DE19545029C1 - Belüftungsvorrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Belüftungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere in Verbindung mit Heizungs- oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Belüftungsvorrichtung dieser Art (DE 40 02 754 C2) überlappen sich die in ihren Abmessungen etwa gleich groß ausgebildeten, in Luftströmungsrichtung versetzten Luftfilter der Luftfilteranordnung in Gehäusemitte, wobei der stromaufwärts liegende Filter mit seinem oberen Filterrand an der oberen und der stromabwärts liegende Filter mit seinem unteren Filterrand an der unteren Gehäusewandung anliegt. Die Trennwand zwischen den Filtern erstreckt sich von dem unteren Filterrand des stromaufwärts liegenden Filters zum oberen Filterrand des stromabwärts liegenden Filters und weist eine Öffnung auf, die von der Bypassklappe verschlossen ist. Im Filterbetrieb teilt sich der in den Gehäuseeingang eintretende Luftstrom des Gebläses in zwei Teilströme auf, von denen je einer einen der beiden Filter durchströmt. Eine am unteren Filterrand des stromaufwärts gelegenen Filters angeordnete Steuerklappe sorgt für eine weitgehend gleichmäßige Aufteilung der Luftströme auf die Filter. Im Bypassbetrieb wird die Trennwandöffnung durch Abschwenken der Bypassklappe freigegeben. Dadurch strömt der größte Teil der Luft unter Umgehung beider Filter durch die Öffnung in der Trennwand direkt zu dem Gehäuseausgang und nur ein sehr kleiner Luftanteil strömt weiterhin durch die beiden Luftfilter. Der Bypassbetrieb ist vorgesehen für hohen Luftbedarf zwecks Lüften des Fahrzeuginnenraums, der durch Reduzieren des Luftwiderstands der Luftfilteranordnung bei maximaler Gebläseleistung gedeckt wird. Bei dieser Belüftungsvorrichtung unterliegt die Luftströmung im Filter- und Bypassbetrieb nicht unerheblichen Umlenkungen, wodurch unerwünschte Strömungsgeräusche entstehen und ein zusätzlicher Luftwiderstand entsteht, der einen gewissen Druckabfall zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Belüftungsvorrichtung der eingangs genannten Art Luftwiderstand und Druckabfall im Filter- und Bypassbetrieb zu reduzieren.

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

Die erfindungsgemäße Belüftungsvorrichtung hat den Vorteil, daß durch die neuartige Anordnung der beiden Luftfilter im Bypassbetrieb eine geradlinige Luftführung mit verschwindend kleinem Luftwiderstand erzielt wird. Im Filterbetrieb ist die Luftströmung auf zwei parallele Luftschächte aufgeteilt, die jeweils ein Filter vom oberen Filterrand bis zum unteren Filterrand überdecken und deren Querschnitte in vorteilhafter Weise zum unteren Filterrand hin abnehmen. Dadurch wird eine gleichmäßig über die Filterfläche verteilte Luftströmung erreicht und der bei der Umlenkung der Luft hin in die Luftschächte entstehender Druckabfall in akzeptablen Grenzen gehalten. Die beiden getrennt gefilterten Luftströme vereinigen sich hinter dem stromabwärts liegenden Luftfilter und strömen über den Gehäuseausgang ab. Der im Filterbetrieb entstehende Druckabfall der Luftströmung ist bei gleicher Gebläseleistung bei der erfindungsgemäßen Belüftungsvorrichtung kleiner als bei der eingangs beschriebenen bekannten Belüftungsvorrichtung.

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

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Bypassklappe mit ihrer Schwenkachse an dem oberen Filterrand des stromabwärts liegenden Filters so angeordnet, daß sie in ihrer den ersten Strömungsbypass freigebenden Schwenkstellung einen Luftdurchtrittsbereich zwischen den beiden oberen Filterrändern der beiden Filter hin zur Filterfläche des stromabwärts liegenden Filters abdeckt. Dadurch wird im Bypassbetrieb eine ansonsten mögliche geringe Luftdurchströmung des stromabwärts liegenden Filters ausgeschlossen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bypassklappe so ausgebildet, daß sie in ihrer den ersten Strömungsbypass abschließenden Schwenkstellung etwa parallel zu der sich vom oberen Filterrand des stromaufwärts liegenden Filters zum unteren Filterrand des stromabwärts liegenden Filters sich erstreckenden Trennwand ausgerichtet ist. Dadurch wird im Filterbetrieb eine vorteilhafte Umlenkung des am stromaufwärts liegenden Filter vorbei strömenden Teilluftstromes hin zum stromabwärtsliegenden Filter erreicht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Bypassklappe eine solche Formgebung auf, daß sie sich in ihrer den ersten Strömungsbypass freigebenden Schwenkstellung über den oberen Filterrand des stromaufwärts liegenden Luftfilters hinweg bis zu einer weiter stromaufwärts dieses Filters liegenden Gehäusewandung erstreckt und dort einen Luftdurchtrittsbereich zwischen dem oberen Filterrand dieses Filters und der Gehäusewandung sperrt. Durch diese Ausführung der Bypassklappe wird im Bypassbetrieb jegliche Restluftströmung über die beiden Filter verhindert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die dem stromaufwärts liegenden Filter weiter stromaufwärts vorgeordnete Gehäusewandung so ausgebildet, daß der zwischen Gehäusewandung und Filterfläche vorhandene Luftdurchtrittsquerschnitt sich vom oberen Filterrand bis zum unteren Filterrand hin stetig verjüngt. Dadurch wird wiederum eine über die Filterfläche gleichmäßige Luftverteilung des im Filterbetrieb den stromaufwärts liegenden Filter durchströmenden Teilluftstromes sichergestellt.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung ausschnittweise einen Längsschnitt einer Belüftungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, schematisch dargestellt.

Die in der Zeichnung im Längsschnitt schematisch dargestellte Belüftungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge kann in Verbindung mit einer Heizungsanlage oder einer Klimaanlage betrieben werden. Die Belüftungsvorrichtung weist ein Luftführungsgehäuse 10 mit einer einstückig umlaufenden Gehäusewandung, die sich aus einer oberen Gehäusewandung 101, einer unteren Gehäusewandung 102 und zwei seitlichen Gehäusewandungen 103 zusammensetzt, und mit einem Gehäuseeingang 11 und einem Gehäuseausgang 12 auf. Der Gehäuseeingang 11 ist an dem Auslaß eines Gebläses 13 und der Gehäuseausgang 12 an einem Luftleitkanal 14 angeschlossen, der bereits Teil der Heizungs- oder Klimaanlage sein kann. Im Gehäuse 10 ist eine Luftfilteranordnung, bestehend aus zwei Luftfiltern 15, 16, integriert, die sich über die Gehäusebreite bis zu den seitlichen Gehäusewandungen 103 erstrecken und in Luftströmungsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Die beiden Luftfilter 15, 16 weisen eine unterschiedliche Filterhöhe auf, die jeweils durch einen oberen Filterrand 151 bzw. 161 und einen unteren Filterrand 152 bzw. 162 des Filters 15 bzw. 16 festgelegt ist. Dabei weist der in Luftströmungsrichtung gesehen stromaufwärts liegende Filter 15 die größere Filterhöhe auf und reicht mit seinem unteren Filterrand 152 bis an die untere Gehäusewandung 102. Der stromabwärts liegende Filter 16 mit der kleineren Filterhöhe ist in relativ geringem Axialabstand von dem Filter 15 so angeordnet, daß sein oberer Filterrand 161 mit dem oberen Filterrand 151 des stromaufwärts liegenden Filters 15 in einer zur Längsachse des Gehäuses 10 parallelen Fluchtlinie liegt und sein unterer Filterrand 162 einen größeren Abstand zu der unteren Gehäusewandung 102 einhält. Zur Unterbringung der Luftfilter 15, 16 ist die untere Gehäusewandung 102 des Gehäuses 10 ausgehend von dem Gehäuseeingang 11 und dem Gehäuseausgang 12 haubenförmig nach unten gezogen, wobei zwischen der von der unteren Gehäusewandung 102 gebildeten Haubenwand und der Frontseite des stromaufwärts liegenden Filters 15 mit der größeren Filterhöhe einerseits und der Rückseite des stromabwärts liegenden Luftfilters 16 mit der kleineren Filterhöhe und der von der unteren Gehäusewandung 102 gebildeten Haubenwand andererseits jeweils ein Strömungsweg mit ausreichendem Querschnitt für die Luftströmung verbleibt. Zwischen dem oberen Filterrand 151 des stromaufwärts liegenden Filters 15 und dem unteren Filterrand 162 des stromabwärts liegenden Filters 16 erstreckt sich eine feste Trennwand 17, die bis hin zu den seitlichen Gehäusewandungen 103 reicht. Durch diese Anordnung der beiden Luftfilter 15, 16 verbleibt zwischen den beiden oberen Filterrändern 151 und 161 der beiden Luftfilter 15, 16 und der oberen Gehäusewandung 101 ein erster Strömungsbypass 18, der sich vom Gehäuseeingang 11 zum Gehäuseausgang 12 geradlinig erstreckt, und zwischen dem unteren Filterrand 162 des stromabwärts liegenden Filters 16 mit kleineren Filterhöhe und der unteren Gehäusewandung 102 ein zweiter Strömungsbypass 19, der nur am stromabwärts liegenden Filter 16 vorbeiführt.

Dem ersten Strömungsbypass 18 ist eine Bypassklappe 20 zugeordnet, die über eine hier nicht dargestellte Betätigungsmechanik aus einer den ersten Strömungsbypass 18 absperrenden ersten Schwenkstellung (in der Zeichnung ausgezogen dargestellt) in eine den ersten Strömungsbypass 18 vollständig freigebende zweite Schwenkstellung (in der Zeichnung strichpunktiert dargestellt) verschwenkt werden kann. Die Schwenkachse 21 der Bypassklappe 20 ist an dem oberen Filterrand 161 des stromabwärts liegenden Filters 16, und zwar an dessen dem stromaufwärts liegenden Filter 16 zugekehrten Vorderkante, festgelegt und die Bypassklappe 20 weist zwei zueinander stumpfwinklig verlaufende Klappenabschnitte 201, 202 mit einer solchen Formgebung auf, daß im Filterbetrieb, in welchem die Bypassklappe 20 den ersten Strömungsbypass 18 vollständig sperrt (in der Zeichnung ausgezogen dargestellt) der schwenkachsennahe Klappenabschnitt 201 etwa parallel zur Trennwand 17 bis an die obere Gehäusewandung 101 verläuft und der sich an den ersten Klappenabschnitt 201 einstückig anschließende Klappenabschnitt 202 an der oberen Gehäusewandung 101 anliegt, während im Bypassbetrieb, in welchem die Bypassklappe 20 den ersten Strömungsbypass 18 völlig freigibt (in der Zeichnung strichpunktiert dargestellt) der schwenkachsennahe Klappenabschnitt 201 sich über den oberen Filterrand 151 des stromaufwärts liegenden Filters 15 hinweg und der sich daran einstückig anschließende Klappenabschnitt 202 bis hin zu der die Haubenwand bildenden Gehäusewandung 102 erstreckt. Die Bypassklappe 20 deckt damit im Bypassbetrieb sowohl einen dem stromaufwärts liegenden Filter 15 vorgeordneten, von der Haubenwand begrenzten Luftzuführschacht 22 als auch einen dem stromabwärts liegenden Filter 16 vorgeordneten, von der Trennwand 17 begrenzten Luftzuführschacht 23 vollständig ab. Die untere Gehäusewand 102 ist im Bereich der Haubenwand dabei so geformt, daß sich der Luftdurchtrittsquerschnitt des Luftzuführschachtes 22 vom oberen Filterrand 151 zum unteren Filterrand 152 des Filters 15 hin stetig verjüngt. Eine solche Verjüngung des Luftdurchtrittsquerschnitts ist auch beim Luftzuführschacht 23 vorhanden, was durch die schräg verlaufende Trennwand 17 sichergestellt ist.

Im Filterbetrieb ist die Bypassklappe 20 geschlossen und nimmt ihre in der Zeichnung ausgezogen dargestellte Lage ein. Die vom Gebläse 13 über den Gehäuseeingang 11 in das Luftführungsgehäuse 10 einströmende Luft, die in der Zeichnung mit ausgezogenen Pfeilen 24 markiert ist, teilt sich in zwei Luftströme auf, wobei der eine Luftstrom über den Luftzuführschacht 22 durch den Filter 15 und der andere Luftstrom über den Luftzuführschacht 23 durch den Filter 16 hindurchströmt. Auf der Rückseite des Filters 16 vereinigen sich die beiden Luftströme und strömen über den Gehäuseausgang 12 in den Luftleitkanal 14 ab. Im Bypassbetrieb, in welcher ein hoher Luftdurchsatz gewünscht wird, wird die Bypassklappe 20 in ihre in der Zeichnung strichpunktiert dargestellte Lage überführt. Der erste Strömungsbypass 18 ist vollständig freigegeben und die Eintrittsöffnungen der Luftzuführschächte 22, 23 zu den Luftfiltern 15, 16 abgeschlossen. Die vom Gebläse 13 über den Gehäuseeingang 11 in das Luftführungsgehäuse 10 einströmende Luft, die in der Zeichnung mit strichpunktiert gezeichneten Pfeile 25 verdeutlicht ist, strömt nun in direkter Richtung zu dem Gehäuseausgang 12 und dort in den Luftleitkanal 14 ab. Im Bypassbetrieb wird damit an keiner Stelle eine Luftumlenkung erzwungen und damit der Luftströmungswiderstand der Belüftungsvorrichtung verschwindend klein. In gleichem Maße reduzieren sich die Strömungsgeräusche.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können die beiden Luftfilter 15, 16 auch mit gleicher Filterhöhe und damit mit gleicher Filterfläche ausgeführt werden. Der zweite Strömungsbypass 19 läßt sich auch dann durch eine entsprechende Formung der haubenförmigen Gehäusewandung 102 des Gehäuses 10 ausbilden.

Claims (6)

1. Belüftungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere in Verbindung mit Heizungs- oder Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen, mit einem Gehäusewandung und Gehäuseein- und -ausgang aufweisenden Luftführungsgehäuse, an dessen Gehäuseeingang ein Gebläse und an dessen Gehäuseausgang ein Luftleitkanal anschließbar ist, mit einer im Gehäuse integrierten Luftfilteranordnung aus zwei über die Gehäusebreite sich erstreckenden, in Luftströmungsrichtung zueinander versetzten Luftfiltern, die eine von einem oberen und unteren Filterrand begrenzte Filterhöhe aufweisen, mit einer zwischen dem oberen Filterrand des einen Luftfilters und dem unteren Filterrand des anderen Luftfilters sich erstreckenden, über die Gehäusebreite hinwegreichenden Trennwand und mit einer Bypassklappe zum Absperren und Freigeben eines Bypasses zu der Luftfilteranordnung, der die am Gehäuseeingang einströmende Luft unter zumindest weitgehender Umgehung der Luftfilteranordnung zum Gehäuseausgang leitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftfilter (15, 16) parallel zueinander so angeordnet sind, daß zwischen den beiden oberen Filterrändern (151, 161) und der diesen zugeordneten oberen Gehäusewandung (101) ein vom Gehäuseeingang (11) zum Gehäuseausgang (12) sich in etwa geradlinig erstreckender erster Strömungsbypass (18) zur Umgehung beider Filter (15, 16) und zwischen dem unteren Filterrand (162) des stromabwärts liegenden Filters (16) und der diesem zugekehrten Gehäusewandung (102) ein nur am stromabwärts liegenden Filter (16) vorbeiführender zweiter Strömungsbypass (19) verbleibt, daß die Trennwand (17) an dem oberen Filterrand (151) des stromaufwärts liegenden Filters (15) und an dem unteren Filterrand (162) des stromabwärts liegenden Filters (16) festgelegt ist und daß die Bypassklappe (20) dem ersten Strömungsbypass (18) zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassklappe (20) mit ihrer Schwenkachse (21) an dem oberen Filterrand (161) des stromabwärts liegenden Filters (16), vorzugsweise an oder nahe dessen zum stromaufwärts liegenden Filter (15) weisenden Vorderkante, so angeordnet ist, daß sie in ihrer den ersten Strömungsbypass (18) freigebenden Schwenkstellung einen Luftdurchtrittsbereich zwischen den beiden oberen Filterrändern (151, 161) der beiden Filter (15, 16) abdeckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassklappe (20) so ausgebildet ist, daß sie in ihrer den ersten Strömungsbypass (18) abschließenden Schwenkstellung etwa parallel zu der Trennwand (17) ausgerichtet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassklappe (20) eine solche Formgebung aufweist, daß sie in ihrer den ersten Strömungsweg (18) freigebenden Schwenkstellung über den oberen Filterrand (151) des stromaufwärts liegenden Filters (15) hinweg bis zu einer diesem Filter (15) weiter stromaufwärts vorgeordneten Gehäusewandung (102) reicht und dort einen Luftdurchtrittsbereich zwischen dieser Gehäusewandung (102) und dem oberen Filterrand (151) des Filters (15) absperrt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem stromaufwärts liegenden Filter (15) weiter stromaufwärts vorgeordnete Gehäusewandung (102) so ausgebildet ist, daß der zwischen dieser Gehäusewandung (102) und dem Filter (15) vorhandene Luftdurchtrittsquerschnitt sich vom oberen Filterrand (151) bis zum unteren Filterrand (152) hin stetig verjüngt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Filterränder (151, 161) der beiden Filter (15, 16) in einer zur Gehäuseachse parallelen Fluchtlinien liegen und der untere Filterrand (152) des stromaufwärts liegenden Filters (15) an der unteren Gehäusewandung (102) anliegt und der untere Filterrand (162) des stromabwärts liegenden Filters (16) im Abstand von der unteren Gehäusewandung (102) liegt.