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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Fahrzeug-Klimatisierungskanal und insbesondere auf
einen Fahrzeug-Klimatisierungskanal mit einer länglichen bzw. gestreckten Querschnittkonfiguration.
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Beschreibung des Standes der Technik
Ein Klimatisierungskanal zum Transportieren eines Stroms konditionierter
Luft von einer Klimaanlage, die in einer Konsole eines Fahrzeugs
vorgesehen ist, zu den Rücksitzen
des Fahrzeugs, beispielsweise zum Transportieren von warmer Luft
zu einem Fußbereich
der Rücksitzzone,
wird häufig
in einem Bodenabschnitt des Fahrzeugs untergebracht. Der Kanal wird
mit einer lateral länglichen
bzw. gestreckten Querschnittform ausgeführt, da der Einbauraum begrenzt
ist (siehe 1). Wird
eine Last in vertikaler Richtung auf den Kanal aufgebracht, beispielsweise wenn
Personen im Fahrzeug auf den Kanal treten, kann der Kanal daher
beschädigt
werden (beispielsweise durch Zusammenfallen oder durch Brechen).
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Die 4 und 5 sind jeweils eine Draufsicht und
eine Schnittansicht eines Klimatisierungskanals 40 nach
dem Stand der Technik. Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, sind eine
obere Wand 42 und eine untere Wand 44 des Kanals 40 mit
Ausformungen 46 versehen, um eine Beschädigung des Kanals 40 zu verhindern
und dessen strukturelle Festigkeit zu erhöhen. Wenn diese Ausformungen
von der Innenseite des Kanals 40 her betrachtet werden,
sind sie als Vorsprünge 48, 50 erkennbar.
Die von der oberen Wand 42 vorstehenden Vorsprünge 48 und
die von der unteren Wand 44 vorstehenden Vorsprünge 50 berühren einander.
Dadurch wird die strukturelle Festigkeit des Kanals 40 weiter
erhöht.
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Die in den Kanal vorstehenden Vorsprünge 48, 50 erhöhen jedoch
den Strömungswiderstand
im Kanal 40. Insbesondere wird gemäß 4 der Bereich bzw. die Fläche des
Strömungsdurchganges
für den
konditionierten Luftstrom, welcher stromauf kommend in der durch
den Pfeil 52 angegebenen Richtung strömt, durch die Vorsprünge 48, 50 verringert. Nachdem
der Strom die Vorsprünge 48, 50 passiert, nimmt
der Bereich bzw. die Fläche
des Strömungsdurchganges
zu. Die Abnahme und Zunahme der Fläche des Strömungsdurchganges erhöht den Strömungswiderstand.
Anders ausgedrückt
strömen
die durch die Vorsprünge 48, 50 unterteilten
Teilströme des
Luftstroms um die Vorsprünge
zur Rückseite
der Vorsprünge 48, 50,
um sich dort wieder zu vereinigen. Dabei löst sich der Strom von den Vorsprüngen 48, 50,
so dass Wirbel an der Rückseite
der Vorsprünge 48, 50 erzeugt
werden. Diese Wirbel erhöhen
den Strömungswiderstand.
Da mehrere Paare der Vorsprünge 48, 50 in
der Strömungsrichtung 52 gebildet
sind, trifft der durch den Kanal 40 strömende Luftstrom mehrmals darauf
und der Strömungswiderstand
erhöht
sich dabei jedesmal.
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Außerdem enthält der Strömungsdurchgang des Kanals 40 gemäß der Darstellung
in 4 normalerweise scharfe
Kurven. Die Ablösung
des Stroms tritt daher an der stromabwärtigen Seite eines inneren
Kurvenabschnitts 54 des Kanals 40 auf und der
Strömungswiderstand
erhöht
sich entsprechend.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Fahrzeug-Klimatisierungskanal bereitzustellen, der eine verbesserte
strukturelle Festigkeit aufweist und die Erhöhung des Strömungswiderstandes
hinsichtlich des konditionierten Luftstroms minimiert.
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Um die zuvor genannte Aufgabe zu
lösen bringt
die vorliegende Erfindung einen Fahrzeug-Klimatisierungskanal in
Vorschlag mit einer länglichen bzw.
gestreckten Querschnittkonfiguration, die eine obere Wand, eine
untere Wand und Seitenwände umfasst,
welche einen Innenraum umschließen,
sowie mit mindestens einer durch einen von mindestens einer der
oberen Wand und der unteren Wand in den Innenraum vorstehenden Vorsprung
gebildeten Einziehung bzw. Verengung, derart, dass die obere Wand
mit der unteren Wand verbunden ist, wobei die Verengung sich kontinuierlich
in einer Luftströmungsrichtung
erstreckt, so dass eine Querschnittfläche der Verengung in der Luftströmungsrichtung
konstant ist.
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Obwohl dieser Fahrzeug-Luftklimatisierungskanal
eine längliche
bzw. gestreckte Querschnittkonfiguration aufweist, die eine geringe
vertikale strukturelle Festigkeit aufweist, wird die strukturelle
Festigkeit erhöht,
weil der Kanal die Verengung oder Verengungen aufweist, die sich
von der oberen Wand zur unteren Wand in dem Kanal derart erstrecken,
dass die obere Wand mit der unteren Wand verbunden ist. Da die Verengung
sich kontinuierlich in der Richtung der Luftströmung durch den Kanal erstreckt,
so dass die Querschnittfläche
der Verengung in der Luftströmungsrichtung
konstant ist, kann der Strömungswiderstand
hinsichtlich der durch den Kanal strömenden Luft, der normalerweise
durch die wiederholten Vergrößerungen
und Verkleinerungen der Fläche
des Strömungsdurchgangs
im Kanal hervorgerufen wird, verringert sein. Das bedeutet, dass der
Strömungswiderstand
hinsichtlich der durch den Kanal strömenden Luft, der durch Wirbel
erzeugt würde,
welche auftreten, wenn sich die Verengung diskontinuierlich erstrecken
würde,
beseitigt werden, weil sich die Verengung kontinuierlich erstreckt.
Folglich kann der Druckverlust in dem konditionierten Luftstrom,
der durch den Kanal strömt,
verringert und die Strömungsrate
erhöht
werden.
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Der Klimatisierungskanal umfasst
vorzugsweise einen gekrümmten
Abschnitt und die Verengung ist in dem gekrümmten Abschnitt ausgebildet.
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Da die Verengung kontinuierlich in
der Strömungsrichtung
an dem gekrümmten
Abschnitt des Kanals ausgebildet ist, wird bei diesem Fahrzeug-Klimatisierungskanal
der über
bzw. um den inneren gekrümmten
Abschnitt strömende
konditionierte Luftstrom durch die Verengung so geführt, dass
er einem kleinen Krümmungsradius
folgt, so dass eine Ablösung
des Luftstroms, die an der stromabwärtigen Seite des inneren gekrümmten Abschnittes
auftreten könnte,
verringert bzw. vermieden werden kann. Folglich kann der Druckverlust
des durch den Kanal strömenden
Luftstroms weiter verringert und die Minderung der Strömungsrate
desselben abgeschwächt werden,
so dass die Strömungsrate
größer ist
als bei einem Klimatisierungskanal nach dem Stand der Technik.
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Die Seitenwände des Klimatisierungskanals sind
vorzugsweise eine Seitenwand mit großem Radius und eine Seitenwand
mit kleinem Radius in dem gekrümmten
Abschnitt, wobei ein Abstand zwischen der Seitenwand mit kleinem
Radius und der Verengung gleich ist oder kleiner ist als ein Abstand
zwischen der Seitenwand mit großem
Radius und der Verengung.
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Ferner sind vorzugsweise die Seitenwände des
Klimatisierungskanals eine Seitenwand mit großem Radius und eine Seitenwand
mit kleinem Radius in dem gekrümmten
Abschnitt, wobei zwei oder mehr der Verengungen in einem Abstand
voneinander in einer Breitenrichtung ausgebildet sind, wobei die
Abstände
zwischen benachbarten Paaren der Seitenwand mit großem Radius,
der Verengungen und der Seitenwand mit kleinem Radius gleich sind
oder von der Seitenwand mit großem
Radius zur Seitenwand mit kleinem Radius hin abnehmen.
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Bei den Fahrzeug-Klimatisierungskanälen dieser
beiden Konfigurationen ist der Abstand zwischen der Seitenwand mit
kleinem Radius und der angrenzenden bzw. benachbarten Verengung
kleiner als der Abstand zwischen der Seitenwand mit großem Radius
und der angrenzenden bzw. benachbarten Verengung. Dies ermöglicht eine
Verbesserung der Wirkung des Verhinderns einer Ablösung des
auf der Seite mit kleinem Radius des gekrümmten Abschnitts strömenden Luftstroms
und ermöglicht
eine Vergrößerung der
Fläche
des Strömungsdurchgangs für den auf
der Seite mit großem
Radius des gekrümmten
Abschnitts strömenden
Luftstroms, so dass der Druckverlust effektiv verringert werden kann.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In der beigefügten Zeichnung zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines in ein Fahrzeug eingebauten Klimatisierungskanals, der
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt,
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2 eine
Draufsicht auf den Klimatisierungskanal,
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3 eine
Querschnittansicht des Klimatisierungskanals von 2 entlang der Linie 3-3 darin,
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4 eine
Draufsicht auf einen Klimatisierungskanal nach dem Stand der Technik
und
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5 eine
Querschnittansicht des Klimatisierungskanals von 4 entlang der Linie 5-5 darin.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine Ausführungsform eines Klimatisierungskanals
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Klimatisierungskanals, welcher
eine Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist. Gemäß 1 sind zwei Klimatisierungskanäle 1 vorgesehen,
die sich entlang dem Boden eines Fahrzeugs V von einer Klimaanlage 2,
die an der lateralen Mitte des Fahrzeugs V angebracht ist, erstrecken.
Jeder Klimatisierungskanal umfasst einen ersten gekrümmten Abschnitt 4,
der bezüglich
dem Fahrzeug V nach außen
gekrümmt
ist, einen zweiten gekrümmten
Abschnitt 6, der mit dem ersten gekrümmten Abschnitt 4 verbunden
ist und bezüglich
dem Fahrzeug V nach hinten gekrümmt
ist, sowie einen an einem stromabseitigen Ende 8 ausgebildeten
Luftauslaß 10,
der von dem zweiten gekrümmten
Abschnitt 6 aus stromabseitig versetzt gelegen ist. Da
die beiden Klimatisierungskanäle
symmetrisch auf den linken und rechten Seiten des Fahrzeugs eingebaut
sind wird im folgenden nur der linke erläutert werden.
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Die 2 und 3 sind eine Draufsicht bzw. eine
Querschnittansicht des Kanals 1. Gemäß den 2 und 3 ist
der zweite gekrümmte
Abschnitt 6 des Kanals 1 mit einer Seitenwand 12 mit
großem Radius,
einer Seitenwand 14 mit kleinem Radius, einer oberen Wand 16 sowie
einer unteren Wand 18 versehen und besitzt eine lateral
gestreckte bzw. längliche
und rechteckige Querschnittkonfiguration. Der Kanal 1 ist
mit zwei länglichen
Ausnehmungen bzw. Rücksprüngen 20a, 20b versehen,
die sich in Längsrichtung
erstrecken. Die Ausnehmungen 20a und 20b bilden
eine äußere Verengung 22 und
eine innere Verengung 24, die in den Kanal 1 hineinreichen.
Die äußere Verengung 22 ist
durch einen von der oberen Wand 16 vorstehenden Vorsprung 22a und
einen von der unteren Wand 18 vorstehenden Vorsprung 22b gebildet.
Die innere Verengung 24 ist durch einen von der oberen
Wand 16 vorstehenden Vorsprung 24a und einen von
der unteren Wand 18 vorstehenden Vorsprung 24b gebildet.
Beide Vorsprünge 22a, 22b und
die Vorsprünge 24a, 24b können innerhalb
des Kanals 1 entweder durch eine Verbindung oder einen
einfachen Kontakt miteinander verbunden sein. Die verbundenen Verengungen 22, 24 erhöhen die
vertikale strukturelle Festigkeit des Kanals 1.
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Gemäß der 2 erstrecken sich ferner sowohl die äußere Verengung 22 als
auch die innere Verengung 24 kontinuierlich entlang dem
Kanal 1 in der Luftströmungsrichtung 26.
Die Querschnittsflächen
dieser Verengungen 22, 24 sind entlang der Strömungsrichtung 26 konstant.
Da die Verengungen 22, 24 sich kontinuierlich
entlang der Strömungsrichtung 26 erstrecken,
wird die strukturelle Festigkeit des Kanals 1 erhöht.
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Gemäß 3 sind der Abstand L1 zwischen der Seitenwand 12 mit
großem
Radius und der äußeren Verengung 22,
der Abstand L2 zwischen der äußeren Verengung 22 und
der inneren Verengung 24, sowie der Abstand L3 zwischen
der inneren Verengung 24 und der Seitenwand 14 mit
kleinem Radius geeignet festgelegt, um gleich zu sein oder aber
von der Seitenwand 12 mit großem Radius zur Seitenwand 14 mit
kleinem Radius hin abzunehmen.
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Der konditionierte Luftstrom der
durch den Kanal 1 strömenden
Luft wird nun erläutert
werden.
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Gemäß 2 strömt
der konditionierte Luftstrom in der durch den Pfeil 26 angegebenen
Richtung und entlang der äußeren Verengung 22 und
der inneren Verengung 24 innerhalb des Kanals 1.
Da die von der oberen Wand 16 vorstehenden Vorsprünge 22a, 24a mit
den von der unteren Wand 18 vorstehenden Vorsprünge 22b, 24b verbunden
sind und die dadurch gebildeten Verengungen 22, 24 sich
kontinuierlich in der Strömungsrichtung
erstrecken, so dass die Querschnittflächen der Verengungen 22, 24 entlang
der Strömungsrichtung
konstant sind, werden keine Wirbel erzeugt. Das ist ein Unterschied
gegenüber
einem Fall, der gegeben wäre,
wenn die Verengungen 22, 24 sich diskontinuierlich
in der Strömungsrichtung
erstrecken würden.
Dies ermöglicht eine
Minimierung der Erhöhung
des Strömungswiderstandes
des konditionierten Luftstroms aufgrund von sich bildenden Wirbeln.
Folglich kann der Druckverlust des Stroms verringert und die Strömungsrate des
konditionierten Luftstroms erhöht
sein.
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Wenn der konditionierte Luftstrom
nachfolgend entlang dem gekrümmten
Abschnitt 6 des Kanals 1 strömt, tendiert der Strom dazu,
sich von der Seitenwand 14 mit kleinem Radius an dessen
stromabwärtiger
Seite abzulösen.
Da der Kanal 1 jedoch die innere Verengung 24 besitzt,
wird der zwischen der inneren Verengung 24 und der Seitenwand 14 mit kleinem
Radius strömende
Luftstrom durch die innere Verengung 24 zur Strömung entlang
der Oberfläche
der Seitenwand geleitet. Somit wird die Ablösung des konditionierten Luftstroms
auf der stromabwärtigen
Seite der Seitenwand mit kleinem Radius des gekrümmten Abschnitts 6 vermindert
bzw. begrenzt. Folglich kann der Druckverlust des durch den Kanal 1 strömenden konditionierten
Luftstroms weiter verringert und die Strömungsrate des konditionierten Luftstroms
auf einen Wert erhöht
werden, der größer ist
als bei dem Klimatisierungskanal nach dem Stand der Technik.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist
der Abstand L3 zwischen der inneren Verengung 24 und der Seitenwand 14 mit
kleinem Radius vorzugsweise klein genug, um die Wirkung des Leitens
des konditionierten Luftstroms zu verbessern. Da die Krümmungsradien
der Durchgänge
für die
zwischen der Seitenwand 12 mit großem Radius und der äußeren Verengung 22 sowie
zwischen der äußeren Verengung 22 und
der inneren Verengung 24 strömenden konditionierten Luftströme verhältnismäßig groß sind,
sind der Abstand L1 zwischen der Seitenwand 12 mit großem Radius
und der äußeren Verengung 22 und
der Abstand L2 zwischen der äußeren Verengung 22 und
der inneren Verengung 24 vorzugsweise größer als
der Abstand L3 zwischen der inneren Verengung 24 und der
Seitenwand 14 mit kleinem Radius. Indem die Abstände L1 und
L2 größer gewählt werden
als der Abstand L3 werden die Flächen
der Strömungsdurchgänge groß, um eine
Zunahme des Strömungswiderstands
effektiv zu verringern bzw. zu begrenzen. Daher dienen die äußere Verengung 22 und
die innere Verengung 24 des Kanals 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht nur zur Erhöhung der
strukturellen Festigkeit des Kanals 1 sondern auch zur
Leitung und dadurch Ausrichtung des konditionierten Luftstroms.
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Obwohl eine Ausführungsform eines Klimatisierungskanals
gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben worden ist, können die folgenden Modifikationen
vorgesehen werden.
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Obwohl eine detaillierte Erläuterung
bezüglich
einer Konfiguration mit dem gekrümmten
Abschnitt 6 gegeben wurde, können der Kanal 1 und
die Verengungen 22, 24 auch gerade sein. Ferner
kann die. Gesamtfläche
des Strömungsdurchgangs
des Kanals 1 in der Strömungsrichtung
stufenweise verändert
werden.
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Obwohl die Verengungen 22, 24 durch
von der oberen Wand 16 und der unteren Wand 18 in
den Kanal 1 vorstehenden Vorsprünge gebildet sind, kann jede
Verengung stattdessen auch durch einen nur von einer der Wände 16, 18 zur
jeweils anderen hin vorstehenden Vorsprung gebildet sein.
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Obwohl der Kanal 1 mit einer
rechteckigen Querschnitt-Konfiguration
beschrieben ist, kann er stattdessen auch gekrümmte bzw. abgerundete Ecken
oder eine ovale Form aufweisen.
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Obwohl die vorstehend beschriebene
Ausführungsform
mit zwei Verengungen 22, 24 ausgebildet ist, kann
die Anzahl der Verengungen 1, 3 oder höher sein.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Fahrzeug-Klimatisierungskanal
gemäß der vorliegenden
Erfindung besitzt eine längliche bzw.
gestreckte Querschnitt-Konfiguration.
Der Klimatisierungskanal 1 umfaßt eine obere Wand 16, eine
untere Wand 18 und Seitenwände 12, 14,
die einen Innenraum umschließen,
sowie mindestens eine Verengung 22, 24, die durch
einen von mindestens einer der oberen Wand 16 und der unteren
Wand 18 in den Klimatisierungskanal 1 hinein vorstehenden Vorsprung
gebildet ist, so dass die obere Wand 16 mit der unteren
Wand 18 verbunden ist. Die Verengung 22, 24 erstreckt
sich kontinuierlich in einer Luftströmungsrichtung, so dass Querschnittflächen der Verengung 22, 24 in
der Luftströmungsrichtung
konstant sind.