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Die
Erfindung betrifft ein Fahrzeugdach mit einer Belüftungsvorrichtung
für Kraftfahrzeuge
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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In
großräumigen Fahrzeugen,
wie Schiffen, Flugzeugen oder Bussen wird Frischluft oder klimatisierte
Luft zu den einzelnen Fahrgastplätzen
befördert,
wobei die Luft durch oberhalb der Sitze angeordnete Luftauslaßöffnungen
individuell und direkt zu den Fahrzeuginsassen gelangt. Bei kleineren
Kraftfahrzeugen hingegen sind lediglich in den Armaturenverkleidungen
und bei Personenkraftfahrzeugen der Oberklasse zusätzlich in
Wand- oder Bodenverkleidungen Austrittsöffnungen für Frischluft oder klimatisierte
Luft vorhanden.
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Sofern
relativ hohe Luftvolumenströme
zur Gesamtbelüftung
bzw. Beheizung des Fahrzeuginnenraumes notwendig sind, müssen diese
durch eine geringe Anzahl vorrangig in dem Armaturenbereich angeordneter
Luftaustrittsöffnungen
dem Fahrzeuginnenbereich zugeführt
werden. Auf diese Weise treten insbesondere bei der Verwendung von
Klimaanlagen Zuglufterscheinungen auf, die von den Fahrzeuginsassen
im allgemeinen als sehr unangenehm empfun den werden und den Fahrkomfort
des Kraftfahrzeuges beeinträchtigen.
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Hinzukommt,
daß die
Art der Zufuhr von Frischluft oder klimatisierter Luft unter klimatechnischen
Gesichtspunkten bei kleineren Kraftfahrzeugen aufgrund der Tendenz
warmer Luft, sich nach oben auszubreiten, unbefriedigend ist. Dies
hat zur Folge, dass sich die warme Luft in dem Kopfbereich der Fahrzeuginsassen
staut, während
kühlere Frischluft
oder klimatisierte Luft erst gar nicht in den Kopfbereich der Fahrzeuginsassen
gelangen kann, sondern nach ihrem Austritt aus den Luftauslaßöffnungen
auf den Bodenbereich absinkt. Es ist zwar denkbar, dass die Frischluft
oder die klimatisierte Luft mit einer hohen Austrittsgeschwindigkeit
aus den armaturenseitig angebrachten Luftauslaßöffnungen in den fahrzeuginnenseitigen
Dachbereich geblasen wird, jedoch wird dies von den Fahrzeuginsassen
als unangenehm empfundene Zugluft wahrgenommen.
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In
DE 42 22 508 C1 wird
ein Fahrzeugdach beschrieben, das eine eine Lüfteranordnung umfassende Entlüftungseinrichtung
beinhaltet. Zur Entlüftung
eines Zwischenraums zwischen dem starren transparenten Deckel und
einem Fahrzeughimmel wird an einem Rahmen, der eine durch den Deckel verschließbare Dachöffnung einfaßt, die
Lüfteranordnung
mittels einer Halterung befestigt. Diese Lüfteranordnung saugt dann Fahrzeuginnenluft über im vorderen
Bereich des Fahrzeugdaches angeordnete fahrzeuginnenseitige Lüftungsöffnungen
aus dem Fahrzeuginneren an und führt
sie beispielweise über eine
C-Säule
der Fahrzeugkarosserie ab. Auf diese Weise findet eine Entlüftung in
dem Zwischenraum mittels derjenigen Luft statt, die sich im fahrzeuginnenseitigen
Dachbereich angestaut hat. Zwar kann somit die warme, im Kopfbereich
der Fahrzeuginsassen angestaute Luft abgeführt werden, jedoch kann dies
nicht das Auftreten von Zugluft vermeiden, die notwendig ist, um
beispielsweise auch den hinteren fahrzeuginnenseitigen Dachbereich
zu klimatisieren.
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Aus
der
DE 100 50 168
C1 ist ein Dachmodul für
ein Kraftfahrzeug mit einer äußeren Dachhaut
und einem darunter angeordneten Dachhimmel bekannt, welches zwischen
Dachhaut und einer Schaumpolsterung des Dachhimmels angeordnete
plattenförmige
Hohlkörper
aufweist, die dazu dienen, dem Fahrzeuginnenraum Luft zuzuführen. Die
in den Dachhimmel integrierten Hohlkörper erfordern die Anfertigung
eines speziellen Dachhimmels, dem eine aufwendige Konstruktion zugrunde
liegt.
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DE 198 14 581 A1 beschreibt
eine Klimaanlage für
ein Kraftfahrzeug mit einer Mehrzahl von Wärmetauschern zur Temperierung
der einem Fahrzeuginnenraum zuführbaren
Luft. Eine Entlüftung des
Fahrzeuggastinnenraumes ist nicht vorgesehen.
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DE 198 32 738 A1 betrifft
eine Fahrgastzelle für
Transportfahrzeuge mit einer Luftversorgungseinrichtung zum Belüften und
Temperieren eines Fahrgastraumes, wobei ein Luftstrom durch einen
Kühler und
einen Heizer hindurchbewegbar ist. Der Luftstrom tritt im Anschluss
daran in einen Luftkanal ein, welcher von der Luftversorgungseinrichtung
durch die Karosserie, beispielsweise durch die A-Säule, zur Decke
geführt
ist. Eine derartige Luftversorgungseinrichtung dient zum Belüften jedoch
nicht zum Entlüften
eines Fahrzeuginnenraumes. Derartige Belüftungsanlagen bewirken zwar
eine Frischluftzuführung
von außen
in das Fahrzeuginnere, erzielen jedoch insbesondere bei stehenden
Fahrzeugen, deren Fahrzeuginnenraum von der Sonne aufgewärmte Luft
enthält,
nur langsam die gewünschte
angenehme Temperierung bzw. Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums.
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Demzufolge
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugdach
mit einer Lüftungsvorrichtung
für Kraftfahrzeuge
zu schaffen, die auf einfache und kostengünstige und für die Fahrzeuginsassen
angenehme Weise sowohl das Belüften
als auch das Entlüften
des Fahrzeuginnenraums ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des
Patentanspruches 1 gelöst.
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Ein
wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass ein Fahrzeugdach
mit einer Belüftungsvorrichtung
für Fahrzeuginnenräume von
Kraftfahrzeugen, wobei das Fahrzeugdach eine Dachaußenhaut
und eine sich im wesentlichen parallel dazu fahrzeuginnenseitig
erstreckenden Dachhimmel umfasst und mindestens ein erster Lüfter zum
Zuführen
von Luft in einem zwischen der Dachaußenhaut und dem Dachhimmel
angeordneten Dachzwischenraum angeordnet ist, mit einer Belüftungsvorrichtung
und einer Entlüftungsvorrichtung
ausgestattet ist. Der erste Lüfter
zum Ansaugen von Luft aus einem Innenbereich von mindestens einer
A-Säule des
Fahrzeuges ist vorgesehen und am oberen Ausgang des Innenbereichs
der A-Säule
angeordnet. Mindestens ein zweiter Lüfter zum Abführen der
in dem Dachzwischenraum vorhandenen Luft über einen Innenbereich mindestens
einer C-Säule
des Fahrzeuges ist ebenso vorgesehen, wobei der zweite Lüfter am
oberen Ausgang des Innenbereichs der C-Säule angeordnet ist. Jeder der
ersten und zweiten Lüfter
sind derart ausgebildet, dass sie durch Umkehr der Drehrichtung
ihres Lüfterrades
oder durch Verschwenken des Lüfterrades
Luft entweder in das Fahrzeuginnere blasen oder aus dem Fahrzeuginneren
absaugen.
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Auf
diese Weise kann auf einfache und kostengünstige Weise klimatisierte
Luft oder Frischluft aus dem Armaturenbereich über die A-Säulen und über zusätzliche im Dachhimmel angeordnete
Luftein- und -auslaßöffnungen
in den Kopfbereich der Fahrzeuginsassen geleitet werden. Das Zuführen von
Luft mit hoher Austrittsgeschwindigkeit von den Luftauslaß-öffnungen
im Armaturenbereich in den hinteren Fahrzeuginnenraumbereich erübrigt sich
somit, da die Luft über
die Luft-auslaßöffnungen
im Dachhimmel mit langsamer Austrittsgeschwin digkeit über den
gesamten Fahrzeuginnenraum verteilt werden kann.
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Mit
der Anordnung des zweiten Lüfters
zum Abführen
der in dem Dachzwischenraum vorhandenen Luft über einen Innenbereich mindestens
einer C-Säule
des Fahrzeuges wird erreicht, daß ein stetiger Luftstrom über den
gesamten Dachzwischenraum des Fahrzeuges verteilt werden kann. Eine
derartige gleichmäßige Verteilung
hat zur Folge, daß Warm-
oder Kaltluft über
gleichmäßig verteilte
Luftein- und -auslaßöffnungen
mit derselben Geschwindigkeit gleichmäßig dem gesamten Fahrzeuginnenraum
zugeführt
werden kann. Auf diese Weise ist eine zeitgleiche, schnelle und
einfache Klimatisierung des Fahrzeuginnenraumes möglich.
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Alternativ
kann statt einer Belüftung
eine Entlüftung
des Fahrzeuginnenraumes durchgeführt
werden, indem über
die Luftein- und
-auslaßöffnungen, die
im übrigen
auch in mindestens einer B-Säule,
die luftdurchlässig
mit dem Dachzwischenraum verbunden ist, angeordnet sein können, Luft
aus dem Fahrzeuginnenraum mittels des zweiten Lüfters angesaugt wird und über die
C-Säule
abgeführt
wird. Zusätzlich
wird von der Sonne aufgewärmte
Luft innerhalb des Dachzwischenraumes abgeführt, wodurch eine Kühlung des
Fahrzeuginnenraumes eintritt. Eine derartige Entlüftung des
Dachzwischenraumes kann insbesondere bei stehenden Fahrzeugen angewendet
werden, um eine angenehme Temperierung auch bei nicht vorhandenem
Fahrtwind, beispielsweise mittels geöffneter Fenster, zu erhalten.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind
die Lüfter
im Innenbereich der Säule
oder nahe des Innenbereiches angeordnet und werden mittels von in
der Dachaußenhaut
integrierten Solarzellen solarstrombetrieben.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung weist die Be- und Entlüftungsvorrichtung
eine Einrichtung zum Steuern eines Luftstroms im Bereich des fahrzeuginnenseitigen
Dachbereichs durch Betätigung
des ersten und/oder zweiten Lüfters
und von Schließvorrichtungen,
die an den Luftein- und -auslaßöffnungen
angebracht sind, auf. Somit ist eine Koordination zwischen einem
Be- und einem Entlüftungsvorgang
und dem Be- und Entlüftungsort,
nämlich
den zu belüftenden
Abschnitten des Fahrzeuginnenraums und dem zu entlüftenden
Dachzwischenraum, möglich.
Beispielsweise kann Frischluft in den vorderen Abschnitt des Fahrzeuginnenraumes
eingeführt
werden, während
die in dem hinteren Bereich des Dachzwischenraumes vorhandene Stauwärmeluft über die
C-Säule
mittels des zweiten Lüfters
abgesaugt wird.
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Um
zusätzlich
die Erwärmung
und die Abkühlung
der in dem Dachzwischenraum vorhandenen Luft mit der Betätigung der
Schließvorrichtungen und
den Zu- und Abführvorgängen der
Luft zu koordinieren, weist die Einrichtung zum Steuern des Luftstroms
zusätzlich
eine Steuerschaltung zum wahlweisen Ansteuern von Vorrichtungen
zum Erwärmen und/oder
Abkühlen
der Luft auf.
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Jeder
der ersten und zweiten Lüfter
ist derart ausgebildet, dass er durch Umkehr der Drehrichtung seines
Lüfterrads
oder durch Verschwenken des Lüfters
um beispielsweise 180° Luft
entweder in das Fahrzeuginnere bläst oder aus dem Fahrzeuginneren
absaugt. Auf diese Weise kann eine Reduzierung der Lüfteranzahl
erreicht werden, da ein gemeinsamer Lüfter für das Zu- und Abführen von
Luft in bzw. aus dem Dachzwischenraum verwendet werden kann.
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Der
bzw. die Lüfter
ist bzw. sind als Axiallüfter
mit einem Lüfterrad,
welches sich um eine in Längsrichtung
der A-Säule
bzw. der C-Säule
verlaufende Drehachse dreht oder als Radiallüfter mit einem um eine in Querrichtung
der Säulen
verlaufende Drehachse drehbaren Lüfterrad ausgebildet.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorteile
und Zweckmäßigkeiten
ergeben sich zudem aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung
mit der Zeichnung. Hierbei zeigen:
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht eines Ausschnittes des erfindungsgemäßen Fahrzeugdaches
mit einer Be- und Entlüftungsvorrichtung
in einem ersten Betriebszustand, und
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2 eine
schematische perspektivische Ansicht eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Fahrzeugdaches
mit der Be- und Entlüftungsvorrichtung
in einem zweiten Betriebszustand.
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Das
in 1 schematisch dargestellte Fahrzeugdach 1 setzt
sich aus einer Dachhaut 2, die aus einem Metallblech oder
aus Kunststoff oder aus einer Kombination derjenigen besteht, und
einem Dachhimmel 3 zusammen. Zwischen Dachhaut 2 und Dachhimmel 3 ist
ein Dachzwischenraum 4 angeordnet, der in luftdurchlässiger Verbindung
mit den A-Säulen 5,
den B-Säulen 6 und
den C-Säulen 7 des Kraftfahrzeuges
steht.
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Nahe
des oberen Ausganges eines Innenbereiches der A-Säule 5 ist
ein erster Lüfter 8 angeordnet,
der dazu dient, Luft aus dem Innenbereich der A-Säule 5,
bei der es sich um klimatisierte Luft oder Frischluft handeln kann,
in den Dachzwischenraum 4 einzuleiten. Ausgangsseitig ist
ein zweiter Lüfter 9 am
oberen Ende der C-Säule
angeordnet, um ein Abführen
der in dem Dachzwischenraum 4 vorhandenen Luft über die
C-Säule 7 zu
ermöglichen.
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Gemäß dem in 1 gezeigten
ersten Betriebszustand des Fahrzeugdaches mit der Be- und Entlüftungsvorrichtung
saugt der erste Lüfter 8 vom Motorblock über die
A-Säule 5 kommende
Warmluft an und leitet sie in den Dachzwischenraum 4. Um
die Warmluft gleichmäßig über den
gesamten Fahrzeuginnenraum zu verteilen, sind in regelmäßigen Abständen Luftein-
und -auslaßöffnungen 10, 11 in
dem Dachhimmel 3 angeordnet, die mittels hier nicht gezeigter
Schließvorrichtungen
einzeln oder zusammen verschlossen bzw. geöffnet werden können. Über diese
Luftein- und -auslaßöffnungen 10, 11 und über eine
in der B-Säule 6 angeordnete
Luftein- und -auslaßöffnung 12 wird
die in dem Dachzwischenraum 4 vorhandene Luft 13 in
den Fahrzeuginnenraum gleichmäßig verteilt,
wie es durch die Pfeile 14, 15, 16 und 17 angedeutet
ist.
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In
dem ersten Betriebszustand gemäß 1 ist
der zweite Lüfter 9 abgeschaltet,
um ein vorzeitiges Abführen
der mittels des ersten Lüfters 8 eingeführten Warmluft 13 aus
dem Dachzwischenraum 4 zu vermeiden. Auf diese Weise ist
ausreichend Zeit vorhanden, die Warmluft 13 über die
Luftein- und -auslaßöffnungen 10–12 mit
einer langsamen Austrittsgeschwindigkeit in den Fahrzeuginnenraum
einzuleiten.
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2 zeigt
eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausschnitts des
erfindungsgemäßen Fahrzeugdaches
mit der Be- und
Entlüftungsvorrichtung
gemäß eines
zweiten Betriebszustands. Gleiche und gleichwirkende Teile weisen
die gleichen Bezugszeichen wie in 1 auf.
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Gemäß dem zweiten
Betriebszustand findet keine Belüftung,
sondern eine Entlüftung
des Fahrzeuginnenraumes und auch des Dachzwischenraumes 4 statt.
Hierfür
sind sowohl der erste als auch der zweite Lüfter 8, 9 mittels
von Solarzellen 8 gelieferten Solarstrom in Betrieb.
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Durch
die von der Sonne 19 bewirkte Sonneneinstrahlung findet
eine Erwärmung
der Dachaußenhaut 2 statt,
was dazu führt,
dass eine an den Dachzwischenraum abgegebene Strahlungswärme zur
Aufwärmung
des Dachzwischenraumes führt. Eine
hier nicht gezeigte Steuereinrichtung erkennt eine derartige Aufwärmung des
Dachzwischenraumes 4 mittels darin angebrachter, hier nicht
gezeigter Sensoren und schaltet den ersten und zweiten Lüfter 8, 9 zur
Entlüftung
des Dachzwischenraumes 4 an. Der erste Lüfter 8 sorgt
für Zufuhr
von Frischluft, während
der zweite Lüfter 9 für das Abführen der
warmen Luft 13 aus dem Dachzwischenraum 4 sorgt.
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Da
sich der Fahrzeuginnenraum durch die Sonneneinstrahlung erwärmt hat,
findet eine zusätzliche
Entlüftung
des Fahrzeuginnenraumes über
die Luftein- und -auslaßöffnungen 10–12 durch Öffnen der
hier nicht gezeigten Schließvorrichtungen
statt, wie es durch die Pfeile 20, 21, 22, 23 und 24 angedeutet
wird.
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Die
im fahrzeuginnenseitigen Dachbereich angestaute Wärme kann
durch die Verteilung mehrerer Luftein- und -auslaßöffnungen 10–12 über den gesamten
Dachhimmel 3 und die B-Säulen 6 hinweg mit
einer geringen Sogwirkung von dem Lüfter 9 angesaugt werden,
so dass eine schnelle Klimatisierung des aufgeheizten Fahrzeuginnenraumes
möglich
ist, ohne die von den Fahrzeuginsassen als unangenehm empfundene
Zugluft auftreten zu lassen. Auf diese Weise ist ein hoher Aufenthaltskomfort
für den
Fahrzeuginsassen sichergestellt.
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Sämtliche
in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem
Stand der Technik neu sind.
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- 1
- Fahrzeugdach
- 2
- Dachaußenhaut
- 3
- Dachhimmel
- 4
- Dachzwischenraum
- 5
- A-Säule
- 6
- B-Säule
- 7
- C-Säule
- 8
- erster
Lüfter
- 9
- zweiter
Lüfter
- 10,
11, 12
- Luftein-
und -auslaßöffnungen
- 13
- Luft
- 14–17
- in
den Fahrzeuginnenraum eintretende Luft
- 18
- Solarzellen
- 19
- Sonne
- 20–24
- aus
dem Fahrzeuginnenraum austretende Luft