DE19756983C1 - Luftzuführeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftzuführeinrichtung für einen in einer Fahrzeugkarosserie ausgebildeten Fahrzeuginnenraum nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Luftzuführeinrichtung in Fahrzeugen (DE 195 05 213 C1) ist im Luftströmungsweg ein Wasserabscheider und ein Luftfilter in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet. Zur Erzielung einer guten Wasserabscheidung aus der über den Lufteinlaß einströmenden Außenluft bei einem geringen Strömungswiderstand im Luftströmungsweg ist der Wasserabscheider als eine im wesentlichen vertikal verlaufende perforierte Wand ausgebildet, deren Perforationslöcher die Wand jeweils vollständig mit zueinander im wesentlichen parallelen Lochachsen durchdringen, und sind in die Perforationslöcher auf beiden Seiten der Wand vorstehende Rohre eingesetzt.

Zur Verringerung des technischen Aufwands ist bei einer bekannten Luftzuführeinrichtung (DE 43 03 664 C1) der Wasserabscheider als einfache Leitschaufel ausgebildet, die unterhalb des Lufteinlasses im Luftströmungsweg derart angeordnet ist, daß die über den Lufteinlaß von außen eintretende Luft an der Leitschaufel entlangströmt, an deren freiem Ende bis zu 180° umgelenkt und danach erst der Heizungs- oder Klimaanlage zugeführt wird. Die Leitschaufel ist zum freien Ende hin geneigt ausgerichtet und trägt hier eine Wasserauffangrinne, die zu mindestens einer Seite der Leitschaufel hin nach unten geneigt verläuft. Das über den Lufteinlaß, insbesondere bei Regen, eindringende Wasser wird von der Leitschaufel aufgefangen und fließt über die Wasserauffangrinne seitlich zu einem Wasserablauf ab. Die von der Luft mitgeführten Nässe schlägt sich durch das Entlangstreichen des Luftstroms an der Oberfläche der Leitschaufel zu einem Teil auf der Oberseite der Leitschaufel nieder, und durch die starke Luftumlenkung am Ende der Leitschaufel werden weitere Wassertropfen abgeschieden, die auf einen geneigten Boden eines Wasserkastens abtropfen und dort über den Wasserablauf abfließen. Diese Art der Wasserabscheidung ist zwar kostengünstig realisierbar, führt aber durch die starke Luftumlenkung zu einem wesentlich höheren Strömungswiderstand im Luftströmungsweg und damit zu einer größeren Geräuschbildung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fertigungstechnisch einfache Luftzuführeinrichtung der eingangs genannten Art mit einem geringen Strömungswiderstand zu schaffen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die Leitschaufel nur bei Regen für die Wasserabscheidung notwendig ist und auch dann nur ihre Funktion zu erfüllen vermag, dagegen bei Sonnenschein oder fehlendem Niederschlag funktionslos ist und nur unnötigerweise den Strömungswiderstand vergrößert und damit hohe Druckverluste des Gebläses zur Ansaugung der Luft über den Lufteinlaß verursacht.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Leitschaufel werden die durch die Luftströmungsumlenkung verursachten erhöhten Druckverluste nur noch dann in Kauf genommen, wenn auch die Leitschaufel ihre wasserabweisende und wasserabscheidende Funktion erfüllen kann, also bei Niederschlag. Ansonsten wird durch Öffnen des Bypasses der Strömungswiderstand im Luftströmungsweg erheblich reduziert und werden damit Druckverluste des Gebläses vermieden. Das Öffnen und Schließen des Bypasses kann von Hand vorgenommen werden, wird aber in einer komfortablen Version von einem elektromotorischen Antrieb durchgeführt, der von einem sog. Regensensor gesteuert wird. Der Regensensor, der in einem Ausführungsbeispiel in der DE 40 00 164 A1 beschrieben ist, erfaßt Niederschlag auf der Frontscheibe des Fahrzeugs und aktiviert den elektrischen Antrieb.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Luftzuführeinrichtung mit zweckmäßigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Leitschaufel aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten, schwenkbaren Lamellen zusammengesetzt, die in ihrer einen Schwenkendstellung die geschlossenflächige Leitschaufel bilden und in einer weiteren Schwenkendstellung, in welche diese um ca. 90° geschwenkt sind, eine Vielzahl von Bypassöffnungen freigeben.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Leitschaufel auch axial verschiebbar oder um eine Schwenkachse schwenkbar ausgebildet oder aus zwei teleskopartig verschiebbaren Schaufelplatten zusammengesetzt sein.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 bis 4 jeweils einen Längsschnitt einer Luftzuführeinrichtung mit jeweils zwei verschiedenen Arbeitsstellungen einer Leitschaufel (Version A und B).

Die in Fig. 1 im Schnitt schematisch skizzierte Luftzuführeinrichtung für einen in einer Fahrzeugkarosserie 10 ausgebildeten Fahrzeuginnenraum 11 eines Kraftfahrzeugs ist im Vorbau 12 der Fahrzeugkarosserie 10 angeordnet und weist einen Luftströmungsweg 13 auf, der einen Lufteinlaß 14 mit einem Luftauslaß 15 verbindet. Der Lufteinlaß 14 ist dabei in einer oberen Wand 101 der Fahrzeugkarosserie 10, mitunter auch in der Motorhaube, angeordnet und mit einem Grobsieb oder Gitter 16 abgedeckt. Der Luftauslaß 14 ist in einer den Vorbau 12 von dem Fahrzeuginnenraum 11 trennenden Stirnwand 17 angeordnet, die am oberen Ende an einem Querholm 18 der Fahrzeugkarosserie angeflanscht ist. Mit 19 ist die Windschutz- oder Frontscheibe des Fahrzeugs bezeichnet, die an ihrer Unterseite über eine Dichtung 20 an dem Querholm 18 anliegt. Zwischen der Frontscheibe 19 und der oberen Wand 101 der Fahrzeugkarosserie 10 ist ein Spalt 21 vorgesehen, durch den hindurch auf der Frontscheibe 19 sich niederschlagendes Wasser in eine darunter ausgebildete, querverlaufende Wasserablaufrinne 22 ablaufen kann. Die Wasserablaufrinne 22 mündet in zu den Radkästen führenden Ablaufkanälen.

Der Luftströmungsweg 13 ist von einem Luftführungskasten 23 umschlossen, der eingangsseitig an die Unterseite der oberen Wand 101 der Fahrzeugkarosserie 10 und ausgangsseitig an die Stirnwand 17 angesetzt ist und jeweils den Lufteinlaß 14 und den Luftauslaß 15 umschließt. Der Boden 231 des Luftführungskastens 23 ist trichterförmig nach unten geneigt, und in Trichtertnitte ist ein Wasserablauf 24 vorgesehen. Im Luftführungskasten 23 sind in Luftströmungsrichtung gesehen hintereinander eine Leitschaufel 25, ein Grobfilter 26 und ein Feinfilter 27 angeordnet. Die Leitschaufel 25 ist aus einer Vielzahl von schwenkbaren Lamellen 28 zusammengesetzt, die nebeneinander angeordnet sind und sich über die gesamte Breite des Luftführungskastens 23 erstrecken. Die Anordnung der Lamellen 28 ist dabei so getroffen, daß sie in ihrer einen Schwenkendstellung aneinanderliegen und die geschlossenflächige Leitschaufel 25 bilden (Fig. 1A). Jede der Lamellen 28 kann um ihre Schwenkachse 29 um ca. 90° geschwenkt werden, so daß die Lamellenflächen dann parallel zueinander ausgerichtet sind (Fig. 1B). Die Verschwenkung der Lamellen 28 erfolgt über einen elektromotorischen Antrieb 30, der im Ausführungsbeispiel der Fig. 1A eine axial verschiebbare Zahnstange 31, ein in der Zahnstange 31 kämmendes Antriebsritzel 32 sowie einen das Antriebsritzel 32 über ein Untersetzungsgetriebe antreibenden Elektromotor 33 umfaßt. Der reversierbar ausgebildete Elektromotor 33 wird von einer Steuerschaltung 34 in Abhängigkeit von Eingangssignalen in die eine oder andere Drehrichtung eingeschaltet. Die Steuerschaltung 34 ist eingangsseitig mit einem Regensensor 35 verbunden, der auf der Frontscheibe 19 angeordnet ist und auf der Frontscheibe sich bildenden Niederschlag erfaßt. Ein Ausführungsbeispiel eines Regensensors ist in der DE 40 00 164 A1 beschrieben. Die Zahnstange 31 ist über Koppelglieder 35 mit den einzelnen Lamellen 28 verbunden, so daß durch Verschieben der Zahnstange 31 die Lamellen 28 geschwenkt werden. Die beiden Schwenkendstellungen der Lamellen 28 sind in Fig. 1A und Fig. 1B jeweils dargestellt. Die am freien Ende der Leitschaufel 25 liegende letzte Lamelle 28 trägt an ihrem äußeren Ende eine Wasserauffangrinne 37, die von der Lamellenmitte zu den beiden Lamellenseiten hin geneigt ausgebildet ist.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Luftzuführeinrichtung ist wie folgt:

Mittels eines hier nicht dargestellten Gebläses, das meist in einer Heizungs- oder Klimaanlage für den Fahrzeuginnenraum 11 integriert ist, wird Luft über den Lufteinlaß 14 angesaugt, die bei aneinander anliegenden Lamellen 28 an der Oberfläche der Leitschaufel 25 entlangstreicht und am freien Ende der Leitschaufel 25 um nahezu 180° umgelenkt wird. Durch dieses Entlangstreichen und Umlenken der von außen einströmenden Luft wird in der Luft enthaltende Feuchtigkeit zu einem großen Teil als Wasserpartikel ausgefällt, die sich auf der Oberseite der Leitschaufel 25 und an den Wänden des Luftführungskastens 23 niederschlagen und über die Wasserauffangringe 37 am freien Ende der Leitschaufel 25 sowie direkt zu dem Wasserablauf 24 in Form von sich sammelnden Wassertröpfchen abfließen. Gleichzeitig wird auch durch den Lufteinlaß 14 eindringendes Wasser zu der Wasserauffangrinne 37 hin abgeleitet und fließt seitlich zum Boden 231 des Luftführungskastens 23 ab und von dort über den Wasserablauf 24 nach außen. Die in Fig. 1A gezeigte geschlossenflächige Leitschaufel 25 bilden die Luftleitlamellen 28 in ihrer einen Endstellung, die sie dann einnehmen, wenn der Regensensor 35 Niederschlag auf der Frontscheibe 19 detektiert. Sobald das Detektionssignal vom Regensensor 35 ausbleibt, schaltet die Steuerschaltung 34 den Elektromotor 33 in die richtige Drehrichtung ein, und das vom Elektromotor 33 angetriebene Antriebsritzel 32 verschiebt die Zahnstange 31 in Fig. 1A nach links, wodurch die Lamellen 28 in ihre in Fig. 1B dargestellte andere Schwenkendstellung überführt werden. Die Leitschaufel 25 gibt dadurch einen durch eine Vielzahl von Bypassöffnungen 381 gebildeten Bypass 38 frei, der den Strömungsweg der Luft um das freie Ende der Leitschaufel 25 herum kurzschließt. Damit strömt die Luft über den Lufteinlaß 14 unmittelbar und ohne umgelenkt zu werden durch den Bypass 38 zu Grob- und Feinfilter 26, 27. Der Strömungswiderstand im Luftströmungsweg 13 ist damit sehr stark herabgesetzt, und die Druckverluste des Gebläses sind erheblich reduziert. Sobald wieder Regen einsetzt und ein Detektionssignal vom Regensensor 35 an die Steuerschaltung 34 gelangt, schaltet die Steuerschaltung 34 den Elektromotor 33 in die entgegengesetzte Drehrichtung ein, und die Lamellen 28 werden wieder in ihre in Fig. 1A dargestellte untere Endstellung überführt. Die Leitschaufel 25 bringt wieder ihre wasserabscheidende Funktion voll zur Geltung und der Strömungswiderstand im Strömungsweg 13 nimmt wieder zu.

Die in Fig. 2, 3 und 4 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiele der Luftzuführeinrichtung stimmen mit der in Fig. 1 dargestellten und beschriebenen Luftzuführeinrichtung weitgehend überein und sind nur bezüglich der Ausbildung der Leitschaufel 25 zum Öffnen und Schließen des Bypasses 38 modifiziert. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die Leitschaufel 25 axial verschiebbar ausgebildet und der Bypass 38 wird durch Axialverschiebung der Leitschaufel 25 freigegeben bzw. verschlossen. Die Leitschaufel 25 ist hierzu in einer Gleitführung 39 verschieblich geführt und wird mittels eines nicht dargestellten elektromotorischen Antriebs verschoben, der in gleicher Weise ausgebildet sein kann wie in Fig. 1. In Fig. 2A ist die Leitschaufel 25 in ihrer den Bypass 38 verschließenden Stellung, also bei Regen, dargestellt und in Fig. 2B in ihrer den Bypaß 38 freigebenden Stellung, also bei Sonnenschein oder fehlendem Niederschlag.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist die Leitschaufel 25 um eine Schwenkachse 40 schwenkbar ausgebildet und verschließt den Bypaß 25 in der einen Schwenkendstellung (Fig. 3A) und öffnet den Bypass 38 in ihrer anderen Schwenkendstellung (Fig. 3B). Die Schwenkbewegung der Leitschaufel 25 wird wiederum durch einen elektromotorischen Antrieb bewirkt, der von der Steuerschaltung in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Regensensors gesteuert wird. Aus dem Vergleich der in Fig. 3A und 3B dargestellten Luftströmungspfeile kann ersehen werden, daß bei offenem Bypass 38 der Strömungswiderstand des Luftströmungsweges 13 zwischen Lufteinlaß 14 und Luftauslaß 15 erheblich reduziert wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist die Leitschaufel 25 aus zwei teleskopartig verschiebbaren Schaufelplatten 41, 42 zusammengesetzt. Die Schaufelplatte 41 ist dabei feststehend und die Schaufelplatte 42 an der Schaufelplatte 41 verschieblich geführt ausgebildet. Die Verschiebung der Schaufelplatte 42 erfolgt wiederum durch den elektromotorischen Antrieb, auf dessen Darstellung in Fig. 4 verzichtet worden ist. Im ausgezogenen Zustand des Plattenteleskops (Fig. 4A) ist der Bypass 38 geschlossen und die Luft wird um das freie, die Wasserauffangringe 37 tragende Ende der Leitschaufel 25 umgelenkt. Sobald der Regensensor das Ausbleiben von Niederschlag auf der Frontscheibe 19 meldet, wird die Schaufelplatte 42 in Fig. 4A nach links auf die Schaufelplatte 41 aufgeschoben (Fig. 4B). Der Bypass 38 wird geöffnet und damit der Strömungswiderstand im Luftströmungsweg 13 zwischen Lufteinlaß 14 und Luftauslaß 15 erheblich reduziert.

Claims (8)

1. Luftzuführeinrichtung für einen in einer Fahrzeugkarosserie ausgebildeten Fahrzeuginnenraum, mit einem in der Karosserieoberseite angeordneten Lufteinlaß, mit einem dem Lufteinlaß nachgeordneten Luftströmungsweg und mit einer im Luftströmungsweg zur Wasserabscheidung angeordneten Leitschaufel, die den Luftstrom um ihr Schaufelende herum umlenkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufel (25) so ausgebildet ist, daß sie durch Öffnen eines Bypasses (38) die Luftstromumlenkung um ihr Schaufelende herum kurzzuschließen vermag und daß Steuerungsmittel zum Öffnen und Schließen des Bypasses (38) vorgesehen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel so ausgebildet sind, daß der Bypass (38) ständig geöffnet und nur bei Regen geschlossen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel einen elektromotorischen Antrieb (30) zur Schaufelbetätigung und einen den elektromotrischen Antrieb (30) steuernden Regensensor (35) aufweisen.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufel (25) aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten, schwenkbaren Lamellen (28) zusammengesetzt ist, die in ihrer einen Schwenkendstellung die geschlossenflächige Leitschaufel (25) bilden und in ihrer anderen Schwenkendstellung eine Vielzahl von Bypassöffnungen (381) freigeben.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufel (25) axial verschiebbar ausgebildet ist und den Bypass (38) durch Axialverschiebung freigibt oder schließt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufel (25) schwenkbar ausgebildet ist und den Bypass (38) durch Schwenken um ihre Schwenkachse (40) freigibt oder schließt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufel (25) aus zwei teleskopartig verschiebbaren Schaufelplatten (41, 42) besteht und daß der Bypass (38) durch Ausfahren und Einschieben der einen Schaufelplatte (42) verschließbar und freigebbar ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem das Umlenkende bildende Schaufelende der Leitschaufel (25) eine Wasserauffangrinne (37) ausgebildet ist, die zumindestens zu einer Seite der Leitschaufel (25) hin geneigt ist.