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Die vorliegend Erfindung betrifft ein Gehäuse insbesondere für eine Heizungs- und/oder Klimaanlage von Kraftfahrzeugen, vor allem für Anlagen, die mit einem Wärmetauscher mit veränderlichem Durchsatz des Wärmeträgermediums ausgerüstet sind, bei dem die Luftzufuhr zum mittleren Belüftungsauslaß gemeinsam durch einen von der vorderen Kammer kommenden ersten Strang, der durch eine vordere Belüftungsklappe kontrolliert wird, und durch einen von der hinteren Kammer kommenden zweiten Strang erfolgt, der durch eine hintere Belüftungsklappe kontrolliert wird. Außerdem ist vorgesehen, dass dem Fußraum-Belüftungsauslaß durch die hintere Kammer Luft zugeführt wird, die aus dem Wärmetauscher kommt.
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Stand der Technik
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Ein solches Gehäuse ist bekannt aus der
DE 39 25 726 A1 . Sie bezieht sich im einzelnen auf ein Gehäuse in der Ausführung mit einem Lufteinlaß, wenigstens einem mittleren Belüftungsauslaß, wenigstens einem Fußraum-Belüftungsauslaß sowie einem Wärmetauscher, der in dem Gehäuse eine vordere Kammer und eine hintere Kammer bildet.
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In den bekannten Gehäusen führt ein Lüftersatz dem Lufteinlaß des Gehäuses außerhalb des Fahrzeugs aufgenommene Frischluft oder aus dem Fahrzeuginnenraum aufgenommene Umluft zu.
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Die Luft strömt durch einen vor dem Wärmetauscher angeordneten Kanal und gelangt zu einer Verteilerklappe, deren Aufgabe darin besteht, die Aufteilung des zugeführten Luftstroms in zwei Teilmengen zu regulieren. Eine erste Teilmenge ist für die Frischluftzufuhr zu einer Mischkammer vorgesehen, während eine zweite Teilmenge für den Durchgang durch den Wärmetauscher bestimmt ist, um erwärmt zu werden. Im Anschluß an die Erwärmung der zweiten Luftteilmenge wird sie von der hinteren Kammer zur Mischkammer geleitet.
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In der Mischkammer werden die beiden vorgenannten Luftteilmengen nur teilweise vermischt. Die Luft liegt in Form von übereinander geschichteten Lagen vor, wobei die oberste Lage die kälteste Luft enthält. Beim Verlassen dieser Kammer kann die Luft durch wenigstens eine Verteilerklappe zu einem mittleren Belüftungsauslaß und/oder zu einem Fußraum-Belüftungsauslaß geleitet werden.
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Der mittlere Belüftungsauslaß führt Luft zu einer oder mehreren Belüftungsdüsen, die im Armaturenbrett vorn im Fahrzeug angeordnet sind. Der Fußraum-Belüftungsauslaß führt zu Belüftungsdüsen, die in dem für die Füße der Fahrzeuginsassen vorgesehenen Bereich des Innenraums angeordnet sind.
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Indem der mittlere Belüftungsauslaß in etwa gegenüber den kältesten Luftschichten (obere Position) und der Fußraum-Belüftungsauslaß in etwa gegenüber den wärmsten Luftschichten (untere Position) angeordnet wird, ergibt sich die Möglichkeit, einen Temperaturgradienten zwischen der Luftzufuhr zu den mittleren Belüftungsdüsen und den Fußraum-Belüftungsdüsen herbeizuführen. Das System wird dann als zweistufig (englisch: ”bi-level”) bezeichnet.
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Bei dieser Gestaltungsart fällt der erzielte Temperaturunterschied zwischen den verschiedenen Belüftungsdüsen jedoch nicht groß genug aus, was sich nachteilig auf den Komfort der Fahrzeuginsassen auswirkt.
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Außerdem erlaubt die Luftverteilung, die durch die vor der vorderen Kammer angebrachte Verteilerklappe erfolgt, keine präzise Regelung der Lufttemperatur im Bereich der Mischkammer.
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Aufgabenstellung
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Nachteilig bei den bekannten Gehäusen ist, dass die Anordnung des Gehäuses einerseits und des Lüftersatzes andererseits einen sehr großen Bauraum beanspruchen. Daher besteht ein Ziel der Erfindung darin, ein Gehäuse der eingangs genannten Art vorzuschlagen, das diese Nachteile der Vorrichtungen nach dem bisherigen Stand der Technik nicht aufweist.
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Dazu schlägt die Erfindung ein Gehäuse eingangs definierten Art vor, bei dem das Gehäuse eine Aussparung, in der wenigstens ein Teil eines Lüftersatzes aufgenommen werden kann, aufweist, wobei die Aussparung des Gehäuses so geformt ist, dass seine Form wenigstens der Form eines Teils des Lüftersatzes entspricht.
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Durch Verwendung eines Kaltluftstrangs und eines Warmluftstrangs, die durch eine vordere bzw. durch eine hintere Belüftungsklappe kontrolliert werden, ist es nun möglich, die Temperatur der Luft am mittleren Belüftungsauslaß sehr genau zu regulieren.
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Da dem Fußraum-Belüftungsauslaß Warmluft durch die hintere Kammer zugeführt wird, besteht außerdem die Möglichkeit, den Temperaturgradienten zwischen dem Fußraum-Belüftungsauslaß und dem mittleren Belüftungsauslaß nach Maßgabe der Erfordernisse der Fahrzeuginsassen zu verändern.
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Der erste und der zweite Strang führen vorteilhafter Weise in eine Mischkammer, in der die aus der vorderen und der hinteren Kammer kommenden Luftströme vermischt werden können, wobei die besagte Mischkammer wiederum zum mittleren Belüftungsauslaß führt.
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Auf diese Weise wird die aus der vorderen bzw. aus der hinteren Kammer kommende Kaltluft und Warmluft vergleichmäßigt, bevor sie die mittleren Belüftungsdüsen erreicht, wodurch sich die Kontrolle der Lufttemperatur noch weiter verbessern läßt.
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Besonders vorteilhafterweise besteht die vordere Belüftungsreglerklappe aus einer progressiv verstellbaren Klappe, die eine Vielzahl von Zwischenstellungen zwischen einer ”geschlossenen” Ausgangsstellung, die den Durchgang der Luft von der vorderen Kammer zum mittleren Belüftungsauslaß unterbindet, und einer ”geöffneten” Endstellung einnehmen kann, die den Durchgang einer vorbestimmten Teilmenge der Luft von der vorderen Kammer zum mittleren Belüftungsauslaß freigibt, wobei jede Zwischenstellung den Durchgang eines gegebenen Bruchteils der vorbestimmten Teilmenge zuläßt.
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Außerdem kann vorgesehen sein, daß es sich bei der hinteren Belüftungsklappe um eine Klappe mit ”Auf oder zu”-Verstellung handelt, die eine ”geschlossene” Stellung, die den Durchgang der Luft von der hinteren Kammer zum mittleren Belüftungsauslaß unterbindet, und eine ”geöffnete” Stellung einnehmen kann, die den Durchgang einer Teilmenge der Luft von der hinteren Kammer zum mittleren Belüftungsauslaß freigibt.
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Nach einem anderen Merkmal der Erfindung, enthält das Gehäuse außerdem Mittel zur Betätigung der vorderen und hinteren Belüftungsklappen, die eine gemeinsame Einstellung der jeweiligen Positionen der vorderen und hinteren Belüftungsklappen vornehmen können, um die Temperatur der Luftmischung in der Mischkammer zu regulieren.
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Dadurch besteht die Möglichkeit, den Temperaturgradienten nur durch Einsatz eines einzigen Steuerorgans zu regeln, was die Verwendung der zur Erfindung gehörenden Heizungs- und Klimaanlage erheblich vereinfacht.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt das Gehäuse außerdem eine Fußraum-Belüftungsklappe, um den Luftdurchsatz am Fußraum-Belüftungsauslaß zu kontrollieren.
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So ist es nicht nur möglich, den Temperaturgradienten zwischen dem Fußraum- und dem mittleren Belüftungsauslaß einzustellen, sondern es besteht auch die Möglichkeit, das Luftvolumen zu regulieren, das im Fußraum der Fahrzeuginsassen verteilt werden soll.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Entfrostungsauslaß vorgesehen, dem Luft aus der vorderen Kammer zugeführt und der durch eine Entfrosterklappe kontrolliert wird.
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Auf diese Weise wird die zur Entfrostung bestimmte Luft direkt aus der hinteren Kammer entnommen, dort, wo sie am wärmsten ist, ohne daß dazu zusätzlich angebrachte Kanäle verwendet werden müssen, wodurch sich die Effizienz der Entfrostung verbessern läßt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Wärmetauscher von einem Wärmeträgermedium mit veränderlichem Durchsatz durchströmt.
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Ein derartiger Wärmetauscher ermöglicht eine verbesserte Kontrolle der Lufttemperatur im Fahrzeuginnenraum, da er gleichzeitig die Kontrolle des Luftdurchsatzes und der Lufttemperatur an jedem der Belüftungs- und/oder Entfrostungsauslässe ermöglicht.
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Ausführungsbeispiel
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In der nachstehend als Beispiel angeführten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen folgendes dargestellt wird:
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1 zeigt eine Querschnittansicht einer Vorrichtung.
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2 zeigt eine schematische Veranschaulichung in einer ersten Ausführungsart.
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3 zeigt eine schematische Veranschaulichung in einer zweiten Ausführungsart.
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Die Heizungs-/Belüftungs- und/oder Klimaanlage für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs, wie sie in 1 dargestellt ist, umfaßt ein Gehäuse 1, das durch Hauptwände, die sich senkrecht zur Ebene der Zeichnung erstrecken, und durch Endwände begrenzt wird, die sich parallel zur Ebene der Zeichnung erstrecken (in der Figur nicht dargestellt). Das Gehäuse 1 umfaßt einen Lufteinlaß 3, der mit einem Einlaßkanal 4 für die Zuleitung von Kaltluft zu einem Verdampfer 5 mit vorgeschaltetem Filter 6 verbunden ist.
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Darüber hinaus bildet das Gehäuse 1 an einem ”Vorderteil” der Außenfläche der oberen Wand 2 eine Aussparung 28, in der wenigstens ein Teil eines Lüftersatzes GMV aufgenommen werden kann.
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Für die Ausbildung dieser Aussparung 28 wird der vordere (bezogen auf die Frontpartie des Fahrzeugs) obere Teil der Außenwand 2 des Gehäuses 1 so geformt, daß seine Form wenigstens der Form eines Teils des Lüftersatzes GMV entspricht.
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Der Lüftersatz GMV enthält ein Gebläse 8, dem axial (senkrecht zur Ebene von 1) Luft zugeführt wird.
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Die aus dem Gebläse 8 austretende Gebläseluft wird in ein Spiralgehäuse 9 geleitet, das sich spiralförmig um das Gebläse 8 legt und dessen Form an die Form der Aussparung 28 angepaßt ist. Dieses Spiralgehäuse 9 endet in einem Auslaß 10, der mit dem Lufteinlaß 3 des Gehäuses 1 zusammenwirkt.
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Die aus dem Lüftersatz GMV austretende Luft strömt zunächst durch das Filter 6 und anschließend durch den Verdampfer 5, die im Gehäuse 1 in einer in etwa vertikalen Position unterhalb der Aussparung 28 mit dem darin eingesetzten Lüftersatz GMV angeordnet sind. Danach gelangt die Luft in eine vordere Kammer 11, die einerseits mit einem Wärmetauscher 12, der in einer in etwa vertikalen und zum Verdampfer 5 in etwa parallelen Position angeordnet ist, und andererseits mit einem ersten Zuleitungsstrang 13 für Kaltluft in Verbindung steht.
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An der Verbindungsstelle zwischen der Kammer 11 und dem ersten Verteilerstrang 13 ist eine vordere Belüftungsklappe 14 angeordnet, um den Frischluftdurchsatz im Innern dieses ersten Strangs 13 zu regeln.
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Die durch den Wärmetauscher 12 strömende Luft gelangt in eine hintere Kammer 15, die mit drei anderen Luftverteilersträngen in Verbindung steht.
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Ein erster Strang 18 ermöglicht die Zuleitung eines ersten Teils der aus der hinteren Kammer 15 kommenden Luft zu einem Entfrosterluftauslaß 29, der allgemein warme Luft zu Entforsterkanälen leiten kann, die zur Windschutzscheibe des Fahrzeugs führen.
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Das in diesen ersten Strang 18 einströmende Luftvolumen 18 wird durch eine Entfrosterklappe 20 geregelt.
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Ein zweiter Strang 16 ermöglicht die Zuleitung einer zweiten Teilmenge der aus der hinteren Kammer 15 kommenden Luft zu einem mittleren Belüftungsauslaß 19, der mit zentralen Belüftungsdüsen und mit seitlichen Beflüftungsdüsen verbunden ist, die im Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet sind, um Luft im vorderen Bereich des Fahrzeuginnenraums H zu verteilen.
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Das durch diesen zweiten Strang 16 strömende Luftvolumen wird durch eine hintere Belüftungsklappe 17 geregelt, die an der Verbindungsstelle zwischen der hinteren Kammer 15 und dem Einlaß dieses zweiten Strangs 16 angeordnet ist.
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Ein (in 1 nicht dargestellter) dritter Strang ermöglicht die Zuleitung von Luft zu ”Fußraum”-Belüftungsauslässen 21 und 22, die an der Außenseite im unteren Bereich des Gehäuses 1 angeordnet sind.
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Diese Fußraum-Belüftungsauslässe sind an zwei Teilstränge 23 bzw. 24 angeschlossen, die von dem dritten Strang ausgehen.
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Der erste Fußraum-Belüftungsauslaß 22, der an den ersten Teilstrang 24 angeschlossen ist, kann Luft in einen Kanal leiten, der zu dem Bereich führt, der als Fußraum für die Fahrzeuginsassen im vorderen Teil des Innenraums H vorgesehen ist.
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Der zweite Fußraum-Belüftungsauslaß 21, der an den zweiten Teilstrang 23 angeschlossen ist, kann Luft in einen Kanal leiten, der zu dem Bereich führt, der als Fußraum für die Fahrzeuginsassen im hinteren Teil des Innenraums H vorgesehen ist.
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Zur Verteilung des Luftvolumens, das für den ersten 22 bzw. für den zweiten 21 Fußraum-Belüftungsauslaß bestimmt ist, enthält das Gehäuse 1 eine Fußraum-Belüftungsklappe 25, die in der hinteren Kammer 15 an der Verbindungsstelle zwischen dem dritten Strang und den beiden Teilsträngen 23 und 24 angeordnet ist.
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Dadurch besteht die Möglichkeit, das Verhältnis der Luftvolumina zu verändern, die im Fußraum für die Insassen im vorderen und hinteren Bereich des Fahrzeugs verteilt werden.
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Die vordere 14 und die hintere 17 Belüftungsklappe sind jeweils zwischen einer Schließstellung PC und einer Öffnungsstellung PO verstellbar.
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Die vordere Belüftungsreglerklappe 14 ist eine progressiv verstellbare Klappe, die eine Vielzahl von Zwischenstellungen einnehmen kann, zwischen einer ”geschlossenen” Ausgangsstellung PC, die den Durchgang der Luft von der vorderen Kammer 11 zum mittleren Belüftungsauslaß 19 unterbindet, und einer ”geöffneten” Endstellung PO, die den Durchgang einer vorbestimmten Teilmenge der Luft von der vorderen Kammer 11 zum mittleren Belüftungsauslaß 19 freigibt, wobei jede Zwischenstellung den Durchgang eines gegebenen Bruchteils der vorbestimmten Teilmenge zuläßt.
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Die hintere Belüftungsklappe 17 ist eine Klappe mit ”Auf oder zu”-Verstellung, die eine ”geschlossene” Stellung PC, die den Durchgang der Luft von der hinteren Kammer 15 zum mittleren Belüftungsauslaß 19 unterbindet, und eine ”geöffnete” Stellung PO einnehmen kann, die den Durchgang einer Teilmenge der Luft von der hinteren Kammer 15 zum mittleren Belüftungsauslaß 19 freigibt.
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Die Gesamtheit der Belüftungs- oder Entfrosterklappen 14, 17, 20 und 25 bildet einen Verteilerklappensatz, der in dem beschriebenen Beispiel durch einen Getriebemotorsatz 26 betätigt wird, der über dem Wärmetauscher 12 angeordnet ist.
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Durch die Zusammenfassung aller Elemente zur Drehung der Verteilerklappen in einem einzigen Getriebemotorsatz ergibt sich eine beträchtliche Volumeneinsparung im Innern des Gehäuses, wodurch diese Heizungs- und/oder Klimaanlage entsprechend kompakter wird.
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Um am mittleren Belüftungsauslaß 19 Luft mit gleichmäßiger Temperatur zu erhalten, sieht die Erfindung außerdem vor, daß der erste Strang 16 und der Strang für die Kaltluftzuleitung 13 in eine Mischkammer 30 führen.
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Dadurch besteht die Möglichkeit, die aus der vorderen Kammer 11 bzw. aus der hinteren Kammer 15 kommende Kaltluft und Warmluft zu vermischen, bevor sie jeweils auf ihrer Seite den mittleren Belüftungsauslaß 19 erreichen.
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Wenn eine bestimmte Temperatur an den zentralen und seitlichen Belüftungsdüsen vorliegen soll, braucht man daher nur die entsprechenden Positionen der vorderen 14 und der hinteren 17 Belüftungsklappe einzustellen.
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Zur Vereinfachung dieses doppelten Einstellvorgangs sieht die Erfindung Betätigungsmittel unter Einschluß des Getriebemotorsatzes 26 vor, um die gemeinsame Einstellung der jeweiligen Positionen der vorderen 14 und der hinteren 17 Belüftungsklappe vorzunehmen.
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In einer besonderen Ausführungsart können die Betätigungsmittel wenigstens 3 vordefinierte gemeinsame Einstellungen vornehmen, und zwar:
- – eine erste Einstellung, bei der sich die vordere Belüftungsklappe 14 in ihrer geschlossenen Ausgangsstellung und die hintere Belüftungsklappe 17 in ihrer Schließstellung befindet;
- – eine zweite Einstellung, bei der sich die hintere Belüftungsklappe 17 in ihrer geöffneten Stellung und die vordere Belüftungsklappe 14 in einer ihrer Zwischenstellungen befindet; und
- – eine dritte Einstellung, bei der sich die vordere Belüftungsklappe 14 in einer geöffneten Endstellung und die hintere Belüftungsklappe 17 in ihrer geöffneten Stellung befindet.
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Zur Beschreibung der Betriebsarten der Vorrichtung wird auf die 2 und 3 Bezug genommen.
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2 veranschaulicht eine Konfiguration der Vorrichtung, bei der sich die vordere Belüftungsklappe 14 in geschlossener Stellung und die Fußraum-Belüftungsklappe 25 in geöffneter Stellung befindet. In dieser Konfiguration kann die Luft nicht in den Strang für die Kaltluftzuleitung 13 einströmen. Daher muß die gesamte Luft in Richtung des Pfeils A durch den Wärmetauscher 12 strömen, woraufhin sie in die hintere Kammer 15 gelangt. Die Fußraum-Belüftungsklappe 25 befindet sich in geöffneter Stellung, so daß die Luft dann in den ersten 24 und den zweiten 23 Teilstrang einströmen kann, um zum vorderen 22 und hinteren 21 Fußraum-Belüftungsauslaß zu gelangen.
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Desweiteren befindet sich in der durch 2 veranschaulichten Konfiguration die hintere Belüftungsklappe 17 ebenfalls in geöffneter Stellung. Demzufolge gelangt ein Teil der in die hintere Kammer 15 eingeströmten Luft (in Richtung des Pfeils A) in den ersten Strang 16, der in die Mischkammer 30 führt (in Richtung des Pfeils B). Die Luft wird daraufhin dem mittleren Luftauslaß 19 zugeleitet.
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In dieser ersten Konfiguration besitzt die Luft, die aus dem mittleren Belüftungsauslaß 19 und aus den Fußraum-Belüftungsauslässen 21 und 22 austritt, die gleiche Temperatur, da die vordere Belüftungsklappe 14 geschlossen ist.
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Es wird nun auf 3 Bezug genommen, die eine Betriebsart veranschaulicht, bei der ein Temperaturunterschied zwischen der zum Belüftungsauslaß 19 geleiteten Luft und der zu den Fußraum-Belüftungsauslässen 21 und 22 geleiteten Luft herbeigeführt werden kann.
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Diese Situation stellt sich ein, wenn sich einerseits die Fußraum-Belüftungsklappe 25 in geöffneter Stellung befindet und wenn andererseits die vordere Belüftungsklappe 14 in eine Zwischenstellung oder in die geöffnete Endstellung verbracht wird, wobei gleichzeitig die hintere Belüftungsklappe 17 in ihrer geöffneten Stellung steht.
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Dadurch wird ein Teil der Kaltluft, die in die vordere Kammer 11 einströmt und deren Menge von der jeweiligen Position der vorderen Belüftungsklappe 14 abhängig ist, ohne Erwärmung durch den Wärmetauscher 12 direkt in den Zuleitungsstrang 13 (in Richtung des Pfeils C) eingeleitet. Da die hintere Belüftungsklappe 17 geöffnet ist, strömt ein Teil der in die hintere Kammer 15 eingeleiteten Luft (in Richtung des Pfeils A) nach Erwärmung beim Durchgang durch den Wärmetauscher 12 in den zweiten Strang 16 und gelangt in die Mischkammer 30 (in Richtung des Pfeils D), wo sie mit der aus der vorderen Kammer 11 kommenden Kaltluft vermischt wird.
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Demzufolge hat die Luft, die sich in der Mischkammer 30 befindet, eine niedrigere Temperatur als die Luft in der hinteren Kammer 15. Dieser Temperaturunterschied fällt um so größer aus, je weiter die vordere Belüftungsklappe geöffnet wird.
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Auf diese Weise entsteht eine Vorrichtung, in der es möglich ist, ein Belüftungssystem mit zwei Temperaturstufen zu schaffen, da die Temperatur der Luft, die den Fußraum-Belüftungsauslässen 21 und 22 zugeleitet wird und die der Temperatur der hinteren Kammer 15 entspricht, stets größer oder gleich der Temperatur der Luft ist, die dem mittleren Belüftungsauslaß 19 zugeleitet wird.
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Es kann natürlich eine große Vielzahl anderer Kombinationen in Erwägung gezogen werden, beispielweise die vollständige Schließung der Fußraum-Belüftungsklappe in Verbindung mit der vollständigen Öffnung der vorderen Belüftungsklappe 14 und mit der Öffnung der hinteren Belüftungsklappe 17, wodurch eine Zuleitung von Luft mit gemäßigter Temperatur zu den zentralen und seitlichen Belüftungsdüsen ermöglicht wird.
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Es ist durchaus möglich, vorzusehen, daß sowohl die vordere 14 als auch die hintere 17 Belüftungsklappe eine Vielzahl von Zwischenstellungen einnehmen können. Diese Situation würde eine noch bessere Regulierung der gemischten Luft ermöglichen, die für die Zuleitung zum mittleren Auslaß 19 bestimmt ist.
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Diese neue Bauart einer Heizungs- und/oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge eignet sich besonders für Wärmetauscher 12 mit veränderlichem Durchsatz des Wärmeträgermediums, bei denen die Temperatur der Luft am Ausgang des besagten Wärmetauschers durch eine entsprechende Veränderung des Durchsatzs des Wärmeträgermediums direkt an der Bedientafel eingestellt werden kann.
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Eine solche Lösung ermöglicht eine bessere Kontrolle des Temperaturgradienten nach Wunsch des Fahrzeuginsassen, der die Betätigungsmittel der Heizungs- und/oder Klimaanlage des Fahrzeugs steuert.
