DE69902425T2

DE69902425T2 - Gehäuse einer Heizung und/oder einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs mit verbesserten akustischen Eigenschaften

Info

Publication number: DE69902425T2
Application number: DE1999602425
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Majchrzak
Original assignee: Valeo Climatisation SA
Current assignee: Valeo Climatisation SA
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2003-04-03
Anticipated expiration: 2019-06-11
Also published as: EP0968857A1; FR2780347A1; DE69902425D1; EP0968857B1; ES2181337T3; BR9902464A; FR2780347B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugheiz- und/oder -klimagehäuse bzw. ein Gehäuse für eine Heiz- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges.
Man kennt bereits Gehäuse dieser Art, die Wandungen umfassen, welche Zirkulationskanäle einer beaufschlagten Luftströmung begrenzen, zumindest einen Wärmetauscher, der die Luftströmung erwärmen oder abkühlen kann, sowie Verteilungs- oder Distributionsklappen, die in dem Gehäuse aufgenommen sind, um die Luftströmung in den Zirkulationskanälen zu steuern.
Die EP-A-0800030 beschreibt, zumindest implizit, die Merkmale gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solches Heiz- und/oder Klimagehäuse wird mit einer beaufschlagten Luftströmung versorgt, unter Einsatz einer Motor-Ventilator-Gruppe, die mit einer Zentrifugalturbine bzw. einem Zentrifugallüfterrad versehen ist, in der Lage, Außenluft und/oder Umluft, herrührend aus dem Innenraum des Fahrzeugs, anzusaugen und die Luftströmung druckbeaufschlagt in dem Gehäuse weiterzuführen bzw. zu beschleunigen.
Die beaufschlagte Luftströmung durchquert anschließend das vorgenannte Gehäuse, welches zumindest einen Wärmetauscher aufnimmt (Heizkörper und gegebenenfalls Verdampfer), der es ermöglicht, die Luft zu erwärmen oder abzukühlen, die anschließend in den Innenraum durch unterschiedliche Kanäle und Verteilungsausströmer ausgegeben wird.
Bei einer Heiz-/Klimaanlage, die eine Motor-Ventilator-Gruppe umfasst, die ein Gehäuse der vorangehend genannten Art versorgt, bestehen verschiedene Quellen, die Geräusche bewirken, welche sich leicht fortpflanzen können, bis hin zu dem Innenraum über die unterschiedlichen Verteilungs- oder Distributionskanäle. Es ist daher wichtig, diese Geräusche auf einen minimalen Wert zu reduzieren, um den Komfort von Fahrzeuginsassen zu verbessern.
Neben den von der Motor-Ventilator-Gruppe selbst erzeugten Geräuschen, hat die Anmelderin festgestellt, dass Geräusche ebenfalls durch die unter Druck stehende Luftströmung erzeugt werden, die das Gehäuse durchquert.
Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, ein Heiz- und/oder Klimagehäuse der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welchem die Geräusche reduziert werden können auf einen Minimalwert, um die akustischen Eigenschaften des Gehäuses zu verbessern und um demzufolge den Komfort von Insassen des Fahrzeuges verbessern zu können.
Die Erfindung schlägt zu diesem Zweck ein Gehäuse vor, wie im Anspruch 1 definiert.
Es wurde in der Tat festgestellt, dass Strömungsgeräuschabsorptionsmittel es ermöglichen, die Geräusche zu reduzieren, die durch die Luftströmung erzeugt sind, um somit die akustischen Eigenschaften des Gehäuses beachtlich zu verbessern.
Ohne dass auf eine spezifische Theorie Bezug genommen werden soll, scheint es, dass diese Strömungsgeräuschabsorptionsmittel es ermöglichen, Frequenzen abzuschwächen, die bedingt sind durch Druckveränderungen oder Druckfluktuationen, die sich in dem Gehäuse ausbilden, und zwar insbesondere in den unterschiedlichen Kanälen des Gehäuses in einer Richtung transversal zu jener der Strömungsrichtung des Luftflusses bzw. der Luftströmung.
Es ist wichtig, dass die Absorptionsmittel in geeigneter Weise angeordnet und dimensioniert sind, um einen Geräusch-Verstärkungseffekt zu vermeiden, welcher der gewünschten Zielsetzung diametral entgegenstehen würde.
Vorteilhafterweise sind, wenn das Gehäuse durch Formen bzw. Gießen eines Kunststoffmaterials erhalten ist, die Absorptionsmittel an zumindest einer Lateralwandung des Gehäuses vorgesehen, die sich quer oder transversal zur Entformungsrichtung erstrecken.
In bevorzugter Weise sind die Strömungsgeräuschabsorptionsmittel dargestellt in der Form von Helmholtz-Resonatoren, bei welchen die Öffnungen jeweils die Gehäusewandungen unter Ausbildung eines Kragens durchqueren, in Verbindung stehend bzw. kommunizierend mit dem äußerlich des Gehäuses ausgebildeten Hohlraum.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung verfügt der Kragen über einen gewählten Querschnitt A, eine gewählte korrigierte Länge L', während der Hohlraum ein gewähltes Volumen V aufweist, welches derart gewählt ist, dass die absorbierte Schallfrequenz F definiert ist durch die folgende Gleichung:
wobei C die Schallwellengeschwindigkeit bezeichnet.
In typischer Weise entspricht die Enge des Kragens der Wandungsdicke und ist vorgesehen in einer Größenordnung von etwa 2 mm.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal umfasst zumindest eine der Gehäusewandungen ferner Viertelwellenrohre, die sich bevorzugt benachbart zu oder in der Nachbarschaft von Strömungsgeräuschabsorptionsmitteln befinden.
Es wurde in der Tat festgestellt, dass das Vorhandensein von solchen Viertelwellenrohren es ermöglicht, die akustischen Eigenschaften des Gehäuses noch stärker zu verbessern.
Vorteilhafterweise erstreckt sich jedes Viertelwellenrohr hin zu dem Äußeren des Gehäuses und umfasst ein offenes Ende, welches in der Wandung des Gehäuses mündet, sowie ein gegenüberliegendes geschlossenes Ende.
Die Viertelwellenrohre sind, insoweit vorhanden, zumindest teilweise mit einem absorbierenden Material gefüllt, insbesondere mit einem offenporigen Schaum bzw. einem Schaum mit offenen Zellen. Das Vorhandensein dieses absorbierenden Materials ermöglicht es, die Zirkulation der Luftströmung entlang der mit Viertelwellenrohren ausgestatteten Wandung nicht zu stören und ermöglicht es ferner den Rohren, ihren akustischen Absorptionseffekt auszuüben.
In typischer Weise erstreckt sich jedes Viertelwellenrohr über eine gewählte Länge L, so dass die absorbierte Frequenz FO definiert ist durch die folgende Gleichung:
F0 = C/4L
wobei C die Schallwellengeschwindigkeit bezeichnet.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zumindest einer der Druckunterschieds- bzw. Fluktuationsbereiche angeordnet oder vorgesehen bei dem Übergang von einem Kalt- oder Frischluftkanals zu einem Warmluftkanal, wobei diese durch eine Mischklappe steuerbar sind.
Die Druckfluktuations- oder Druckdifferenzbereiche können sich auch an anderen Orten des Gehäuses befinden, insbesondere in dem Eintrittskanal flussaufwärtsliegend des Klimaanlagenverdampfers oder auch benachbart zu einer Klappe, die den Zugang zu einem Austrittskanal steuert, welcher Verteilungsausströmer bzw. -mündungen versorgt.
In der folgenden Beschreibung, welche lediglich beispielhaft erfolgt, wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in welchen gilt:
Fig. 1 ist eine Mittelschnittansicht eines Kraftfahrzeugheiz- und/oder -klimagehäuses, dargestellt gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II von Fig. I.
Fig. 3 zeigt ein Detail von Fig. 2, dargestellt in vergrößertem Maßstab.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Detail von Fig. 2, ebenfalls in vergrößertem Maßstab dargestellt.
In den Fig. 1 und 2 beziffert das Bezugszeichen 10 in genereller Weise ein Gehäuse, auch Block genannt, welches Teil einer Heiz- und/oder Klimaanlage für den Innenraum H eines Kraftfahrzeugs ist. Das Gehäuse ist erhalten mittels Formen oder Gießen eines Kunststoffmaterials und umfasst im wesentlichen zwei Hälften 12 und 14, die miteinander verbunden oder zusammengebaut sind und jeweils im wesentlichen parallele Lateralwandungen 16 und 18 aufweisen (Fig. 2). Diese Wandungen 16 und 18 befinden sich jeweils an der linken Seite und an der rechten Seite des Fahrzeugs.
Das Gehäuse 10 ist am Ausgang mit einer Motor-Ventilatar-Gruppe 20 (Fig. 1 und 2) verbunden, umfassend eine Turbine oder ein Lüfterrad 22, welches rotationsmäßig um eine Achse X-X durch einen Elektromotor 24 angetrieben wird. Das Lüfterrad ist im Inneren einer Hülle 26 aufgenommen, die auch Volute oder Spiralgehäuse genannt wird, die sich an einen Lufteintrittskanal 28 des Gehäuses anschließt.
Diese Hülle 26 ist lateral mit einem Luftzufuhrgehäuse 30 verbunden (Fig. 2), welches entweder mit Außenluft, entnommen außerhalb des Innenraumes H des Fahrzeugs, oder mit Umluft versorgt werden kann, entnommen im Inneren des Innenraumes, oder auch durch eine Mischung von beidem.
Wenn das Lufterrad rotationsmäßig angetrieben wird, so wird Luft von dem Lufterrad angesaugt und radial beschleunigt, um von dem Spiralgehäuse oder der Volute 26 gesammelt zu werden, umfänglich das Lüfterrad mit ansteigendem Querschnitt einfassend. Das Spiralgehäuse ist tangential durch ein Teil 32 verlängert oder fortgesetzt, das Voluten- oder Spiralgehäuseschnabel genannt wird (Fig. 1).
Der Lufteintrittskanal 28 des Gehäuses wird mit einer beaufschlagten Luftströmung versorgt, wobei er flussaufwärtsliegend angeordnet ist, von sukzessive einem Luftfilter 34 und einem Klimaanlagenverdampfer 36. Die aus dem Verdampfer tretende Luftströmung kann aufgeteilt werden zwischen einem Kalt- und/oder Frischluftkanal 38 und einem Warmluftkanal 40, in welchem ein Wärmetauscher 42 aufgenommen ist, gebildet durch einen Heizkörper. Die Verteilung oder Aufteilung der Strömung zwischen den Kanälen 38 und 40 erfolgt unter Zwischenschaltung einer Mischklappe 44 vom Schalen- oder Trommeltyp, schwenkbar montiert um eine Achse 46, sowie mittels einer Klappe 48 vom Fahnen- oder Schmetterlingstyp, schwenkbar montiert um eine Achse 50 und den Zugang des Warmluftkanals 40 steuernd. Unter Einwirkung auf die Positionen der Klappen 44 und 48 kann man die Temperatur der Luft einstellen, die zu einer Mischzone 52 gelangt. Diese Mischzone versorgt einen Austrittskanal 54, der auch Belüftungskanal genannt wird, welcher Lüftungsausströmer bzw. -mündungen versorgt und mittels einer Klappe 56 gesteuert ist, die Belüftungsklappe genannt wird und schwenkbar um eine Achse 58 montiert ist.
Die Mischzone 52 versorgt ferner einen weiteren Austrittskanal (nicht dargestellt), der auch Entfrostungskanal genannt wird, welcher die Ausströmer oder Mündungen versorgt, die sich nahe zu der Windschutzscheibe des Fahrzeugs befinden.
Schließlich versorgt die Mischzone 52 einen unteren Belüftungskanal 60, auch "Fußkanal" genannt, welcher Austrittsmündungen oder -ausströmer versorgt, die sich im unteren Abschnitt des Innenraumes befinden. Dieser Kanal 60 wird mittels einer Klappe 62 gesteuert, die schwenkbar um eine Achse 64 montiert ist.
Die generelle Struktur eines solchen Gehäuses ist bekannt. Es ermöglicht, selektiv die warme und/oder abgekühlte Luftströmung zu unterschiedlichen Bereichen des Innenraumes zu führen, und zwar in Abhängigkeit der von den Insassen gewünschten thermischen Komforteinstellungen.
In einem solchen Gehäuse wird die kalte bzw. frische oder erwärmte Luftströmung druckbeaufschlagt durch das Gebläse geführt und kann eine Vielzahl von Geräuschen erzeugen, insbesondere in den Bereichen, in denen sich akustische Quellen bzw. Störstellen befinden.
Unter der Zielsetzung, die so erzeugten Geräusche zu reduzieren, schlägt die Erfindung vor, Strömungsgeräuschabsorptionsmittel an den gewählten Bereichen des Gehäuses vorzusehen.
Diese Mittel sind in dem Beispiel dargestellt in der Form von Helmholtz-Resonatoren und sind dargestellt durch schraffierte oder doppelt schraffierte Bereiche in Fig. 1. Man erkennt zuallererst Resonatoren in einem Bereich 66, der sich in dem Eintrittskanal 28, flussaufwärtsliegend des Verdampfers 36 und ebenfalls flussaufwärtsliegend des Luftfilters 34 befindet.
Ein weiterer Bereich 68 befindet sich beim Übergang bzw. am Treffpunkt des Frischluftkanals 38 und des Warmluftkanals 40, benachbart zu bzw. in der Nähe von jeweiligen Wirkzonen der Mischklappe 44 und der Klappe 48, die den Warmluftzweig 40 steuert.
Ein weiterer Bereich oder Abschnitt 70 befindet sich in dem Warmluftkanal 40, und zwar insbesondere zwischen der Wirkzone der Klappe 48 und dem Eingang des Heizkörpers 42.
Resonatoren sind ferner in den folgenden Bereichen angeordnet: Bereich 72, zwischen den jeweiligen Wirkzonen der Mischklappe 44 und der Belüftungsklappe 56, Bereich 74, zwischen den Wirkzonen der Belüftungsklappe 56 und der Klappe 62, und schließlich Bereich 76, angeordnet zwischen den jeweiligen Wirkzonen der Mischklappe 44 und der Klappe 62.
Unter nunmehriger spezifischerer Bezugnahme auf Fig. 2 wird die Struktur eines Helmholtz- Resonators 78 beschrieben, welcher vorliegend jener ist, der dem vorgenannten Bereich 66 entspricht.
Der Resonator ist vorgesehen an der Lateralwandung 18 des Gehäuses und umfasst eine Vielzahl von Öffnungen 80 (Fig. 2 und 3), die jeweils die Wandung 18 unter Ausbildung eines Kragens durchqueren, kommunizierend oder in Verbindung stehend mit einem Hohlraum 82, gebildet äußerlich des Gehäuses und begrenzt durch die Wandung 18 sowie eine zusätzlich angebrachte Wandung 84. Der Hohlraum 82 liegt benachbart zu der Lateralwandung 18 vor und ist praktisch geschlossen mit Ausnahme der Öffnungen 80. Die Öffnungen 80 bilden einen Kragen mit gewähltem Querschnitt A und gewählter korrigierter Länge L', während der Hohlraum 82 über ein gewähltes Volumen V verfügt, so dass die absorbierte akustische oder Schallfrequenz F definiert ist durch die folgende Gleichung:
wobei C die Schallwellengeschwindigkeit bezeichnet.
Durch Wählen in geeigneter Weise des Wertes der Parameter A, L' und V kann man die zu absorbierende Schallfrequenz oder die zu absorbierenden Schallfrequenzen bestimmen.
Selbstverständlich sind die an anderen Bereichen 68 bis 76 vorgesehenen Resonatoren in ähnlicher Weise ausgebildet.
Es ist ebenfalls möglich, Resonatoren an der anderen Lateralwandung 16 vorzusehen.
In dem dargestellten Beispiel ist die Länge der Öffnungen 80 entsprechend der Dicke der Wandung 18, die in etwa 2 mm ausmacht.
Ergänzend zu den Strömungsgeräuschabsorptionsmitteln (hier: den Helmholtz-Resonatoren) ist es ebenfalls möglich, Viertelwellenrohre 86 vorzusehen, wie dies in Fig. 2 und im Detail in Fig. 4 dargestellt ist.
Diese Rohre resultieren aus dem Formen bzw. Gießen bzw. Spritzgießen des Gehäuses, insbesondere gebildet bei der Herstellung der Gehäusehälfte 14. Jedes Viertelwellenrohr 86 erstreckt sich hin nach außen bzw. äußerlich zu dem Gehäuse und umfasst ein offenes Ende 88, welches in der Wandung 18 des Gehäuses mündet, sowie ein gegenüberliegendes oder gegenüberstehendes geschlossenes Ende 90. Jedes Rohr erstreckt sich über eine gewählte Länge L, die derart gewählt ist, dass die absorbierte Frequenz F0 definiert sei durch die folgende Gleichung:
F0 = C/4L
wobei C die Schallwellengeschwindigkeit bezeichnet.
Es ist möglich, identische bzw. entsprechende oder unterschiedliche Rohre vorzusehen, in Abhängigkeit von der zu absorbierenden Schallfrequenz oder den zu absorbierenden Schallfrequenzen.
In fakultativer Weise können die Viertelwellenrohre gefüllt sein, zumindest teilweise, mit einem absorbierenden Material 92 (Fig. 4), wie z. B. einem offenporigen Schaum bzw. einem Schaum mit offenen Zellen.
Dieses Material vereinfacht die Luftströmung entlang der Innenfläche der Wandung 18 und verhindert somit die Ausbildung von kleineren Turbulenzen.
Ferner verhindert das Vorhandensein dieses Materials nicht die durch die Viertelwellenrohre ausgeübte Absorption.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorangehend, lediglich beispielhaft beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf weitere Varianten.
Es ist zu verstehen, dass die Strömungsgeräuschabsorptionsmittel sich an der einen und/oder der anderen der Lateralwandungen des Gehäuses befinden können, sowie ggf. auch an Transversalwandungen, und zwar in Bereichen, in denen sich akustische Quellen oder Störstellen befinden.
Die Öffnungen, die einen Hohlraum mit dem Inneren des Gehäuses verbinden oder kommunizieren lassen, können deutlich unterschiedliche Formen haben, wobei es sich ebenfalls um Spalten oder Schlitze handeln kann.
Ebenfalls sind die Viertelwellenrohre, deren Vorhandensein fakultativ ist, vorteilhafterweise benachbart zu oder in der Nähe von Strömungsgeräuschabsorptionsmitteln vorgesehen, können jedoch auch an anderen Orten ausgebildet sein.
Des weiteren sind die Absorptionsmittel nicht auf Helmholtz-Resonatoren beschränkt.
Die Erfindung ermöglicht somit in beachtlicher Weise, die akustischen Eigenschaften des Heiz- und/oder Klimagehäuses zu verbessern, indem Geräusche reduziert werden, die durch die Turbulenzen der Luftströmung emittiert werden, die das Gehäuse durchquert.

Claims

1. Kraftfahrzeugsheiz- und/oder Klimagehäuse, umfassend, Wandungen (16, 18), die Zirkulationskanäle einer beaufschlagten Luftströmung begrenzen, zumindest einen Wärmetauscher (42, 36), der die Luftströmung erwärmen oder abkühlen kann, und Verteilungsklappen (44, 48, 56, 62), die in dem Gehäuse aufgenommen sind, um die Luftströmung in den Zirkulationskanälen zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Wandungen des Gehäuses (10) Strömungsgeräusch- Absorbtionsmittel (78) umfasst, vorgesehen in Bereichen, die benachbart der Verteilungsklappen angeordnet sind, und dass die Strömungsgeräusch-Absorbtionsmittel einen Hohlraum (82) umfassen, benachbart zu der Wandung und mit dem Inneren des Gehäuses über Öffnungen (80) in Verbindung stehend, die die Wandung durchqueren, wobei der Hohlraum mit Ausnahme der Öffnungen praktisch geschlossen ist.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, erhalten durch Formen oder Gießen eines Kunststoffmaterials, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeräusch-Absorbtionsmittel (78) an zumindest einer Lateralwandung (18) des Gehäuses (10) vorgesehen sind, die sich quer zur Entformungsrichtung erstreckt.

3. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeräusch-Absorbtionsmittel (78) in der Form von Helmholtzresonatoren ausgebildet sind, bei welchen die Öffnungen (80) jeweils die Wandung (18) unter Ausbildung eines Kragens durchqueren, der mit dem äußerlich des Gehäuses (10) ausgebildeten Hohlraum (82), in Verbindung steht.

4. Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (80) einen Kragen mit gewähltem Querschnitt A, gewählter Länge L' ausbilden, und dass der Hohlraum (82) ein gewähltes Volumen V aufweist, so dass die absorbierte Geräuschfrequenz F bestimmt ist durch die folgende Gleichung:

wobei C die Geschwindigkeit der Schallwelle beziffert.

5. Gehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Kragens der Dicke der Wandung (18) entspricht und in etwa 2 mm ausmacht.

6. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Lateralwandungen (16, 18) des Gehäuses (10) ferner Viertelwellenrohre (86) umfasst, insbesondere bevorzugt angeordnet benachbart zu Strömungsgeräusch- Absorbtionsmitteln (78).

7. Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Viertelwellenrohr (86) sich hin zu dem Äußeren des Gehäuses (10) erstreckt und ein offenes Ende (88) umfasst, welches in der Wandung (18) des Gehäuses mündet, sowie ein gegenüberliegendes geschlossenes Ende (90).

8. Gehäuse nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Viertelwellenrohre (86) zumindest teilweise mit einem absorbierenden Material (92), insbesondere mit einem Schaum mit offenen Zellen gefüllt sind.

9. Gehäuse nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Viertelwellenrohr (86) sich über eine gewählte Länge L' erstreckt, so dass die absorbierte Frequenz F0 definiert wird durch die folgende Gleichung:

F0 = C/4L

wobei C die Schallwellengeschwindigkeit beziffert.