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Die
Erfindung betrifft eine Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Bei
einer bekannten Vierzonen-Klimaanlage zur getrennten Klimatisierung
von vier Sitzzonen im Fahrgastraum eines Fahrzeugs (
DE 198 11 452 C1 ), nämlich Frontraum,
Fond und hierbei jeweils die linke und rechte Raumhälfte, sind
auf der Luftaustrittsseite des Wärmetauschers
insgesamt vier, jeweils als Jalousieverschlüsse ausgebildete Luftsteuerorgane, auch
Warmluftklappen genannt, angeordnet, die in ihrer Gesamtheit die
Luftaustrittsfläche
des Wärmetauschers überdecken
und einzeln angesteuert werden, so dass in vier Durchströmungsbereichen
des Wärmetauschers
die den Wärmetauscher
durchströmende
Luftmenge individuell eingestellt werden kann. Mittels einer dem
Wärmetauscher
nachgeordneten Luftmisch- und Luftverteilungskammer wird die den
Wärmetauscher
durchströmende
Luft nach mehr oder weniger großer
Kaltluftbeimischung auf die Sitzzonen verteilt.
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Eine
ebenfalls bekannte Klimaanlage (
DE 197 41 862 A1 ) dient zur einheitlichen
Temperierung des Fahrgastraums ohne individuelle Einstellmöglichkeit
für die
verschiedenen Sitzbereiche. Hier ist auf der Lufteintrittsseite
des Wärmetauschers
ein als Schwenkklappe ausgebildetes Luftsteuerorgan, auch Warmluftklappe
genannt, vorhanden, mit dem die den Wärmetauscher durchströmende Luftmenge
eingestellt wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage der eingangs
genannten Art so zu gestalten, dass sie ohne nennenswerte Umrüstung zur
Klimatisierung einer unterschiedlichen Anzahl von Sitzzonen, die
im Fahrgastraum unterschiedlicher Fahrzeugtypen zur getrennten,
individuellen Klimatisierung vorgesehen sind, eingesetzt werden kann.
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Die
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Klimaanlage
hat den Vorteil, dass zur Klimatisierung einer unterschiedlichen
Anzahl von Sitzzonen lediglich das Rahmenteil in dem ansonsten unveränderten
Klimakasten gewechselt werden muss. Je nach Anzahl der Sitzzonen,
für die
eine individuelle Klimatisierung gefordert wird, wird ein Rahmenteil
mit einer der Anzahl der Sitzzonen entsprechende Zahl von Luftsteuerorganen
eingesetzt, die nach Einsetzen des Rahmenteils in ihrer Gesamtheit
die Luftdurchtrittsfläche
des Wärmetauschers überdecken.
Das Rahmenteil kann dabei im Gehäuse
so angeordnet sein, dass die Luftsteuerorgane auf der Lufteintrittsseite
oder auf der Luftaustrittsseite des Wärmetauschers liegen.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Klimaanlage
mit zweckmäßigen Weiterbildungen
und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist das Rahmenteil als Einschubmodul ausgebildet, das
durch eine Öffnung
im Gehäuse quer
zur Gehäuselängsachse
einschiebbar ist. Der Wechsel des Rahmenteils erfolgt durch die
Einschuböffnung
hindurch, wobei die Einschuböffnung
so gestaltet ist, dass das Rahmenteil parallel zum Wärmetauscher
vor dessen Lufteintrittsfläche
oder hinter dessen Luftaustrittsfläche liegt.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform der
Erfindung ist das Rahmenteil von einem Gehäuseabschnitt gebildet, der
auf seinen beiden Stirnseiten mit jeweils einem weiteren Gehäuseabschnitt
lösbar
verbunden ist. Der Rahmenteilwechsel erfolgt hier durch Trennen
der drei Gehäuseabschnitte,
Austausch des mittleren Gehäuseabschnitts
und Verbinden der drei Gehäuseabschnitte.
In den beiden weiteren Gehäuseabschnitten
sind die übrigen
Bauelemente der Klimaanlage installiert, so ein Verdampfer in dem
vorangehenden Gehäuseabschnitt
und ein Wärmetauscher
in dem nachfolgenden Gehäuseabschnitt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung sind im Rahmenteil Stellelemente, wie Stellmotoren und
Kinematikbauteile, zum individuellen Betätigen der jeweils vorhandenen
Zahl von Luftsteuerorganen integriert.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung sind in dem Rahmenteil vier Luftsteuerorgane vorgesehen,
die individuell betätigt
werden können.
Um das unveränderte
Rahmenteil mit Luftsteuerorganen zur individuellen Klimatisierung
einer verschiedenen Anzahl von Sitzzonen verwenden zu können, sind
die vier Steuerorgane wahlweise starr miteinander koppelbar, so
dass durch Koppeln von zwei, zweimal zwei und allen vier Luftsteuerorganen untereinander
das Rahmenteil sowohl für
eine Vierzonen-Klimaanlage als auch für eine Dreizonen-, Zweizonen-
und Einzonen-Klimaanlage verwendet werden kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist jedes Luftsteuerorgan als Jalousieverschluß ausgebildet,
wodurch eine kompakte Bauform des Rahmenteils erzielt wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist das Rahmenteil so gestaltet, dass neben dem Luftsteuerorgan
auch noch der zugeordnete Wärmetauscher
und ggf. ein elektrischer Zusatzheizer in dem Rahmenteil aufgenommen
ist. Dies ist dann von Vorteil, wenn die Heizleistung an die Anzahl
der individuell zu klimatisierenden Sitzzonen angepasst werden soll.
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Die
Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
im folgenden näher
beschrieben. Es zeigen in schematischer Darstellung
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1 einen Längsschnitt
eines Klimakastens einer Klimaanlage,
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2 eine gleiche Darstellung
wie in 1 mit einer Modifizierung,
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3 einen Schnitt längs der
Linie III-III in 1,
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4 jeweils eine gleiche Darstellung
wie in 3 bis 6 nach Einsetzen unterschiedlicher
Rahmenteile.
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Die
Klimaanlage für
einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs weist
ein in 1 schematisch
im Schnitt dargestelltes Gehäuse 11 auf,
auch Klimakasten genannt, an dem eingangsseitig ein Gebläse 12 angeschlossen ist
und ausgangsseitig eine Vielzahl von Luftaustrittsstutzen 13, 14 zum
Anschluss von in den Fahrgastraum verteilt angeordneten Luftaustrittsöffnungen vorgesehen
ist. In 1 sind lediglich
der Luftaustrittsstutzen 13 zur Belüftung der Mittelebene des Fahrgastraums über die
sog. Mittel- und Seitendüsen und
der Luftaustrittsstutzen 14 zum Belüften des Fußraums und/oder des Fond des
Fahrgastraums dargestellt. Die Klimatisierung des Fahrgastraums
ist auf vier den Sitzbreichen entsprechende Klimazonen aufgeteilt,
und zwar zwei Klimazonen links und rechts der Fahrgastraummitte
im Frontraum und zwei Klimazonen links und rechts der Fahrgastraummitte
im Fond, wobei das Klima in jeder Klimazone individuell einstellbar
ist. Die an den Luftaustrittsstutzen 14 angeschlossenen
Luftaustrittsdüsen
sind hierzu auf die vier Sitzberei che in dem Fahrgastraum verteilt.
Alle Luftaustrittsstutzen sind doppelt, jeweils einmal für die linke
und rechte Hälfte
des Fahrgastraums, vorhanden.
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Im
Klimakasten 11 sind in Luftströmungsrichtung gesehen hintereinander
ein Verdampfer 15 und ein Wärmetauscher 16 so
angeordnet, das ihre Luftdurchtrittsflächen einander zugekehrt sind
und zwischen sich einen Kaltluftraum 17 einschließen. Am Boden
des Kaltluftraums 17 ist üblicherweise noch ein Abfluss
28 zum Abfließen
von Kondenswasser vorgesehen. In Luftströmungsrichtung unmittelbar hinter
dem Wärmetauscher 16 sind
im Klimakasten 11 entsprechend der Anzahl der Klimazonen
für die individuell
zu klimatisierenden Sitzbereiche vier Luftmischkammern 22, 23 ausgebildet,
die zugleich zur Luftverteilung auf die einzelnen Luftaustrittsstutzen 13, 14 dienen.
Zu jeder Luftmischkammer 22, 23 führt ein
seitlich den Wärmetauscher 16 umgehender
Kaltluftkanal 18, in dem eine als Schwenkklappe ausgebildete
Kaltluftklappe 19 zum Regulieren der Kaltluft angeordnet
ist (3). Im oberen Bereich
des Kaltluftraums 17 sind zwei weitere Kaltluftkanäle 20 abgezweigt,
die jeweils in einem der Luftaustrittsstutzen 13 für die linke
und rechte Mittelebene des Frontraums der Fahrgastzelle münden. In
jedem Kaltluftkanal 20 ist eine als Schwenkklappe ausgeführte Absperrklappe 21 angeordnet
(1 und 3).
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Zur
Steuerung der durch den Wärmetauscher 16 hindurchströmenden,
in die Luftmischkammern 22, 23 als Warmluft einströmenden Luftmengen sind
dem Wärmetauscher 16 Luftsteuerorgane
zugeordnet, die im folgenden Warmluftklappen 24 genannt
werden. Wie 1 und 3 zeigen sind insgesamt vier
Warmluftklappen 24 vorgesehen, die in ihrer Gesamtheit
die Lufteintrittsfläche
des Wärmetauschers 16 überdecken.
Alternativ können
die Warmluftklappen 24 auch so angeordnet werden, dass
sie in ihrer Gesamtheit die Luftaustrittsfläche des Wärmetauscher 16 überdecken.
Jede Warmluftklappe 24 ist als bauraumsparender Jalousieverschluß ausgeführt, der
eine Vielzahl von Schwenk lamellen aufweist, die starr miteinander
gekoppelt sind und synchron geschwenkt werden. Die insgesamt vier
Warmluftklappen 24 sind in einem Rahmenteil 25 angeordnet,
das, wie in 1 schematisch
angedeutet ist, als Einschub ausgebildet ist und durch eine Einschuböffnung 26 im
Gehäuse 11 quer
zur Längsachse
des Gehäuses 11 in
das Gehäuse 11 eingeschoben
und zum Austausch wieder aus dem Gehäuse 11 herausgezogen
werden kann. Im Ausführungsbeispiel
der 1 ist die Einschuböffnung 26 so
angeordnet, dass das Rahmenteil 25 sich in Luftströmungsrichtung
gesehen vor den Wärmetauscher 16 schiebt.
Alternativ kann die Einschuböffnung 26 auch
in Luftströmungsrichtung
hinter dem Wärmetauscher 16 vorgehalten
werden. In der Einschub-Endstellung wird das Rahmenteil 25 im
Gehäuse 11 lösbar arretiert.
Wie nicht weiter dargestellt ist, ist die Kinematik zum Verschwenken
der Warmluftklappen 24 einschließlich der elektrischen Stellmotoren
zum individuellen Einstellen der Schwenkstellung der Warmluftklappen 24 in
dem Rahmenteil 25 integriert. Wie schon erwähnt, überdecken
die vier Warmluftklappen 24 in ihrer Gesamtheit vollständig die
Luftdurchtrittsfläche
des Wärmetauschers 16,
so dass im Schließzustand
der Warmluftklappen 24 keine Luft durch den Wärmetauscher 16 hindurchtreten
kann. Die vier Warmluftklappen 24 sind dabei so angeordnet,
dass jeweils zwei nebeneinander angeordnete Warmluftklappen 24 einen
in Einbaulage des Wärmetauschers 16 oberen
Bereich der Luftdurchtrittsfläche und
zwei nebeneinander angeordnete Warmluftklappen 24 den verbleibenden
unteren Teil der Luftdurchtrittsfläche des Wärmetauschers 16 überdecken.
Der obere Bereich der Luftdurchtrittsfläche ist dabei größer gewählt als
der untere Bereich.
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Soll
der in 1 skizzierte
Klimakasten für eine
Vierzonen-Klimaanlage
in ein Fahrzeug eingebaut werden, in dem vorgegeben ist, dass nur
drei Sitzzonen des Fahrgastraums individuell klimatisiert werden
sollen, so die linke und rechte Hälfte des Frontraums getrennt
und der Fond einheitlich, so wird das Rahmenteil 25 im
Gehäuse 11 gelöst und durch ein
Rahmenteil 25 ersetzt, das eine Anordnung der Warmluftklappen 24 aufweist,
wie sie in 4 zu sehen
ist. Nach Einschub dieses Rahmenteils 25 ist der obere
Bereich des Wärmetauschers 16 nach
wie vor durch zwei nebeneinanderliegende Warmluftklappen 24 überdeckt,
während
der untere Bereich des Wärmetauschers 16 von
einer einzigen Warmluftklappe 24 überdeckt wird. Auch hier ist
die Kinematik zum Verschwenken der Warmluftklappen 24 und
die Stellmotoren im Rahmenteil 25 bereits integriert.
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Wird
von dem Fahrzeughersteller eine Zweizonen-Klimaanlage gefordert,
z.B. linke und rechte Hälfte
des Fahrgastraums, so wird in das Gehäuse 11 ein Rahmenteil 25 eingesetzt,
wie es in 5 in Draufsicht
zu sehen ist. Dieses Rahmenteil 25 weist zwei nebeneinander
angeordnete Warmluftklappen 24 auf, die die Lufteintrittsfläche des
Wärmetauschers 16 vollständig überdecken.
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6 zeigt schließlich ein
Rahmenteil 25 mit nur einer die Luftdurchtrittsfläche des
Wärmetauschers 16 vollständig überdeckenden
Warmluftklappe 24, das in das Gehäuse 11 eingesetzt
wird, wenn eine einheitliche, nicht auf Sitzzonen aufgeteilte Klimatisierung
des gesamten Fahrgastraums gefordert ist.
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In
der in 2 dargestellten
Ausführung
des Klimakastens ist das Rahmenteil 25' insofern modifiziert, als zusätzlich zu
der Warmluftklappenanordnung auch der Wärmetauscher 16 und
ein den Wärmetauscher 16 nachgeordneter,
elektrischer Zusatzheizer 27 aufgenommen ist. Ein solches,
ebenfalls als Einschub konzipiertes Rahmenteil 25' ist dann von
Vorteil, wenn zusätzlich
zu der unterschiedlichen Warmluftklappenanordnung auch noch die
Heizleistung des Klimakastens an die unterschiedliche Anzahl von
Klimatisierungszonen angepasst werden soll. Im übrigen entspricht der Klimakasten
in 2 dem Klimakasten
in 1, so dass gleiche
Bauteile mit gleichen Bezugszeichen belegt sind.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschrieben Ausführungsbeispiel beschränkt. So
kann beispielsweise eine Anordnung von vier Warmluftklappen 24 im
Rahmenteil 25, wie sie in 3 für eine Vierzonen-Klimaanlage
gezeigt ist, auch für
die weiteren Klimaanlagen mit reduzierter Zahl von Klimazonen verwendet
werden, wenn die Warmluftklappen 24 wahlweise miteinander
starr gekoppelt werden. Werden in 3 die
beiden unteren Warmluftklappen 24 miteinander starr gekoppelt,
so erhält
man eine Anordnung der Warmluftklappen 24 gemäß 4 für eine Dreizonen-Klimaanlage.
Werden die beiden linken und die beiden rechten Warmluftklappen 24 in 3 jeweils miteinander starr
verbunden, so erhält man
eine Anordnung der Warmluftklappen 24 wie sie für eine Zweizonen-Klimaanlage
gewünscht
und in 5 dargestellt
ist. Werden alle Warmluftklappen 24 in 3 starr miteinander gekoppelt, so ergibt sich
die Warmluftklappe 24 gemäß 6, die in einer Einzonen-Klimaanlage
die gesamte Luftdurchtrittsfläche
des Wärmetauschers 16 überdeckt.
Anstelle der mechanischen Kopplung kann auch eine elektrische Kopplung
durch Synchronisierung der den entsprechenden Warmluftklappen 24 zugeordneten
Stellmotoren vorgenommen werden.
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Die
in 1 und 2 dargestellten Rahmenteile 25, 25' sind als Einschub
in das Gehäuse 11 konzipiert.
Alternativ kann das Rahmenteil 25 bzw. 25' als ein Gehäuseabschnitt
ausgebildet werden, der auf der linken Stirnseite mit dem den Verdampfer 15 mit
Kaltluftraum 17 enthaltenen Gehäuseabschnitt und an seiner
anderen Stirnseite mit dem in 1 und 2 rechten Gehäuseabschnitt
verbunden ist, der den Wärmetauscher 16 und
die Luftmischkammern 22, 23 bzw. nur die Luftmischkammern 22, 23 enthält. In diesem
Fall sind auch zumindest Teile der oberen und seitlichen Kaltluftkanäle 18 und 20 integraler
Bestandteil des Rahmenteils 25 bzw. 25'.