sowohl ein Berührungsschutz der Ventilatorflügel gewährleistet wird als auch eine Luftströmungsführung, die Zugfreiheit gewährt. (8)

3. Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall der Standlüftung im Sommer die Zuluftführung zusätzlich über den Fahrzeugventilator, der für Heiz- und Lüftungszwecke in jedem PKW ist, bewirkt wird.

4. Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugventilator nur in der Stellung "Heizung" in das Belüftungssystem eingeschaltet ist.

5. Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltung der Standlüftung im Dach und der Zuluftfahrzeugventilatoren abhängig von einem Thermostat erfolgt, das mit einem Zeitglied versehen ist, das die Laufdauer der Standlüftung auf 15 Minuten begrenzt.

6. Elektrische Schalteinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß im Stand des Fahrzeugs bei Abwesenheit von Personen (also ausgeschalteter Motor) die Drehzahlregelung der Dachventilatoren abgeschaltet wird, so daß diese mit max. Volumen laufen.