DE19954972C1 - Heizungs- oder Klimaanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizungs- oder Klimaanlage für eine Fahrgastzelle von Fahrzeugen, die einen Gehäusekasten aufweist, in dem hinter einem luftdurchströmbaren Wärmetauscher mindestens ein Luftmischraum mit einem in seinem oberen Bereich angeordneten Luftauslaß zur Belüftungs der Mittelebene der Fahrgastzelle und mindestens ein längs einer oberen Kastenwand über den Wärmetauscher hinweg in den oberen Bereich des Luftmischraums geführter Kaltluft-Bypass ausgebildet sind. Zur Erzielung einer wesentlichen Reduzierung der Durchschallung der im Gehäusekasten strömenden Luft über den Luftauslaß für die Mittelebene direkt in die Fahrgastzelle ist die untere Begrenzungswand des Kaltluft-Bypasses von einem Formkörper gebildet, der sich oberhalb des Wärmetauschers zwischen den Längswänden des Gehäusekastens erstreckt und dem Kaltluft-Bypass einen etwa stufenförmigen Verlauf verleiht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizungs- oder Klimaanlage für eine Fahrgastzelle von Fahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Klimaanlage dieser Art (DE 197 31 908 C1) ist der Kaltluft-Bypass flach über den Wärmetauscher geführt und durch einen zwischen den Längswänden des Gehäusekastens, auch Klimakasten genannt, sich erstreckenden Steg, der gleichzeitig zur Festlegung des Wärmetauschers in dessen Einbaulage dient, gegenüber dem Wärmetauscher und Luftmischraum abgeschottet. Dadurch verläuft der Kaltluft- Bypass in Strömungsrichtung der dem Wärmetauscher zugeführten Kaltluft direkt zu dem Luftauslaß für die Mittelebene in dem oberen Bereich des Luftmischraums. Infolge dieser Bypassführung kommt es bei einem großen Luftdurchsatz im Gehäusekasten über die an dem Luftauslaß angeschlossenen sog. Mitteldüsen im Armaturenbrett der Fahrgastzelle zu einer starken Durchschallung direkt in die Fahrgastzelle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Klimaanlage der eingangs genannten Art eine solche den Raumkomfort wesentlich beeinträchtigende Durchschallung durch die im Gehäusekasten strömenden Luft in die Fahrgastzelle wesentlich zu reduzieren.

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

Die erfindungsgemäße Klimaanlage hat den Vorteil, daß durch die neuartige Ausbildung des Kaltluftkanals der direkte Schallweg in die Fahrgastzelle verbaut und damit der in der Fahrgastzelle wahrnehmbare Geräuschpegel aus dem Gehäusekasten stark reduziert ist. Darüber hinaus bietet der vorzugsweise hohl ausgebildete Formkörper zusätzlichen Bauraum zur Unterbringung von Bauelementen, die bislang außen am Gehäusekasten angeordnet werden, so z. B. von Antriebseinheiten für die Steuerorgane zum Dosieren der in den Luftmischraum aus dem Wärmetauscher einströmenden Warmluft, und die damit besser geschützt sind.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Klimaanlage mit zweckmäßigen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung einen Längsschnitt eines sog. Klimakastens einer Klimaanlage für Fahrzeuge, schematisch dargestellt.

Die Klimaanlage für eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, weist einen in Fig. 1 schematisch im Schnitt dargestellten Gehäusekasten 11, auch Klimakasten genannt, auf, an dem eingangsseitig ein hier nicht dargestelltes Gebläse angeschlossen ist und der ausgangsseitig eine Mehrzahl von Luftaustrittsstutzen zum Anschluß von in der Fahrgastzelle verteilt angeordneten Luftausströmern aufweist. Dabei ist in bekannter Weise ein Luftaustrittsstutzen 12 für den Anschluß von Ent- oder Defrosterdüsen unter der Frontscheibe der Fahrgastzelle, ein Luftaustrittsstutzen 13 für den Anschluß von in der Mittelebene, vorzugsweise im Armaturenbrett, der Fahrgastzelle angeordneten Luftausströmern (Mitteldüse, Seitendüse) und ein Luftausstrittsstutzen 14 für den Anschluß von in der Fahrgastzelle im Fußbereich angeordneten Fußraumdüsen vorgesehen. Ist der Gehäusekasten 11 für die getrennte Belüftung der linken und rechten Seite der Fahrgastzelle ausgebildet, so sind die Luftaustrittsstutzen 12, 13 und 14 doppelt vorhanden.

Im Gehäusekasten 11 sind in Luftströmungsrichtung gesehen hintereinander mit Abstand voneinander ein Verdampfer 15 und ein Wärmetauscher 16 angeordnet, wobei zwischen diesen ein Kaltluftraum 17 ausgebildet ist. Auf der Rückseite des Wärmetauschers 16 ist ein Luftmischraum 18 ausgebildet, der mit den Luftaustrittsstutzen 12-14 in Verbindung steht. Der Luftaustrittsstutzen 13 für die Mittelebene ist dabei im oberen Bereich 181 des Luftmischraums 18 an diesen angeschlossen, während die Luftaustrittsstutzen 12 und 14 für Defroster und Fußraum im übrigen Bereich 182 des Luftmischraums 18 abgehen, so der Luftaustrittsstutzen 12 für die Defrosterdüsen etwa mittig und der Luftaustrittsstutzen 14 für den Fußraum unten. Ist der Gehäusekasten 11 zur getrennten Belüftung der linken und rechten Seite der Fahrgastzelle konzipiert, so sind zwei Luftmischräume 18 dem Wärmetauscher 16 nachgeordnet, die nebeneinanderliegen und durch eine vertikal verlaufende Trennwand voneinander separiert sind.

Der Luftmischraum 18 weist einen Warmlufteinlaß 19, der die Luftaustrittsfläche 161 des Wärmetauschers 16 überdeckt, und einen Kaltlufteinlaß 20 auf, der die Mündung eines unterhalb des Wärmetauschers 16 an diesem vorbeigeführten Kaltluftkanals 21 bildet, der den Kaltlufteinlaß 20 mit dem Kaltluftraum 17 verbindet. Dem Warmlufteinlaß 19 und dem Kaltlufteinlaß 20 ist jeweils ein Steuerorgan zur Dosierung der in den Luftmischraum 18 einströmenden Warm- bzw. Kaltluft zugeordnet, das im Warmlufteinlaß 19 als Blenden- oder Jalousieverschluß 22 und im Kaltlufteinlaß 20 als Schwenkklappe 23 ausgebildet ist. Der Jalousieverschluß 22 besteht in bekannter Weise aus einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten, um ihre Schwenkachsen schwenkbaren Schwenklamellen 24, die miteinander gekoppelt sind und von einem elektromotorischen Stellantrieb 27 geschwenkt werden, wobei sie in ihrer einen Schwenkendstellung sich einander überlappen und den Warmlufteinlaß 19 vollständig abschließen und in ihrer anderen Schwenkendstellung den Warmlufteinlaß 19 vollständig freigeben. Die Schwenkklappe 23 ist ebenfalls von einem elektromotorischen Antrieb (hier nicht dargestellt) zwischen zwei Endpositionen schwenkbar, die in der Zeichnung ausgezogen und strichliniert dargestellt sind. Die ausgezogen dargestellte Offenstellung der Schwenkklappe 23, in der maximal Kaltluft in den Luftmischraum 18 einströmt, ist so festgelegt, daß die Schwenkklappe 23 ein Luftleitelement für den Kaltluftstrom bildet, das einen direkten Eintritt des Kaltluftstroms in den Luftaustrittsstutzen 14 für den Fußraum verhindert. Ist der Gehäusekasten 11 mit zwei nebeneinanderliegenden, voneinander getrennten Luftmischräumen 18 ausgestattet, so ist jedem Luftmischraum 18 ein Warmlufteinlaß 19 und ein Kaltlufteinlaß 20 mit den entsprechenden Steuerorganen zugeordnet, wobei die beiden Warmlufteinlässe 19 der beiden Luftmischräume 18 zusammen die Luftaustrittsfläche 161 des Wärmetauschers 16 überdecken.

Zur Erzielung einer von den Fahrgästen als angenehm empfundenen Klimatisierung wird angestrebt, die in die Mittelebene eingeblasene Luft niedriger zu temperieren als die in den Fußraum eingeblasene Luft. Hierzu ist im Gehäusekasten 11 längs der oberen Kastenwand 111 ein über den Wärmetauscher 16 hinweggeführter Kaltluft-Bypass 25 ausgebildet, der den oberen Bereich 181 des Luftmischraums 18 mit dem davon abgehenden Luftaustrittsstutzen 13 direkt an den Kaltluftraum 17 anschließt. Die obere Begrenzungswand des Kaltluft-Bypasses 25 wird von der oberen Kastenwand 111 des Gehäusekastens 11 gebildet, während zur Realisierung der unteren Begrenzungswand des Kaltluft-Bypasses 25 ein Formkörper 26 vorgesehen ist, der sich oberhalb des Wärmetauschers 16 zwischen den in Luftströmungsrichtung weisenden Längswänden des Gehäusekastens 11 erstreckt und dem Kaltluft-Bypaß 25 einen etwa stufenförmigen Verlauf verleiht. Durch diesen stufenförmigen Verlauf des Kaltluft-Bypasses 25 ist ein direkter Schallweg von dem Gehäusekasten 11 über den Luftaustrittsstutzen 13 und die Luftausströmer in der Mittelebene der Fahrgastzelle verbaut und damit der in der Fahrgastzelle wahrnehmbare Geräuschpegel bei hohem Luftdurchsatz im Gehäusekasten 11 stark reduziert. Der Formkörper 26 ist hohl ausgebildet und weist zur Erzielung des etwa stufenförmigen Verlaufs des Kaltluft-Bypasses 25 ein trapezförmiges Kastenprofil auf. Das Innere des Formkörpers 26 ist zur Unterbringung von Bauelementen genutzt, so z. B., wie in der Zeichnung dargestellt, zur Unterbringung des elektromotorischen Antriebs 27 für den Jalousieverschluß 22 im Warmlufteinlaß 19 des Luftmischraums 18. Selbstverständlich sind die Anschlußleitungen des elektromotorischen Antriebs 27 und ggf. weiterer aufgenommener, elektrischer oder elektronischer Bauelemente innerhalb des Formkörpers 26 verlegt. Darüber hinaus kann der Formkörper 26 auch zur Luftführung herangezogen werden. Der Formkörper 26, der auch zur Befestigung des in Einbaulage oberen Ende des Wärmetauschers 16 dient, kann von einem Trägerabschnitt eines üblicherweise in der Fahrgastzelle frontseitig angeordneten Querträgers gebildet werden.

Im Kaltluft-Bypass 25 ist eine schwenkbare Absperrklappe 28 angeordnet, die ebenfalls elektromotorisch geschwenkt wird und zur Dosierung der dem oberen Bereich 181 des Luftmischraums 18 zugeführten Kaltluftmenge in jede beliebige Stellung zwischen zwei Endpositionen schwenkbar ist. In der einen Endposition (ausgezogen dargestellt) ist der Querschnitt des Kaltluft- Bypasses 25 maximal freigegeben und in der anderen Endposition (strichliniert dargestellt) ist der Kaltluft-Bypass 25 vollständig gesperrt, wobei der Formkörper 26 als Anschlag dient, der die Absperrklappe 28 in dieser Endposition festlegt. Um einen Kaltluftstrom von dem oberen Bereich 181 des Luftmischraums 18 in dessen übrigen Bereich 182 zu verhindern, ist an der Schnittstelle dieser beiden Bereiche 181, 182 ein Luft-Steuerorgan 29 angeordnet, das den lichten Verbindungsquerschnitt zwischen dem oberen Bereich 181 und dem unteren Bereich 182 steuert, und zwar zwischen zwei Endpositionen, in deren anderen einen der Verbindungsquerschnitt maximal freigegeben und in deren der Verbindungsquerschnitt vollständig abgedeckt ist. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Luft- Steuerorgan 29, ebenso wie das Steuerorgan für den Warmlufteinlaß 19 des Luftmischraums 18, als Jalousieverschluß ausgebildet. Das Luft-Steuerorgan 29 wird ebenfalls elektromotorisch betrieben.

Anstelle des Luftsteuerorgans 29 kann auch zwischen dem oberen Bereich 181 und dem übrigen Bereich 182 des Luftmischraums 18 eine Rückströmsperre vorgesehen werden, die eine Luftströmung vom oberen Bereich 181 zu dem übrigen Bereich 182 unterbindet, eine umgekehrte Luftströmung aber zuläßt.

Ist der Gehäusekasten 11 für die getrennte Belüftung der linken und rechten Seite der Fahrgastzelle konzipiert, so ist der Kaltluft-Bypass 25 mit Absperrklappe 28 doppelt vorhanden. Beide Kaltluft-Bypässe 25 sind durch eine mit der zwischen den Luftmischräumen 18 verlaufenden Trennwand fluchtende Trennwand voneinander getrennt. Der Formkörper 26 bildet die untere Begrenzungswand beider Kaltluft-Bypässe 25.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel einer Klimaanlage beschränkt. Wird in dem Gehäusekasten 11 der Verdampfer 15 entfernt, so fungiert die Anlage als reine Heizungsanlage ohne die Möglichkeit eines Kühlbetriebs. Anstelle der in dem Verdampfer konditionierten Kaltluft strömt die vom Gebläse angesaugte Frisch- oder Umluft direkt dem Wärmetauscher 16 zu und gelangt über den Kaltluftkanal 21 und den Kaltluftbypaß 25 in den Luftmischraum 18.

Claims (10)

1. Heizungs- oder Klimaanlage für eine Fahrgastzelle von Fahrzeugen, mit einem Gehäusekasten (11), in dem hinter einem luftdurchströmbaren Wärmetauscher (15) mindestens ein Luftmischraum (18) mit einem in seinem oberen Bereich (181) angeordneten Luftauslaß (13) zur Belüftung der Mittelebene der Fahrgastzelle und mindestens ein längs einer oberen Kastenwand (111) über den Wärmetauscher (16) hinweg in den oberen Bereich (181) des Luftmischraums (18) geführter Kaltluft-Bypass (25) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die der oberen Kastenwand (111) gegenüberliegende untere Begrenzungswand des Kaltluft-Bypasses (25) von einem Formkörper (26) gebildet ist, der sich oberhalb des Wärmetauschers (16) zwischen den in Luftströmungsrichtung weisenden Längswänden des Gehäusekastens (11) erstreckt und dem Kaltluft-Bypass (25) einen etwa stufenförmigen Verlauf verleiht.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (26) hohl ausgebildet und sein Innenraum zur geschützten Unterbringung von Bauelementen genutzt ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (26) ein trapezförmiges Kastenprofil aufweist.

4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Formkörper (26) Betätigungselemente (27) für im Gehäusekasten (11) angeordnete Luftsteuerorgane (22) untergebracht sind.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Formkörper (26) elektrische Anschlußleitungen für die Betätigungselemente (27) verlegt sind.

6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftmischraum (18) einen dem Wärmetauscher (16) unmittelbar nachgeordneten Warmlufteinlaß (19) und ein den Warmlufteinlaß (19) zur Warmluftdosierung steuerndes Warmluft- Steuerorgan (22) aufweist, das von einem elektromotorischen Stellglied (27) verstellbar ist, und daß das elektromotorische Stellglied (27) im Formkörper (26) angeordnet ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (16) mit seinem in Einbaulage oberen Ende am Formkörper (26) befestigt ist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß im Kaltluft-Bypass (25) eine schwenkbare Absperrklappe (28) angeordnet und daß der Formkörper (26) als die Schließstellung der Absperrklappe (28) festlegender Anschlag dient.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Bereich (181) des Luftmischraums (18) gegenüber dem übrigen Bereich (182) des Luftmischraums (18) durch eine die Luftströmung vom oberen zum übrigen Bereich (181, 182) unterbindende Rückströmsperre oder durch ein den lichten Verbindungsquerschnitt zwischen dem oberen und dem übrigen Bereich (181, 182) des Luftmischraums (18) steuerndes Steuerorgan (29) abgetrennt ist, das zwischen einer den Verbindungsquerschnitt überdeckenden und einer den Verbindungsquerschnitt völlig freigebenden Endposition verstellbar ist.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (26) von einem Trägerabschnitt eines in der Fahrgastzelle frontseitig angeordneten Querträgers gebildet ist.