DE1655121B2 - Heiz- und Belüftungsgerät für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Heiz- und Belüftungsgerät für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse, das mit in den Fahrgastraum weisenden Luftauslässen versehen ist, das ein Gebläse am Lufteinlaß und anschließend eine Zuströmkammer, einen Wärmetauscher und eine Abströmkammer aufweist, und in dem zwischen der zu einem oberen Luftauslaß führenden Gehäusewand und der dieser gegenüberliegenden geschlossenen Seitenwand des Wärmetauschers eine Trennwand angeordnet ist, durch die ein den Wärmetauscher umgehender Beipaß für die Frischluft sowie gegenüber der Gehäusewand ein Luftleitkanal gebildet werden, wobei mindestens eine Steuerklappe od. dgl. zum Steuern der durch den Beipaß strömenden Frischluftmenge vorgesehen ist und der Luftleitkanal mit dem oberen Luftauslaß quer zur Fahrtrichtung gesehen eine längliche Form besitzt.

Ein derartiges Gerät kennt man aus der FR-PS 14 27 848. Das aus dieser Schrift bekannte Gerät hat einen Wärmetauscher, der nicht die gesamte Gehäusebreite (in Breitenrichtung des Fahrzeugs gemessen) ausfüllt, sondern links und rechts Durchlässe freiläßt, die mittels Klappen geöffnet oder verschlossen werden können. Sind diese Durchlässe z. B. halb geöffnet, so strömt Kaltluft links und rechts am Wärmetauscher vorbei, und aus dem Wärmetauscher selbst strömt — in der Mitte zwischen diesen beiden Kaltluftströmen — ein Warmluftstrom. Außerdem strömt noch an der einen Längskante des Wärmetauschers ein weiterer Kaltluftstrom vorbei, der bei geöffneter Defrosterklappe bevorzugt zum Fenster des Kraftfahrzeugs strömen wird. Unter diesem Kaltluftstrom wird gegebenenfalls — geschichtet — im Mittelbereich des Fahrzeugs ein Warmluftstrom strömen. Warm- und Kaltluft werden also bei diesem Gerät sehr schlecht miteinander vermischt, und den Fahrzeuginsassen wird an einigen Stellen zu heiße, an anderen Stellen zu kalte Luft zugeführt. Außerdem ist zum Abtauen der Fenster ein voller Heißluftstrom überhaupt nicht verfügbar, sondern die die Fensterinnenseite direkt anströmende Luftschicht ist konstruktionsbedingt immer eine Kaltluftschicht.

Aus der FR-PS 13 39 569 ist es ferner bei einem Heiz- und Belüftungsgerät bekannt, in einem Durchlaß auf der einen Längsseite des Wärmetauschers eine Steuerklappe vorzusehen, und zwar im Mittelbereich dieses Durchlasses, während die Seitenbereiche durch Bleche verschlossen sind. Wenn diese Steuerklappe durch eine Schließfeder in ihre Sperrstellung gepreßt wird, durchströmt die gesamte Luft den Wärmetauscher. Wird die Steuerklappe geöffnet, so strömt ein Teil der Frischluft durch die dann gebildete Öffnung direkt von der Zuström- zur Abströmseite, also am Wärmetauscher vorbei, jedoch nur im Mittelabschnitt des Wärmetauschers, so daß auch hier die dem Fenster zugeführte Luft zuoberst eine Kaltluftschicht enthält, Kalt- und Warmluft ebenfalls schlecht durchmischt werden, und den Fahrzeuginsassen an einigen Stellen zu heiße, an anderen aber zu kalte Luft zugeführt wird.

Ferner kennt man aus der GB-PS 10 91 625 ein Heiz- und Belüftungsgerät aus Kunststoff, welches zu seiner

Mittelebene weitgehend symmetrisch ist und bei dem am Auslaß zur Regulierung der Luftströme zwei längliche, zylinderförmige Ventilglieder vorgesehen sind. Auch bei diesem Gerät ist eine gute Mischung der warmen und kalten Luftströme nicht gewährleistet, da diese weitgehend unvermischt durch o\s Ventilglieder strömen. Ferner ist auch hier in der dem Fenster zugeführten Luftströmung die oberste Schicht eine Kaltluftschicht, wenn sich das betreffende Ventil in einer Zwischenstellung befindet iu

Weitere Heiz- und Belüftungsgeräte der unterschiedlichsten Bauarten, bzw. Komponenten hiervon, sind bekannt aus den FR-PS 12 10 949 und 13 98 105 sowie aus den DT-PS 8 98 858 und 9 77 000.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei geringem Platzbedarf ermöglicht, aus warmer und kalter Luft eine Mischung zu bilden, die, wenn sie auch nicht absolut homogen ist, doch isothermische, zur jeweils größten Dimension der Auslaßöffnungen des Geräts parallele Schichten aufweist

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Bei einem erfindungsgemäßen Gerät erstrecken sich also der Wärmetauscher und die Steuerklappe in Querrichtung über nahezu die gesamte Gehäusebreite, d. h. der Luftdurchlaß für die Kaltluft wird nicht nur in einem Teilbereich, sondern durchgehend geöffnet oder geschlossen, so daß auf der Abströmseite praktisch überall dieselben Temperaturverhältnisse gegeben sind. Ferner wird in sehr einfacher und eleganter Weise eine gute Durchmischung von Kalt- und Warmluft dadurch erreicht, daß die Kaltluft unter einem relativ großen Winkel zur Ausströmrichtung der Warmluft in diese eingeblasen wird, wodurch sich eine intensive Verwirbelung und Vermischung dieser beiden Luftarten ergibt. Dies wird — besonders bei niedrigen Fahrtgeschwindigkeiten — noch unterstützt durch die vom Gebläse am Lufteinlaß erzeugte relativ hohe Luftgeschwindigkeit, die eine besonders intensive Verwirbelung bewirkt.

Mit besonderem Vorteil wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 auf beiden Seiten des Wärmetauschers ein derartiger Beipaß mit zugeordneter Steuerklappe vorgesehen, da man dann durch die verschiedenen, einander teilweise sogar entgegengesetzten Strömungsrichtungen der einzelnen Luftströme eine besonders gute Durchmischung derselben erzielt.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 wird in höchst vorteilhafter Weise erreicht, daß Warm- und Kaltluftstrom etwa rechtwinklig aufeinanderprallen, und daß die Kaltluft vor ihrem Ausströmen durch den Auslaß um etwa 180° umgelenkt werden muß.

Die Merkmale des Anspruchs 4 ermöglichen bei einem Gerät mit zwei Steuerklappen in höchst vorteilhafter Weise das gemeinsame öffnen oder Schließen dieser Klappen. Dadurch erreicht man eine optimale Mischung der Luftströme. Wäre nämlich z. B. die eine Klappe ganz und die andere nur sehr wenig geöffnet, so bestünde die Gefahr, daß die aus den ' verschiedenen öffnungen austretenden Luftströme ungleichmäßig gemischt wären. Eine leichte Phasenverschiebung der öffnung der Klappen, wie sie sich durch die Merkmale des Anspruchs 5 ergibt, kann jedoch dann erwünscht und vorteilhaft sein, wenn man an den verschiedenen Auslässen etwas unterschiedliche Temperaturen wünscht

Durch die Merkmale des Anspruchs 6 erreicht man auf einfache und dabei äußerst vorteilhafte Weise, daß mit einem Minimum an Kosten eine optimale Einstellung des erfindungsgemäßen Geräts ei möglicht wird. Eine solche optimale Einstellung ist bei der Endmontage in der Automobilfabrik regelmäßig nicht mehr möglich, oder allenfalls bei sehr teuren Fahrzeugen, bei denen die Fertigungskosten nur eine untergeordnete Rolle spielea Die Maßnahmen des Anspruchs 6 bringen daher gerade für die Massenfertigung relativ preiswerter Fahrzeuge einen erheblichen Vorteil, da sie die optimale Einstellung bereits in der Fabrik des Heizgeräteherstellers ermöglichen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Geräts nach der Erfindung, von links gesehen,

Fig.2 ein in der Mittelebene des Geräts gemäß F i g. 1 liegenden Längsschnitt,

Fig.3 eine Draufsicht auf einen hinteren Teil des Geräts der F ig. 1,

Fig.4 eine Hinteransicht eines anderen Teils des erfindungsgemäßen Geräts.

In der Beschreibung beziehen sich die Wörter »vorn« und »hinten« auf ein mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Gerät ausgerüstetes Fahrzeug.

Das Gerät enthält in einem Gehäuse 10 einen Wärmetauscher 11, der von Seitenwänden begrenzt ist, die sich von der Lufteintrittsseite 14 des Wärmetauschers zu dessen Luftaustrittsseite 15 erstrecken. Der Wärmetauscher U ist von einem Luftführungsmantel umgeben, der von einigen dieser Seitenwände einen Abstand aufweist, und der im Querschnitt gesehen eine längliche Form hat.

In dem Wärmetauscher 11 nach F i g. 2 gibt aus dem Kühlsystem des Fahrzeugmotors kommendes Wasser einen Teil seiner Wärme an von außerhalb des Fahrzeugs kommende Luft ab. Der Wärmetauscher 11 hat zwei zwischen seiner Lufteintrittsseite 14 und seiner Luftaustrittsseite 15 gelegene Seitenwände 57 und 58, sowie zwei zur Zeichnungsebene der F i g. 2 parallele, obere und untere Seitenwände, von denen die eine vor und die andere hinter der Zeichnungsebene liegt

Der Wärmetauscher 11 ist wie bereits erläutert in der Mitte eines Mantels angeordnet, der hinten durch eine vom Gehäuse 10 durch einen Zwischenraum getrennte Trennwand 70 und im übrigen durch das Gehäuse !0 gebildet wird. Der Wärmetauscher ist vorn vom Gehäuse 10 durch einen Beipaß 12 und hinten von der Trennwand 70 durch einen Beipaß 13 getrennt. Der Wärmetauscher 11 nimmt ungefähr die gesamte Breite des Gehäuses 10 ein, so daß zwischen seinen oberen-und unteren Seitenwänden und dem Gehäuse 10 kein nennenswerter Zwischenraum besteht.

Ein auf dem Gehäuse 10 montiertes Gebläse mit einem Motor 16 und Flügeln 17 bläst Luft in eine in Strömungsrichtung vor dem Wärmetauscher 11 gelegene Zuströmkammer 18.

Eine auf einer Achse 20 verschwenkbare vordere Steuerklappe 19 und eine auf einer Achse 22 schwenkbare hintere Steuerklappe 21 sind nahe an den abströmseitigen Enden des vorderen Beipasses !2 bzw. des hinteren Beipasses 13 angeordnet. Die Steuerklappen 19 und 21 erstrecken sich vorzugsweise jeweils über die gesamte Breite der Beipässe 12 und 13. In ihren verschiedenen möglichen offenen Stellungen, von denen eine vollausgezogen dargestellt ist, bilden sie Ablenker für die durch die Beipässe 12 und 13 strömende Luft und begünstigen deren Vermischung mit der aus dem Wärmetauscher 11 austretenden aneewärmten Luft. In

ihrer in gestrichelten Linien dargestellten geschlossenen Stellung 19a bzw. 21a sind die Steuerklappen eingezogen, d. h. sie lassen die nutzbare Austrittsfläche 15 des Wärmetauschers 11 frei und beeinträchtigen somit nicht den Warmluftstrom. In jeder ihrer Stellungen überschneidet jede der Steuerklappen 19, 21 die Verlängerung der zugeordneten Seitenwände 57 bzw. 58 des Wärmetauschers 11. Die vollausgezogen dargestellte Stellung ist die der maximalen öffnung, in der jede Steuerklappe 19 oder 21 etwa senkrecht zu der entsprechenden Seitenwand 57 bzw. 58 steht.

Im Gerät sind folgende drei Luftauslässe für kalte, angewärmte oder gemischte Luft vorgesehen:

1. Ein rechteckiger oberer Luftauslaß 23, dessen größte Dimension senkrecht zur Zeichnungsebene steht, liegt hinter der Windschutzscheibe des Fahrzeugs und gestattet es, diese zu enteisen oder zu trocknen sowie Luft, die das Gerät durchströmt hat, auf den oberen Teil des Körpers der Fahrzeuginsassen zu richten. Dieser Auslaß ist regelbar zudeckbar durch eine von einer schwenkbaren Achse 25 getragene Klappe 24.

2. Ein rechteckiger Luftauslaß 26, dessen größte Dimension senkrecht zur Zeichnungsebene der F i g. 2 steht, ist vorne unten in die untere Wand des Geräts eingelassen. Die aus diesem Auslaß 26 austretende Luft ist auf die Vordersitze des Fahrzeugs gerichtet. Der Luftdurchsatz durch den Auslaß 26 ist durch eine Klappe 27 steuerbar, welche die ganze Breite des Geräts einnimmt und auf einer Achse 28 schwenkbar befestigt ist. Die Klappe 27 ist in ihrer geschlossenen Stellung 27a gestrichelt dargestellt.

3. Ein rechteckiger, verhältnismäßig kleiner Luftauslaß 30 ist hinten unten in der Mitte des Gehäuses 10 eingelassen. Er kann von Hand über eine Betätigungszunge 31 und eine Sperrfeder 32 geöffnet und geschlossen werden und ist um eine Achse 29 drehbar. Er dient zur Klimatisierung der Rückseite des Fahrzeugs.

Durch ein Ventil 33 ist die in den Wärmetauscher 11 geförderte Warmwassermenge steuerbar.

Das Betätigen der Steuerklappen 19, 21, 24 und 27, des Ventils 33, und des Gebläsemotors 16 erfolgt, wie im folgenden angegeben, von Betätigungsorganen aus, die gemäß den F i g. 1 und 3 in einem Befestigungsteil 67 des Instrumentbretts des Fahrzeugs angeordnet sind. Dieser Teil 67 ist durch zwei als Befestigungsteile dienende Arme 71 starr mit dem Gehäuse 10 verbunden.

An der Achse 20 der Steuerklappe 19 ist ein Hebel 61 befestigt, an dem ein Ende 65 eines Bowdenzugs 59 befestigt ist, der an seinem anderen Ende 60 an einem Hebel 64 (Fig.3) befestigt ist, der wiederum um eine Achse 55 verschwenkbar ist und ein gemeinsames Betätigungsorgan 56 trägt. Eine Stange 62 ist an ihrem einen Ende 66 an den Hebel 61 und an ihrem anderen Ende 32 an einen Hebel 63 angelenkt, der auf der Achse 22 befestigt ist. Eine Verstellung des Betätigungsorgans 56 verstellt also zugleich die beiden Steuerklappen 19 und 21.

Die Übertragung der Bewegung kann in der Weise verwirklicht werden, daß eine der Steuerklappen 19 und 21 sich vor der anderen öffnet. Die durch die verschiedenen Luftauslässe des Geräts ausströmende Luft hat dann verschiedene Temperaturen. Wenn z. B. die hintere Steuerklappe 21 halboffen ist, die vordere Klappe 19 geschlossen bleibt und die Klappen 24 und 27 offen sind, wird die aus der Nähe des hinteren Beipasses 13 entnommene und infolgedessen relativ kalte Luf längs der halboffenen hinteren Steuerklappe 21 unc durch den oberen Luftauslaß 23 in den oberen Teil de: Fahrzeugs geleitet, während die zum größeren Teil au:

Luft, die den Wärmetauscher 11 durchströmt hai bestehende und infolgedessen relativ warme Mischluf aus dem Luftauslaß 26 strömt Dadurch lassen sich dei verschiedenen Fahrzeugteilen Luftströme unterschiedli eher Temperatur individuell nach den Wünschen dei

ίο Fahrzeuginsassen einstellbar zuleiten.

Die Achse 25 der Klappe 24 ist durch eint Übertragungseinrichtung, die aus einem an der Achse 2i befestigten Hebel 45, einem Bügel 46, einer in diesen schwenkbaren gebogenen Stange 47 und einem Gelenl 48 besteht, mit einem Kipphebel 49 verbunden, der un eine Achse 50 schwenkbar ist und ein Betätigungsorgai 51 trägt. Durch Betätigung des Organs 51 ist somit dii Klappe 24 einstellbar.

Die Achse 28 der Klappe 27 trägt einen Hebel 39. Eil Bowdenzug 40 ist mit seinem einen Ende 41 an den Hebel 39 und mit seinem anderen Ende 42 gemäß Fig.:

an einem durch ein Betätigungsorgan 44 betätigbarei Hebel 43 befestigt

Die Achse 34 des Ventils 33 trägt einen Hebel 35, ai dem das eine Ende 36 eines Bowdenzugs 37 befestigt ist dessen anderes Ende 38 an dem Hebel 64 befestigt ist, s( daß das Verstellen des gemeinsamen Betätigungsorgan 56 gleichzeitig das Ventil 33 und die Steuerklappen 1! und 21 betätigt. Der Betätigungsmechanismus ist si eingerichtet, daß das Ventil 33 offen ist, wenn di< Steuerklappen 19 und 21 in ihren geschlossene! Stellungen 19a bzw. 21a sind.

Ein viertes Betätigungsorgan 52 wird von einen Hebel 54 getragen, der um die Achse 55 schwenkbar ist Der Hebel 54 gleitet auf einem Regelwiderstand 53 durch den die Drehzahl des Gebläsemotors 16 regelba ist.

In der vorstehenden Beschreibung des in de Zeichnung dargestellten Geräts ist angenommen, dal

ίο das Gerät im Fahrzeug in der Weise angeordnet ist, dal die Beipässe 12 und 13 vor bzw. hinter den Wärmetauscher 11 liegen. Das Gerät könnte in Fahrzeug aber auch anders gerichtet sein, wenn dafü gesorgt wird, daß die aus den Luftauslässen 23 und 21 austretenden Mischluftströme zurückgerichtet werden Das Gerät könnte im Fahrzeug z.B. eine Richtunj haben, die zur dargestellten Richtung senkrecht ist. Dii beiden Beipässe 12 und 13 lägen dann links bzw. recht von der senkrechten Mittelebene des Fahrzeugs, und dii

so Luftauslässe 23 und 26 lägen dann in dieser Mittelebene An das Gerät wäre dann eine Vorrichtung anzuschlie ßen, die es ermöglichte, den an den Luftauslässei austretenden Luftstrom jeweils so zu wenden, daß ei wie beim oben beschriebenen und dargestellten Gera längs eines frontalen Bandes in das Fahrzeug münde' Diese Vorrichtung könnte z. B. eine Kammer sein, derei Volumen durch eine Veränderung des Luftauslasses 2 oder 26 erzeugt würde, bei der jeder Punkt der ebene: Fläche des Luftauslasses eine Viertelumdrehung eine Schraubenlinie durchliefe, deren Achse senkrecht zu Ebene dieser Fläche wäre.

Das vorstehend beschriebene Gerät weist insbeson dere folgende Vorteile auf:
1. Bei einem Gerät, bei dem eine Vermischunj angewärmter Luft und kalter Luft erfolgt und keim große Mischkammer vorhanden ist, ist die Mi schung immer unvollkommen. Die aus dem einei oder anderen Luftauslaß des Geräts austretend

7 8

Luft ist somit nicht völlig homogen. Bei der Hern Gehäuse links und rechts vom Wärmeaustau-

beschriebencn und dargestellten Anordnung bleibt scher liegen und die Luftauslässe frontal sind, die

aber die Temperatur der Luft längs jeder zur Mischluft ungleichmäßig unter die Insassen verteilt

axialen F.bcne des Fahrzeugs senkrechten Linie werden kann.

konstant, und die Mischluft wird also gleichartig ι 2. Da das Befestigungsteil 71 des Instrumentenbrett*

unter den auf einer derartigen Linie sitzenden starr mit dem Gehäuse «0 verbunden ist, kann das

Insassen des Fahrzeugs verteilt, während bei den Gerät vor dem F.inbaii ins Fahrzeug im Werk

bisher bekannten Anordnungen, bei denen die vorangestellt werden.
Zwischenräume zwischen dem Wärmetauscher und

Hierzu 3 Bhill Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Heiz- und Belüftungsgerät für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, das mit in den Fahrgastraum weisenden Luftauslässen versehen ist, das ein Gebläse am Lufteinlaß und anschließend eine Zuströmkammer, einen Wärmetauscher und eine Abströmkammer aufweist, und in dem zwischen der zu einem oberen Luftauslaß führenden Gehäusewand und der dieser gegenüberliegenden geschlossenen Seitenwand des Wärmetauschers eine Trennwand angeordnet ist, durch die ein den Wärmetauscher umgehender Beipaß für die Frischluft sowie gegenüber der Gehäusewand ein Luftleitkanal gebildet werden, wobei mindestens eine Steuerklappe od. dgl. zum Steuern der durch den Beipaß strömenden Frischluftmenge vorgesehen ist und der Luftleitkanal mit dem oberen Luftauslaß quer zur Fahrtrichtung gesehen eine längliche Form besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der dem Beipaß zugeordneten Steuerklappen im Bereich des stromabwärtigen Ende der Trennwand derart angelenkt ist, daß sie in der einen Endstellung zum Absperren des Beipasses mindestens bis zur Ebene der benachbarten Seitenwand des Wärmetauschers reicht und bei Betätigung einen Ablenker bildet, der die Frischluft aus dem Beipaß in Richtung zur Luftaustrittsseite des Wärmetauschers ablenkt und sowohl der Wärmetauscher als auch die Steuerklappe in Querrichtung — bezogen auf die Fahrtrichtung des Fahrzeuges — nahezu die gesamte Breite des Gehäuses einnehmen.

2. Heiz- und Belüftungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der anderen geschlossenen Seitenwand des Wärmetauschers und der dieser gegenüberliegenden Gehäusewand ein zweiter Beipaß ausgebildet ist, daß an ein mit dieser Gehäusewand verbundenes Wandstück ebenfalls eine Steuerklappe derart angelenkt ist, daß sie in der einen Endstellung zum Absperren des zweiten Beipasses mindestens bis zur Ebene der benachbarten Seitenwand des Wärmetauschers reicht und bei Betätigung ebenfalls einen Ablenker bildet, der die Frischluft aus dem zweiten Beipaß in Richtung zur Luftaustrittsseite des Wärmetauschers ablenkt und diese Steuerklappe ebenfalls in Querrichtung — bezogen auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs — nahezu die gesamte Breite des Gehäuses einnimmt.

3. Heiz- und Belüftungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede Steuerklappe (19,21) in ihrer größten Öffnungsstellung im wesentlichen senkrecht zur Ebene der jeweils benachbarten Seitenwand (57, 58) des Wärmetauschers (11) verläuft.

4. Heiz- und Belüftungsgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsames Betätigungsorgan (56) für beide Steuerklappen (19,21) vorgesehen ist.

5. Heiz- und Belüftungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung einer der beiden Steuerklappen (19, 21) einen toten Gang aufweist, wodurch sich diese Steuerklappe bei Betätigung erst nach der anderen öffnet.

6. Heiz- und Belüftungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Betätigungsorgane (44, 51, 52, 56) dieses Geräts an einem am Gehäuse (10) des Geräts vorgesehenen Befestigungsteil (67, 71) angeordnet sind, um bereits vor dem Einbau in das Fahrzeug eine Fertigjustierung dieser Betätigungsorgane zu ermöglichen.