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Die Hauptpatentanmeldung P 12 92 529.0-21 betrifft eine Heiz-
und Belüftungsvorrichtung bei Kraftfahrzeugen mit Wasserkühlung der Verbrennungsmotoren,
bei denen der Wärmetauscher der Warmwasserheizanlage dem Kühlwasser-Rückkühler parallel
geschaltet ist, mit einem im normalen Fahrbetrieb wahlweise einstellbaren Gebläse,
einer Luftmengenregeleinrichtung nach dem Gebläse in der Luftführungsleitung zum
Fahrzeuginnern und einer von Hand oder thennostatisch betätigbaren Luftmengenverteilerklappe
vor dem Wärmetauscher und dem Gebläse, die in ihren Endstellungen entweder Frischluft
unter Umgehung des Wärmetauschers einläßt oder den reinen Frischlufteinlaß sperrt
und diese Frischluft voll über den Wärmetauscher leitet, wobei in Kombination die
Luftmengenregeleinrichtung nach dem Gebläse in an sich bekannter Weise als Umschaltklappe
für den Lufteinlaß ins Fahrzeuginnere oder den Luftauslaß ins Freie ausgebildet
ist, in der Heizwasserleitung ein Thermostat angeordnet ist, durch den ab einer
bestimmten Temperatur die Luftmengenverteilklappe vor dem Gebläse in die Endstellung
für Frischlufteinlaß über den Wärmetauscher, die Umschaltklappe nach dem Gebläse
in die Endstellung für Luftauslaß ins Freie verstellt werden und der Gebläsemotor
eingeschaltet wird und die Handbetätigungsvorrichtungen für die im normalen Fahrbetrieb
unabhängig voneinander bedienbaren Luftmengenverteilklappe, Umschaltklappe und Gebläse
bei Ansprechen des Thermostaten blockiert sind.
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Damit über den genannten Thermostaten im Heizwasserkreislauf des Wärmetauschers
für den Überhitzungssehutz des Motors eine ordnungsgemäße selbsttätige Umschaltung
sowohl der Luftmengenverteilklappe vor als auch der Umschaltklappe nach dem Wärmetauscher
und außerdem auch eine einwandfreie Betätigung des Gebläsemotors erfolgt, wurde
bisher eine aus mechanischen Einzelgliedern bestehende Schnappvorrichtung gewählt,
wie sie an sich bekannt ist. Es hat sich gezeigt, daß eine solche mechanisch arbeitende
Schnappvorrichtung nicht in dem gewünschten Ausmaß einwandfrei arbeitet. Hierbei
spielt es eine Rolle, daß die Umstellung der Klappen und die Ein- und Ausschaltung
des Gebläsemotors in einem Temperaturintervall der Kühl- bzw. Heizwassertemperatur
von etwa 86 bis 96' C arbeiten sollte. Es steht also nur eine Temperaturdifferenz
für die gewünschten Umsteuerungen zur Verfügung in Höhe von etwa 10' C.
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Es ist bereits eine automatisch regelbare Warmwasser-Heizanlage für
Kraftfahrzeuge bekannt, bei der der Gebläsemotor und die Frischluftzufuhr zum Wärmetauscher
in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur gesteuert werden. Die Arbeitsweise
dieser bekannten Einrichtung ist derart, daß bei kaltem Motor ein von der Kühlwassertemperatur
beeinflußter Bimetallschalter geschlossen ist und Strom zum Betrieb eines Relais
fließen kann. Der Strom erzeugt über eine Wicklung und einen Eisenkern ein Magnetfeld,
durch das ein federndes Kontaktglied angezogen wird, wodurch wiederum Kontakte gelöst
werden. Dadurch ist der Stromkreis zum Gebläsemotor unterbrochen. Durch das federnde
Kontaktglied wird ebenfalls ein Stößel entgegen der Wirkung einer Feder in seine
untere Stellung gedrückt. Der Stößel verschließt dabei die Saugleitung, so daß auf
die Membrane einer Unterdruckdose keine Sogwirkung ausgeübt wird. Hierdurch bleibt
auch die Frischluftklappe geschlossen.
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Erreicht das Kühlwasser eine entsprechende Heiztemperatur, so wird
der Bimetallschalter geöffnet und damit das Relais abgeschaltet. Durch Verschwinden
des Magnetfeldes hebt die Feder den Stößel in seine obere Stellung an, wodurch zugleich
Kontakte geschlossen werden und der Gebläsemotor anläuft. Durch die Aufwärtsbewegung
des Stößels wird gleichzeitig die Saugleitung freigegeben. Durch den dadurch im
unteren Teil der Druckdose entstehenden Unterdruck wird die Membran entgegen der
Wirkung einer Feder nach unten durchgedrückt. Bei der Durchbiegungsbewegung der
Membran wird über ein Gestänge die Frischluftklappe geöffnet.
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Der Unterdruck im Ansaugrohr des Motors hängt von der Drosselklappenstellung
im Vergaser ab und ändert sich daher in Abhängigkeit vom Fahrzustand. Daher weist
diese bekannte Einrichtung den Nachteil auf, daß durch ständige Änderungen der Drosselklappenstellung
beim Betrieb von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen ständig Änderungen des Unterdruckes
im unteren Teil der Druckdose auftreten, wodurch ein fortwährendes öffnen und Schließen
der Frischluftklappe bedingt ist, so daß eine einwandfreie Kühlung des Verbrennungsmotors
bzw. eine befriedigende Heizung des Kraftfahrzeuginnenraumes nicht möglich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung nach der
Hauptpatentanmeldung P 12 92 529.0-21 unter Vermeidung der obengenannten
Nachteile derart zu verbessern, daß die Umsteuerungen der Luftmengenverteilklappe
vor und der Umschaltklappe nach dem Wärmetauscher und die damit im Zusammenhang
stehende Ein- bzw. Ausschaltung des Gebläsemotors wesentlich exakter durchgeführt
werden können, um sich damit allen unterschiedlichen Betriebszuständen des Motors
bzw. allen unterschiedlichen Außentemperaturen möglichst momentan selbsttätig anpassen
zu können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Verstellen
der Umschaltklappe und der Luftmengenverteilklappe in der Luftführungsleitung in
an sich bekannter Weise eine Unterdruckdose angeordnet ist, für deren Betätigung
das notwendige Vakuum durch Verbindung der Unterdruckdose mit dem Ansaugrohr des
Verbrennungsmotors erzeugt wird, und daß die Unterdruckdose in Abhängigkeit von
der Kühl- bzw. Heizwassertemperatur von dem Thermostaten gesteuert wird und daß
ferner in die Verbindungsleitung zwischen der Unterdruckdose und dem Ansaugrohr
ein Rückschlagventil eingebaut ist.
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Durch das erfindungsgemäß in die Verbindungsleitung zwischen Ansaugrohr
und Unterdruckdose eingebaute Rückschlagventil, das den Zustrom atmosphärischer
Luft von der Ansaugleitung zur Unterdruckdose und somit einen Druckausgleich verhindert,
wird eine einwandfreie Betätigung und ein Arbeiten ohne Flattern der Umschaltklappe
erreicht.
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Nach einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist der öffnungsquerschnitt
der Verbindungsleitung mittels einer Drosseleinrichtung, vorzugsweise mittels einer
verstellbaren Düsennadel, einstellbar. Die Anordnung einer einstellbaren Düsennadel,
durch die der öffnungsquerschnitt der Verbindungsleitung zwischen Ansaugrolir und
Unterdruckdose verändert werden kann, bringt den Vorteil mit sich, daß der
zur
Betätiauna der Luftmengenverteilklappe bzw. Umschaltklappe notwendige Unterdruck
den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann. Da Einrichtungen der vorliegenden
Art in großer Anzahl hergestellt werden, treten bei der Fertigung Toleranzen auf,
die sich in unterschiedlichen Reibungswiderständen der verschiedenen Klappengelenke
sowie in veränderlichen Rückstellkräften bemerkbar machen. Um trotzdem genau definierte
Klappenverstellwege zu erreichen, hat es sich daher als vorteilhaft erwiesen, den
Unterdruck mit Hilfe der verstellbaren Düsennadel einstellbar zu machen und so die
variablen Reibungswiderstände zu berücksichtigen Gemäß einem weiteren vorteilhaften
Merkmal der Erfindung ist die Verbindungsleitung zwischen Unterdruckdose und Ansaugrohr
des Motors zwischen dem Motor und dessen Vergaser bzw. Brennstoff-Einspritzvorrichtung
angeschlossen. Dadurch, daß die Unterdruckdose an das Ansaugrohr des Motors angeschlossen
ist, wird auch der Unterdruck im Ansaugrohr des Motors beeinflußt. Es hat sich herausgestellt,
daß diese Maßnahme zum störungsfreien Betrieb des Verbrennungsmotors selbst beiträgt.
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Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn der elektrische Schalter
zur In- bzw. Außerbetriebsetzung des Gebläsemotors, die Einrichtung zur Steuerung
der Unterdruckdose sowie der Thermostat, der diese beiden Elemente in Abhängigkeit
von der Kühlwassertemperatur betätigt, zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.
Diese Maßnahmen bringen im wesentlichen konstruktive Vereinfachungen mit sich.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des in Verbindung mit
der Vorrichtung nach der Hauptpatentanmeldung P 12 92 529.0-21 vorgesehenen
Erfindungsgegenstandes wiedergegeben. Es zeigt F i g. 1 eine schematische
Darstellung des gesamten Kühl- und Heizwasserkreislaufs gemäß der Hauptpatentanmeldung.
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F i g. 2 einen schematisch dargestellten Ausschnitt aus F i
g. 1 mit der Unterdruckdose, dem Thermoschalter, der Umschaltklappe, der
Luftmengenverteilklappe und dem Wärmetauscher, F i g. 3 eine teilweise längsgeschnittene
Darstellung der Unterdruckdose und F i g. 4 einen Längsschnitt durch den
Thermoschalter.
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Gemäß F i g. 1 dient zur Kühlung des Motors 1 das Kühlsystem,
bestehend aus dem Kühlwasserkreislauf 2 mit dem Kühler 3 und dem dazu parallelgeschalteten
Heizwasserkreislauf 4 mit dem Wärmetauscher 5 sowie einer Kühlwasserpumpe
6. Auch kann ein (nicht dargestelltes) Gebläse oder ein Ventilator für den
Kühler 3 durch einen Thermostaten 7 betätigt werden. Der Wärmetauscher
5 im Heizwasserkreislauf 4 dient sowohl zur Rückkühlung des Kühlwassers als
auch zur Erwärmung der durch den Wärmetauscher 5 geförderten Luft. Diese
kann je nach der Stellung der Umschaltklappe 8 ins Fahrzeuginnere
9 oder ins Freie geblasen werden. Der Wärmetauscher 5 ist in dem Gehäuse
10 untergebracht, das an der Spritzwand 11
befestigt ist. In dem Gehäuse
10 ist auch noch die Luftmengenverteilklappe 12 vorgesehen, die einerseits
von Hand aus stufenlos verstellt werden kann und andererseits durch den ab einer
bestimmten, für die Überhitzung des Motors 1 kritischen Temperatur ansprechenden
Thermostaten 13 im Heizwasserkreislauf 4 umgeschaltet wird. Der Thermostat
13 betätigt dabei auch den Schalter 14 bzw. das Relais zum Einschalten des
Gebläsemotors 15 für das Gebläse 16.
Die Luftmengenverteilklappe 12
und die Umschaltklappe 8 sind, nachdem sie beide bei der kritischen Temperatur
mittels des Thermostaten 13 umgeschaltet wurden, dann nicht mehr von Hand
bedienbar.
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Diese Umschaltung erfolgt in Weiterbildung der Vorrichtung nach der
Hauptpatentanmeldung, wie sich aus F i g. 2 ergibt, über eine Unterdruckdose
17,
die mittels einer Leitung 18 mit dem nicht dargestellten Ansaugrohr
des Motors verbunden ist. Andererseits ist diese Unterdruckdose 17 mittels
einer Leitung 19 verbunden mit dem Thermoschalter 13, 14. Dieser Thermoschalter
13, 14 ist seinerseits durch entsprechende elektrische Leitungen 20, 21 mit
dem Motor 15 für das Gebläse 16 verbunden.
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Die Unterdruckdose 17 ist in F i g. 3 teilweise im Längsschnitt,
teilweise in Ansicht im einzelnen herausgezeichnet. Das Gehäuse dieser Unterdruckdose
besteht aus einem Rohr 22, einem Gehäuseteil 23 und der Verschlußkappe 24.
Die Teile 23 und 24 sind mittels einer Schraubverbindung 25 miteinander
vereinigt. Zwischen den Teilen 23 und 24 ist die Meinbran 26 eingespannt.
Der Stutzen 27 dient zum Anschluß an die zum Thermoschalter 13, 14
führende Leitung 19. Am oberen Ende des Rohrteiles 22 befindet sich eine
Verschlußschraube 28, an deren Rohrstutzen 29 das Anschlußstück
30 für die Verbindungsleitung 18 zum Ansaugrohr vorgesehen ist.
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In dem Anschlußstück 30 ist ein Kugelrückschlagventil
31 eingebaut. Andererseits ist in dem nach oben offenen Rohrstutzen
29 eine Düsennadel 32 mit Gewinde eingesetzt, so daß diese Düsennadel
in ihrer Achsrichtung verstellbar ist, um damit den öffnungsquerschnitt der Bohrung
33 zu beeinflussen.
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Mit dem versteiften Mittelteil 34 der Membran 26
ist eine Steuerstange
35 verbunden.
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Die F i g. 2 zeigt, daß diese Steuerstange 35 mit ihrem
äußeren freien Ende an die Luftmengenverteilklappe 12 angelenkt ist. Andererseits
ist diese Steuerstange 35 über eine weitere Steuerstange 36 an die
Umschaltklappe 8 angelenkt.
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Zum weiteren Verständnis dieser Steuereinrichtung wird nunmehr Bezug
genommen auf die F i g. 4 der Zeichnung, in der der Thermoschalter
13, 14 mit seinen Einzelteilen im Längsschnitt dargestellt ist. Das Kopfstück
37 hat einen Gewindeteil 38, mit dem der Thennoschalter mit dem Heizwasserkreislauf
4 verbunden wird. Das Kopfstück 37 mit Gewindeteil 38 weist eine Bohrung
39 mit einem vergrößerten Hohlraum 40 auf, der mit einer gut wärmeleitenden
Abschlußplatte 42 versehen ist. Das Wasser des Heizwasserkreislaufes 4 wirkt hierbei
auf die Wachsfüllung 41 in dem Hohlraum 40 und der Bohrung 39.
Bei Steigerung
der Wassertemperatur dehnt sich die Wachsfüllung 41 aus, so daß der Druckstift 43
nach aufwärts bewegt wird. Damit wird der mittels der Feder 44 belastete Kolben
45 mit seinem Kopfstück 46 angehoben. In diesem Kopfstück 46 ist eine Federplattenanordnung
47 gelagert. Das eine Ende dieser Federplattenanordnung ist in dem Hohlniet 48 ortsfest
gelagert. Das gegenüberliegende Ende dieser Federplattenanordnung ist mit einer
Platte 49 versehen, die einerseits als Dichtelement für den Anschlußstutzen
50 zur bereits erläuterten Unterdruckdose 17 dient, gleichzeitig aber
auch den Gegenkontakt für den Schalter 14 bildet.
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In dem Gehäuse 51 ist eine Bohrung 52 angebracht,
so
daß der Innenraum des Gehäuses 51 stets unter Atmosphärendruck steht.
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Sobald sich durch entsprechende Änderung der Wassertemperatur der
Druckstift 43 aus der in F i g. 4 gezeichneten Lage nach aufwärts bewegt,
wird die Federplattenanordnung 47 in ihrem Mittelteil nach aufwärts durchgedrückt,
so daß sich die Platte 49 nach abwärts bewegt. Damit ist der Anschluß
50 zur Unterdruckdose 17 geöffnet. Die Unterdruckdose steht alsdann
unter Atmosphärendruck, die Membran 26 nimmt hierbei die Stellung gemäß F
i g. 3 ein, und die Luftmengenverteilklappe 12 hat die in F i g. 2
gestrichelt dargestellte Lage. Bewegt sich der Druckstift 43 durch Änderung der
Wassertemperatur gemäß F i g. 4 nach abwärts, dann wird mittels der Platte
49 der Anschlußstutzen 50 zur Unterdruckdose 17 geschlossen. Es entsteht
alsdann über das Ansaugrohr im Innenraum der Unterdruckdose 17 ein entsprechender
Unterdruck, und die Membran 26 wird aus ihrer unteren Stellung gemäß F i
g. 3 in die entsprechende obere Endstellung gebracht. Damit wird über die
Steuerstange 35 die Luftmengenverteilklappe 12 aus der gestrichelten Stellung
12 a (s. F i g. 2) in die voll ausgezogene Lage gebracht. Da nun mit
der Steuerstange 35 auch die Steuerstange 36 verbunden ist, wird gleichzeitig
mit der Verlagerung der Luftmengenverteilklappe 12 aus der gestrichelt gezeichneten
Endstellung in die voll ausgezeichnete Endstellung auch die Umschaltklappe
8 aus der gestrichelt dargestellten Lage in die voll ausgezogene Lage übergeführt.
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Das von dem Ansaugrohr des Motors 1 in der Unterdruckdose erzeugte
Vakuum führt dazu, daß nur ein Stellwerkzeug für die Luftmengenverteilklappe 12
und für die Umschaltklappe 8 ausgenutzt werden kann. Die entgegengesetzt
gerichtete Rückstellbewegung für diese beiden Klappen kann dadurch erreicht werden,
daß die Membran 26 einer entsprechenden Federwirkung ausgesetzt ist. Bei
Ausübung dieser Rückstellbewegung ist eine besondere Stellkraft nicht zu überwinden.
Die Verschlußkappe 24 ist mit einer Bohrung 53 versehen, so daß der Raum
unterhalb der Membran 26 unter Atmosphärendruck steht. Bei dieser federnden
Rückbewegung der Membran aus ihrer oberen Stellung in die in F i g. 3 eingezeichnete
untere Stellung besteht beiderseits der Membran 26
Atmosphärendruck.