DE19954308C2 - Klimaanlage für Fahrgastzellen von Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für Fahrgastzellen von Fahrzeugen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei einer bekannten Klimaanlage dieser Art (DE 198 04 812 A1), die vorzugsweise in Klein- und Kleinstwagen eingesetzt wird, sind im Luftleitstutzen eine zentrale Frisch- oder Außenluftöffnung und etwa rechtwinklig zu dieser eine obere und untere Umluftöffnung vorgesehen. Das Luftsteuerglied weist zwei einflügelige Schwenkklappen auf, die jeweils einer Umluftöffnung zugeordnet und so ausgebildet sind, daß sie in ihren Schwenkendpositionen wechselweise jeweils einen Gebläseeinlaß gegenüber der Umluftöffnung abschließen und gegenüber der gemeinsamen Frischluftöffnung freigeben und umgekehrt. Auf diese Weise will man im sog. Bi-Level-Betrieb, in dem der obere Strömungsweg mit Frischluft und der untere Strömungsweg mit Umluft versorgt wird und die Luftmischklappe im Luftverteilerraum in einer die maximale Mischung der beiden Luftströme ermöglichenden Stellung steht, eine Temperaturdifferenz zwischen der im Kopf- und im Fußbereich der Fahrgastzelle ausströmenden Luft erreichen, da die bereits gegenüber der Frischluft eine höhere Temperatur aufweisende Umluft durch den gemeinsamen Wärmetauscher auf ein höheres Temperaturniveau aufgeheizt wird.

Ein bekanntes Lufteinlaßgehäuse für eine Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs (DE 199 15 966 A1) ist dem Eingang eines einflutigen Gebläses unmittelbar vorgeordnet und weist einen Einlaß für Außenluft, einen Einlaß für Umluft, einen mit dem Gebläseeingang verbundenen Auslaß sowie eine einflügelige Schwenkklappe auf, die in einer ersten Schwenkendposition den Einlaß für Außenluft und in einer zweiten Schwenkendposition den Einlaß für Umluft schließt und in einer zwischen den beiden Schwenkendpositionen liegenden Mittelposition den Aulaß sowohl mit dem Außenlufteinlaß als auch mit dem Umlufteinlaß verbindet, wobei mittels einer Rippe gleichzeitig ein direkter Luftdurchgang vom Außenlufteinlaß zum Umlufteinlaß verhindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Klimaanlage der eingangs genannten Art zur Reduzierung der Fertigungskosten das Luftsteuerglied konstruktiv zu vereinfachen.

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

Die erfindungsgemäße Klimaanlage hat den Vorteil, daß nur eine einzige Schwenkklappe und entsprechend nur ein Antriebsmotor für diese erforderlich ist. Damit kann einerseits das Bauvolumen der Klimaanlage weiter reduziert als auch der Fertigungsaufwand mit den damit verbundenen Fertigungskosten gesenkt werden, was beides der bevorzugten Anwendung in Kleinkompaktwagen der unteren Preisklasse entgegenkommt. Durch die Möglichkeit der Beaufschlagung beider Luftwege entweder nur mit Umluft oder nur mit Frischluft wird in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Abstimmung in der Anordung und Ausbildung von Luftauslässen und Luftmischklappe in der Luftverteilkammer im ersten Fall der Energiebedarf zur Einstellung einer gewünschten Temperatur in der Fahrgastzelle, insbesondere im Kühlbetrieb, gesenkt und im zweiten Fall eine größere Luftmenge an den Defrosterdüsen für das Beschlagfreihalten der Frontscheibe zur Verfügung gestellt und durch das Verwenden von trockener Frischluft die Beschlagfreihaltung verbessert.

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

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

In dem in der Zeichnung im Längsschnitt schematisch skizzierten Klimakasten 10 einer Klimaanlage sind zwei voneinander getrennte Luftströmungswege 11, 12 ausgebildet, in denen jeweils ein Luftstrom über einen Verdampfer 13 und einen Wärmetauscher 14 zu einer Luftverteilkammer 15 geführt ist. Hierzu sind der Verdampfer 13 und der Wärmetauscher 14 in Luftströmungsrichtung hintereinander in ein Gehäuse 16 eingesetzt, in dem in Luftströmungsrichtung hinter dem Wärmetauscher 14 die Luftverteilerkammer 15 mit drei Luftauslässen 17-19 ausgebildet ist. Dabei ist der Luftauslaß 17 zum Anschluß einer unterhalb der Frontscheibe der Fahrgastzelle sich erstreckenden Defrosterdüse, der Luftauslaß 18 zum Anschluß von Mittel- und Seitendüsen in der Mittelebene der Fahrgastzelle und der Luftauslaß 19 zum Anschluß von Fußraumdüsen im Fußraum der Fahrgastzelle vorgesehen. Jedem Luftauslaß 17-19 ist eine Absperrklappe 20 zugeordnet, mittels welcher der entsprechende Luftauslaß 17-­ 19 gesperrt und ganz oder teilweise freigegeben werden kann. Die Luftverteilkammer 15 ist durch eine Trennwand 21 in einen oberen Kammerteil 151, von dem der Luftauslaß 12 abgeht, und in einen unteren Kammerteil 152 unterteilt, von dem die Luftauslässe 18 und 19 abgehen. Die beiden Kammerteile 151 und 152 stehen über eine Öffnung 22 in der Trennwand 21 miteinander in Verbindung. Der Öffnung 22 ist eine Luftmischklappe 23 zugeordnet, die in ihrer einen Schwenkendstellung die Öffnung 22 verschließt und damit die beiden Kammerteile 151 und 152 voneinander separiert und in ihrer anderen Endstellung die Öffnung 22 vollständig freigibt und in dem unteren Kammerteil 152 die beiden Luftauslässe 18 und 19 absperrt. Die Luftmischklappe 23 wird mittels eines hier nicht dargestellten elektromotrischen Antriebs gesteuert und kann neben ihren beiden Schwenkendpositionen, die in der Zeichnung strichliniert dargestellt sind, jede beliebige Schwenklage einnehmen.

Auf die Stirnseite des Gehäuses 16 ist ein zweiflutiges Gebläse 24 mit seinen beiden Gebläseauslässen 25, 26 aufgesetzt. Von den Gebläseauslässen 25, 26 führt eine mittige Trennwand 27 zu dem Verdampfer 13, und zwischen Verdampfer 13 und Wärmetauscher 14 ist eine mittige Trennwand 28 angeordnet, so daß die insgesamt drei Trennwände 21, 27 und 28 im Gehäuse 16 die beiden Luftströmungswege 11, 12 definieren. In bekannter Weise ist der Verdampfer 13 in einem Kältemittelkreislauf integriert und der Wärmetauscher 14 von dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine des Fahrzeugs durchströmt.

Das Gebläse 24 ist in einem auf das Gehäuse 16 des Klimakastens 10 stirnseitig aufgesetzten Gebläsegehäuse 29 integriert, in dem neben den beiden Gebläseauslässen 25, 26 zwei Gebläseeinlässe 30, 31 ausgebildet sind. Ein im Gebläsegehäuse 29 eingesetzter Elektromotor 32 treibt zwei auf seiner Abtriebswelle 33 drehfest sitzende Gebläseräder 34, 35 an, von denen jeweils eines in zwei voneinander separierten Gehäuseteilen 291, 292 des Gebläsegehäuses 29 angeordnet ist und Luft über den jeweiligen Gebläseeinlaß 30 bzw. 31 ansaugt und über den jeweiligen Gebläseauslaß 25 bzw. 26 in den zugeordneten Luftströmungsweg 11 bzw. 12 im Klimakasten 10 drückt. Dem Gebläsegehäuse 29 ist ein Luftleitstutzen 36 vorgeordnet, der vorzugsweise einstückig mit dem Gebläsegehäuse 29 ausgebildet ist.

Der Luftleitstutzen 36 weist eine mit der Fahrzeugumgebung in Verbindung stehende Frischluftöffnung 37 und eine mit dem Innenraum der Fahrgastzelle in Verbindung stehende Umluftöffnung 38 auf, die im Luftleitstutzen 36 nebeneinander angeordnet sind. Zum wahlweisen Anlegen der Gebläseeinlässe 30, 31 an Frisch- und Umluftöffnung 37, 38 ist ein Luftsteuerglied 39 in Form einer einflügeligen Schwenkklappe 40 vorgesehen, deren Schwenkachse 41 an der Gehäusewand zwischen Frischluftöffnung 37 und Umluftöffnung 38 festgelegt ist. Die Schwenkklappe 40 ist dabei so bemessen, daß sie beide Gebläseeinlässe 30, 31 in ihrer ersten Schwenkendposition (in der Zeichnung mit I bezeichnet) an die Frischluftöffnung 37 anschließt (und die Umluftöffnung 38 vollständig absperrt), in ihrer anderen Schwenkendposition (in der Zeichnung mit II bezeichnet) an die Umluftöffnung 38 anschließt (und die Frischluftöffnung 37 vollständig absperrt) und in einer Mittelposition (in der Zeichnung mit III bezeichnet) den oberen Gebläseeinlaß 30 mit der Frischluftöffnung 37 und den unteren Gebläseeinlaß 31 mit der Umluftöffnung 38 verbindet. Zwischen diesen drei Schwenkpositionen I-III kann die Schwenkklappe 40 jede beliebige Schwenklage einnehmen. Wie hier nicht weiter dargestellt ist, ist die Schwenkklappe 40 ebenfalls motorisch betätigt. Durch die dreistufig schwenkbare Schwenkklappe 40, die in diese drei Schwenkstufen diskret oder kontinuierlich überführbar ist, werden die beiden Luftströmungswege 11, 12 im Klimakasten 10, die in Einbaulage des Klimakastens 10 übereinanderliegen durch das zweiflutige Gebläse 24 in der Schwenkposition I ausschließlich mit Frischluft, in der Schwenkposition II nur mit Umluft und in der Schwenkposition III getrennt mit Frisch- und Umluft versorgt, wobei der obere Luftströmungsweg 11 Frischluft und der untere Luftströmungsweg 12 Umluft erhält. In Schwenkposition I der Schwenkklappe 40 wird vorzugsweise die Luftmischklappe 23 im Luftverteilerraum 15 so gestellt, daß die Öffnung 22 in der Trennwand 21 freigegeben ist und somit der Luftauslaß 17 zur Defrosterdüse mit beiden Luftströmungswegen 11, 12 verbunden ist und die beiden Luftauslässe 18, 19 abgesperrt sind. Dadurch wird der Defrosterdüse eine sehr große Luftmenge von trockener Frischluft zugeführt, so daß eine sehr gute Beschlagfreihaltung der Frontscheibe gewährleistet ist. In der Schwenkposition II der Schwenkklappe 40 wird vorzugsweise die Luftmischklappe 23 so geschwenkt, daß sie die Öffnung 22 zwischen den beiden Kammerteilen 151 und 152 verschließt. Dadurch ist der Luftauslaß 17 für die Defrosterdüsen an den mit Frischluft beaufschlagten oberen Luftströmungsweg 11 angeschlossen, während die beiden Luftauslässe 18, 19 für die Mittel- und Fußraumdüsen an dem mit Umluft beaufschlagten unteren Luftströmungsweg 12 liegen. Da die Frischluft im oberen Luftströmungsweg 11 und die Umluft im unteren Luftströmungsweg 12 den gleichen Wärmetauscher 14 durchströmt, bei dem noch zusätzlich der Einlauf des Kühlwassers unten und der Auslauf des Kühlwassers oben angeordnet ist, und die Umluft bereits eine höhere Temperatur als die Frischluft aufweist, wird eine höhere Aufheizung der über die Luftauslässe 18, 19 ausströmenden Luft gegenüber der zur Defrosterdüse gelangenden Luft erreicht. Hierdurch wird neben der guten Belüftung der Frontscheibe durch die aufgewärmte trockene Frischluft eine Energieeinsparung durch die Beheizung der Fahrgastzelle mit Umluft erreicht. Diese Energieeinsparung wird auch im Kühlbetrieb erzielt, da die Umluft weniger stark gekühlt werden muß als die aus der Fahrzeugumgebung angesaugte Frischluft.

Claims (3)

1. Klimaanlage für Fahrgastzellen von Fahrzeugen, mit einem Klimakasten (10), in dem Luft in zwei voneinander getrennten, in Einbaulage des Klimakastens (10) vertikal übereinanderliegenden Strömungswegen (11, 12) einen Verdampfer (13) und einen Wärmetauscher (14) durchströmt, und in dem die aus den Luftströmungswegen (11, 12) ausströmenden Luftströme in einer mit Luftauslässen (17-19) zur zonenspezifischen Belüftung der Fahrgastzelle versehenen Luftverteilkammer (15), die einen Luftauslaß (17) für Defrosterdüsen, einen Luftauslaß (18) für Mittel- und Seitendüsen und einen Luftauslaß (19) für Fußraumdüsen in der Fahrgastzelle aufweist, mittels einer zwischen zwei Schwenkendstellungen schwenkbaren Luftmischklappe (23) mischbar sind, wobei in der ersten Schwenkendstellung der Luftauslaß (17) für die Defrosterdüsen an dem oberen Strömungsweg (11) liegt und die Luftauslässe (18, 19) für die Mittel- und Seitendüsen sowie Fußraumdüsen an dem unteren Luftströmungsweg (12) liegen, und mit einem zweiflutigen Gebläse (24), das zwei an jeweils einem der Strömungswege (11, 12) des Klimakastens (10) angeschlossene Gebläseauslässe (25, 26) und zwei Gebläseeinlässe (30, 31) mit vorgeordnetem Luftleitstutzen (36) aufweist, in dem ein Luftsteuerglied (39) zum Beaufschlagen der Gebläseeinlässe (30, 31) mit über Frisch- und Umluftöffnungen (37, 38) in den Luftleitstutzen (36) ansaugbarer Frisch- und/oder Umluft angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftsteuerglied (39) eine einflügelige Schwenkklappe (40) aufweist, die mit ihrer Schwenkachse (41) zwischen einer einzigen Frischluftöffnung (37) und einer einzigen Umluftöffnung (38), die im Luftleitstutzen (36) nebeneinanderliegen, angeordnet und so bemessen ist, daß sie beide Gebläseeinlässe (30, 31) in einer ersten Schwenkendposition (I) an die Frischluftöffnung (37) und in einer zweiten Schwenkendposition (II) an die Umluftöffnung (38) anschließt und in einer zwischen den Schwenkendpositionen (I, II) liegenden Mittelposition (III) den einen Gebläseeinlaß (30), der derjenigen Gebläseflut zugehörig ist, deren Gebläseauslaß (25) an dem oberen Luftströmungsweg (11) liegt, mit der Frischluftöffnung (37) und den anderen Gebläseeinlaß (31) mit der Umluftöffnung (38) verbindet und daß die Anordnung der Luftauslässe (17-19) und der Luftmischklappe (23) in der Luftverteilkammer (15) so getroffen ist, daß die Luftmischklappe (23) in jede beliebige Schwenklage zwischen der ersten Schwenkendstellung und einer zweiten Schwenkendstellung, in der sie den Luftauslaß (17) für die Defrosterdüsen an beide Luftströmungswege (11, 12) legt und die Luftauslässe (17, 18) für Mittel- und Seitendüsen sowie Fußraumdüsen vollständig absperrt, schwenkbar ist.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkklappe (40) so ausgebildet ist, daß sie in jede Schwenklage zwischen den drei definierten Schwenkpositionen (I, II, III) überführbar ist.

3. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Luftauslaß (17-19) eine Absperrklappe (20) zugeordnet ist.