DE19753615A1 - Vorrichtung zur Heizung und Klimatisierung des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Heizung und Klimatisierung des Fahrgastraums eines Kraftfahr­ zeugs, die einen Heizradiator und einen Verdampfer umfaßt, die in einem Gehäuse angeordnet sind und die von einem Kaltluftstrom durchströmt werden und einen aufbereiteten Luftstrom bereitstellen können, der in den Fahrgastraum einzuleiten ist.

Bei derartigen Vorrichtungen wird dem Gehäuse unter der Einwirkung eines Gebläses ein Kaltluftstrom zuge­ führt, bei dem es sich entweder um außerhalb des Fahrgastraums aufgenommene Außenluft oder um aus dem Innern des Fahrgastraums entnommene Umluft oder auch um eine Mischung von beiden handeln kann.

Dieser Kaltluftstrom strömt anschließend durch den Verdampfer (der zu einem herkömmlichen Klimatisie­ rungskreislauf gehört), um darin gekühlt zu werden. Danach strömt der gekühlte Luftstrom durch den Heizradiator, um darin regelbar, in Abhängigkeit von der durch den oder die Fahrzeuginsassen gewünschten Temperatur, erwärmt zu werden.

Um die Temperaturregelung durchzuführen, besteht die Möglichkeit, entweder den direkt aus dem Verdampfer kommenden gekühlten Luftstrom und einen durch den Ra­ diator geströmten Warmluftstrom in einem regelbaren Verhältnis zu mischen oder den gekühlten Luftstrom vollständig durch einen Radiator mit regelbarer Tem­ peratur strömen zu lassen.

In allen Fällen muß der Luftstrom durch den Verdampfer strömen, um anschließend durch den Heizradiator er­ wärmt zu werden.

Diese bekannten Lösungen haben den Nachteil, daß sie einen Druckverlust bewirken, der dadurch bedingt ist, daß der Luftstrom stets durch den Verdampfer strömen muß.

Daraus ergibt sich außerdem den Notwendigkeit ein Ge­ bläse mit hoher Leistung zu verwenden, um den Kalt­ luftstrom in Bewegung zu setzen und nacheinander durch den Verdampfer und den Heizradiator strömen zu lassen.

Darüber hinaus sind bei diesen bekannten Lösungen der Verdampfer und der Heizradiator üblicherweise in ei­ ner vertikalen Position oder gegebenenfalls in einer im Verhältnis zur Vertikalen leicht geneigten Positi­ on angeordnet, was zu einer Vergrößerung des Bauraum­ bedarfs der Vorrichtung insgesamt beiträgt.

Im übrigen ist, wie in der FR-A-2 533 865 beschrie­ ben, vorgeschlagen worden, den Heizradiator in einer in etwa horizontalen Position anzuordnen. Diese be­ kannte Lösung beinhaltet jedoch die Notwendigkeit, Klappen vorzusehen, um die beiden Seiten des Heizra­ diators zu verschließen, und den Verdampfer in einer allgemein vertikalen Position anzuordnen, wodurch sich der Bauraumbedarf wiederum entsprechend vergrö­ ßert.

Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile zu beseitigen.

Eine besondere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung bereitzustellen, die besonders kom­ pakt ausfällt und die eine Verringerung der Druckver­ luste des Luftstroms ermöglicht, so daß ein Gebläse mit niedrigerer Leistung verwendet werden kann.

Dazu schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zur Hei­ zung und Klimatisierung des Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs der eingangs genannten Art vor, die eine Einlaßkammer, der Kaltluft zugeführt werden kann und die dem Heizradiator und dem Verdampfer parallel Luft zuführen kann, eine Auslaßkammer, die mit dem Auslaß des Heizradiators und des Verdampfers ver­ bunden ist, und eine Mischklappe umfaßt, die den Kaltluftstrom zwischen dem Heizradiator und dem Ver­ dampfer verteilen kann.

Dabei sind der Heizradiator und der Verdampfer erfin­ dungsgemäß in einer Parallelschaltung und nicht in einer Reihenschaltung wie nach dem bisherigen Stand der Technik angeordnet.

Daraus folgt, daß der Kaltluftstrom nicht durch den Verdampfer strömen muß, bevor er durch den Radiator strömt, was eine Minimierung der am Luftstrom auftre­ tenden Druckverluste und demzufolge die Verwendung eines Gebläses mit geringerer Leistung ermöglicht.

Außerdem ist die aus dem Radiator austretende Luft weniger trocken, da diese Luft nicht durch den Ver­ dampfer geströmt ist.

Darüber hinaus ermöglicht die Mischklappe eine ge­ zielte Verteilung des Kaltluftstroms zwischen dem Heizradiator und dem Verdampfer und dementsprechend eine Regelung der Temperatur des aufbereiteten Luft­ stroms.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Heizradiator und der Verdampfer in Ebenen angeordnet, die in etwa parallel zueinander verlau­ fen, wobei sich die Einlaßkammer zwischen dem Heizra­ diator und dem Verdampfer erstreckt.

Der Heizradiator und der Verdampfer haben vorzugswei­ se jeweils gegenüberliegende Lufteinlaßflächen, die zur Begrenzung der Lufteinlaßkammer beitragen.

Der Heizradiator und der Verdampfer erstrecken sich vorzugsweise in Ebenen, die in etwa horizontal ver­ laufen, und sind vertikal übereinander angeordnet.

Diese Anordnung trägt zu einer besseren Kompaktheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei.

In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Ver­ dampfer vorteilhafterweise oberhalb des Heizradiators angeordnet.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung enthält die Vorrichtung eine Verteilerwand, die in der Einlaßkam­ mer angeordnet ist, um den Kaltluftstrom zum Heizra­ diator und zum Verdampfer zu leiten.

Diese Verteilerwand ermöglicht daher eine Aufteilung des Luftstroms in zwei Teile, die dann dem Heizradia­ tor bzw. dem Verdampfer zugeführt werden.

Die Verteilerwand besitzt vorzugsweise ein spitz zu­ laufendes Profil, das eine Kante aufweist, die zu ei­ nem Lufteinlaß der Einlaßkammer gerichtet ist und sich auf der dem Lufteinlaß gegenüberliegenden Seite fortschreitend erweitert.

Dieses spitz zulaufende Profil trägt nicht nur zur Verteilung des Kaltluftstroms bei, sondern auch zu einer Verringerung der Druckverluste.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Misch­ klappe in der Auslaßkammer, das heißt hinter dem Ver­ dampfer und dem Heizradiator, angeordnet.

In diesem Fall ist die Mischklappe vorteilhafterweise in Form einer Schwenkklappe ausgeführt, die zwischen einer Endposition, in der sie einen vom Heizradiator kommenden Auslaßstrang verschließen kann, und einer anderen Endposition verstellbar ist, in der sie einen vom Verdampfer kommenden anderen Auslaßstrang ver­ schließen kann.

Diese beiden Auslaßstränge, sind im Gehäuse ausgebil­ det und gehören zur Auslaßkammer.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Mischklappe in der Einlaßkammer, das heißt vor dem Verdampfer und dem Heizradiator, angeordnet.

Die Mischklappe ist vorteilhafterweise eine Schwenk­ klappe, die die Verteilerwand auf der Seite eines Lufteinlasses der Einlaßkammer verlängert.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung wird der Einlaßkammer Kaltluft durch ein Gebläse unter Einfü­ gung eines Luftfilters zugeführt.

Nach einem weiteren Merkmal steht die Auslaßkammer mit einem Verteilergehäuse in Verbindung, das mit mindestens einer Reglerklappe versehen ist, die den aufbereiteten Luftstrom zwischen Austrittsdüsen ver­ teilen kann, die in den Fahrgastraum münden.

In der nachstehenden, nur als Beispiel angeführten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Be­ zug genommen. Darin zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Längs- und Vertikalschnittansicht ei­ ner Vorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Axialschnittansicht des Gebläses der Vorrichtung von Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht des Verteilergehäuses, das zur Vorrichtung von Fig. 1 gehört; und

Fig. 4 eine ähnliche Vorrichtung wie die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung in einer Ausführungsvari­ ante.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine erfindungsgemäße Heizungs- und Klimatisierungsvor­ richtung für ein Kraftfahrzeug darstellt. Diese Vor­ richtung umfaßt ein Gehäuse 10, das einen Verdampfer 12 und einen Heizradiator 14 enthält, wobei das Ge­ häuse 10 auf einer Seite mit einem Gebläse 16 und auf der anderen Seite mit einem Verteilergehäuse 18 ver­ bunden ist.

Das Gebläse 16 (Fig. 1 und 2) umfaßt ein spiral­ förmiges Gehäuse 20, in dem eine durch einen Elektro­ motor 24 angetriebene Turbine 22 um eine Achse X-X rotiert. Das Gehäuse 20 enthält einen Einlaß 26, dem außerhalb des Fahrgastraums H des Fahrzeugs aufgenom­ mene Außenluft AE oder aus dem Fahrgastraum H stam­ mende Umluft AR oder eine Mischung von beiden zuge­ führt werden kann. Durch eine Reglerklappe 28 kann die Mischung der Luftströme AE und AR verteilt wer­ den.

Das Gehäuse 20 des Gebläses 16 enthält einen tangen­ tialen Auslaß 30 (Fig. 1), der in ein Gehäuse 32 mündet, das ein Luftfilter 34 enthält, bei dem es sich um ein Partikel- und/oder Geruchsfilter handeln kann. Das Gehäuse 32 enthält einen kegelstumpfartigen Auslaß 36, der mit einem Lufteinlaß 38 des Gehäuses 10 verbunden ist. Dieser Lufteinlaß führt Luft zu ei­ ner Einlaßkammer 40, die sich zwischen dem Verdampfer 12 und dem Radiator 14 erstreckt. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, sind der Verdampfer 12 und der Radiator 14 in Ebenen angeordnet, die in etwa horizontal ver­ laufen und übereinander angeordnet sind, so daß sich der Verdampfer oberhalb des Radiators befindet. Die Einlaßkammer 40 hat eine allgemeine Quaderform und wird im oberen Teil und im unteren Teil durch eine Einlaßfläche 42 des Verdampfers bzw. durch eine Ein­ laßfläche 44 des Radiators begrenzt.

Im Innern der Einlaßkammer 40 ist eine Verteilerwand 46 angeordnet, die ein spitz zulaufendes Profil be­ sitzt, das eine Kante 48 aufweist, die zum Lufteinlaß 38 der Einlaßkammer 40 gerichtet ist. Diese Kante 48 erstreckt sich in der Horizontalen und steht in das Gehäuse 32 des Filters 34 vor. Das Profil der Vertei­ lerwand 46 erweitert sich dann allmählich mit zuneh­ mender Entfernung von der Kante 48.

Die Verteilerwand 46 umfaßt zwei gekrümmte Flächen 50 und 52, die zu den vorerwähnten Einlaßflächen 42 bzw. 44 gerichtet sind.

Das Gehäuse 10 wird insbesondere durch eine obere Wand 54 und eine untere Wand 56 mit gekrümmter Ge­ staltung begrenzt, die auf der dem Lufteinlaß 38 ge­ genüberliegenden Seite einen Luftauslaß 58 bilden, der dem Verteilergehäuse 18 Luft über einen konver­ gierenden Durchgang 60 zuführt.

Der Radiator 14 ist mit zwei Stutzen 62, 64 ver­ bunden, die als Einlaß bzw. Auslaß eines Wärmeträger­ mediums, etwa der Kühlflüssigkeit des Fahrzeugmotors, dienen.

Der Verdampfer 12 ist seinerseits durch Stutzen 66 und 68 mit einem herkömmlichen Klimatisierungskreis­ lauf verbunden, der schematisch dargestellt ist.

Die Wände 54 und 56 des Gehäuses 10 begrenzen zwei Auslaßstränge 72 und 74, die auf der Seite des Ver­ dampfers bzw. des Radiators angeordnet sind. Diese beiden Auslaßstränge sind Bestandteil einer Auslaß­ kammer 76, die zum Luftauslaß 58 führt.

In der Auslaßkammer 76 ist eine Mischklappe 78 ange­ bracht, die schwenkbar um eine Achse 80 gelagert ist, die sich in der Horizontalen erstreckt und in einer Aussparung 82 der Verteilerwand 46 angeordnet ist. Die Klappe 78 ist schwenkbar zwischen einer ersten (mit durchgezogener Linie dargestellten) Endposition, in der sie den vom Verdampfer kommenden Auslaßstrang 72 verschließt, und einer anderen (mit gestrichelter Linie dargestellten) Endposition gelagert, in der sie den vom Radiator kommenden Auslaßstrang 74 ver­ schließt.

In der mit durchgezogener Linie dargestellten Positi­ on wird der Auslaßkammer 76 ausschließlich ein Luft­ strom zugeführt, der durch den Radiator geströmt ist.

In der mit gestrichelter Linie dargestellten Position wird der Auslaßkammer 76 ausschließlich ein gekühl­ ter Luftstrom (klimatisierte Luft) zugeführt, der durch den Verdampfer 12 geströmt ist.

Die Klappe 78, die hinter dem Verdampfer und dem Ra­ diator angeordnet ist, kann verschiedene Zwischenpo­ sitionen zwischen den vorerwähnten Endpositionen ein­ nehmen, wobei der Auslaßkammer in einem regelbaren Verhältnis ein vom Verdampfer kommender gekühlter oder klimatisierter Luftstrom und ein vom Heizradia­ tor kommender Warmluftstrom zugeführt werden.

Die horizontale und übereinanderliegende Anordnung des Verdampfers und des Heizradiators ermöglicht eine Verringerung des Gesamtbauraumbedarfs der Vorrich­ tung.

Da der Verdampfer und der Radiator in einer Parallel­ schaltung angeordnet sind, handelt es sich außerdem bei dem Luftstrom, der durch den Radiator strömt, um einen Kaltluftstrom, der direkt aus dem Lufteinlaß des Gehäuses kommt und der folglich zuvor nicht durch den Verdampfer geströmt ist, wodurch die Druckverlu­ ste verringert werden können. Daraus folgt, daß es nicht notwendig ist, ein Gebläse 16 mit einem Elek­ tromotor 24 mit hoher Leistung vorzusehen.

Wie in den Fig. 1 und 3 zu erkennen ist, umfaßt das Verteilergehäuse eine Reglerklappe 84, die schwenkbar um eine Achse 86 gelagert ist und die eine Verteilung des aufbereiteten Luftstroms zwischen ver­ schiedenen Luftaustrittsdüsen ermöglicht, zu denen insbesondere eine Entfrostungsdüse 88 und untere Dü­ sen 90 und 92 gehören, die auch als "Fußraumdüsen" bezeichnet werden und deren Aufgabe darin besteht, aufbereitete Luft in den unteren Bereich des Fahr­ gastraums, das heißt in den Fußraum der Fahrzeugin­ sassen zu leiten.

Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen, die eine Aus­ führungsvariante darstellt.

Der Hauptunterschied gegenüber der vorangehenden Aus­ führungsform besteht darin, daß die Mischklappe 94 im Innern der Einlaßkammer 40, das heißt vor dem Ver­ dampfer und dem Heizradiator, angeordnet ist. Die Schwenkklappe 94 ist drehbar um eine Achse 96 gela­ gert, die in der Verlängerung der Verteilerwand 98 angeordnet ist. Diese ist verkürzt und weist eine Stirnfläche 98 mit gekrümmter Form auf, die die Bewe­ gung der Klappe 94 ermöglicht.

Ansonsten entspricht die allgemeine Funktionsweise der Vorrichtung von Fig. 4 derjenigen von Fig. 1.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die vorstehend als Beispiel beschriebenen Ausführungsformen be­ schränkt, sondern sie erstreckt sich auch auf andere Varianten. So wäre es möglich, den Heizradiator und den Verdampfer in Ebenen anzuordnen, die in etwa ver­ tikal verlaufen, da diesen beiden Wärmetauschern ein Kaltluftstrom parallel zugeführt wird.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Heizung und Klimatisierung des Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs, die einen Heizra­ diator (14) und einen Verdampfer (12) umfaßt, die in einem Gehäuse (10) angeordnet sind und die von einem Kaltluftstrom durchströmt werden und einen aufberei­ teten Luftstrom bereitstellen können, der in den Fahrgastraum (H) einzuleiten ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einlaßkammer (40), der Kaltluft zugeführt werden kann und die dem Heizradiator (14) und dem Verdampfer (12) parallel Luft zuführen kann, eine Auslaßkammer (76), die mit dem Auslaß des Heizradiators und des Verdampfers verbunden ist, und eine Mischklappe (78; 94) umfaßt, die den Kaltluftstrom zwischen dem Heizradiator (14) und dem Verdampfer (12) verteilen kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Heizradiator (14) und der Verdampfer (12) in Ebenen angeordnet sind, die in etwa parallel zueinander verlaufen, und daß sich die Einlaßkammer (40) zwischen dem Heizradiator (14) und dem Verdampfer (12) erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Heizradiator (14) und der Verdampfer (12) jeweils gegenüberliegende Lufteinlaßflächen (44, 42) haben, die zur Begrenzung der Lufteinlaßkammer (40) beitragen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, da­ durch gekennzeichnet, daß sich der Heizradiator (14) und der Verdampfer (12) in Ebe­ nen erstrecken, die in etwa horizontal verlaufen, und vertikal übereinander angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Verdampfer (12) oberhalb des Heizradiators (14) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß sie eine Verteilerwand (46) enthält, die in der Einlaßkammer (40) angeordnet ist, um den Kaltluftstrom zum Heizra­ diator (14) und zum Verdampfer (12) zu leiten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verteilerwand (46) ein spitz zulaufendes Profil besitzt, das eine Kante (48) aufweist, die zu einem Lufteinlaß (38) der Ein­ laßkammer (40) gerichtet ist und sich auf der dem Lufteinlaß gegenüberliegenden Seite fortschreitend erweitert.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mischklappe (78) in der Auslaßkammer (76) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mischklappe (78) eine Schwenkklappe ist, die zwischen einer Endpositi­ on, in der sie einen vom Heizradiator (14) kommenden Auslaßstrang (74) verschließen kann, und einer ande­ ren Endposition verstellbar ist, in der sie einen vom Verdampfer (12) kommenden anderen Auslaßstrang (72) verschließen kann.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mischklappe (94) in der Einlaßkammer (40) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10 in Kombination mit Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mischklappe (94) eine Schwenkklappe ist, die die Verteilerwand (46) auf der Seite eines Lufteinlasses (38) der Einlaßkammer (40) verlängert.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkammer (40) Kaltluft durch ein Gebläse (16) un­ ter Einfügung eines Luftfilters (34) zugeführt wird.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkammer (76) mit einem Verteilergehäuse (18) in Verbindung steht, das mit mindestens einer Regler­ klappe (84) versehen ist, die den aufbereiteten Luft­ strom zwischen Austrittsdüsen (88, 90, 92) verteilen kann, die in den Fahrgastraum (H) münden.