DE10147111A1

DE10147111A1 - Air supply device has air flow regulator in form of rotary gate valve

Info

Publication number: DE10147111A1
Application number: DE10147111A
Authority: DE
Inventors: Christoph Capellmann; Alexander Gerhardt; Jochen Petzke; Karl Schlesinger
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2003-05-15
Anticipated expiration: 2021-09-26
Also published as: DE10147111B4

Abstract

The air supply device (1) has a casing with at least one input device (12, 14) and at least one outlet device, plus an air flow regulator to regulate the mass of air passing through. This regulator is in the form of a rotary gate valve (3), by which the effective through flow cross section of the air input device can be influenced.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftzuführvorrichtung z. B. für ein Radialgebläse, insbesondere für Heiz-Klima-Geräte eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to an air supply device for. B. for a Radial blowers, especially for heating-air conditioning units Motor vehicle according to the preamble of claim 1.

Bekannte Heiz-Klima-Geräte zur Belüftung und Temperierung von Kraftfahrzeuginnenräumen weisen üblicherweise eine Gebläseeinrichtung, z. B. ein Radialgebläse auf, welches einen Luftstrom erzeugt. Der vom Gebläse erzeugte Luftstrom wird wahlweise durch Kühleinrichtungen, z. B. Verdampfer und/oder durch Heizeinrichtungen, z. B. Abwärmetauscher geleitet. Die beiden Luftströme werden gegebenenfalls in einem Luftverteilergehäuse zu einem Luftstrom gewisser Temperatur vermischt und über definerte Auslaßöffnungen des Luftverteilergehäuses und nachgeschalteten Leitungselementen unterschiedlichen Austrittsdüsen zugeleitet, welche die klimatisierte/temperierte Luft beispielsweise an die Frontscheibe eines Kfz oder im Bereich des Fußraums eines Fahrzeuges ausströmen lassen. Die Versorgung des Radialgebläses mit frischer Ansaugluft erfolgt bekannterweise derart, daß Außenluft über einen ersten Ansaugweg oder Innenraumluft über einen zweiten Ansaugweg dem Radialgebläse zugeführt wird. Üblicherweise erfolgt die Wahl, ob Außen- oder Innenraumluft dem Gebläse zugefügt werden soll, mittels einer Klappenelemente aufweisenden Verteilereinrichtung, mit dem je nach Stellung der Klappen ein Strömungsweg für Außenluft zum Radialgebläse oder ein Strömungsweg für Innenraumluft für das Radialgebläse (Umluftbetrieb) freigegeben wird. Known heating and air conditioning devices for ventilation and temperature control of Motor vehicle interiors usually have one Blower device, e.g. B. a radial fan, which an air flow generated. The airflow generated by the blower is optionally by Cooling devices, e.g. B. evaporator and / or through Heaters, e.g. B. passed heat exchanger. The two air flows if necessary, become one in an air distributor housing Airflow of certain temperature mixed and over defined Outlet openings of the air distributor housing and downstream Line elements fed to different outlet nozzles, which the conditioned / tempered air for example to the Front window of a motor vehicle or in the area of the footwell of a Let the vehicle flow out. The supply of the radial fan with fresh intake air is known to be such that outside air via a first intake path or indoor air via a second suction path is fed to the radial fan. Usually the choice is made whether outside or indoor air to the blower is to be added by means of a flap elements Distribution device with which depending on the position of the flaps Flow path for outside air to the radial fan or a Flow path for indoor air for the radial fan (recirculation mode) is released.

Derartige Luftzuführeinrichtungen aufweisend Klappen haben den Nachteil, daß der zugeführte Luftstrom im Frischluftbetrieb abhängig ist von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, da sich im Ansaugbereich mit steigender Geschwindigkeit ein Überdruck durch Fahrtwind bildet, so daß mit steigender Geschwindigkeit mehr Luft dem Heiz-Klima-Gerät zugeführt wird. Dies ist nachteilig, da ein variierender Luftmassenstrom auf die Temperaturkonstanz der im Innenraum austretenden Luft direkten Einfluß hat, so daß eine gewünschte Temperatur der Luft verändert wird. Weiterhin besteht nachteiligerweise die Möglichkeit, daß trotz ausgeschaltetem Gebläse durch den Staudruck bei Fahrtwind Außenraumluft in den Innenraum gedrückt wird, obwohl dies vom Fahrzeuginsassen nicht gewünscht wird. Zur Unterbindung eines ungewollten Außenlufteintritts sind zusätzliche Klappenelemente in Zulaufleitungen vorzusehen, welche ein Absperren des Luftzutritts zum Gebläse ermöglichen. Such air supply devices having flaps have the Disadvantage that the supplied air flow in fresh air mode depends on the driving speed of the motor vehicle, because in the intake area with increasing speed Overpressure caused by the wind, so that with increasing Speed more air is fed to the heating and air conditioning unit. This is disadvantageous because a varying air mass flow on the Constant temperature of the air escaping in the interior Influence, so that a desired temperature of the air changes becomes. Furthermore, there is the disadvantage that despite the fan being switched off due to the dynamic pressure in the wind Outdoor air is pushed into the interior, although this is from Vehicle occupants are not desired. To prevent a unwanted outside air intake are additional flap elements to be provided in supply lines, which shut off the Allow air to enter the blower.

Hierbei ist jedoch nachteilig, daß es einen erheblichen Bauaufwand bedeutet, zusätzliche Klappenelemente zu installieren und zudem jedes Klappenelement in unerwünschter Weise eine Geräuschquelle für störende Strömungs- und/oder Klappergeräusche darstellen kann. Weiterhin wird durch ein Klappenelement ein unerwünschter Druckabfall erzeugt. The disadvantage here, however, is that it is considerable Construction effort means installing and additional flap elements in addition, each flap element undesirably a Noise source for disturbing flow and / or rattling noises can represent. Furthermore, a flap element unwanted pressure drop generated.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Luftzuführeinrichtung, z. B. für ein Radialgebläse eines Heiz-Klima-Geräts eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welches einfach und platzsparend aufgebaut ist und zudem einen konstanten Luftzutrittsstrom auch bei variierendem Außendruck ermöglicht. Weiterhin soll die Luftzuführvorrichtung geräuscharm arbeiten und einen Mischbetrieb ermöglichen, derart, daß dem Gebläse des Heiz-Klima-Gerätes sowohl Außenluft als auch Innenraumluft gleichzeitig zugeführt werden kann. The object of the invention is to provide an air supply device, for. B. for a radial fan of a heating and air conditioning device To specify motor vehicle, which is simple and space-saving and also a constant air flow even with varying outside pressure enables. Furthermore, the Air supply device work quietly and enable mixed operation, such that the blower of the heating and air conditioning unit has both outside air as well as indoor air can be supplied at the same time.

Diese Aufgaben werden mit einer Luftzuführeinrichtung mit dem Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben. These tasks are performed with an air supply device with the Features of claim 1 solved. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: In the following the invention with reference to the drawing exemplified. Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Luftzuführvorrichtung in einer Explosionsdarstellung in Schließposition; Fig. 1 is an air supply device according to the invention in an exploded view in closed position;

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Explosionsdarstellung im Frischluftbetrieb; FIG. 2 shows the device according to FIG. 1 in an exploded view in fresh air mode;

Fig. 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Explosionsdarstellung in einer Umluftbetriebsstellung. Fig. 3 shows the device according to the invention of FIG. 1 in an exploded view in a recirculation mode.

Erfindungsgemäß ist eine Luftzuführvorrichtung 1 nach dem Drehschieberprinzip ausgebildet und weist ein im wesentlichen hohlzylinderförmiges Drehschiebergehäuse 2 und als Regulierelement einen Drehschieber 3 auf. Das Drehschiebergehäuse 2 und der Drehschieber 3 haben eine gemeinsame Mittelachse 4. According to the invention, an air supply device 1 is designed according to the rotary valve principle and has an essentially hollow cylindrical rotary valve housing 2 and a rotary valve 3 as a regulating element. The rotary valve housing 2 and the rotary valve 3 have a common central axis 4 .

Das Drehschiebergehäuse 2 weist eine rohrzylinderförmige Mantelwandung 5 auf, welche einendig durch eine ebene Bodenwandung 6 abgeschlossen ist. Auf dem der Bodenwandung 6 gegenüberliegenden Ende des Drehschiebergehäuses 2 sind außenseitig auf der Mantelwandung 5 Befestigungseinrichtungen 7 zur Befestigung des Drehschiebergehäuses 2 beispielsweise am Einlaß eines Radialgebläses angeformt. The rotary valve housing 2 has a tubular cylindrical jacket wall 5 , which is closed at one end by a flat bottom wall 6 . On the bottom wall 6 opposite end of the rotary valve housing 2 5 fasteners 7 for attaching the rotary valve housing 2 are on the outside, for example, formed of a radial fan at the inlet to the casing wall.

Die Bodenwandung 6 weist koaxial zur Achse 4 eine Öffnung 8 auf. The bottom wall 6 has an opening 8 coaxial with the axis 4 .

Die Mantelwandung 5 weist über deren Umfang betrachtet im wesentlichen drei Funktionsbereiche auf. In einem ersten Funktionsbereich 10 ist die Mantelwandung 5 geschlossen ausgebildet. In einem zweiten Funktionsbereich 11 weist die Mantelwandung 5 eine Vielzahl von Durchbrüchen 12 auf, welche jeweils durch gitterartig ausgebildete Trennstege voneinander getrennt sind. In einem dritten Funktionsbereich 13 weist die Mantelwandung eine in der Draufsicht etwa rechteckige Öffnung 14 auf, welche sich über nahezu die gesamte Längserstreckung des Drehschiebergehäuses 2 bezüglich der Achse 4 und über ca. ein Drittel des Umfangs der Mantelwandung 5 erstreckt. Von den Begrenzungsrändern der Öffnung 14 aus erstrecken sich von der Außenseite der Mantelwandung 5 weg Stege 16, welche einen Ansaugschacht 17 mit in der Draufsicht rechteckigem Querschnitt bilden. When viewed over its circumference, the jacket wall 5 has essentially three functional areas. In a first functional area 10 , the casing wall 5 is designed to be closed. In a second functional area 11 , the jacket wall 5 has a multiplicity of openings 12 , which are each separated from one another by lattice-like dividers. In a third functional area 13 , the jacket wall has an opening 14 that is approximately rectangular in plan view, which extends over almost the entire longitudinal extent of the rotary valve housing 2 with respect to the axis 4 and over approximately a third of the circumference of the jacket wall 5 . From the boundary edges of the opening 14 , webs 16 extend away from the outside of the casing wall 5 and form an intake shaft 17 with a rectangular cross section in plan view.

An den freien Enden der Stege 16 ist jeweils ein Kragensteg 18 angeformt, welche sich von den Stegen 16 bezüglich der Ansaugöffnung 14 nach außen weg erstrecken und somit einen Anlagekragen 19 bilden. A collar web 18 is formed on each of the free ends of the webs 16 , which collar webs extend outward from the webs 16 with respect to the suction opening 14 and thus form an abutment collar 19 .

Die Funktionsbereiche 10, 11, 12 sind umfänglich vorzugsweise derart verteilt, daß jeder der Funktionsbereiche 10, 11, 13 etwa ein Drittel des Umfangs des Drehschiebergehäuses 2 in Anspruch nimmt. The functional areas 10 , 11 , 12 are circumferentially preferably distributed such that each of the functional areas 10 , 11 , 13 takes up about a third of the circumference of the rotary valve housing 2 .

Der Drehschieber 3 ist im wesentlichen hohlzylinderförmig mit einer rohrzylinderförmigen Mantelwandung 20 ausgebildet, deren Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der Mantelwandung 5 des Drehschiebergehäuses 2. The rotary valve 3 is essentially hollow-cylindrical with a tubular cylindrical jacket wall 20 , the outside diameter of which is somewhat smaller than the inside diameter of the jacket wall 5 of the rotary valve housing 2 .

Der Drehschieber 3 ist um die Achse 4 drehbar im Inneren des Drehschiebergehäuses 2 gelagert, z. B. mittels eines Achszapfens 8 (nicht gezeigt), welcher die Öffnung 8 durchgreift. The rotary valve 3 is rotatably mounted about the axis 4 inside the rotary valve housing 2 , for. B. by means of a journal 8 (not shown) which extends through the opening 8 .

Der Drehschieber 3 ist vorzugsweise von außerhalb des Drehschiebergehäuses 2 um die Achse 4 in einer Doppelpfeilrichtung 21 drehbar antreibbar. An dem der Bodenwandung 6 des Drehschiebergehäuses 2 zugewandten Seite der Mantelwandung 20 weist diese eine ebene Bodenwandung 22 auf, welche den Drehschieberhohlzylinder bodenseitig abschließt. The rotary valve 3 is preferably rotatably drivable from outside the rotary valve housing 2 about the axis 4 in a double arrow direction 21 . On the side of the jacket wall 20 facing the bottom wall 6 of the rotary slide valve housing 2 , the latter has a flat bottom wall 22 which closes off the bottom of the rotary slide valve hollow cylinder.

Über fast die gesamte Längserstreckung des Drehschiebers 3 weist die Mantelwandung 20 über etwa ein Drittel Ihres Umfanges eine in der Draufsicht rechteckförmige Ausnehmung 23 auf, welche durch die Bodenwandung 22 und Längskanten 24 sowie der Bodenwandung 22 gegenüberliegend durch einen Bogensteg 25 begrenzt ist. Over almost the entire longitudinal extent of the rotary slide valve 3 , the casing wall 20 has a recess 23 which is rectangular in plan view and which is delimited by the bottom wall 22 and longitudinal edges 24 and the bottom wall 22 opposite by an arch web 25 over approximately a third of its circumference.

Auf der der Bodenwandung 22 gegenüberliegenden Seite des Drehschiebers 3 ist der Drehschieber 3 stirnseitig offen ausgebildet. On the bottom wall 22 of the opposite side of the rotary valve 3, the rotary valve 3 is formed open at the front.

Von den Eckbereichen zwischen den Längskanten 24 und der Bodenwandung 22 erstreckt sich von der Bodenwandung 22 hin zum offenen Ende des Drehschiebers 3 im Inneren der Mantelwandung 20 eine Schrägfläche 26, welche beispielsweise eine ebene Raumform hat, so daß sie mit der Innenseite der Mantelwandung 20 eine im wesentlichen parabelförmige Verschnittkante 27 aufweist. Im Bereich der Verschnittkante 27 ist zwischen der Fläche 26 und der Innenseite der Mantelwandung 20 eine Verrundung mit einem Verrundungsradius eingeformt. From the corner areas between the longitudinal edges 24 and the bottom wall 22 extends from the bottom wall 22 towards the open end of the rotary valve 3 in the interior of the jacket wall 20, an inclined surface 26 , which has, for example, a flat spatial shape, so that it with the inside of the jacket wall 20 has essentially parabolic cutting edge 27 . In the area of the cutting edge 27 , a rounding with a rounding radius is formed between the surface 26 and the inside of the jacket wall 20 .

Im eingebauten Zustand der erfindungsgemäßen Luftzuführvorrichtung steht der dritte Funktionsbereich 13, insbesondere die Öffnung 14 mit der Außenluft, die das Fahrzeug umgibt, in Verbindung. Der zweite Funktionsbereich 11 steht mit dem Innenraum des Fahrzeugs in Verbindung, so daß jeweils über die Öffnung 14 Außenluft und über die Durchbrüche 12 Innenraumluft in das Innere des Drehschiebergehäuses 2 gelangen kann. In the installed state of the air supply device according to the invention, the third functional area 13 , in particular the opening 14, is connected to the outside air that surrounds the vehicle. The second functional area 11 is connected to the interior of the vehicle, so that outside air can enter the interior of the rotary valve housing 2 via the opening 14 and interior air can pass through the openings 12 .

Im folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Luftzuführvorrichtung näher erläutert. The following is the operation of the invention Air supply device explained in more detail.

In einer ersten verschlossenen Stellung ist der Drehschieber 3 derart positioniert, daß dessen Öffnung 23 vollständig im Bereich des ersten Funktionsbereichs 10 des Drehschiebergehäuses 2 angeordnet ist, so daß die Wandung 20 sowohl den zweiten Funktionsbereich 12 als auch den dritten Funktionsbereich 13 vollständig überdeckt. In dieser Stellung kann weder durch die Öffnung 14 noch durch die Durchbrüche 11 Luft ins Innere des Drehschiebergehäuses 2 gelangen, so daß der Einlaß des nachfolgenden Gebläses, z. B. des Radialgebläses verschlossen ist. In a first closed position, the rotary valve 3 is positioned such that its opening 23 is arranged completely in the area of the first functional area 10 of the rotary valve housing 2 , so that the wall 20 completely covers both the second functional area 12 and the third functional area 13 . In this position, air can neither get through the opening 14 nor through the openings 11 into the interior of the rotary valve housing 2 , so that the inlet of the subsequent fan, for. B. the radial fan is closed.

In einer zweiten Stellung (Frischluftzufuhrstellung) ist der Drehschieber 3 gegenüber der Ausgangsstellung in Fig. 1 verdreht angeordnet, derart, daß die Öffnung 23 mit der Öffnung 14 kommuniziert, wobei die Mantelwandung 20 den ersten Funktionsbereich 10 und den zweiten Funktionsbereich 12 überdeckt. In dieser Stellung kann Außenluft durch die Öffnung 14 ins Innere des Drehschiebergehäuses 2 und durch die mit der Öffnung 14 korrespondierende Öffnung 23 in das Innere des Drehschiebers 3 gelangen. Vom Inneren des Drehschiebers 3 aus gelangt die Luft durch dessen der Bodenwandung 22 gegenüberliegendes offenes Ende in den Einlaßbereich des nachfolgenden Radialgebläses. In a second position (fresh air supply position), the rotary slide valve 3 is rotated relative to the starting position in FIG. 1 such that the opening 23 communicates with the opening 14 , the jacket wall 20 covering the first functional area 10 and the second functional area 12 . In this position, outside air can get into the interior of the rotary valve housing 2 through the opening 14 and into the interior of the rotary valve 3 through the opening 23 corresponding to the opening 14 . From the inside of the rotary valve 3 , the air passes through its open end opposite the bottom wall 22 into the inlet area of the subsequent radial fan.

In dieser Stellung (Frischluftzufuhrstellung) gelangt somit lediglich Außenluft in das Heiz-Klima-Gerät. In this position (fresh air supply position) thus comes only outside air into the heating and air conditioning unit.

In einer dritten Funktionsstellung (Fig. 3) ist die Öffnung 23 des Drehschiebers 3 im Bereich des zweiten Funktionsbereichs 11 angeordnet, wobei die Mantelwandung 20 den ersten Funktionsbereich 10 und den zweiten Funktionsbereich 11 überdeckt. In dieser Stellung (Umluftstellung) kann vom Innenraum des Fahrzeuges über die Durchbrüche 12 Innenraumluft in das Innere des Drehschiebergehäuses 2 und über die Öffnung 23 des Drehschiebers 3 in das Innere des Drehschiebers 3 gelangen. Von dort aus kann die angesaugte Innenluft über die offene Stirnseite des Drehschiebers 3 wiederum zum Gebläse des Heiz-Klima-Gerätes gelangen. In a third functional position ( FIG. 3), the opening 23 of the rotary slide valve 3 is arranged in the region of the second functional region 11 , the jacket wall 20 covering the first functional region 10 and the second functional region 11 . In this position (circulating air position), interior air can pass through the openings 12 into the interior of the rotary valve housing 2 and via the opening 23 of the rotary valve 3 into the interior of the rotary valve 3 . From there, the sucked-in internal air can in turn reach the blower of the heating and air-conditioning device via the open end of the rotary valve 3 .

In dieser Stellung gelangt somit lediglich Innenraumluft zum Gebläse. In this position, only indoor air comes in Fan.

Zweckmäßigerweise kann der Drehschieber 3 durch stufenloses Verdrehen in Pfeilrichtung 21 in jeder beliebigen Zwischenlage positioniert werden, so daß die Öffnung 23 mehrere Funktionsbereiche 10, 11, 13 zumindest teilweise überdeckt. Hierdurch kann in einfacher Art und Weise durch Verdrehen des Drehschiebers 3 beispielsweise der Durchströmquerschnitt der Öffnung 14 verringert werden. Außerdem ist es möglich, bei einer gleichzeitigen Teilüberdeckung des Funktionsbereichs 10 und des Funktionsbereichs 13 sowohl Frischluft als auch Innenraumluft dem Gebläse des Heiz-Klima-Gerätes zuzuführen. Somit ist ein einfacher Art und Weise auch ein Mischbetrieb möglich. Durch einfaches Verdrehen des Drehschiebers 3 ist es außerdem in einfacher Art und Weise möglich, bei ansteigendem Staudruck der Außenluft in der Öffnung 14 beispielsweise bei steigender Fahrzeuggeschwindigkeit den offenen Durchtritt in das Innere des Drehschiebers 3 zu verringern, so daß das Gebläse des Heiz-Klima- Gerätes stets mit einem konstanten Luftmassenstrom beaufschlagt wird. The rotary slide valve 3 can expediently be positioned in any intermediate position by stepless rotation in the direction of the arrow 21 , so that the opening 23 at least partially covers several functional areas 10 , 11 , 13 . As a result, the flow cross-section of the opening 14 can be reduced in a simple manner by rotating the rotary valve 3 . In addition, it is possible to supply both fresh air and indoor air to the blower of the heating and air-conditioning device with simultaneous partial coverage of the functional area 10 and the functional area 13 . Mixed operation is thus also possible in a simple manner. By simply turning the rotary valve 3 , it is also possible in a simple manner to reduce the open passage into the interior of the rotary valve 3 when the back pressure of the outside air in the opening 14 rises, for example when the vehicle speed increases, so that the fan of the heating-air conditioning Device is always subjected to a constant air mass flow.

Besonders vorteilhaft an der Erfindung ist, daß diese lediglich aus zwei Bauteilen besteht, welche in einfacher Art und Weise montiert und hergestellt werden können. Außerdem sind bei der Erfindung jegliche Klappeneinrichtungen überflüssig, so daß diese als Geräuschquelle für Klappergeräusche oder Strömungsgeräusche wegfallen. A particular advantage of the invention is that it only consists of two components, which in a simple manner can be assembled and manufactured. In addition, the Invention any flap devices superfluous, so that this as a noise source for rattling noises or No flow noise.

Claims

1. Air supply device comprising a housing with at least one air access device ( 12 , 14 ) and at least one air outlet device and a device for regulating the air mass flow flowing through the air supply device ( 1 ), characterized in that the device for regulating the air mass flow flowing through is a rotary valve ( 3 ) , with which the at least one air access device ( 12 , 14 ) can be influenced in its effective flow cross section.

2. Device according to claim 1, characterized in that the housing ( 2 ) is designed as a rotary valve housing, in which the rotary valve ( 3 ) is rotatably mounted about an axis 4 .

3. Apparatus according to claim 1 and / or 2, characterized in that the rotary valve housing ( 2 ) has a fresh air access device ( 14 ) and an indoor air access device ( 12 ).

4. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the rotary valve housing ( 2 ) has a substantially tubular cylindrical casing wall ( 5 ) which, over its circumference, distributes a first functional area ( 10 ) with a closed wall section and at least one further functional area ( 11 , 13 ), in which air access openings ( 14 , 12 ) are arranged.

5. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the rotary valve ( 3 ) about the axis ( 4 ) is continuously rotatable.

6. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the functional area ( 13 ) is connected to the outside air surrounding the vehicle.

7. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the functional area ( 11 ) is in communication with the air in the vehicle interior.