DE2852079C2 - Vorrichtung zur Beheizung und/oder Belüftung von Fahrerkabinen, Fahrgasträumen od.dgl. in Nutzfahrzeugen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beheizung und/oder Belüftung von Fahrerkabinen, Fahrgasträumen od. dgl. in Nutzfahrzeugen der im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen Art.
• Bei einer derartigen bekannten Vorrichtung (DE-GM 76 13 984) wird während der Fahrt die hinter der Frischlufteinlaßöffnung angeordnete Pendelklappe durch den Staudruck geöffnet, so daß die frei verstellbar gelagerte Pendelklappe durch die Druckdifferenz zwischen dem Staudruck während der Fahrt und dem von dem Gebläse aufgebauten jeweiligen Innendruck der Vorrichtung steuerbar ist. Die Stellung der Pendelklappe, die von der geschwindigkeitsabhängigen Stauluft-Beaufschlagung abhängig ist, steuert so das Ein- und Ausschalten des Gebläses. Auf diese Weise ist unabhängig von dem jeweiligen Fahrverhalten, insbesondere der gemessenen Fahrgeschwindigkeit, innerhalb der Vorrichtung ein konstanter Druck erreichbar, der an den Luftaustrittsöffnungen eine gleichmäßige Fließgeschwindigkeit sicherstellt. Bei einer Zunahme der Fahrgeschwindigkeit über beispielsweise 70 km/h, kann das Gebläse abgeschaltet werden, wodurch sich eine Geräuschminderung ergibt, der Leistungsaufwand für das Gebläse herabgesetzt wird und die Betriebsdauer der Motoren - Kohlebürstenverschleiß - entsprechend zunimmt. Diese bekannte Vorrichtung ist speziell für die Belüftung von Omnibussen vorgesehen und deshalb an der Frontseite innerhalb von Lüftungskanälen angeordnet, die sich in Längsrichtung durch den Fahrgastraum erstrecken. Zur Belüftung der Fahrgastplätze ist der Kanal mit Belüftungsdüsen versehen, die schwenkbar gelagert und einzeln verschließbar sind. Die Anordnung der Mündung des Gebläses ist dabei unabhängig von der der Frischlufteinlaßöffnung. Die Mündung des Gebläses ist offen, so daß die Strömungsverhältnisse innerhalb des Lüftungskanals schwanken können, zumal die Bewegung der Pendelklappe allenfalls durch Bremsorgane zu dämpfen ist, die ständig wirksam sind. Die während der Fahrt von dem Fahrzeug auf die Pendelklappe ausgeübten Beschleunigungs- und sonstigen Kräfte lassen sich auf diese Weise nicht ausschalten.
• Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, an der bzw. den Luftaustrittsöffnungen uanbhängig von der Fahrgeschwindigkeit eine gleichmäßigere Strömungsgeschwindigkeit zu erzielen und die Steuerung des Gebläses von mechanisch-dynamischen Einflüssen während der Fahrt unabhängiger zu machen.
• Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 vorgeschlagen.
• Durch diese Anordnung wird der Vorteil erreicht, daß mit einer einzigen Pendelklappe die Luftzufuhr über die Frischlufteinlaßöffnung und die Mündungen des oder der Gebläse steuerbar ist. Die Lage der Pendelklappe ist in drei Betriebsstellungen stabilisiert, nämlich an der Frischlufteinlaßöffnung, in der Position der Ruhelage, in der die Mündung des Druckstutzens des Gebläses und die Frischlufteinlaßöffnung geöffnet sind, und an der bzw. den Mündungen des oder der Gebläse, so daß sich in dem Einlaßraum vor dem Wärmetauscher gleichbleibende Strömungsverhältnisse ergeben, die von dem jeweiligen Fahrverhalten, insbesondere der gemessenen Fahrgeschwindigkeit, weniger abhängig sind. Die stabilisierte Schließstellung der Pendelklappe an der Frischlufteinlaßöffnung ergibt sich dadurch, daß die Pendelklappe ausgehend von dem Bereich ihres Lagers entgegen der Strömungsrichtung geneigt ist. Bei langsamer Fahrt, auch auf unebenem Untergrund, verbleibt deshalb die Pendelklappe in dieser Schließstellung. Das Gebläse kann mit einer beliebig einstellbaren Geschwindigkeit arbeiten, wobei verhindert ist, daß aus dem Einlaßraum Luft durch die Frischlufteinlaßöffnung entweicht.
• Entsteht oder erhöht sich während der Fahrt der Staudruck an der Frischlufteinlaßöffnung, so wird die Pendelklappe in die stabile Ruhelage geschwenkt, in der sie im wesentlichen horizontal oberhalb der Mündung des Gebläses durch die Feder gehalten wird. Auf diese Weise ergibt sich ein Mischbetrieb, und bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit wird der Staudruck in dem Einlaßraum größer, während die Strömung im Bereich der Mündung bzw. Mündungen abnimmt. Die Summe der Querschnitte der Mündungen der Druckstutzen der Gebläse in kleiner als der Querschnitt der Frischlufteinlaßöffnung. Dabei stellen die Läufer der Gebläse einen Strömungwiderstand für die Stauluft dar, die über die Gebläse zugeführt wird. Es kann sich dann durch den Überdruck in dem Einlaßraum um die Ränder der Pendelklappe herum ein Sog in die Druckstutzen der Gebläse hinein ergeben, der die Pendelklappe in Richtung der Mündungen der Gebläse saugt, so daß die Pendelklappe die Mündungen fest verschließt. Dieses wird auch dadurch begünstigt, daß die Pendelklappe kurz vor Erreichen der Schließstellung den Fühler betätigt, der die Stromversorgung der Gebläse unterbricht.
• Besonders vorteilhaft kann die flach rechteckige Pendelklappe in einer einstückigen Kunststoffwanne angeordnet sein, die durch die ältere deutsche Patentanmeldung P 28 43 746.9 bereits Stand der Technik gemäß § 3, Abs. 2 PatG 1981 ist und die von einer offenen Basisfläche zu einem Boden konvergierende Stirn- und Seitenwände aufweist. Die stromauf liegende Stirnwand weist die Lufteintrittsöffnungen mit Anschlüssen für mindestens ein Gebläse auf und verläuft unter einem relativ großen, spitzen Scheitelwinkel zu der Basisfläche. Die sich gegenüberliegenden Seitenwände haben zur seitlichen Abstützung der Einlaßseite des Wärmetauschers nach innen vorspringende Einbuchtungen, die Konsolenflächen bilden, die gegenüber der Basisfläche unter einem spitzen Winkel geneigt sind der etwa der Hälfte des Scheitelwinkels der stromauf liegenden Stirnwand entspricht. Die stromab liegende Stirnwand und die Basisfläche bilden auf der Auslaßseite des Wärmetauschers mit etwa gleicher Schenkellänge einen prismatischen Raum mit in der Hauptströmungsrichtung liegenden Luftaustrittsöffnungen. Damit ist der Wärmetauscher derart geneigt angeordnet, daß ein etwa prismatischer Einlaßraum entsteht, der gerade ausreichend Platz zum freien Verschwenken der Penkelklappe läßt.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, bei dem eine Kunststoffwanne Anwendung findet, die in Seitenansicht und teilweise im Schnitt gezeichnet ist.
• Die Kunststoffwanne 11 kann aus Polyurethan, Hart-PVC, Polyester od. dgl. mit oder ohne Glasfaserverstärkung bestehen. Die Kunststoffwanne 11 hat eine offene rechteckige Basisfläche 12, die von einem umlaufenden Flansch 13 umschlossen ist. Zur Befestigung der Kunststoffwanne 11 an einem Deckel 15 bzw. einem anderen Karosserieteil sind in dem Flansch 13 Bohrungen 16 vorgesehen. Der Deckel 15 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Luftaustrittsöffnung 17 versehen, die durch eine Leitklappe 77verschließbar ist. Durch die Leitklappe 77 kann der austretende Luftstrom in eine bestimmte Richtung gelenkt werden. Anstelle einer einzigen Luftaustrittsöffnung können auch mehrere Luftaustrittsschlitze od. dgl. vorgesehen sein.
• Zweckmäßigerweise sind an dem Flansch 13 Versteifungsrippen 18 angeformt, die in Seitenwände 20, 21 und rechteckige Stirnwände 30, 31 übergehen. Die beiden Seitenwände 20, 21 und die beiden Stirnwände 30, 31 konvergieren von der offenen Basisfläche 12 in Richtung eines Bodens 19, der im wesentlichen parallel zu der Basisfläche 12 verläuft, so daß die Kunststoffwanne 11 stapelfähig ist.
• Die beiden Seitenwände 20, 21 konvergieren mit einem Außenwinkel von etwa 80°. Sie weisen jeweils eine nach innen vorspringende Einbuchtung 22 mit einer Konsolenfläche 23 auf, die gegenüber der Basisfläche 12 unter einem spitzen Winkel von etwa 42° geneigt ist. In der Zeichnung ist die Einbuchtung erkennbar, die der hinten liegenden Seitenwand 20 zugeordnet ist. Dieser spitze Winkel entspricht etwa der Hälfte des Scheitelwinkels der stromauf liegenden, rechteckigen Stirnwand 30 mit der Basisfläche 12. Unter einem rechten Winkel zu den beiden Konsolenflächen 23 verläuft zwischen dem Boden 19 und der stromab weisenden, rechteckigen Stirnwand 31 ein rechteckiger Wandteil 32. Auf dem Wandteil 32 und den Konsolenflächen 23 ist ein quaderförmiger Wärmetauscher 24 angeordnet, dessen seitliche Sammler der Konizität der Seitenwände 20, 21 angepaßt sind. Auf diese Weise ergeben sich nahe der Basisfläche 12 an den Sammlern vergrößerte Bereiche für die Wasseranschlüsse 25. Die Wasserleitungen können durch die Stirnwand 30 oder eine der Seitenwände 20, 21 aus der Wanne 11 herausgeführt werden. Der Wärmetauscher 24kann auch mit Öl betrieben werden.
• Der Wärmetauscher 24 hat eine Einlaßseite 26 und eine Auslaßseite 27 für die Luftströmung. Da der Wärmetauscher 24 sich im wesentlichen diagonal durch die Kunststoffwanne 11 erstreckt, unterteilt er diese in einen Einlaßraum 28 und einen Auslaßraum 29. Beide Räume 28 und 29 sind durch den Wärmetauscher 24 vollständig voneinander getrennt, zumal ohne zusätzliche Dichtungseinlagen eine ausreichende Abdichtung zwischen den seitlichen Sammlern und den konischen Seitenwänden 20, 21 sowie dem Wandteil 32 und den Konsolenflächen 23 gegeben ist. Lediglich zwischen der oberen Kante des Wärmetauschers 24 und dem Deckel 15 bzw. dem anschließenden Karosserieteil kann eine abdichtende Einlage vorgesehen werden.
• Die stromauf liegende Stirnwand 30 der Kunststoffwanne 11 ist unter einem relativ großen, spitzen Scheitelwinkel von α = 80° zu der Basisfläche 12 geneigt. In der rechteckigen Stirnwand 30 sind zweckmäßigerweise vier rechteckige Mündungen 33 ausgebildet, von denen eine im Querschnitt gezeigt ist und die mit Anschlüssen 34 für Gebläse 35 versehen sind. Die Anschlüsse 34 können in Form von Schrauben und Bohrungen, vorspringenden Zapfen, Schnellverschlüssen od. dgl. ausgebildet sein. Diese dienen zur Befestigung der Druckstutzen 36 der Gebläse 35. Zweckmäßigerweise finden zwei doppelflutige Radialgebläse 35 Anwendung, die vier Druckstutzen 36 haben, die den vier Mündungen 33 in der Stirnwand 30 zugeordnet sind. Die Anordnung der Mündungen 33 gegenüber dem Wärmetauscher 24 entspricht der gemäß der deutschen Patentanmeldung P 28 43 746.9. Entsprechendes gilt für die Auslaßseite 27 des Wärmetauschers 24, auf der die stromab liegende Stirnwand 31 und der entsprechende Teil der Basisfläche 12 den prismatischen Auslaßraum 29 mit den Luftaustrittsöffnungen 17, 37 bilden. Die Leitklappe 77 kann ganz oder teilweise in den Auslaßraum 29 hinein schwenkbar angeordnet sein. Die zusätzlichen Luftaustrittsöffnungen 37 sind an sich verschlossen, haben jedoch Sollbruchstellen zum Anschluß von Düsen oder Rohrleitungen zur Belüftung der Windschutzscheibe und/oder der Seitenscheiben im Bereich des Fahrerplatzes. Da die Vorrichtung als Frontheizer ausgebildet ist, kann die Kunststoffwanne 11 mit dem Wärmetauscher 24 und dem Gebläse 35 unterhalb der Windschutzscheibe hinter der Frontwand 50 angeordnet werden. In der Frontwand 50 sind Staulufteintrittsöffnungen 51 vorgesehen, die im Bereich der Frischlufteinlaßöffnung 69 angeordnet sind. Weitere Staulufteintrittsöffnungen sind zweckmäßigerweise im Bereich der Radialgebläse 35 vorgesehen. Diese können auch mit Umluft aus dem Fahrgastraum oder der Fahrerkabine versorgt werden, wobei für die Steuerung des Verhältnisses von Umluft zu Frischluft Steuerklappen vorgesehen sein können.
• In dem prismatischen Einlaßraum 28 ist eine flach rechteckige Pendelklappe 70 um eine Achse 71 schwenkbar gelagert, die in miteinander fluchtenden Lagerbohrungen 72 geführt ist, die in den sich gegenüberliegenden Seitenwänden 20 und 21 angeordnet sind. Die Pendelklappe 70 ist derart bemessen, daß sie zwischen den beiden nach innen vorspringenden Einbuchtungen 22 und an dem Wärmetauscher 24 vorbei frei verschwenkbar ist, jedoch die Frischlufteinlaßöffnung 69 bzw. alle Mündungen 33 vollständig abdecken kann.
• Die Frischlufteinlaßöffnung 69 und jede der Mündungen 33 sind von einem elastischen Dichtungsband 73 umschlossen, das einen etwa rechteckigen Querschnitt hat und aus Schaumkunststoff od. dgl. besteht.
• Die Pendelklappe 70 kann aus einem Strangpreßprofil, beispielsweise aus Aluminium, bestehen, an das die Achse 71 unmittelbar angeformt ist. Diese versteift die Pendelklappe 70 und bildet gleichzeitig die Achsstummel, die in den Lagerbohrungen 72 geführt sind. Die in Richtung der Mündungen 33 weisende Oberfläche der Pendelklappe 70 ist plan ausgebildet und kann sich flach gegen die zugeordneten Dichtungsbänder 73 legen. Auf der anderen Seite der Pendelklappe 70 ist ein umlaufender, erhabener Dichtungsrand 74 mit balliger, zylindrischer Oberfläche angeordnet, der in der stabilisierten Schließstellung der Pendelklappe 70 teilweise in das Dichtungsband 73 eingebettet ist, wie es die Zeichnung zeigt. Der Dichtungsrand 74 kann über ein Stützelement 75 derart gegenüber der Pendelklappe 70 ausgerichtet sein, daß er im Bereich der Achse 71 von der Pendelklappe 70 einen größeren Abstand hat als im Bereich des der Achse 71 gegenüberliegenden Randes. Das Stützelement 75 ist eine durchgehende strömungsdichte Wand, die auch durch einen abgekanteten Rand der Pendelklappe 70 gebildet sein kann. Auf diese Weise ergibt sich eine gleichmäßige Dichtungswirkung auf dem gesamten Umfang der Frischlufteinlaßöffnung 69, wobei die Pendelklappe 70 gegenüber dieser dadurch stabilisiert ist, daß die Achse 71 unter Abstand von dem Boden 19 angeordnet ist. Der Schwerpunkt der entgegen der Strömungsrichtung geneigten Pendelklappe 70 liegt damit zwischen dem Dichtungsband 73 und der Achse 71. Der gleiche Stabilisierungseffekt ist dadurch erreichbar, daß der Boden 19 ganz oder teilweise entgegen der Strömungsrichtung geneigt ist, wobei auch die Möglichkeit besteht, die Kunststoffwanne 11 entsprechend schräg anzuordnen.
• Zwischen den Dichtungsbändern 73 zweiter benachbarter Mündungen 33 ist eine Feder 76 vorgesehen, die an der Stirnwand 30 befestigt ist. Es können auch mehrere Federn 76 zwischen jeweils benachbarten Mündungen 33 vorgesehen sein, wobei anstelle der dargestellten Schraubenfeder 76 auch mindestens eine Blattfeder Anwendung finden kann, die an die Stirnwand 30 angenietet ist. Die Auslenkung der Feder 76 ist derart bemessen, daß sie in ihrem entspannten Zustand, der dargestellt ist, die stabile Ruhelage der Pendelklappe 70 bestimmt. In dieser stabilen Ruhelage sind die Frischlufteinlaßöffnung 69 und die Mündungen 33 geöffnet, wobei die Summe der Querschnitte der Mündungen 33 geringer ist als der Querschnitt der Frischlufteinlaßöffnung 69.
• Ebenfalls zwischen den umlaufenden Dichtungsbändern 73 zweier benachbarter Mündungen 33 ist der freie Arm 78 eines als Lamellenschalter ausgebildeten Fühlers 80 angeordnet, dessen freier Arm 78 in der gezeigten Stellung mit einer Kontaktlamelle 79 in Eingriff steht, so daß der Fühler 80 geschlossen ist, der in dem Speisestromkreis der Motoren der Gebläse 35 liegt. Die Gebläse 35 haben zweckmäßigerweise drei Schaltstufen, die beliebig wählbar sind, und in denen die Gebläse 35 betrieben werden, wenn sich die Pendelklappe 70 in der stabilisierten Schließstellung vor der Frischlufteinlaßöffnung 69 oder in der stabilen Ruhelage durch die Feder 76 abgestützt befindet. Steigt jedoch der Druck innerhalb des Einlaßraumes 28 unter der Wirkung des Staudruckes an, so drückt die Pendelklappe 70 die Feder 76 zusammen, kommt mit dem freien Arm 78 in Eingriff und öffnet so den Fühler 80, der die Stromversorgung der Gebläse 35 unterbricht. Dadurch wird der Gegendruck an den Mündungen 33 schlagartig abgebaut und die Pendelklappe 70 mit der planen Oberfläche gegen die Dichtungsbänder 73 der Mündungen 33 gedrückt. Die Abschaltung der Gebläse 35 erfolgt zweckmäßigerweise sobald die Staudruckleistung die Gebläseleistung um 10% übersteigt.
• Anstelle des Fühlers 80 kann ein anderer Unterbrecher vorgesehen werden, der auch in einer der Seitenwände 20, 21 angeordnet und durch eine Schmalseite der Pendelklappe 70 gesteuert werden könnte. Ebenso kann einem der freien Enden der Achse 71 ein Unterbrecher zugeordnet sein.
• Eine weitere Ausführungsform besteht darin, ohne Kunststoffwanne die Pendelklappe 70 direkt an der Frontwand 50 hinter den Staulufteintrittsöffnungen 51 zu lagern. Die Mündungen 33 können dann innerhalb einer Zwischenwand angeordnet werden, die sich zwischen der Frontwand 50 und dem Deckel 15 bzw. einem entsprechenden Karosserieteil erstreckt. Zwischen diesen beiden parallelen Wänden kann auch der Wärmetauscher 24 angeordnet werden.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Beheizung und/oder Belüftung von Fahrerkabinen, Fahrgasträumen od. dgl. in Nutzfahrzeugen, wie beispielsweise Omnibussen, mit mindestens einem Frisch- und gegebenenfalls Umluft zuführenden Gebläse, mindestens einer in Fahrtrichtung weisenden Einlaßöffnung für Frischluft, hinter der eine verschwenkbar gelagerte Pendelklappe angeordnet ist, die während der Fahrt von Stauluft beaufschlagt und in deren Bereich ein das Gebläse steuernder, durch die Pendelklappe betätigbarer Fühler angeordnet ist, gegebenenfalls einem Wärmetauscher, und mit in den Fahrzeuginnenraum weisenden Luftaustrittsöffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelklappe (70) um eine horizontale Achse (71) schwenkbar zwischen der Frischlufteinlaßöffnung (69) und der Mündung (33) des Druckstutzens (36) des Gebläses (35) angeordnet ist, daß eine Feder (76) die Pendelklappe (70) in einer stabilen Ruhelage hält, in der die Mündung (33) des Druckstutzens (36) des Gebläses (35) und die Frischlufteinlaßöffnung (69) geöffnet sind, und daß der Fühler (80) zwischen der Position der stabilen Ruhelage und der Mündung (33) des Druckstutzens (36) des Gebläses (35) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem gemäß DE-PS 28 43 746 ausgebildeten Gehäuse einschließlich der entsprechend angeordneten Wärmetauscher (24) und Gebläse (35), wobei der Boden (19) des als einstückige Kunststoffwanne (11) ausgebildeten Gehäuses die Frischlufteinlaßöffnung (69) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischlufteinlaßöffnung (69) einen größeren Querschnitt hat als die Summe der Querschnitte der Mündungen (33) der Druckstutzen (36).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Pendelklappe (70) in der Schließstellung gegenüber der Frischlufteinlaßöffnung (69) stabilisiert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischlufteinlaßöffnung (69), ausgehend von der horizontalen Achse (71) der Pendelklappe (70), entgegen der Strömungsrichtung geneigt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischlufteinlaßöffnung (69) vertikal ausgerichtet ist und die Achse (71) der Pendelklappe (70) unter einem Abstand von dem die Frischlufteinlaßöffnung (69) aufweisenden Boden (19) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischlufteinlaßöffnung (69) und die Mündungen (33) der Druckstutzen (36) der Gebläse (35) von elastischem Dichtungsband (73) umschlossen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Frischlufteinlaßöffnung (69) zugewandten Oberfläche der Pendelklappe (70) ein umlaufender, erhabener Dichtungsrand (74) mit zylindrischer Oberfläche angeordnet ist, der in der stabilisierten Schließstellung der Pendelklappe (70) teilweise in das Dichtungsband (73) dringt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsrand (74) im Bereich der Achse (71) der Pendelklappe (70) von dieser einen größeren Abstand hat als im Bereich des der Achse (71) gegenüberliegenden Randes.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelklappe (70) aus oberflächengeschütztem Stahlblech oder einem Stangpreßprofil, vorzugsweise aus Aluminium, besteht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelklappe (70) als Kunststoffspritzteil ausgebildet ist.