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Die
Erfindung betrifft einen Luftausströmer, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Zum
komfortablen Ausströmen
von Luft in den Innenraum eines Kraftfahrzeugs werden häufig Luftausströmer verwendet,
bei denen sich eine Strömungscharakteristik
aus einem Verstellbereich zwischen einem direkten und einem diffusen
Luftaustritt wählen
lässt.
Ein solcher Luftausströmer
ist aus der
DE
10 2004 038 016 A1 bekannt. Bei diesem Luftausströmer wird
die Luft auf zwei Luftkanäle
aufgeteilt, von denen einer für
den direkten und der andere für
den diffusen Luftaustritt sorgt. Die Strömungscharakteristik kann beeinflusst
werden, indem der Zustrom der Luft in die Luftkanäle mit Klappen
gesteuert wird. Der Einsatz solcher Klappen ist jedoch leider häufig mit
Staudruck oder anderen unerwünschten Strömungserscheinungen
verbunden.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Luftausströmer anzugeben.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch einen Luftausströmer
mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der untergeordneten Ansprüche.
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Der
erfindungsgemäße Luftausströmer weist mindestens
einen inneren Luftkanal und mindestens einen äußeren Luftkanal auf, wobei
der innere Luftka nal in dem äußeren Luftkanal
angeordnet ist. Der innere Luftkanal weist in einem Einströmbereich
des Luftausströmers
einen inneren, sich in einer Luftströmungsrichtung verjüngenden
Trichter auf. Der äußere Luftkanal
weist im Einströmbereich
einen äußeren, sich
in der Luftströmungsrichtung
verjüngenden Trichter
auf. Der innerere Trichter ist in dem äußeren Trichter angeordnet.
Der äußere Trichter
ist mit dem inneren Trichter verschließbar, um eine Luftströmung im äußeren Luftkanal
steuern zu können.
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Bevorzugt
ist hierzu der innere Luftkanal konzentrisch im äußeren Luftkanal angeordnet
ist und/oder der innere Trichter konzentrisch im äußeren Trichter
angeordnet. Durch die konzentrische Anordnung des inneren Luftkanals
im äußeren Luftkanal
ergibt sich eine gleichmäßige, weitgehend
wirbelfreie Luftströmung
im äußeren Luftkanal.
Die konzentrische Anordnung der Trichter vereinfacht das Verschließen des äußeren mit
dem inneren Trichter.
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Zweckmäßigerweise
weisen der innere und/oder der äußere Luftkanal
und/oder der innere und/oder der äußere Trichter einen kreisförmigen und/oder
polygonförmigen,
insbesondere quadratischen Querschnitt auf. Besonders bei den Trichtern erleichtert
eine Übereinstimmung
der Querschnittsformen das Verschließen des äußeren Trichters durch den inneren.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der innere Trichter in den inneren Luftkanal eingeschoben oder
auf diesen aufgeschoben und gegenüber diesem axial verschiebbar.
Bleibt eine Postion des äußeren Luftkanals,
des äußeren Trichters
und des inneren Luftkanals dabei unverändert, kann auf diese Weise
der äußere Trichter
ganz oder teilweise verschlossen werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist der äußere Trichter
in den äußeren Luftkanal
eingeschoben oder auf diesen aufgeschoben und gegenüber diesem
axial verschiebbar ist. Bleibt eine Postion des äußeren Luftkanals, des inneren
Trichters und des inneren Luftkanals dabei unverändert, kann auf diese Weise
der äußere Trichter
ganz oder teilweise verschlossen werden.
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Für den inneren
Trichter ist eine Vorrichtung zur Steuerung einer Luftzufuhr vorgesehen.
Die auf diese Weise getrennt steuerbaren Luftströme der bei den Luftkanäle können zum
Einstellen einer Strömungscharakteristik
einer Luftströmung
aus dem Luftausströmer
in einen zu belüftenden
Raum benutzt werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist als Vorrichtung zur Steuerung der Luftzufuhr für den inneren
Trichter im äußeren Trichter
ein erster Strömungskörper so
angeordnet, dass der innere Trichter damit verschließbar ist,
wobei der erste Strömungskörpers bezüglich des äußeren Trichters
unbeweglich ist. Der erste Strömungskörper weist
hierfür
eine Form auf, die das teilweise oder vollständige Verschließen des
inneren Trichters und eine verwirbelungsarme Führung der Luftströmung um
den Strömungskörper herum
ermöglicht.
Im Falle eines inneren Trichters mit kreisförmigem Querschnitt ist die Form
des ersten Strömungskörpers auf
seiner dem inneren Trichter zugewandten Seite z.B. abschnittsweise
konisch. Insgesamt ist eine Tropfenform mit einem stumpfen Ende
auf der vom inneren Trichter abgewandten Seite zweckmäßig. Im
Falle eines inneren Trichters mit quadratischem Querschnitt entspricht
die Form des ersten Strömungskörpers auf seiner
dem inneren Trichter zugewandten Seite, z.B. abschnittsweise, dem
einer geraden Hohlpyramide mit quadratischer Grundfläche. Bei
einem inneren Trichter mit einer von der Quadratform abweichenden
polygonalen Querschnittsform entspricht die Form des ersten Strömungskörpers auf
seiner dem inneren Trichter zugewandten Seite, z.B. abschnittsweise,
dem einer Hohlpyramide mit polygonaler Grundfläche, wobei mindestens ein Querschnitt
des Strömungskörpers und
ein Querschnitt des inneren Trichters kongruent sind. Auf diese
Weise ist die Luftzufuhr in den inneren Trichter auf einfache Weise steuerbar.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist als Vorrichtung zur Steuerung der Luftzufuhr für den inneren
Trichter im inneren Trichter eine Drosselklappe vorgesehen, mit
der der erste Strömungskörper auf einfache
Weise substituiert werden kann.
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Vorzugsweise
ist der äußere Luftkanal
mit dem äußeren Trichter
einstückig
gebildet, insbesondere wenn der innere Trichter gegenüber dem
inneren Luftkanal axial verschiebbar ist. Wenn der äußere Trichter
gegenüber
dem äußeren Luftkanal
axial verschiebbar ist, kann der innere Luftkanal mit dem inneren
Trichter einstückig
gebildet sein, was deren Fertigung vereinfacht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der innere oder äußere Luftkanal
mit einer Luftleitvorrichtung zur Drallerzeugung versehen, so dass
ein diffuser Luftaustritt aus dem Luftausströmer ermöglicht wird. Eine solche Luftleitvorrichtung
kann insbesondere Elemente wie Stege, Schaufeln, Helices oder Abschnitte
von Helices etc. umfassen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist in einem Ausströmbereich
im und/oder am inneren Luftkanal mindestens ein zweiter Strömungskörper so angeordnet,
dass eine aus dem inneren Luftkanal austretende innere Luftströmung in
eine äußere Luftströmung im äußeren Luftkanal
geleitet wird. Durch steuern der Luftzufuhr in den inneren Luftkanal
kann eine Charakteristik der äußeren Luftströmung so
beeinflusst werden, dass diese in einem gewünschten Maß diffus oder direkt austritt.
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Die
Charakteristik der austretenden Luftströmung kann zusätzlich oder
alternativ mit mindestens einer im Ausströmbereich an einem Ende des äußeren Luftkanals
angeordneten Klappe zur Veränderung
einer Querschnittsfläche
der austretenden Luftströmung
verändert
werden.
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Hierzu
ist die Klappe insbesondere um eine Achse drehbar gelagert, die
parallel zu einer Querschnittsfläche
des äußeren Luftkanals
und in einem tangentialen Bereich des äußeren Luftkanals angeordnet
ist.
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Besonders
bei einem äußeren Luftkanal
mit polygonalem Querschnitt ist der Einsatz von je einer Klappe
für jede
Seite des Polygons zweckmäßig. Bei einem
Polygon mit mehr als vier Ecken und bei kreisförmigem Querschnitt können vorteilhafterweise
fünf oder
mehr Klappen lamellenartig ausgebildet und so nebeneinander um das
Ende des äußeren Luftkanals angeordnet
sein, dass in mindestens einer Klappenstellung jede Klappe von einer
benachbarten Klappe mindestens teilweise überlappt ist und selbst eine
andere benachbarte Klappe mindestens teilweise überlappt. Bei einer solchen
An ordnung der Klappen muss nur eine Klappe betätigt werden, während die anderen
sich wegen der Überlappung
synchron zu dieser verstellen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
eines Einströmbereiches
eines Luftausströmers
mit einem ersten Strömungskörper und
einem axial verschiebbaren ersten Trichter,
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2 einen
Längsschnitt
eines Einströmbereiches
eines Luftausströmers
mit einer Drosselklappe,
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3 einen
Querschnitt durch den Einströmbereich
des Luftausströmers
aus 2,
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4 einen
Längsschnitt
eines Einströmbereiches
eines Luftausströmers
mit einem axial verschiebbaren ersten Strömungskörper,
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5 einen
Längsschnitt
eines Ausströmbereiches
eines Luftausströmers
mit Luftklappen in einer Stellung für einen direkten Luftaustritt
und
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6 einen
Längsschnitt
eines Ausströmbereiches
eines Luftausströmers
mit Luftklappen in einer Stellung für einen diffusen Luftaustritt
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In 1 ist
ein Längsschnitt
eines Einströmbereiches 1 eines
Luftausströmers
mit einem äußeren Luftkanal 2 und
einem inneren Luftkanal 3 gezeigt. Der äußere Luftkanal 2 und
der innere Luftkanal 3 weisen jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf.
Der innere Luftkanal 3 ist konzentrisch im äußeren Luftkanal 2 angeordnet.
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Dem äußeren Luftkanal 2 wird
eine Luftströmung über einen äußeren Trichter 4,
dem inneren Luftkanal 3 über einen inneren Trichter 5 zugeführt. Beide
Trichter 4, 5 sind abschnittsweise hohlkegelförmig. Der äußere Trichter 4 ist
mit dem äußeren Kanal 2 einstückig gebildet.
Der innere Trichter 5 ist in den inneren Luftkanal 3 eingesteckt
und gegenüber
diesem längsverschiebbar.
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In
eine rechte Anschlagsposition verschoben verschließt der innere
Trichter 5 mit seiner Außenseite den äußeren Trichter 4,
so dass die Luftströmung in
den äußeren Luftkanal 2 unterbrochen
wird.
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In
einer Luftströmungsrichtung
vor dem inneren Trichter 5 liegt ein erster Strömungskörper 6,
der annähernd
Tropfenform hat, wobei seine stumpfe Seite vom inneren Trichter 5 abgewandt
ist. Bezüglich
des äußeren Trichters 4 ist
der erste Strömungskörper 6 unbeweglich.
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In
der genannten rechten Anschlagsposition des inneren Trichters 5 wird
der erste Strömungskörper 6 von
der Luftströmung
umströmt,
worauf diese vollständig
in den inneren Trichter 5 und damit in den inneren Luftkanal 3 einströmt.
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In
einer linken Anschlagsposition des inneren Trichters 5 verschließt der erste
Strömungskörper 6 den
inneren Trichter 5, so dass die Luftströmung vollständig in der äußeren Trichter 4 und
damit in den äußeren Luftkanal 2 einströmt.
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In
einer zwischen den Anschlagspositionen liegenden Position des inneren
Trichters 5 ergibt sich ein von dieser Position abhängiges Mischverhältnis zwischen
den Luftströmungen
im äußeren Luftkanal 2 und
im inneren Luftkanal 3.
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In 2 ist
ein Längsschnitt
eines Einströmbereiches 1 eines
weiteren Ausführungsbeispieles eines
Luftausströmers
mit einem äußeren Luftkanal 2 und
einem inneren Luftkanal 3 gezeigt. Der äußere Luftkanal 2 und
der innere Luftkanal 3 weisen jeweils einen kreisförmigen Querschnitt
auf. Der innere Luftkanal 3 ist konzentrisch im äußeren Luftkanal 2 angeordnet.
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Dem äußeren Luftkanal 2 wird
eine Luftströmung über einen äußeren Trichter 4,
dem inneren Luftkanal 3 über einen inneren Trichter 5 zugeführt. Beide
Trichter 4, 5 sind abschnittsweise hohlkegelförmig. Der äußere Trichter 4 ist
mit dem äußeren Kanal 2 einstückig gebildet.
Der innere Trichter 5 ist in den inneren Luftkanal 3 eingesteckt
und gegenüber
diesem längsverschiebbar.
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In
eine rechte Anschlagsposition verschoben verschließt der innere
Trichter 5 mit seiner Außenseite den äußeren Trichter 4,
so dass die Luftströmung in
den äußeren Luftkanal 2 unterbrochen
wird.
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In
dem inneren Trichter 5 ist eine Drosselklappe 7 angeordnet,
mit der die in den inneren Trichter 5 und damit in den
inneren Luftkanal 3 einströmende Luftströmung gesteuert
werden kann.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
kann die Luftströmung
in beide Luftkanäle 2, 3 gleichzeitig
unterbrochen werden. Ein Mischverhältnis zwischen den Luftströmungen im äußeren Luftkanal 2 und
im inneren Luftkanal 3 wird durch Steuern einer Stellung
der Drosselklappe 7 und der Axialverschiebung des inneren
Trichters 5 eingestellt.
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In 3 ist
ein Querschnitt durch den Einströmbereich
des Luftausströmers
aus 2 gezeigt. Hierbei wird die Anordnung des inneren
Trichters 5 im äußeren Trichter 4 deutlich.
Die Drosselklappe 7 ist teilweise geöffnet, um dem inneren Trichter 5 eine
Luftströmung
zuzuführen.
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In 4 ist
ist ein Längsschnitt
eines Einströmbereiches 1 eines
weiteren Ausführungsbeispieles
eines Luftausströmers
mit einem äußeren Luftkanal 2 und
einem inneren Luftkanal 3 gezeigt. Der äußere Luftkanal 2 und
der innere Luftkanal 3 weisen jeweils einen kreisförmigen Querschnitt
auf. Der innere Luftkanal 3 ist konzentrisch im äußeren Luftkanal 2 angeordnet.
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Dem äußeren Luftkanal 2 wird
eine Luftströmung über einen äußeren Trichter 4,
dem inneren Luftkanal 3 über einen inneren Trichter 5 zugeführt. Beide
Trichter 4, 5 sind abschnittsweise hohlkegelförmig. Der
innere Trichter 5 ist mit dem inneren Kanal 3 einstückig gebildet.
Der äußere Trichter 4 ist
in den äußeren Luftkanal 2 eingesteckt
und gegenüber
diesem längsverschiebbar.
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In
Luftströmungsrichtung
vor dem inneren Trichter 5 liegt ein erster Strömungskörper 6,
der annähernd
Tropfenform hat, wobei seine stumpfe Seite vom inneren Trichter 5 abgewandt
ist. Bezüglich
des äußeren Trichters 4 ist
der erste Strömungskörper 6 unbeweglich.
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Wird
der äußere Trichter 4 in
eine rechte Anschlagsposition verschoben, verschließt der erste Strömungskörper 6 den
inneren Trichter 5 vollständig, während die Luftströmung vollständig dem äußeren Trichter 4 und
damit dem äußeren Luftkanal 2 zuströmt.
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In
einer linken Anschlagsposition des äußeren Trichters 4 ist
dieser mit dem inneren Trichter 5 verschlossen, so dass
keine Luftströmung
in den äußeren Luftkanal 2 einströmt. In der
genannten linken Anschlagsposition des äußeren Trichters 4 wird
der erste Strömungskörper 6 von
der Luftströmung
umströmt,
worauf diese vollständig
in den inneren Trichter 5 und damit in den inneren Luftkanal 3 einströmt.
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In
einer zwischen den Anschlagspositionen liegenden Position des äußeren Trichters 4 ergibt sich
ein von dieser Position abhängiges
Mischverhältnis
zwischen den Luftströmungen
im äußeren Luftkanal 2 und
im inneren Luftkanal 3.
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Der äußere Trichter 4 und
der innere Trichter 5 können
eine andere Form, z.B. die eines Abschnitts einer geraden Hohlpyramide
mit polygonaler Grundfläche,
aufweisen.
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Der
innere Trichter 5 kann alternativ auf den inneren Luftkanal 3 aufgesteckt
sein. Das gleiche gilt für
den äußeren Trichter 4 und
den äußeren Luftkanal 2.
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Um
einen der Luftkanäle 2, 3 für einen
diffusen Luftaustritt nutzen zu können, kann die Luftströmung in
diesem Luftkanal 2, 3 mit Drall versehen wer den.
Hierzu kommen bevorzugt Luftleitelemente wie Schaufeln, Stege Helices
oder Abschnitte von Helices etc. zum Einsatz.
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In 5 ist
ein Längsschnitt
eines Ausströmbereiches 8 eines
Luftausströmers
mit einem äußeren Luftkanal 2 und
einem inneren Luftkanal 3 gezeigt. Der äußere Luftkanal 2 und
der innere Luftkanal 3 weisen jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf.
Der innere Luftkanal 3 ist konzentrisch im äußeren Luftkanal 2 angeordnet.
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Den
Luftkanälen 2, 3 wird
eine Luftströmung über einen
Einströmbereich 1,
wie er in den Ausführungsbeispielen
zu den 1 bis 4 gezeigt ist, zugeführt.
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An
einem Ende des inneren Luftkanals 3 sind zwei zweite Strömungskörper 9 so
angeordnet, dass die aus dem inneren Luftkanal 3 austretende
Luftströmung
in die Luftströmung
im äußeren Luftkanal 2 geleitet
werden kann, wodurch diese eine radiale Komponente erhält, so dass
sie diffus aus dem Luftausströmer
austritt. Durch Steuern der Luftzufuhr in den inneren Luftkanal 3 kann
eine Charakteristik der Luftströmung
im äußeren Luftkanal 2 so
beeinflusst werden, dass diese in einem gewünschten Maß diffus oder direkt austritt.
Die zweiten Strömungskörper 9 sind
hierzu im gezeigten Beispiel rotationssymmetrisch gebildet.
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Die
Charakteristik der austretenden Luftströmung wird im gezeigten Ausführungsbeispiel
zusätzlich
mit Klappe 10 beeinflusst, die an einem Ende des äußeren Luftkanals 2 um
jeweils eine Achse drehbar gelagert angeordnet sind, wobei die Achse
parallel zu einer Querschnittsfläche
des äußeren Luftkanals 2 und
in einem tangentialen Bereich des äußeren Luftkanals 2 angeordnet
ist. Mit Hilfe dieser Klappen 10 wird eine Querschnittsfläche der
austretenden Luftströmung
verändert.
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Die
Klappen 10 sind lamellenartig ausgebildet und so nebeneinander
um das Ende des äußeren Luftkanals 2 angeordnet,
dass jede Klappe 10 von einer benachbarten Klappe 10 teilweise überlappt
ist und selbst eine andere benachbarte Klappe 10 teilweise überlappt.
Bei einer solchen Anordnung der Klappen 10 muss nur eine
Klappe 10 betätigt
werden, während
die anderen sich wegen der Überlappung synchron
zu dieser verstellen.
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Eine
Verkleinerung der durch die Klappen 10 gebildeten Querschnittsfläche bewirkt
einen direkteren, eine Vergrößerung hingegen
einen diffuseren Luftaustritt. In 5 strömt wenig
Luft aus dem inneren Luftkanal 3 in den äußeren Luftkanal 2 und
die durch die Klappen 10 gebildete Querschnittsfläche ist vergleichsweise
klein, was einen weitgehend direkten Luftaustritt bewirkt.
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6 zeigt
den gleichen Ausströmbereich 8 des
Luftausströmers,
wobei viel Luft aus dem inneren Luftkanal 3 in den äußeren Luftkanal 2 strömt und die Klappen 10 eine
große
Querschnittsfläche
bilden, so dass der Luftaustritt diffus ist.
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Der äußere Luftkanal 2 und
der innere Luftkanal 3 können in den gezeigten Ausführungsbeispielen
eine andere Querschnittsform, z.B. eine polygonale, insbesondere
eine quadratische Querschnittsform, aufweisen.
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Bei
einem äußeren Luftkanal 2 mit
polygonalem Querschnitt ist der Einsatz von je einer Klappe 10 für jede Seite
des Polygons zweckmäßig. Eine
andere Anzahl von Klappen 10 ist auch möglich.
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Eine
Verwendung des Auströmbereiches 8 ist
auch in Verbindung mit anders als in den 1 bis 4 gebildeten
Einströmbereichen
möglich.
Ebenso setzen die in den Ausführungsbeispielen
zu den 1 bis 4 gezeigten Einströmbereiche
nicht die Verwendung des in 5 gezeigten
Ausströmbereiches 8 voraus,
sondern können
auch unabhängig benutzt
werden.
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Der
Luftausströmer
kann mit weiteren Bauelementen versehen werden, insbesondere Vorrichtungen
zur Beeinflussung einer Richtung der Luftströmung, die z.B. mit Lamellen
versehen sein können.