DE10121906A1

DE10121906A1 - Belüftungsvorrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10121906A1
Application number: DE10121906A
Authority: DE
Inventors: Juergen Strueber
Original assignee: Buehler Motor GmbH
Current assignee: SAIA-BURGESS OZD KFT., OZD, HU
Priority date: 2001-05-03
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2021-05-04
Also published as: DE10121906B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Belüftungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere in Verbindung mit einer Heizungs- oder Klimaanlage, mit Luftströmungskanälen und mindestens einem Luftausströmer mit mindestens einer Einrichtung zur Steuerung der Luftrichtung und/oder zur Luftmengensteuerung. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Belüftungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug darzustellen, die eine geringe wirksame Wärmekapazität und einen erhöhten Wirkungsgrad aufweist und somit die Nachteile herkömmlicher Anlagen überwindet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest eine dezentrale Heizvorrichtung im Luftströmungskanal angeordnet ist. Durch diese dezentrale Anordnung ist eine unmittelbare lokale Erwärmung des Luftstromes bei minimalem Energieeinsatz gewährleistet, wodurch z. B. eine schnelle Enteisung der Fensterscheiben und Erwärmung des Innenraumes ermöglicht wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Belüftungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere in Verbindung mit einer Heizungs- oder Klimaanlage, mit Luftströmungskanälen und mindestens einem Luftausströmer mit mindestens einer Einrichtung zur Steuerung der Luftrichtung und/oder zur Luftmengensteuerung.

Eine derartige Belüftungsvorrichtung ist bereits aus der DE-OS 199 56 259 A 1 bekannt. In herkömmlichen Heizungs- bzw. Klimaanlagen ist die Heizvorrichtung zentral angeordnet, sodass die Heizleistung bei kaltem Motor nicht sofort in vollem Umfang zur Verfügung steht. Teilweise Abhilfe hierfür bieten herkömmliche elektrisch betriebene Zuheizer, die schon bei kaltem Motor eine eingeschränkte Wärmeleistung zur Verfügung stellen. Diese sind zentral angeordnet und versorgen von dort aus die unterschiedlichen Luftausströmer. Im Bereich zwischen Zuheizer-Heizelement und Ausströmer treten durch lange Verteilwege in den Luftströmungskanälen Wärmeverluste auf, welche die Effizienz derartiger Einrichtungen weiter reduzieren. Darüber hinaus wird die Wärmemenge stets global zur Verfügung gestellt und allenfalls dort abgeblockt, wo sie nicht benötigt wird. Durch die in der Gesamtheit hohe Wärmekapazität aller beteiligten Einrichtungen ist die gewünschte schnelle Heizwirkung beeinträchtigt, besonders beim Kaltstart im Winter.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Belüftungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug darzustellen, die eine geringe wirksame Wärmekapazität und einen erhöhten Wirkungsgrad aufweist und somit die o. g. Nachteile überwindet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest eine dezentrale Heizvorrichtung im Luftströmungskanal angeordnet ist. Durch diese dezentrale Anordnung ist eine unmittelbare lokale Erwärmung des Luftstromes bei minimalem Energieeinsatz gewährleistet, wodurch z. B. eine schnelle Enteisung der Fensterscheiben und Erwärmung des Innenraumes ermöglicht wird.

Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt.

Es ist möglich, die dezentrale Heizvorrichtung als Haupt- oder Zusatzheizung einzusetzen. Bei Einsatz als Hauptheizung kann die zentrale Heizungsanlage entfallen, was zu Gewichts-, Volumen- und Kosteneinsparungen führt. Darüber hinaus werden nur die tatsächlich benötigten Luftauslässe beheizt, sodass die Wärme nur punktuell wo gewünscht erzeugt bzw. eingesetzt wird. Bei Einsatz als Zusatzheizung bleiben die Vorteile bei Kaltstart erhalten, wobei bei betriebswarmem Verbrennungsmotor dessen Abwärme zur Heizung des Innenraumes herangezogen wird.

Es wird vorgeschlagen, die dezentrale Heizvorrichtung als Modul auszuführen, insbesondere zur Verknüpfung mit weiteren Funktionsmodulen. Hierbei können weiterhin erfindungsgemäß Module zur Steuerung der Luftrichtung (oben/unten bzw. links/rechts), der Luftmenge und Gebläsemodule zum Einsatz kommen. Vorteil des modularen Aufbaues ist, dass je nach Ausrüstungsgrad des Fahrzeuges nur die jeweils erforderlichen Funktionsmodule eingebaut und zur Verfügung gestellt werden. Dies führt zur Einsparung von Gewicht und kosten in allen nicht voll ausgerüsteten Modulen. Außerdem wird ein evtl. späterer Service der Einheit im Falle einer Wartung oder Erweiterung erleichtert. Der modulare Aufbau wird durch die Verwendung gleichartiger Schnittstellen ermöglicht, welcher eine mechanische und elektrische Kompatibilität der Einzelmodule sicherstellt.

Das Heizmodul kann zumindest ein Heizelement aufweisen, welches starr im Luftstrom angeordnet ist. Vorteil hierbei sind der einfache Aufbau und der Entfall beweglicher Teile wie z. B. Stromzuführungen. Dies ist im Hinblick auf die Robustheit und Lebensdauer grundsätzlich vorteilhaft.

Alternativ hierzu kann das Heizelement auch in eine Einrichtung zur Luftmengensteuerung, insbesondere in einer Luftmengensteuerungsklappe, und/oder in eine Einrichtung zur Luftrichtungssteuerung integriert sein. Dies hat den Vorteil, dass räumlich kein separates Modul für die Heizfunktion erforderlich ist und somit auch eine verringerte Baulänge realisiert wird. Dieses integrierte Heizelement kann über flexible elektrische Leitungen und/oder schleifende Kontakte versorgt werden, welche die Relativbewegung zwischen dem beweglichen Heizelement und feststehenden elektrischen Anschlüssen ausgleichen. Um die Wegstrecke der Relativbewegung zu minimieren, sind die Leitungen bzw. Kontakte vorzugsweise nahe der zugeordneten Drehachse angeordnet, mit dem Ziel, durch geringen Verschleiß eine hohe Lebensdauer sicherzustellen. Da auch beheizte Luftmengensteuerungsklappen eine Dichtung zum sicheren Verschluss des Luftkanals erfordern, die Dichtung jedoch als Weichkomponente thermisch weiniger stabil als die Hartkomponenten ist, wird vorgeschlagen, die Dichtung für die Luftmengensteuerungsklappe im zugeordneten Luftströmungskanal anzuordnen und hierdurch die thermische Belastung zu reduzieren. Diese Dichtung kann insbesondere ein im 2-Komponenten Spritzgießverfahren hergestelltes Teil sein.

Das Heizelement kann, zur Erhöhung der Heizleistung, zusätzliche Einrichtungen zur Vergrößerung der Wärme abgebenden Oberfläche aufweisen, insbesondere wärmeleitende Strukturen in Lamellen-, Wellen- oder Wabenform, welche dem Heizelement unmittelbar zugeordnet sind.

Die dezentrale Heizvorrichtung ist vorzugsweise als elektrische Widerstandsheizung ausgeführt, um die Vorteile der schnellen und vom Verbrennungsmotor unabhängigen Heizwirkung voll entfalten zu können. Zur Erhöhung der Funktionssicherheit ist hierbei ein Schutzelement vorzusehen, wobei insbesondere ein PTC-Element beides, die Heiz- und die Schutzfunktion wahrnehmen kann.

Um eine optimale Vielseitigkeit bei minimalem Verdrahtungsaufwand zu erreichen, ist die Belüftungsvorrichtung mit einer elektronischen Busansteuerung ausrüstbar, insbesondere, wenn die dezentrale Heizvorrichtung eine Versorgung auf Basis einer erhöhten Bordnetzspannung aufweist, z. B. 42 V. Hierdurch lassen sich die erforderlichen Leitungsquerschnitte gegenüber dem herkömmlichen 12/14 V Bordnetz drastisch reduzieren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine 3D-Prinzipdarstellung einer Belüftungsvorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teiles der Belüftungsvorrichtung,

Fig. 3a bis 3d schematische Darstellungen einer Einrichtung zur Steuerung der Luftmenge mit integriertem Heizelement und

Fig. 4a bis 4d schematische Darstellungen einer Einrichtung zur Steuerung der Luftmenge mit integriertem Heizelement und wärmeleitenden Strukturen.

Fig. 1 zeigt eine 3D-Prinzipdarstellung einer Belüftungsvorrichtung mit einer Belüftungsvorrichtung 1 für Fahrzeuge, in Verbindung mit einer Heizungs- oder Klimaanlage 2, mit Luftströmungskanälen 3 und einem Luftausströmer 4 mit einer Einrichtung zur Steuerung der Luftrichtung 5, 6 und zur Luftmengensteuerung 7.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teiles der Belüftungsvorrichtung, mit einer Einrichtung zur Steuerung der Luftrichtung oben/unten 5, rechts/links 6, die Luftmengensteuerung 7, eine dezentrale Heizvorrichtung 8, ein Lüftermodul 9 und den Luftkanal 3. Wie ersichtlich befindet sich die Heizvorrichtung unmittelbar vor den Einrichtungen zur Steuerung der Luftrichtung. Darüber hinaus weist die Heizvorrichtung aufgrund ihrer geringen Größe nur eine geringe Wärmekapazität auf. Hierdurch ist eine schnelle Erwärmung und minimale Abkühlung der Luft sichergestellt, wodurch z. B. eine schnelle Enteisung der Fensterscheiben und Erwärmung des Innenraumes ermöglicht wird.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer dezentralen Heizvorrichtung 7', 8'. Fig. 3a und 3b zeigen ein Heizelement integriert in eine Klappe zur Steuerung der Luftmenge. Vorzugsweise wird eine große Fläche der Klappe von dem aktiven Heizelement 10' bedeckt, um die Wärmeübertragung an die vorbeiströmende Luft zu erhöhen. Dieses integrierte Heizelement 10' kann, wie in Fig. 3c und 3d gezeigt, über flexible elektrische Leitungen 11 und/oder schleifende Kontakte 12 versorgt werden, welche die Relativbewegung zwischen dem beweglichen Heizelement 10' und feststehenden elektrischen Anschlüssen 13 ausgleichen. Um die Wegstrecke der Relativbewegung zu minimieren, sind die Leitungen 11 bzw. Kontakte 12 vorzugsweise nahe der zugeordneten Drehachse 14 angeordnet, mit dem Ziel, durch geringen Verschleiß eine hohe Lebensdauer sicherzustellen.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer dezentralen Heizvorrichtung mit zusätzlichen Einrichtungen zur Vergrößerung der Wärme abgebenden Oberfläche. Fig. 4a bis 4d zeigen hierbei schacht- bzw. wellenförmige Strukturen 15, welche dem Heizelement 10' unmittelbar zugeordnet sind.

Bezugszeichenliste

1. Belüftungsvorrichtung

2

Heizungs-/Klimaanlage

3

Luftströmungskanäle

4

Luftausströmer

5

Einrichtung zur Steuerung der Luftrichtung (oben/unten)

6

Einrichtung zur Steuerung der Luftrichtung (links/rechts)

7

,

7

' Einrichtung zur Steuerung der Luftmenge

8

,

8

' dezentrale Heizvorrichtung

9

weitere Module (Lüftermodul) (

5

,

6

,

7

,

9

)

10

,

10

' Heizelement

11

Leitungen

12

schleifende Kontakte

13

festestehende elektrische Anschlüsse

14

Drehachse

15

wärme leitende Strukturen

Claims

1. Belüftungsvorrichtung (1) für Fahrzeuge, insbesondere in Verbindung mit einer Heizungs- oder Klimaanlage (2), mit Luftströmungskanälen (3) und mindestens einem Luftausströmer (4) mit mindestens einer Einrichtung zur Steuerung der Luftrichtung (5, 6) und/oder zur Luftmengensteuerung (7), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine dezentrale Heizvorrichtung (8, 8') im Luftströmungskanal (3) angeordnet ist.

2. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Heizvorrichtung (8, 8') als Haupt- oder Zusatzheizung eingesetzt werden kann.

3. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Heizvorrichtung (8, 8') als Modul ausgeführt ist, insbesondere zur Verknüpfung mit weiteren Modulen (5, 6, 7, 9).

4. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Heizvorrichtung (8) zumindest ein Heizelement (10) aufweist, welches starr im Luftstrom angeordnet ist.

5. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Heizvorrichtung (8') zumindest ein Heizelement (10') aufweist, welches in die Einrichtung zur Luftmengensteuerung (7'), insbesondere in einer Luftmengensteuerungsklappe, und/oder in die Einrichtung zur Luftrichtungssteuerung integriert ist.

6. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Heizvorrichtung (8') zumindest ein Heizelement aufweist, welches über flexible elektrische Leitungen (11) und/oder schleifende Kontakte (12) versorgt wird, welche die Relativbewegung zwischen dem beweglichen Heizelement (10') und feststehenden elektrischen Anschlüssen (13) ausgleichen.

7. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die flexiblen elektrischen Leitungen (11) und/oder schleifenden Kontakte (12) zur Verringerung der Wegstrecke der Relativbewegung nahe einer Drehachse (14) angeordnet sind.

8. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtung für die Luftmengensteuerungsklappe im zugeordneten Luftströmungskanal (3) angeordnet ist, wobei der Luftströmungskanal (3) mit der Dichtung insbesondere ein im 2-Komponenten Spritzgießverfahren hergestelltes Teil ist.

9. Belüftungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Heizvorrichtung zusätzliche Einrichtungen zur Vergrößerung der Wärme abgebenden Oberfläche aufweist, insbesondere wärmeleitende Strukturen (15) in Lamellen-, Wellen- oder Wabenform.

10. Belüftungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Heizvorrichtung (8, 8<) als elektrische Widerstandsheizung ausgeführt ist.

11. Belüftungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Heizvorrichtung (8, 8') zumindest ein PTC-Element aufweist.

12. Belüftungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Heizvorrichtung (8, 8') eine elektronische Busansteuerung aufweist.

13. Belüftungsvorrichtung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentrale Heizvorrichtung (8, 8') eine Versorgung auf Basis einer erhöhten Bordnetzspannung aufweist, insbesondere 42 V.