-
Die Erfindung betrifft eine Luftzuführvorrichtung einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen sind bekannt. Die Klimaanlage dient der Herbeiführung einer für Insassen des Kraftfahrzeugs angenehmen Temperatur. Das heißt, dass bevorzugt im Sommer eine relativ zu Außentemperatur in einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs geringere Zellentemperatur mit Hilfe der Klimaanlage herbeigeführt wird. Bei einer Kühlung von angesaugter Umgebungsluft vor einem Einströmen in die Fahrgastzelle erfolgt ein Abscheidevorgang von Wasser in der Luftzuführeinrichtung damit der Klimaanlage trockene oder nahezu trockene Luft zugeführt werden kann.
-
Der Patentschrift
DE 199 23 195 C1 kann eine Luftzuführeinrichtung für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs entnommen werden, welche eine Abscheideeinrichtung mit einem Gitter besitzt, dessen Gitterelemente stabförmig ausgebildet sind.
-
Die Offenlegungsschrift
FR 2 938 213 A1 offenbart eine Luftzuführeinrichtung für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs mit einer Abscheideeinrichtung, welche eine gewellte oder höckerartige Oberfläche aufweist.
-
Aus den Patentschriften
DE 199 44 530 C1 und
US 2,975,696 A ist eine Luftzuführeinrichtung für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, deren Abscheideeinrichtung zur Wasserabfuhr eine glockenförmige Haube aufweist bekannt.
-
Da ein Abscheidegrad der Abscheideeinrichtung als auch ein aufgrund von Abscheideelementen ausgebildeter Druckverlust, sich positiv mit steigenden Abmaßen verändern, führt dies zu sehr großvolumigen Luftzuführvorrichtungen um einen hohen Abscheidegrad bei geringem Druckverlust zu erreichen.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine verbesserte, insbesondere bauraumoptimierte Luftzuführeinrichtung für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Luftzuführeinrichtung für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
-
Eine erfindungsgemäße Luftzuführvorrichtung einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, umfasst eine Kommunikationseinrichtung und eine in der Kommunikationseinrichtung angeordneten Abscheideeinrichtung. Die Abscheideeinrichtung, welche ein Abscheideelement aufweist, ist wischen einem ersten Rohrabschnitt der Kommunikationseinrichtung und einem zweiten Rohrabschnitt der Kommunikationseinrichtung angeordnet. Zur Ansaugung von Frischluft umfasst die Klimaanlage ein Gebläse. Erfindungsgemäß ist die Abscheideeinrichtung zur Strömungsumlenkung der Frischluft ausgehend vom ersten Rohrabschnitt zum zweiten Rohrabschnitt ausgebildet, wobei eine Strömungsrichtung der Frischluft in einem Rohrabschnittsbereich des ersten Rohrabschnitts, welcher an die Abscheideeinrichtung angrenzend ausgebildet ist, im Wesentlichen entgegengesetzt einer Strömungsrichtung der Frischluft im zweiten Rohrabschnitt ist. Der wesentlicher Vorteil ist die Möglichkeit einer Vermeidung eines Rückströmens von Wassertropfen des abgeschiedenen Wassers in den zweiten Rohrabschnitt. Ein weiterer, ebenfalls wesentlicher Vorteil ist die Möglichkeit der Ausbildung einer bauraumoptimierten Luftzuführeinrichtung. Aufgrund der Strömungsumlenkung der Frischluft, welche bevorzugt 360° beträgt, kann die Abscheideeinrichtung quasi als Endelement einer Längserstreckung der Luftzuführvorrichtung ausgeführt werden, wodurch sich die Längserstreckung wesentlich reduzieren lässt.
-
Dieses Endelement mit einer Strömungsumlenkung der Frischluft ist kostengünstig mit Hilfe einer Haube erzielbar, welche in einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Luftzuführvorrichtung die Abscheideeinrichtung umfasst. Eine Haubenöffnung der Haube ist hierbei dem ersten Rohrabschnitt und dem zweiten Rohrabschnitt zugewandt ausgebildet, so dass ein wesentlich geringerer Bauraumbedarf vorliegt als bei den Luftzuführvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik, deren Abscheideeinrichtung üblicherweise zwischen den Rohrabschnitten ausgebildet ist, wobei keine oder höchstens eine einen Wert von 90° aufweisende Strömungsumlenkung realisiert wird.
-
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Luftzuführvorrichtung ist die Haube in ihrem Hohlraum einen Trichter aufnehmend ausgebildet, mit dessen Hilfe zwischen der Haube und dem Trichter ein Strömungskanal ausgebildet ist, welcher das Abscheideelement aufweist, wobei ein Eintrittsdurchmesser des Trichters größer ist als ein Austrittsdurchmesser des Trichters und der Austrittsdurchmesser dem zweiten Rohrabschnitt zugewandt angeordnet ist. Ein Vorteil des Trichters ist die Möglichkeit einer Steigerung der Geschwindigkeit der in der Abscheideeinrichtung strömenden Frischluft in Richtung des zweiten Rohrabschnittes. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit der Ausbildung des Strömungskanals, welche das Abscheideelement aufweist derart, dass eine Wiederansaugung von abgeschiedenem Wasser vermieden werden kann.
-
Sofern die Abscheideeinrichtung mehrere Abscheideelemente aufweist, kann eine effektive, insbesondere mäanderförmigen Umströmung bei entsprechender Anordnung der Abscheideelemente realisiert werden, wodurch sich ein hoher Abscheidegrad gemäß der Anzahl der Abscheideelemente und in Abhängigkeit von ihrer Anordnung eine Reduzierung eines den Abscheidegrad reduzierenden Druckverlustes herbeigeführt werden kann. Hierzu ist bevorzugt das Abscheideelement stabförmig, insbesondere zylinderförmig ausgebildet.
-
Zur effektiven Umströmung sowie zur weiteren Vermeidung einer Wiederansaugung ist das Abscheideelement sich in Richtung einer Längsachse der Haube erstreckend im Strömungskanal angeordnet. Somit ist bevorzugt die Abscheideeinrichtung zur Nutzung der Gravitationskraft für die Wasserabscheidung mit der Haube als höchste Stelle der Abscheideeinrichtung, oder mit anderen Worten, mit der Haube nach oben, anzuordnen.
-
Damit das abgeschiedene Wasser unmittelbar aus der Abscheideeinrichtung fließen kann, weist die Haube im Bereich des Strömungskanals eine Durchtrittsöffnung auf, über die Wasser aus der Abscheideeinrichtung abfließen kann. Bevorzugt ist, sofern mehrere Abscheideelemente ausgebildet sind, jedem Abscheideelement eine Durchtrittsöffnung zugeordnet. Dies ist im Bereich des Abscheideelementes, somit nahe bei dem Abscheideelement, oder bevorzugt neben dem Abscheideelement ausgebildet, oder mit anderen Worten, an dessen sich an der Haube abstützendem Ende ausgebildet.
-
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Luftzuführvorrichtung weist die Haube eine Auskragung auf, wodurch sich quasi konischer Einströmtrichter stromauf des Strömungskanals realisieren lässt. Ein kleinster Querschnitt des Einströmtrichters ist dabei dem Strömungskanal zugewandt zu platzieren, so dass eine aufgrund der Querschnittsreduzierung ausgebildete Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit der Frischluft auch an dieser Stelle herbeiführen lässt.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Es zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine Luftzuführeinrichtung für eine Klimaanlage gemäß dem Stand der Technik,
- 2 in einer Prinzipdarstellung einen Ausschnitt der Luftzuführeinrichtung gem. 1 im Bereich einer Abscheideeinrichtung,
- 3 in einem Längsschnitt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Luftzuführeinrichtung für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs,
- 4 in einem Querschnitt die Luftzuführvorrichtung gem. 3, und
- 5 in einem Längsschnitt einen Ausschnitt V der Luftzuführvorrichtung gem. 3.
-
Eine Luftzuführvorrichtung 1 einer Klimaanlage 2 eines Kraftfahrzeugs 3 gemäß dem Stand der Technik ist wie in 1 abgebildet ausgeführt. Die Klimaanlage 2 ist in einem Innenraum 4 des Kraftfahrzeugs 3 in Fahrtrichtung hinter einer Instrumententafel 5 angeordnet und dient einer Zufuhr von kalter oder warmer Luft in den Innenraum 4, welcher auch als Fahrgastzelle bezeichnet werden kann. Über die Luftzuführvorrichtung 1 wird mit Hilfe eines Gebläses 6 der Klimaanlage 2 Frischluft aus der Umgebung 9 angesaugt, welche die Luftzuführvorrichtung 1 durchströmt bevor sie in den Innenraum 4 gelangt.
-
Die Luftzuführvorrichtung 1 ist außerhalb des Innenraums 4 im Kraftfahrzeug 3 angeordnet, vor einer den Innenraum 4 gegenüber einer Fahrzeugfront 7 des Kraftfahrzeugs 3 abgrenzenden Stirnwand 8 des Kraftfahrzeugs 3.
-
Die Frischluft wird üblicherweise im Bereich einer Scheibenwurzel 32 einer Frontscheibe 33 angesaugt, wobei zwischen einem Rahmen 34 des Kraftfahrzeugs 3 und einer Fronthaube 35 des Kraftfahrzeugs 3 ein Spalt 36 ausgebildet ist, über welchen die Frischluft unter die Fronthaube 34 strömen kann. Es können ebenfalls Wasser und Schnee vom Gebläse 6 angesaugt werden.
-
Zur Vermeidung des Eindringens von feuchter Luft in den Innenraum 4, welche bspw. zu einem Scheibenbelag durch Kondensation der feuchten Luft im Innenraum 4 führt, muss zumindest zeitweise trockene Frischluft genutzt werden. Damit die Klimaanlage 2 trockene Luft verarbeiten kann, weist die Luftzuführvorrichtung 1 eine Abscheideeinrichtung 10 auf, welche in einer Kommunikationseinrichtung 11 der Luftzuführvorrichtung 1 angeordnet ist. Die Kommunikationseinrichtung 11 dient der Ansaugung der Frischluft aus der Umgebung 9 und der Zuführung zu einem die Frischluft wunschgemäß temperierenden Aggregat 12 der Klimaanlage 2. Die Kommunikationseinrichtung 11 ist üblicherweise in Form eines durchströmbaren Rohres ausgebildet. Das Gebläse 6 ist bevorzugt stromab der Abscheideeinrichtung 10, jedoch stromauf der Stirnwand 8 angeordnet.
-
Die Abscheideeinrichtung 10 der Kommunikationseinrichtung 11 gemäß dem Stand der Technik besteht aus so genannten Schottwänden 37 und einem Ablauf 38 für aus der Frischluft abgeschiedenem Wasser, wie es in der Prinzipdarstellung in 2 illustriert ist. Ein Abscheidegrad der Abscheideeinrichtung 10 ist hierbei immer ein Zielkonflikt zwischen Druckverlust und Abscheidung von Wassertropfen, da das Gebläse 6 einen zusätzlichen durch die Schottwände 37 eingebrachten Druckverlust überwinden muss. Bei maximaler Leistung des Gebläses 6, wie es zum Beispiel zum Entnebeln der Frontscheibe 33 bei Starkregen im Sommer notwendig sein kann, können aufgrund des erhöhten Druckes Tropfen stromab des Ablaufes 38 mitgerissen werden, wodurch sich der Abscheidegrad reduziert.
-
Die Abscheideeinrichtung 10 ist in der Kommunikationseinrichtung 11 zwischen einem ersten Rohrabschnitt 13 der Kommunikationseinrichtung 11 und einem zweiten Rohrabschnitt 14 der Kommunikationseinrichtung 11 ausgebildet, wobei sie die beiden Rohrabschnitte 13, 14 zur Durchströmung durchströmbar verbindet.
-
Zur effektiven Abscheidung weist die erfindungsgemäße Luftzuführvorrichtung 1 eine gemäß 3 ausgebildete Abscheideeinrichtung 10 auf. Die Abscheidevorrichtung 10 besitzt eine pilzkopfartig, oder auch glockenformartig bezeichnet, geformte Haube 15 mit einer Haubenöffnung 40, wobei die beiden Rohrabschnitte 13, 14 an ihren zur fluidischen Kommunikation ausgebildeten Enden 16 der Haubenöffnung 40 zugewandt angeordnet sind.
-
Die Haube 15 ist zur Strömungsumlenkung der Frischluft ausgehend vom ersten Rohrabschnitt 13 zum zweiten Rohrabschnitt 14 ausgebildet, wobei eine Strömungsrichtung der Frischluft in einem Rohrabschnittsbereich 41 des ersten Rohrabschnitts 13, welcher an die Abscheideeinrichtung 10 angrenzend ausgebildet ist, entgegengesetzt einer Strömungsrichtung der Frischluft im zweiten Rohrabschnitt 14 ist.
-
In einen Hohlraum 17 der Haube 15 hineinragend ist ein Trichter 18 mit einem Eintrittsdurchmesser DE und einem Austrittsdurchmesser DA ausgebildet, dessen den Austrittsdurchmesser DA aufweisendes erstes Trichterende 19 mit dem zweiten Rohrabschnitt 14 durchströmbar verbunden ist. Der Eintrittsdurchmesser DE ist größer als der Austrittsdurchmesser DA, so dass am ersten Trichterende 19 eine Geschwindigkeit des den Trichter 18 durchströmenden Mediums gesteigert werden kann.
-
Ein vom ersten Trichterende 19 abgewandt ausgebildetes zweites Trichterende 20, welches den Eintrittsdurchmesser DE aufweist, ist im Hohlraum 17 zur Einströmung von trockener oder im Wesentlichen trockener Luft angeordnet. Zwischen dem Trichter 18 und der Haube 15 ist ein ringförmiger Strömungskanal 21 ausgebildet, welcher durchströmbar mit dem ersten Rohrabschnitt 13 ausgeführt ist. Das heißt mit anderen Worten, dass ausgehend vom ersten Rohrabschnitt 13 eine Durchströmung des Strömungskanals 21, anschließend eine Durchströmung der Haube 15 und daran anschließend eine Durchströmung des Trichters 18 erfolgt, wobei stromab des Trichters 18 der zweite Rohrabschnitt 14 durchströmt wird. Die Strömungsrichtung der Frischluft, welche stromab der Abscheideeinrichtung 10 trockene oder im Wesentlichen trockene Luft ist, ist mit Hilfe des Strömungspfeiles 22 illustriert.
-
Der Strömungskanal 21, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit Hilfe der Haube 15 gebildet ist, weist an seinem dem ersten Rohrabschnitt 13 zugewandt ausgeführten Kanalende 23 eine Auskragung 24 auf, wodurch zwischen einer von der Haube 15 umfassten Trichterwandung 25 des Trichters 18 und der Auskragung 24 ein trichterförmiger oder konischer Kanalabschnitt 26 des Strömungskanals 21 realisiert ist.
-
Stromab des Kanalabschnitts 26 weist der Strömungskanal 21 zylinderförmige Abscheideelemente 27 auf, welche über eine Erstreckung der Haube 15 in Richtung einer Längsachse 28, sowie in Umfangsrichtung und in radialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sind. In 4, einem Schnitt durch die Luftzuführvorrichtung 1, ist die Anordnung der Abscheideelemente 27 in radialer Richtung und in Umfangsrichtung verdeutlicht.
-
An dieser Stelle sei erwähnt, dass der Rohrabschnittsbereich 41 auch gegenüber der Längsachse 28 geneigt angeordnet ist, jedoch sollte ein zwischen der Längsachse 28 und einer nicht näher dargestellten Erstreckungsachse des Rohrabschnittsbereiches 41 betrachtet ausgebildeter in Strömungsrichtung betrachtet nicht näher dargestellter Winkel einen Wert kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 75° aufweisen, damit eine effektive Anströmung der Abscheideelementes 27 erzielt ist.
-
Das heißt, dass die Abscheideelemente 27 zur Realisierung quasi eines Labyrinths angeordnet sind, so dass die Frischluft mäanderartig den Strömungskanal 21 durchströmen und die einzelnen Abscheideelemente 27 umströmen kann. Die Frischluft kann an den einzelnen Abscheideelementen 27 entlang strömen und es kann ihr mit Hilfe der Abscheideelemente 27 Wasser entzogen werden, welches über im Strömungskanal 21 ausgebildete Durchtrittsöffnungen 31 aus der Luftzuführvorrichtung 1 ausströmen kann.
-
Die Abscheideelemente 27 erstrecken sich ausgehend von der Haube 15, mit deren Hilfe der Strömungskanal 21 gebildet ist, zum Trichter 18 und sind bevorzugt parallel und sich in Richtung der Längsachse 28 erstreckend angeordnet.
-
In 5 ist die Luftzuführvorrichtung 1 in einem Ausschnitt V im Bereich zweier Abscheideelemente 27 abgebildet. Die Abscheideelemente 27 dieses Ausführungsbeispiels weisen an ihrem der Haube 15 zugewandt ausgebildeten Elementende 29 eine Einbuchtung 30 auf, wodurch Tropfen von abgeschiedenem Wasser verbessert aufgenommen werden und in die angrenzenden Durchtrittsöffnungen 31 einströmen können. Die Abscheideelemente 27 können ebenso andere Geometrien, bspw. Kanten aufweisen, insbesondere solche, die zur Vermeidung eines Mitreißens und zum Ablaufen der Wassertropfen geeignet sind.
-
Über die Durchtrittsöffnungen 31 kann das abgeschiedene Wasser in die Umgebung geführt werden. Ebenso könnte es auch in einem Auffangelement gesammelt werden.
-
Zur Vermeidung eines Ansaugens von abgeschiedenem Wasser, ist das in Strömungsrichtung betrachtet zuletzt angeordnete Abscheideelement 27 in radialer Richtung versetzt zum zweiten Trichterende 20 in Richtung des Trichters 18 positioniert. Das heißt mit anderen Worten, dass in radialer Richtung betrachtet, das zuletzt angeordnete Abscheideelement 27 zu einer Trichtereinströmkante 39 einen Abstand A aufweist.
-
In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht der erste Rohrabschnitt 13 dem Kanalabschnitt 26.
-
Mit Hilfe einer bestimmten Anzahl der Abscheideelemente 27 und ihrer Anordnung zueinander können der Druckverlust und der Abscheidegrad eingestellt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Luftzuführvorrichtung
- 2
- Klimaanlage
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- Innenraum
- 5
- Instrumententafel
- 6
- Gebläse
- 7
- Fahrzeugfront
- 8
- Stirnwand
- 9
- Umgebung
- 10
- Abscheideeinrichtung
- 11
- Kommunikationseinrichtung
- 12
- Aggregat
- 13
- Erster Rohrabschnitt
- 14
- Zweiter Rohrabschnitt
- 15
- Haube
- 16
- Ende
- 17
- Hohlraum
- 18
- Trichter
- 19
- Erstes Trichterende
- 20
- Zweites Trichterende
- 21
- Strömungskanal
- 22
- Strömungspfeil
- 23
- Kanalende
- 24
- Auskragung
- 25
- Trichterwandung
- 26
- Kanalabschnitt
- 27
- Abscheideelement
- 28
- Längsachse
- 29
- Elementende
- 30
- Einbuchtung
- 31
- Durchtrittsöffnung
- 32
- Scheibenwurzel
- 33
- Frontscheibe
- 34
- Rahmen
- 35
- Fronthaube
- 36
- Spalt
- 37
- Schottwand
- 38
- Ablauf
- 39
- Trichtereinströmkante
- 40
- Haubenöffnung
- 41
- Rohrabschnittsbereich
- A
- Abstand
- DA
- Austrittsdurchmesser
- DE
- Eintrittsdurchmesser
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19923195 C1 [0003]
- FR 2938213 A1 [0004]
- DE 19944530 C1 [0005]
- US 2975696 A [0005]
