DE10044584A1 - Elektromechanische Regelvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Regelvorrichtung 2, insbesondere zum Regeln einer Klimaanlage mit Luftführungsklappen und/oder einem Gebläse und mit einer Temperaturvorwahl, wobei mehrere elektromechanisch antreibbare Stellglieder 4, 6 vorgesehen sind. DOLLAR A Es besteht die Aufgabe, eine kostengünstige Regelvorrichtung anzugeben. DOLLAR A Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass einer einzigen elektromechanischen Antriebsvorrichtung 32 wenigstens zwei anzutreibende Stellglieder 4, 6 zugeordnet sind und dass wenigstens ein Mittel 40 zum Antreiben eines der beiden Stellglieder 4, 6 unabhängig von dem anderen der Stellglieder 4, 6 vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Regelvorrichtung, insbesondere zum Regeln einer Klimaanlage mit Luftfuehrungsklappen und/oder einem Geblaese und mit einer Temperaturvorwahl. Moderne Klimaanlagen verfuegen generell ueber elektromechanische Regelvorrichtungen, wobei der Benutzer einen bestimmten Sollwert (beispielsweise eine Solltemperatur) manuell vorwaehlt. Der Regelvorgang erfolgt mittels mehrerer, mit jeweils einer elektromechanischen Antriebsvorrichtung versehener Stellglieder, welche die Regelgroessen derart veraendern, dass der gewuenschte Sollwert erreicht und beibehalten wird.

Diese Bauweise wird, insbesondere wegen der Kosten fuer den elektromechanischen Antrieb, als nachteilig angesehen. Schliesslich erfordert jedes Stellglied einen eigenen Motor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostenguenstigere Regelvorrichtung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass einem elektromechanischen Antrieb wenigstens zwei anzutreibende Stellglieder zugeordnet sind, und dass wenigstens ein Mittel zum Antreiben jeweils eines der beiden Stellglieder unabhaengig von dem anderen Stellglied vorgesehen ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein drehrichtungsumkehrbarer elektromechanischer Antrieb vorgesehen, und der Antrieb jedes der beiden Stellglieder erfolgt in jeweils zueinander unterschiedlicher Drehrichtung.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn als Mittel eine drehrichtungsabhaengige Kupplungsvorrichtung vorgesehen ist, welche in jeder der beiden Drehrichtungen ausschliesslich fuer die Mitnahme eines einzigen der beiden Stellglieder sowie fuer den Freilauf des anderen der Stellglieder sorgt.

Ein einfacher Aufbau laesst sich mit formschluessig wirksamen Mitnehmern in Form von Nocken oder Armen erreichen, welche jeweils in einer einzigen Drehrichtung fuer die Antriebsmitnahme jeweils eines der Stellglieder sorgen.

Grundsaetzlich kommen unterschiedlichste Freilaufkupplungen, darunter auch solche mit Klemmkoerpern oder solche mit Haifischzaehnen in Betracht, ohne die Erfindung zu verlassen.

Eine besonders kurzbauende Ausfuehrungsform verfuegt ueber ein erstes Kupplungsteil mit bezueglich einer Mittelachse schraegen sowie radialelastischen Armen, welche Arme mit einem freien Ende in eine Innenverzahnung eines zweiten Kupplungsteil eingreifen.

In Abwandlung der Erfindung ist es denkbar, radialelastische Mitnehmer unmittelbar an jedem der Stellglieder anzuordnen, und diese Arme elastisch an einer Aussenverzahnung einer Motorwelle oder einer Zwischenwelle angreifen zu lassen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausfuehrungsbeispiels, welches in der Zeichnung dargestellt ist, naeher beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht einer elektromechanischen Regelvorrichtung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, und

Fig. 3 eine Kupplungsvorrichtung in groesserem Masstab.

Eine elektromechanische Regelvorrichtung 2 ermoeglicht beispielsweise die geregelte Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraumes oder die Scheibenentfrostung bzw. die innenraumseitige Niederschlagentfernung. Zu diesem Zweck werden mehrere elektromotorisch angetriebene Stellglieder 4, 6 (fuer beispielsweise Geblaesedrehzahl und/oder Luftdurchsatz bestimmter Duesen, sowie Temperaturregelung) koordiniert aufeinander abgestimmt, und in bestimmte Positionen gebracht.

Jede Regelvorrichtung weist mehrere elektromechanisch antreibbare Stellglieder 4, 6 in Gestalt von Kurvenscheiben 8, 10 mit Nuten 12 auf. Dabei ist eine bestimmte Information (Klappenstellung, Luftdurchsatz oder aehnliches) gewissermassen als Kurve 14 hinterlegt. Die gewuenschte Information laesst sich folglich durch Drehen der Kurvenscheibe 8, 10, 12 in eine bestimmte Winkelposition abrufen und wird ueber einen Hebel 14, 16, 18 auf das entsprechende Organ (Luftklappe oder aehnliches) uebertragen. Die Kurvenkontur ist durch kanalfoermige Begrenzungen gebildet, so dass gewissermassen eine formschluessige Zwangsfuehrung fuer ein Ende der genannten Verstellhebel 16, 18, 20 vorliegt. Es vesteht sich, dass jeder der Hebel 16, 18, 20 ein Lager 22, 24 aufweist, so dass er um eine Drehachse 26, 28 verschwenkbar ist. Die Lagerung erfolgt beispielsweise an einer Abdeckung oder einem Gehaeuseteil 30 fuer die Regelvorrichtung 2. Diese ist in Fig. 1 lediglich teilweise ersichtlich. Schliesslich ist in der Figur eine obere Abdeckung entfernt. Ein anderes Ende jedes Hebel 16, 18, 20 ist unmittelbar oder mittelbar (beispielsweise mittels einem Bowdenzug) mit dem zu betaetigenden Organ verbunden. Fuer die Steuerung eines Elektromotor 32 zum Antrieb der Stellglieder 4, 6 dient ein nicht verdeutlichtes elektrisches Steuerungsmodul mit entsprechenden benutzerseitigen Schaltern und Reglern. Die Regelvorrichtung 2 ist mittels Befestigungsschrauben 34, 36, 38 beispielsweise an einem Klimaanlagengehaeuse, einem Instrumententraeger oder einer Fahrzeugkarosserie befestigt.

Eine einzige elektromechanische Antriebsvorrichtung 32 in Gestalt eines elektrischen Schrittmotors ist zumindest zwei Stellgliedern 4, 6 zugeordnet. Der Elektromotor 32 ist drehrichtungsumkehrbar und wirkt auf Mittel 40 zum Antreiben eines der beiden Stellglieder 4, 6 unabhaengig von dem jeweils anderen Stellglied 4, 6. Bei dem Mittel 40 handelt es sich um eine drehrichtungsabhaengige Kupplungsvorrichtung, welche in jeder der beiden Drehrichtungen A, B ausschliesslich fuer die Mitanahme einer einzigen der beiden Stellglieder 4, 6 sowie fuer den Freilauf des anderen, nicht angetriebenen, der Stellglieder 4, 6 sorgt. Gemaess Fig. 2 ist eine Kupplungsvorrichtung vorgesehen, welche in Nabenabschnitte 42, 44, 46 der Steilglieder 4, 6 integriert ist. Insoweit nimmt die Kupplungsvorrichtung keinen oder kaum zusaetzlichen Bauraum in Anspruch.

Die Kupplungsvorrichtung kann nach unterschiedlichsten Bauarten ausgefuehrt sein, ohne die Erfindung zu verlassen. Besonders vorteilhaft sind formschluessig wirksame Mitnehmer in Form von Nocken oder Armen. Diese uebernehmen in eine Richtung eine formschluessige Mitnahmefunktion, und in eine andere Richtung erfolgt gewissermassen ein durchrutschen, so dass das Stellglied 2, 4, 6 in seiner bisherigen Positon verharrt. Grundsaetzlich denkbar sind auch Klemmkoerperfreilaufanordnungen oder Kupplungsvorrichtungen mit einer haifischzahnartigen Axialverzahnung an zwei Kupplungshaelften, welche in axialer Richtung elastisch federnd gegeneinander gepresst werden. Diese Haifischzaehne greifen in eine Antriebsrichtung ineinander und gleiten in einer anderen Richtung aufeinander ab, wobei sich die Kupplungsteile zumindest in einem bestimmten Masse axial voneinander entfernen.

Eine besonders kurzbauende Ausfuehrungsform der Kupplungsvorrichung verfuegt ueber ein erstes Kupplungsteil 48 mit bezueglich einer Mittelachse 50 schraegen sowie radialelastischen Armen 52, 54, 56, 58, welche Arme 52, 54, 56, 58 mit einem freien Ende in eine Innenverzahnung 60 eines zweiten Kupplungsteil 62 eingreifen. Es versteht sich, dass die ersten und zweiten Kupplungsteile 48, 62 grundsaetzlich an Stellgliedern 2, 4, 6 angeordnet oder integriert werden koennen. Eine prinzipielle sowie stark vergroesserte Skizze einer derartigen Kupplungsvorrichtung 40a ist der Fig. 3 zu entnehmen. Eine Motorwelle 64 wirkt auf das erste Kupplungsteil 48 mit einer Aussenverzahnung 66, die drehmomentuebertragend auf ein nicht gezeichnetes erstes Stellorgan einwirkt.

Die Antriebsrichtung fuer dieses Stellorgan geht in Richtung des Pfeiles A. Ferner verfuegt das erste Kupplungsteil 48 ueber radialelastische Arme 52-58 welche grundsaetzlich beliebig aber in jedem Fall schraeg zu einer Mittelachse nach radial aussen weisen. Mit einem freien Ende greift jeder Arm 52- 58 an einer Innenverzahnung 60 des zweiten Kupplungsteil 62 an. Eine Verdrehung des ersten Kupplungsteil 48 in Richtung des Pfeiles B fuehrt dabei zu einem Abgleiten der Armenden, so dass das zweite Kupplungsteil 62 zusammen mit dem zweiten Stellglied 4 in seiner bisherigen Lage verharrt. Bei einer Aenderung der Drehbewegung in Richtung des Pfeiles A greifen die Armenden in die Innenverzahnung 60 des zweiten Kupplungsteils 62, welches gemaess der Ausfuehrungsform einstueckig mit dem Stellglied 4 verbunden ist. Jeder Arm 52-58 verfuegt ueber Anschlaege 68-74, mit denen eine zu starke Verformung der Arme 52-58 nach radial innen vermieden wird. Wenn mit anderen Worten beispielsweise Querkraefte (Radialkraefte) von dem zweiten Kupplungsteil 62 auf das erste Kupplungsteil 48 uebertragen werden, dann erfolgt dies in grossem Umfang ueber die Anschlaege 68-74. Es versteht sich, dass noch eine weitere, lediglich bezueglich Antriebs- und Sperrichtung geaenderte, Kupplungsvorrichtung 40b fuer das Stellglied 6 vorgesehen ist.

Gemaess einer anderen Ausfuehrungsform ist es denkbar, dass jedes Stellglied 2, 4 mit radialelastischen Mitnehmern versehen ist, welche an einer Aussenverzahnung einer Motorwelle oder einer Zwischenwelle angreifen. Wie bereits ausgefuehrt, sind vielfaeltige Abwandlungen und Varianten der Erfindung in Hinblick auf die Kupplungsvorrichtung denkbar, ohne den grundsaetzlichen Erfindungsgedanken zu verlassen.

Die Regelvorrichtung benoetigt fuer die Funktion von Zeit zu Zeit eine Indexierung, anhand derer ein immanenter Referenzpunkt fuer den Betrieb festgelegt und abgespeichert wird. Dieser Referenzpunkt wird, bis zur naechsten Indexierung, als Grundlage fuer die Ansteuerung des Schrittmotors herangezogen. Daher ist dem Stellglied 2 eine Referenzmarkierung Nocken 76 zugeordnet, welche mit einem Referenzschalter oder Referenzsensor 78 zusammenwirkt, und dass in periodischen Abstaenden eine Indexierung vorgenommen wird. Die Referenzmarkierung wird vorzugsweise am Aussenumfang des Stellglied angeordnet, und es ist grundsaetzlich denkbar, anstatt eines Nocken 76 eine Kerbe vorzusehen.

Claims (13)

1. Elektromechanische Regelvorrichtung (2), zum Regeln einer Klimaanlage insbesondere mit Luftfuehrungsklappen, und/oder einem Geblaese und/oder mit einer Temperaturvorwahl, wobei mehrere elektromechanisch antreibbare Stellglieder (4, 6) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass einer einzigen elektromechanischen Antriebsvorrichtung (32) wenigstens zwei anzutreibende Stellglieder (4, 6) zugeordnet sind, und dass wenigstens ein Mittel (40, 40a, 40b) zum Antreiben eines der beiden Stellglieder (4, 6) unabhaengig von dem anderen der Stellglieder (4, 6) vorgesehen ist.

2. Elektromechanische Regelvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellglieder (4, 6) Kurvenscheiben vorgesehen sind, in denen gelenkig gelagerte Hebel (16, 18, 20) derart zwangsgefuehrt sind, dass eine Verdrehung einer Kurvenscheibe ein Verschwenken von wenigstens einem der Hebel (16, 18, 20) bewirkt.

3. Elektromechanische Regelvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromechanische Antriebsvorrichtung (32) drehrichtungsumkehrbar ist, und dass die Antriebsrichtung (A, B) der beiden Stellglieder (4, 6) jeweils entgegengesetzt ist.

4. Elektromechanische Regelvorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (40) eine in zwei Drehrichtungen wirksame Kupplungsvorrichtung umfasst, welche jedem der beiden Stellglieder (4, 6) jeweils eine einzige Drehrichtung (A, B) zuordnet.

5. Elektromechanische Regelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Patentansprueche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Freilaufkupplung vorgesehen ist.

6. Elektromechanische Regelvorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass fuer jedes der beiden Stellglieder (4, 6) eine eigene Kupplungsvorrichtung (40a, 40b) vorgesehen ist, und dass die Kupplungsvorrichtungen jeweils gegenlaeufige Antriebsrichtungen (A, B) und gegenlaeufige Freilaufrichtungen aufweisen.

7. Elektromechanische Regelvorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Kupplungsvorrichtung ein Klemmkoerperfreilauf mit mehreren, unabhaengig von anderen Kupplungsteilen bewegbaren Klemmkoerpern vorgesehen ist.

8. Elektromechanische Regelvorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Klemmkoerper verschwenkbar an einem Kupplungsteil angelenkt ist.

9. Elektromechanische Regelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Patentansprueuche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung als Mitnehmer Nocken oder Arme (52, 54, 56, 58) aufweist, welche jeweils in einer einzigen Drehrichtung (A, B) als Mitnehmer fuer die Antriebsmitnahme jeweils eines der Stellglieder (4, 6) vorgesehen sind.

10. Elektromechanische Regelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Patentansprueche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Kupplungsteil (48) mit bezueglich einer Mittelachse schraegen sowie radialelastischen Armen (52, 54, 56, 58) vorgesehen ist, welche Arme (52, 54, 56, 58) mit einem freien Ende in eine Innenverzahnung (60) eines zweiten Kupplungsteil (62) eingreifen.

11. Elektromechanische Regelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Patentansprueche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar an jedem der Stellglieder (4, 6) radialelastische Arme angeordnet sind, und dass diese an einer Aussenverzahnung einer Motorwelle oder einer Zwischenwelle angreifen.

12. Elektromechanische Regelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Patentansprueche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Freilaufkupplung wenigstens zwei Kupplungsteile mit einer haifischzahnartigen Axialverzahnung aufweist, und dass die Kupplungsteile in axialer Richtung bewegbar gefuehrt sowie federnd aufeinander zu gepresst werden.

13. Elektromechanische Regelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Patentansprueche, dadurch gekennzeichnet, dass einem Stellglied (4) eine Referenzmarkierung (76) zugeordnet ist, welche mit einem Referenzschalter oder Referenzsensor (78) zusammenwirkt, und dass in periodischen Abstaenden eine Indexierung vorgenommen wird.