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Die Erfindung betrifft einen Luftausströmer, insbesondere zur Fahrzeugbelüftung, mit einem Rahmen und einer in dem Rahmen angeordneten Umlenkeinrichtung zur Umlenkung des Luftstroms, mit zumindest zwei Umlenkelementen, wobei die Umlenkeinrichtung zwischen einer Normalstellung und einer Komfortstellung verstellbar ist, in der die Umlenkelemente nicht parallel zueinander sind.
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Luftausströmer sind in vielfältigen Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. Sie dienen dazu, den Volumenstrom und die Richtung eines Luftstroms für die Belüftung bzw. Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums in geeigneter Weise einzustellen. Hierzu sind aus dem Stand der Technik Luftausströmer bekannt, die den Luftstrom wahlweise in einer ersten Einstellung als direkten Luftstrom in den Innenraum bzw. direkt auf den Fahrzeuginsassen lenken, und in einer zweiten Einstellung, einer sogenannten Komfortstellung, den Luftstrom verwirbeln bzw. auffächern, so dass kein direkter Luftstrom für den Fahrzeuginsassen spürbar ist. Die Komfortfunktion kann beispielsweise bei einem maximalen Luftstrom durch den Luftausströmer zugeschaltet werden, so dass eine starke Belüftung bzw. ein schneller Luftaustausch im Fahrzeug möglich ist, ohne dass ein direkter Luftstrom für den Fahrzeuginsassen spürbar ist. Ein solcher Luftausströmer ist beispielsweise in der
DE 10 2007 034 108 B3 gezeigt. Die Komfortfunktion kann dabei entweder unabhängig von der Ausrichtung der Lamellen aktiviert werden, oder nur in einer bestimmten Position der Lamellen, beispielsweise, wenn diese waagrecht gestellt sind.
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Bei der Zuschaltung dieser Komfortfunktion wird allerdings die Luft stärker umgelenkt, wodurch der Strömungswiderstand des Luftausströmers ansteigt. Bei der Verwendung mehrerer Luftausströmer in einem Fahrzeug wird dadurch mehr Luft auf die anderen Luftausströmer, die einen geringeren Strömungswiderstand aufweisen, verteilt. Dadurch steigt der Luftstrom in diesen Luftausströmern an, was oft als unangenehm empfunden wird. Zudem ist die genaue Einstellung der einzelnen Luftausströmer dadurch erschwert. Der Begriff ”Strömungswiderstand” bezeichnet in diesem Zusammenhang den gesamten Strömungswiderstand, der der durchströmenden Luft zwischen der stromaufwärtigen Seite bis zum Verlassen des Luftausströmers entgegengesetzt wird, Aufgabe der Erfindung ist es, einen Luftausströmer zu schaffen, der unabhängig von der Belüftungseinstellung einen gleichbleibenden Strömungswiderstand bietet und eine genauere Einstellung des Luftstromes ermöglicht.
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Erfindungsgemäß ist dafür ein Luftausströmer, insbesondere zur Fahrzeugbelüftung, vorgesehen, mit einem Rahmen und einer in dem Rahmen angeordneten Umlenkeinrichtung zur Umlenkung des Luftstroms, mit zumindest zwei Umlenkelementen, wobei die Umlenkeinrichtung unabhängig von der Umlenkrichtung zwischen einer Normalstellung und einer Komfortstellung verstellbar ist, in der die Umlenkelemente nicht parallel zueinander sind. Der Luftausströmer weist ein Sperrelement auf, das den Strömungswiderstand senkt, wenn sich die Umlenkeinrichtung in der Komfortstellung befindet, wobei das Sperrelement so mit der Umlenkeinrichtung gekoppelt ist, dass beim Verstellen der Umlenkeinrichtung zwischen der Normalstellung und der Komfortstellung eine entsprechende Verstellung des Sperrelement und ein Ausgleich des Strömungswiderstandes erfolgt. Dem erfindungsgemäßen Luftausströmer liegt die Überlegung zugrunde, den Gesamtströmungswiderstand des Luftausströmers konstant zu halten. Dafür ist zusätzlich zu den Umlenkelementen ein Sperrelement vorgesehen, dass bei Bedarf einen zusätzlichen Strömungswiderstand erzeugen kann, der eine Verringerung des Strömungswiderstands der Umlenkeinrichtung ausgleichen kann. In der Normalstellung der Umlenkeinrichtung, also bei üblicherweise parallelen Umlenkelementen und daher geringem Strömungswiderstand, befindet sich das Sperrelement in einer Stellung, in der es einen erhöhten Strömungswiderstand erzeugt. Der Gesamtströmungswiderstand ist daher höher, als es nur aufgrund der Umlenkeinrichtung der Fall wäre. Wird die Umlenkeinrichtung in die Komfortposition gebracht, erhöht sich der Strömungswiderstand der Umlenkeinrichtung. Daher wird dann das Sperrelement in eine Stellung gebracht, in der der von ihm erzeugte Strömungswiderstand geringer ist, so dass der Gesamtströmungswiderstand des Luftausströmers (wenigstens annähernd) konstant ist.
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Das Steuerungselement weist beispielsweise zumindest eine im Rahmen vorgesehene Klappe auf. Diese Klappe kann beispielsweise an einer Wand des Rahmens oder direkt im Luftstrom vorgesehen und in den Luftstrom hineinschwenkbar angeordnet sein. Befindet sich die Umlenkeinrichtung in der Komfortstellung, hat also einen hohen Strömungswiderstand, ist die Klappe vollständig geöffnet, sodass diese einen geringen Luftwiderstand aufweist. Durch eine Klappe ist eine stufenlose Anpassung des Strömungswiderstandes möglich.
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Vorzugsweise sind die Umlenkeinrichtung und das Sperrelement mit einer Schließklappe gekoppelt. Die Komfortfunktion der Umlenkeinrichtung wird üblicherweise nur bei hohen Luftdurchsätzen aktiviert bzw. zugeschaltet, da vor allem bei diesen ein so starker Luftstrom entsteht, dass dieser für den Fahrzeuginsassen als unangenehm empfunden wird. Die Umlenkeinrichtung ist deshalb mit der Schließklappe gekoppelt und wird, sobald die Schließklappe vollkommen geöffnet ist, also der maximale Luftstrom durch den Luftausströmer strömt, in die Komfortstellung verstellt. In dieser Position weist das Sperrelement einen geringen Strömungswiderstand auf, der den erhöhten Strömungswiderstand der Umlenkeinrichtung in der Komfortstellung ausgleicht.
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Um die Anzahl der Bauteile des Luftausströmers zu reduzieren und somit die Baukosten zu minimieren, ist es beispielsweise auch denkbar, dass das Sperrelement die Schließklappe des Luftausströmers ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Hebelgetriebe vorgesehen, das das Sperrelement und die Umlenkeinrichtung koppelt. Durch eine mechanische Kopplung des Sperrelements und der Umlenkeinrichtung ist keine zusätzliche Steuerung für das Sperrelement notwendig. Das Hebelgetriebe ist so ausgelegt, dass der Strömungswiderstand des Sperrelements erhöht wird, sobald der Strömungswiderstand der Umlenkeinrichtung geringer wird.
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Die Koppelung des Sperrelements und der Umlenkeinrichtung kann aber auch über andere geeignete Elemente, beispielsweise Kulissenführungen oder andere Kopplungselemente erfolgen.
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Die Umlenkeinrichtung kann beispielsweise zumindest ein Lamellensystem aufweisen, wobei die Lamellen in der Normalstellung parallel zueinander angeordnet sind.
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Vorzugsweise weist die Umlenkeinrichtung aber zumindest zwei senkrecht zueinander angeordnete Lamellensysteme auf. Somit ist sowohl eine vertikale als auch eine horizontale Umlenkung des Luftstroms aus dem Luftausströmer möglich.
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In der Komfortstellung ist zumindest ein Teil der Lamellen eines Lamellensystems in eine nicht-parallele Ausrichtung verschwenkt, insbesondere entgegengesetzt zueinander. Die Lamellen eines Lamellensystems sind beispielsweise in Richtung zum Fahrzeuginnenraum fächerartig verschwenkt, sodass der Luftstrom aus dem Luftausströmer fächerartig verteilt wird. Dies verhindert einen gerichteten, konzentrierten Luftstrom.
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Des Weiteren ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Steuerung des Luftausströmers nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen, wobei bei einem Verstellen der Umlenkeinrichtung von der Normalstellung in die Komfortstellung gleichzeitig das Sperrelement in eine Stellung verfahren wird, in der es einen geringeren Strömungswiderstand bietet.
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Vorzugsweise schließt das Sperrelement in Normalstellung der Umlenkeinrichtung den Strömungskanal teilweise; und bei der Bewegung der Umlenkeinrichtung in die Komfortstellung gibt das Sperrelement den Strömungskanal frei.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Luftausströmers mit der Umlenkeinrichtung in einer Normalstellung;
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2 eine schematische Darstellung des Luftausströmer aus 1 mit einer in eine Komfortstellung verstellten Umlenkeinrichtung;
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3 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftausströmers mit geschlossener Schließklappe;
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4 den Luftausströmer aus 3 mit teilweise geöffneter Schließklappe;
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5 den Luftausströmer aus 3 mit vollständig geöffneter Schließklappe und der Umlenkeinrichtung in einer Komfortposition;
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6 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Luftausströmers mit geschlossenem Sperrelement;
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7 den Luftausströmer aus 3 mit geöffnetem Sperrelement.
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Der in den 1 und 2 schematisch dargestellte Luftausströmer 10 weist einen Rahmen 12 auf, in dem eine Umlenkeinrichtung 14, die hier ein erstes Lamellensystem 16 aufweist, angeordnet ist. Das Lamellensystem 16 weist mehrere Lamellen 18 auf, die jeweils um eine horizontale Achse 19 verschwenkbar sind. Die Lamellen 18 sind in einer Normalstellung, die in 1 dargestellt ist, parallel zueinander angeordnet und können gemeinsam parallel zueinander verschwenkt werden. Die Umlenkeinrichtung ist lediglich zur Vereinfachung mit nur einem einzigen Lamellensystem dargestellt; es ist aber auch denkbar, dass die Umlenkeinrichtung zwei senkrecht zueinander angeordnete Lamellensysteme aufweist oder andere geeignete Elemente zur Ablenkung des Luftstroms.
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In der in 1 dargestellten Normalposition der Umlenkeinrichtung 14 wird der aus dem Luftausströmer 10 in den Fahrzeuginnenraum 21 austretende Luftstrom durch die parallelen Lamellen 18 gerichtet in einer Richtung in den Fahrzeuginnenraum 21 eingebracht. Um bei einer starken Belüftung, also einem starken Luftstrom durch den Luftausströmer 10, ein direktes Anströmen eines Fahrzeuginsassen zu vermeiden, kann die Umlenkeinrichtung 14 in eine Komfortposition verstellt werden, wie sie in 2 dargestellt ist. In dieser Komfortposition der Umlenkeinrichtung 14 sind die Lamellen 18 teilweise in entgegengesetzte Richtungen verschwenkt, sodass der Luftstrom fächerartig divergierend in verschiedenen Richtungen im Fahrzeuginnenraum 21 verteilt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit wird dadurch zum einen reduziert, so dass eine direkte Anströmung des Fahrzeuginsassen mit einem konzentrieren Luftstrom vermieden wird. Zum anderen entsteht eine diffuse Luftströmung, die als angenehmer empfunden wird.
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Durch die unterschiedliche Anstellung der Lamellen 18 zum Luftstrom hat die Umlenkeinrichtung 14 und damit der gesamte Luftausströmer in der Komfortstellung einen erhöhten Strömungswiderstand. Dadurch würde zum einen der Durchfluss durch den Luftausströmer 10 verringert. Zum anderen würde bei der Verwendung mehrerer Luftausströmer 10 das Gleichgewicht zwischen den Luftausströmern gestört, da mehr Luft durch die anderen Luftausströmer, die einen geringeren Strömungswiderstand haben, strömen würde. Die genaue Einstellung der Belüftung eines Fahrzeugs ist somit erschwert.
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Die Erfindung beruht auf der Überlegung, einen Luftausströmer zu schaffen, der unabhängig von der Einstellung der Umlenkeinrichtung einen gleichbleibenden Strömungswiderstand aufweist. Der Luftausströmer 10 weist dazu ein Sperrelement 20 auf, das im Rahmen 12 drehbar gelagert ist. Das Sperrelement 20 kann den Strömungswiderstand des Luftausströmers 10 erhöhen und ist, wie im Folgenden beschrieben wird, mit der Umlenkeinrichtung 14 gekoppelt.
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Hat die Umlenkeinrichtung einen geringen Strömungswiderstand, wird der Gesamtströmungswiderstand des Luftausströmers 10 durch das Sperrelement erhöht. Erhöht sich der Strömungswiderstand der Umlenkeinrichtung 14 durch ein Verstellen der Umlenkeinrichtung 14 in die Komfortposition, wird der Strömungswiderstand des Sperrelements 20 gesenkt, sodass der Gesamtströmungswiderstand des Luftausströmers 10 konstant bleibt. Das Sperrelement 20 gleicht also den unterschiedlichen Strömungswiderstand der Umlenkeinrichtung 14 aus, so dass der Luftausströmer 10 einen konstanten Gesamtströmungswiderstand aufweist.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Luftausströmers 10 ist in den 3 bis 5 dargestellt. Die Umlenkeinrichtung 14 hat hier wie auch in den folgenden Beispielen zur Vereinfachung nur ein Lamellensystem 16. Es sind aber auch Umlenkeinrichtungen 14 mit zwei senkrecht zueinander angeordneten Lamellensystemen denkbar. Statt der Lamellensysteme sind auch andere geeignete Umlenkelemente denkbar.
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Zur Verstellung der Lamellen 18 von der Normalposition, wie sie in 3 dargestellt ist, in die Komfortposition, wie sie in 5 dargestellt ist, ist ein in horizontaler Richtung H verschiebbares Stellelement 22 im Rahmen 12 vorgesehen. Das Stellelement 22 hat mehrere Nuten 23, in denen jeweils ein mit einer Lamelle verbundener Stift 26 gelagert ist. Wird das Stellelement 22 in horizontaler Richtung H verschoben, werden die Stifte 26 entlang der Nuten 23 verschoben und die Lamellen 18 der jeweiligen Geometrie der Nuten 23 folgend verschwenkt. Durch die unterschiedlichen Geometrien der Nuten 23 werden die Lamellen 18 teilweise in entgegengesetzte Richtungen verschwenkt, so dass diese in der Komfortstellung fächerartig aufgeschwenkt sind (5). Durch eine entsprechende Gestaltung der Nuten 23 könne die Lamellen 18 in der Komfortstellung aber auch in andere Richtung verschwenkt werden.
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Der Luftausströmer 10 weist des Weiteren ein Stellrad 28 auf, das zum einen über einen am Rahmen 10 schwenkbar gelagerten Hebel 24 mit dem Sperrelement 20, das hier gleichzeitig die Schließklappe des Luftausströmers ist, gekoppelt ist, und zum anderen mit dem Stellelement 22 gekoppelt ist. Das Stellrad 28 ist, wie im Folgenden beschrieben wird, so mit der Umlenkeinrichtung 14 und dem Sperrelement 20 gekoppelt, dass bei einem Verschwenken der Lamellen 18 in die Komfortposition das Sperrelement 20 in die in 5 gezeigte geöffnete Position geschwenkt wird, in der das Sperrelement 20 einen geringen Strömungswiderstand hat.
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Zur Kopplung des Stellrads 28 mit dem Sperrelement 20 weist das Stellrad 28 eine erste Führungskulisse 30 auf, in die ein am Hebel 24 vorgesehener Kulissenstein 32 eingreift. Das andere Ende des Hebels 24 ist durch einen Bolzen 34, der an einer am Sperrelement 20 befestigten Steuerscheibe 36 vorgesehen ist, und der in eine am Hebel 24 vorgesehene Nut 37 eingreift, mit dem Sperrelement 20 gekoppelt. Bei einer Drehung des Stellrades 28 wird der Hebel 24 verschwenkt und somit das Sperrelement 20 von einer geschlossenen Position, wie sie in 3 dargestellt ist, in eine offene Position, wie sie in den 4 und 5 dargestellt ist, bewegt.
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Zur Kopplung des Stellelementes 22 mit dem Stellrad 28 ist am Stellrad 28 eine zweite Führungskulisse 38 vorgesehen, in die ein am Stellelement 22 vorgesehener Kulissenstein 40 eingreift. Die Führungskulisse 38 hat einen ersten Abschnitt 42, der konzentrisch zum Drehpunkt des Stellrades 28 ausgebildet ist, und einen zweiten Abschnitt 44, der in einem Winkel zum ersten Abschnitt 42 im Wesentlichen geradlinig verläuft.
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In der Ausgangsstellung, die in 3 gezeigt ist, befindet sich das Sperrelement 20 bzw. die Schließklappe in vollkommen geschlossener Position, und die Lamellen 18 der Umlenkeinrichtung 14 befinden sich in einer Normalstellung. Beim Drehen des Stellrades 28 in Drehrichtung D wird das Sperrelement 20 teilweise geöffnet. Der Kulissenstein 40 des Stellelementes 22 bewegt sich dabei auf dem konzentrisch angeordneten Abschnitt 42, sodass das Stellelement 22 nicht bewegt wird (4). In dieser Zwischenposition ist der maximale Luftstrom durch den Luftauströmer 10 erreicht.
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Beim weiteren Drehen des Stellrades 28 in Drehrichtung D gelangt der Kulissenstein 40 des Stellelementes 22 in den zweiten Abschnitt 44 der Führungskulisse 38, sodass bei einem weiteren Verdrehen in Drehrichtung D das, Stellelement 22 durch die Führungskulisse 38 in horizontaler Richtung H bewegt wird. Die Lamellen 18 werden dabei durch die in den Nuten 23 angeordneten Stifte 26 in die Komfortstellung verschwenkt, wie sie in 5 zu sehen ist. In dieser Stellung der Lamellen 18 steigt der Strömungswiderstand der Umlenkeinrichtung an, da die Lamellen den Luftstrom stärker ablenken.
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Um den steigenden Strömungswiderstand der Umlenkeinrichtung auszugleichen, wird gleichzeitig mit dem Verschwenken der Lamellen 18 in die Komfortstellung das Sperrelement 20 in eine hier waagrechte Position geschwenkt, in der der Strömungswiderstand des Sperrelements 20 niedriger ist. Durch die Kopplung des Sperrelements 20 und der Umlenkeinrichtung 14 mit dem Stellrad 28 erfolgen diese Vorgänge gleichzeitig, so dass der steigende Strömungswiderstand der Umlenkeinrichtung unmittelbar durch den abfallenden Strömungswiderstand des Sperrelements 20 ausgeglichen wird. Der Gesamtströmungswiderstand des Luftausströmer 10 ist also zwischen der in 4 gezeigten Normalstellung mit maximaler Durchströmung und der 5 gezeigten Komfortstellung der Umlenkeinrichtung 14 konstant.
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In den 6 und 7 ist eine zweite Ausführungsform eines Luftausströmers dargestellt. Der grundlegende Aufbau des Luftausströmers entspricht dabei der in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsform, so dass für gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Zur Vereinfachung der Darstellung ist die in den 3 bis 5 dargestellte Schließklappe sowie die Kopplung der Schließklappe mit dem Stellrad 28 nicht dargestellt.
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Der in den 6 und 7 dargestellte Luftausströmer hat zwei Sperrelemente 20, die separat von der Schließklappe am oberen bzw. unteren Rand des Rahmens 12 um eine horizontale Achse verschwenkbar angeordnet sind. Die Sperrelemente 20 sind hier jeweils über einen Kulissenstein 46, der jeweils in eine am Stellelement 22 vorgesehene Führungskulisse 48 eingreift, direkt mit dem Stellelement 22 gekoppelt.
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Bei einer Bewegung des Stellelements 22 in horizontaler Richtung werden zum einen, wie schon beschrieben, die Lamellen 18 der Umlenkeinrichtung 14 in die Komfortstellung verschwenkt. Zum anderen werden die Kulissensteine 46 entlang der Führungskulissen 48 bewegt, so dass die Sperrelemente 20 gleichzeitig in eine offene Position verschwenkt werden, in der diese einen geringeren Strömungswiderstand aufweisen. Die Sperrelemente 20 sind also direkt mit der Umlenkeinrichtung 14 gekoppelt.
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Abweichend von den hier gezeigten Ausführungsbeispielen kann das Sperrelement auch auf andere Arten mit der Umlenkeinrichtung gekoppelt sein, beispielsweise über ein Hebelgetriebe.
