DE602004003776T2

DE602004003776T2 - Luftverteilungsvorrichtung basierend auf dem coanda Effekt mit System zur Übertragung einer Drehbewegung auf eine nicht richtig orientierte Luftströmung

Info

Publication number: DE602004003776T2
Application number: DE200460003776
Authority: DE
Inventors: Francesco Butera; Marco Biasiotto; Stefano Alacqua
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2024-11-27
Also published as: CN1629501A; JP4302047B2; ITTO20031009A1; EP1544006B1; JP2005178759A; DE602004003776D1; ES2277189T3; EP1544006A1; CN100489319C; ATE348720T1; US7000639B2; US20050130579A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Luftverteilungsvorrichtungen basierend auf dem Coanda-Effekt, von dem Typ umfassend einen stromaufwärts gesetzten Kanal, welcher in eine Mehrzahl von stromabwärts gesetzten Kanälen abzweigt, und Mittel, welche ausgelegt sind zum Ablenken der Luftströmung, welche den Kanal durchquert, in den einen oder den anderen der Kanäle, unter Ausnutzung des Coanda-Effekts.
Der Coanda-Effekt ist das Phänomen, in dem eine Luftströmung, welche aus einem Kanal austritt, dazu neigt, an einer Wand, welche angrenzend dazu ist, „anzuhaften". In einer von dem Anmelder zuvor vorgeschlagenen Vorrichtung umfassen die Mittel zur Ablenkung durch den Coanda-Effekt ein erstes mobiles Element, welches auf einer Wand des Kanals bereitgestellt wird, welches stromaufwärts gesetzt ist in der Nähe des Einlasses von einem der stromabwärts gesetzten Kanäle und versetzt werden kann zwischen einer ersten Position, in welcher es nicht mit der Luftströmung durch den stromaufwärts gesetzten Kanal interferiert, und einer zweiten Position, in welcher es in die Strömung hineinragt, so dass in der ersten Position des mobilen Elementes die Strömung in den ersten stromaufwärts gesetzten Kanal eintritt, haften bleibend auf einer Wand von diesem durch den Coanda-Effekt, während in der zweiten Position des mobilen Elementes die Strömung, welche den stromaufwärts gesetzten Kanal durchquert, dazu neigt, auf einer Wand eines zweiten stromabwärts gesetzten Kanals, welche der ersten Wand gegenüberliegt, haften zu bleiben, so dass die Strömung in den zweiten stromabwärts gesetzten Kanal eintritt.
Eine Vorrichtung, wie sie in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dargelegt ist, ist aus EP-A-1 382 472 bekannt, welche Teil des Standes der Technik entsprechend Art. 54 (3) und (4) EPÜ ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Luftverteilungsvorrichtung basierend auf dem Coanda-Effekt des oben angegebenen Typs bereitzustellen, welche noch effizienter sein wird als die bis jetzt vorgeschlagenen Vorrichtungen.
Um die Aufgabe zu erfüllen, ist der Gegenstand der Erfindung eine Luftverteilungsvorrichtung basierend auf dem Coanda-Effekt des oben beschriebenen Typs, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bereich, welcher die Eingangsenden von zwei stromabwärts gesetzten Kanälen teilt, der Einlass eines Rezirkulationsdurchgangs bereitgestellt wird mit einem Auslass, welcher in einen der zwei stromabwärts gesetzten Kanäle ausfällt und derart geformt ist, um eine Luftzirkulation zu dem Einlass von einem der zwei stromabwärts gesetzten Kanäle zu erzeugen, welche den Einlass des Kanals abdeckt, wenn die Luftströmung in den anderen stromabwärts gesetzten Kanal abgeschwenkt wird.
Vorzugsweise wird diese Lösung benutzt in Kombination mit Mitteln zum Ablenken der Luft durch den Coanda-Effekt, welche zwei mobile Elemente umfassen, welche auf gegenüberliegenden Wänden des stromaufwärts gesetzten Kanals angeordnet sind und jeweils versetzbar sind zwischen einer ersten Position, in welcher es nicht mit der Luftströmung interferiert, und einer zweiten Position, in welcher es in die Strömung hineinragt, wobei die mobilen Elemente im Gleichlauf (synchron) miteinander versetzbar sind, so dass, wenn das erste mobile Element in seiner ersten Position ist, das zweite mobile Element in seiner zweiten Position ist und wenn umgekehrt das erste mobile Element in seiner zweiten Position ist, das zweite mobile Element in seiner ersten Position ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Eigenschaft kann auch eines der mobilen Elemente so geformt sein, dass, wenn es in seiner zweiten Position ist, in der es in einen entsprechenden Kanal hineinragt, es mit der möglichen nicht richtig orientierten Luftströmung interferiert, um eine Drehbewegung auf die Strömung zu übertragen, welche einen der stromabwärts gesetzten Kanäle abdeckt, wenn die Luftströmung in den anderen Kanal gelenkt wird.
Eine bevorzugte Anwendung der Luftverteilungsvorrichtung entsprechend der Erfindung besteht aus den Luftverteilungssystemen, welche in Armaturenbrettern von Kraftfahrzeugen eingebaut sind. Es ist jedoch offensichtlich, dass die Luftverteilungsvorrichtung nach dem Coanda-Effekt entsprechend der Erfindung zur allgemeinen Anwendung bestimmt ist.
Im Folgenden wird die Erfindung nun detailliert beschrieben werden mit Bezug auf die Anwendung in dem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs.
In den beigefügten Zeichnungen, welche rein als nichtbegrenzendes Beispiel bereitgestellt werden:
1 ist eine Darstellung, welche das dem Luftverteilungssystem entsprechend der Erfindung zugrundeliegende Prinzip darstellt;
2 ist eine teilweise schematische perspektivische Ansicht des Luftverteilungssystems für das Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs entsprechend der Erfindung;
3 ist eine Ansicht, in einem vergrößerten Maßstab, eines Details der 2;
4, 5 und 6 sind Querschnittsansichten, in einem vergrößerten Maßstab, eines Details der 3, welche das System entsprechend der Erfindung in verschiedenen Betriebszuständen zeigen;
7 ist eine perspektivische schematische Ansicht eines Details der 4-6;
8 ist eine schematische Ansicht des Aktuators des in 7 dargestellten Gegenstands; und
9 stellt eine Variante der 7 dar.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 als Ganzes ein, nur schematisch dargestelltes, Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs, wobei dabei innerhalb des Armatu renbrettes ein Luftverteilungssystem 2 bereitgestellt wird. Das System 2 umfasst einen Hauptkanal, welcher Luft von dem Luftaufbereitungssystem erhält, einschließlich eines Hauptlüfters 4 und einer Heizung/Verdunsters 5. Der Hauptkanal 3 fällt aus in ein Übergangsstück oder Querbalken 6, von welchem vier zusätzliche Kanäle 7 abzweigen, welche parallel zueinander entlang dem Armaturenbrett verteilt sind, ein Paar auf der Fahrerseite und ein Paar auf der Beifahrerseite, wobei jedes Paar einen Kanal umfasst, welcher in der Nähe des Mittelteils des Armaturenbretts liegt, und einen Kanal, welcher näher an einem Seitenfenster des Kraftfahrzeugs liegt. Jeder zusätzliche Kanal 7 zweigt ab in drei Endkanäle 8, 9, 10 (siehe auch 2), von denen jeder in einer Luftausströmöffnung in dem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs endet. Insbesondere befördert der Kanal 8 Luft zu den Öffnungen 11, welche am Fuß der Windschutzscheibe angeordnet sind zum Lenken der Luftströmung auf die Innenoberfläche der letzteren. Der Kanal 9 endet in einer oder mehreren Öffnungen 12, welche auf der Vorderseite, auf dem Armaturenbrett, angeordnet sind zum Lenken von Luft in Richtung des Fahrgastraums des Kraftfahrzeugs, und der Kanal 10 endet in einer oder mehreren Öffnungen 13, welche eine Luftströmung in Richtung des Bodens des Fahrgastraums lenken.
In dem Bereich, in welchem jeder zusätzliche Kanal 7 in die drei Endkanäle 8, 9, 10 abzweigt, werden Mittel zum Verteilen der Luftströmung zwischen den Endkanälen bereitgestellt, welche im Folgenden detailliert beschrieben werden.
Eine wichtige Eigenschaft, welche den Gegenstand einer separaten Anmeldung bildet, liegt in der Tatsache, dass jeder der zusätzlichen Kanäle 7 mit einer zusätzlichen und unabhängigen Einheit zum Regulieren von wenigstens einer Eigenschaft der Luftströmung versehen ist. Insbesondere sind in dem Beispiel der dargestellten Ausführungsform eine Einheit 14 zum Regulieren der Flussrate der Luft und eine Einheit 15 zum Regulieren der Temperatur der Luft mit jedem zusätzlichen Kanal 7 verbunden. In dem dargestellten Beispiel umfasst die Einheit 14 einen Lüfter mit einem entsprechenden elektrischen Steuermotor, während die Einheit 15 ein Querprofil des Kanals umfasst, in welchem ein elektrischer Widerstand eingebracht ist.
Daher ermöglicht das dargestellte Verteilungssystem die Regulierung der Rate und/oder der Temperatur der Luftströmung, welche aus den Öffnungen 11, 12, 13 austritt, separat für jeden der zusätzlichen Kanäle 7, d.h. in dem Fall des dargestellten Beispiels separat für den Fahrerbereich und für den Beifahrerbereich und für jeden der Bereiche separat für den mittleren Bereich des Armaturenbretts und für den Bereich in der Nähe des Fensters.
4-6 stellen die Art und Weise dar, in welcher die Verteilung der Luft, welche aus jedem zusätzlichen Kanal 7 kommt, in die davon abzweigenden Endkanäle 8, 9, 10 gesteuert wird.
Mit Bezug auf die Zeichnungen hat der erste Endkanal 8 eine erste gebogene Wand 8a, welche auf der Verlängerung einer entsprechenden Wand 7a des zusätzlichen Kanals 7 festgelegt ist. In einer Position, welche dieser Wand entspricht, ist ein mobiles Element 16 mit dem Kanal verbunden, welches pendelnd um eine Achse des Gelenks 17 auf der Wand 7a angebracht ist und zwischen einer ersten Position, in 4 zu erkennen, und einer zweiten Position, in 5 zu erkennen, versetzt werden kann. In der ersten Position, welche in 4 dargestellt ist, interferiert das mobile Element 16 nicht mit der Luftströmung F, welche aus dem zusätzlichen Kanal 7 kommt, so dass die Strömung „angehaftet" bleibt auf den Wänden 7a und 8a und daher in den ersten Endkanal 8 eintritt. In der zweiten Position des mobilen Elements 16, welche in 5 dargestellt ist, ragt das mobile Element in die Strömung F hinein, so dass es die Strömung dazu einlädt, durch den Coanda-Effekt auf einer gebogenen Wand 8b haften zu bleiben, welche der Wand 8a gegenüberliegt und an dem Einlass der zwei Endkanäle 9, 10 angeordnet ist.
Um eine effizientere Verteilung der Luftströmung zwischen dem Endkanal 8 und dem Einlass 8c der zwei Endkanäle 9, 10 zu erhalten, wird ein weiteres mobiles Element 18 bereitgestellt, welches versetzt werden kann zwischen einer ersten Position, in welcher es nicht mit der Strömung F interferiert (in 5 dargestellt), und einer zweiten Position, in welcher es in die Strömung F hineinragt (in 4 dargestellt). Die zwei mobilen Elemente 16, 18 müssen im Gleichlauf gesteuert werden, so dass, wenn das mobile Element 16 in seiner ersten Position ist, das mobile Element 18 in seiner zweiten Position ist (4), wobei, wenn das erste mobile Element 16 in seiner zweiten Position ist, das zweite mobile Element 18 in seiner ersten Position ist (5). In dem Fall des dargestellten Beispiels wird dies sehr einfach erreicht, indem das mobile Element 16 und das mobile Element 18 einen Teil eines Einzelelements 19 bilden, welches beweglich auf der Struktur des Kanals 7 um die Achse 17 angebracht ist. Wie in 7 zu sehen ist, umfasst das Element 19 einen flügelartigen Teil, welcher das Element 16 bestimmt, und einen U-förmigen Teil, welcher starr mit dem Flügel 16 verbunden ist und im Wesentlichen orthogonal dazu ist, einschließlich einer gebogenen Querstrebe, welche das mobile Element 18 bildet.
In dem in 4 dargestellten Zustand fördert das mobile Element 18 das „Anhaften" der Strömung F an die Wand 8 insoweit, dass es die Strömung F daran hindert, auf der Wand 8b haften zu bleiben. In dem in 5 dargestellten Zustand ermöglicht es der Strömung, auf der Wand 8b durch den Coanda-Effekt zu haften, da das Element 18 die Strömung F nicht stört.
Wie in 4-6 zu sehen ist, wird des Weiteren ein weiteres mobiles Element 19 bereitgestellt, welches ein erstes mobiles Element 16 und ein zweites mobiles Element 18 beinhaltet, welche insgesamt ähnlich zu den oben beschriebenen sind, in einer Position entsprechend den Einlässen 8c der zwei Endkanäle 9, 10. Der Betriebsmodus des zweiten mobilen Elementes ist insgesamt ähnlich zu dem, was oben beschrieben wurde. In dem in 5 dargestellten Zustand begünstigt das zweite mobile Element das Anhaften der Strömung, durch den Coanda-Effekt, an einer ersten gebogenen Wand 9a des Endkanals 9, so dass die Strömung in den Kanal eintritt, während in dem in 6 dargestellten Zustand es das Anhaften der Strömung an einer Wand 10a des Endkanals 10 begünstigt, welche auch gebogen ist, so dass die Strömung in den letzteren Kanal eintritt. Des Weiteren übt das mobile Element 18 in diesem Fall auch die Funktion aus des Interferierens (in dem in 4 dargestellten Zustand) mit einem möglichen Teil der Hauptströmung F, welche in die Einlässe 8c eintreten sollte, wodurch eine Drehbewegung C (4) darauf verliehen wird, welche die Einlässe 8c „versperrt", wodurch jegliche unerwünschten Luftausströmungen in den Kanälen 9, 10 auf ein Minimum reduziert werden.
Für denselben Zweck werden entsprechend der Erfindung in einer Position entsprechend den Einlässen des Endkanals 8 und des Endkanals 9 Luftrezirkulationsdurchgänge 20 bereitgestellt, welche so geformt sind, dass in den in 5 und 6 entsprechend dargestellten Zuständen jegliche mögliche unerwünschte Luftausströmungen eine Luftzirkulation C erzeugen, welche den Kanal versperrt, in welchen die Strömung gelenkt werden soll.
Die mobilen Elemente 19 werden durch Aktuatoren von irgendeinem Typ gesteuert, z.B. elektromagnetische Aktuatoren (wie der Aktuator 40 in 8) oder piezoelektrische Aktuatoren oder Formgedächtnis-Aktuatoren.
8 stellt eine Variante des Elements 19 dar, in welchem der U-förmige Abschnitt, welcher das mobile Element 18 festlegt, auch Flügel 21 beinhaltet mit der Funktion des Glättens der Strömung.
Natürlich können, ohne Präjudiz zu dem Prinzip der Erfindung, die Details der Konstruktion und die Ausführungsformen breit variieren in Hinsicht auf das, was hier rein als Beispiel beschrieben und dargestellt ist, ohne dadurch von dem Schutzumfang der Ansprüche abzuweichen.

Claims

Luftverteilungsvorrichtung basierend auf dem Coanda-Effekt, einen stromaufwärts gesetzten Kanal (7) umfassend, welcher in eine Mehrzahl von stromaufwärts gesetzten Kanälen (8, 9, 10) abzweigt und Mittel zum Ablenken der Luftströmung (F), welche den stromaufwärts gesetzten Kanal durchquert, in den einen oder den anderen der besagten stromaufwärts gesetzten Kanäle (8, 9, 10), unter Ausnutzung des Coanda-Effektes, wobei die Mittel ein erstes mobiles Element (16) umfassen, welches vorgesehen ist auf einer Wand (7a) des stromaufwärts gesetzten Kanals (7) in der Nähe des Einlasses eines Endkanals (8) und versetzt werden kann zwischen einer ersten Position, in welcher es nicht mit der Luftströmung (F) interferiert, und einer zweiten Position, in welcher es in die Strömung hineinragt, so dass in der besagten ersten Position des ersten mobilen Elementes (16) die Strömung in den ersten stromaufwärts gesetzten Kanal (8) eintritt, haftend bleibend, durch den Coanda-Effekt, auf einer Wand (8a) des letzteren, während in der zweiten Position des mobilen Elementes (16) die Luftströmung (F) in einen zweiten stromaufwärts gesetzten Kanal (9) eintritt, zum Haften neigend durch den Coanda-Effekt auf einer Wand (8b) gegenüber der ersten Wand (8a), wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass in dem Bereich, welcher die Eingangsenden von zwei stromaufwärts gesetzten Kanäle (8, 9) teilt, der Einlass eines Rezirkulationsdurchgangs (20) vorgesehen ist, mit einem Auslass, welcher in einen der zwei stromaufwärts gesetzten Kanäle (8) ausfällt und derart geformt ist, dass eine Luftzirkulation innerhalb von einem der Kanäle (8) erzeugt wird, welche den Einlass davon abdeckt, wenn die Luftströmung (F) abgeschwenkt wird in den anderen stromaufwärts gesetzten Kanal (8c).
Luftverteilungsvorrichtung basierend auf dem Coanda-Effekt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel der Abschwenkung durch den Coanda-Effekt ein zweites mobiles Element (18) umfassen, welches auf einer Wand (8b) gegenüber derjenigen vorgesehen ist, auf welcher ein erstes mobiles Element (16) vorgesehen ist, und dadurch, dass das zweite mobile Element (18) auch versetzt werden kann zwischen einer ersten Position, in welcher es nicht mit der Luftströmung (F) interferiert, und einer zweiten Position, in welcher es in die Luftströmung hineinragt, und dadurch, dass das erste mobile Element (16) und das zweite mobile Element (18) im Gleichlauf miteinander versetzbar sind, so dass, wenn das erste mobile Element (16) in seiner ersten Position ist, das zweite mobile Element (18) in seiner zweiten Position ist, und wenn das erste mobile Element (16) in seiner zweiten Position ist, das zweite mobile Element (18) in seiner ersten Position ist.
Luftverteilungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite mobile Element (18) angeordnet ist, so dass, wenn es in seiner zweiten Position ist, es eine Drehbewegung auf die Luftströmung überträgt, welche auf es auftrifft, welche den Einlass des entsprechenden Kanals vor der Luftströmung (F) abdeckt, wenn diese in einen anderen Kanal (8) abgeschwenkt wird.