DE10126390A1

DE10126390A1 - Verstellvorrichtung für mehrere Klappen einer Kfz-Heizungs- und/oder Klimaanlage

Info

Publication number: DE10126390A1
Application number: DE2001126390
Authority: DE
Inventors: Otto Knittel; Hans-Dieter Roehling
Original assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Current assignee: Behr Hella Thermocontrol GmbH
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2002-12-05

Abstract

Die Verstellvorrichtung für mehrere Klappen einer Kfz-Heizungs- und/oder Klimaanlage ist mit einem Stellmotor (62) mit mindestens einem Antriebselement (74) und mehreren den Klappen zugeordneten Verstellelementen (66-72) versehen, die mit den Klappen zwecks deren Verstellung verbindbar sind. Ferner weist die Verstellvorrichtung eine zwischen dem Stellmotor (62) und den Verstellelementen (66-72) angeordnete Kupplungseinheit (64) zum wahlweisen Kuppeln des Antriebselements (74) des Stellmotors (62) mit mindestens einem der Verstellelemente (66-72) und eine Steuereinheit (58) auf, die den Stellmotor (62) und die Kupplungseinheit (64) zum Antrieb eines oder mehrerer Verstellelemente (66-72) zwecks Bewegung der Klappen ansteuert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für mehrere Klappen einer Kfz- Heizungs- und/oder Klimaanlage.

Heizungs- bzw. Klimaanlagen von Fahrzeugen weisen neben einer Vielzahl von Komponenten auch mehrere Klappen zur Beeinflussung der in den Fahrzeugin nenraum einströmenden Luft auf. Bei diesen Klappen handelt es sich um Tem peraturmisch-, Luftabsperr-, Luftverteilungs- und Frischluft-/Umluftklappen. All diese Klappen werden bei Handbedienung über Bowdenzüge und bei auto matischer Bedienung über Stellmotore angetrieben. Für automatische Klima anlagen ist also zur unabhängigen Verstellung der Klappen für jede ein Stell motor erforderlich. Mitunter werden auch zwei Klappen über einen gemeinsa men Stellmotor verstellt, was allerdings lediglich synchron erfolgt. Damit ist die Anzahl an erforderlichen Stellmotoren nicht unerheblich, was insbesondere bei Links-Rechts- sowie Vier-Quadranten-Systemen augenfällig wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verstellvorrichtung zu schaf fen, mit der es möglich ist, die Anzahl an Stellmotoren zur voneinander unab hängigen Verstellung mehrerer Klappen einer Kfz-Heizungs- und/oder Klima anlage zu reduzieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Verstellvorrichtung für mehrere Klappen einer Kfz-Heizungs- und/oder Klimaanlage vorgeschlagen, die versehen ist mit

- einem Stellmotor mit mindestens einem Antriebselement,
- mehreren den Klappen zugeordneten Verstellelementen, die mit den Klappen zwecks deren Verstellung verbindbar sind,
- einem zwischen dem Stellmotor und den Verstellelementen angeordneten Kupplungseinheit zum wahlweisen Kuppeln des Antriebselements des Stellmotors mit mindestens einem der Verstellelemente und
- einer Steuereinheit, die den Stellmotor und die Kupplungseinheit zum Antrieb eines oder mehrerer Verstellelemente zwecks Bewegung der Klappen ansteuert.

Bei der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung wird das von einem Stellmotor angetriebene Antriebselement wahlweise mit einem oder mehreren Verstell elementen gekuppelt, die ihrerseits mit den einzelnen Klappen verbindbaren und diesen zugeordnet sind. Zwischen dem Stellmotor bzw. dessen Antriebs element und den Verstellelementen ist zu diesem Zweck eine Kupplungseinheit zum wahlweisen Kuppeln des Antriebselements des Stellmotors mit mindes tens einem der Verstellelemente angeordnet. Über eine Steuereinheit, bei der es sich im Regelfall um den so genannten Klimarechner handelt, werden der Stellmotor und die Kuppeleinheit zum Antrieb eines oder mehrerer Verstell elemente zwecks Bewegung der Klappen angesteuert. Die Verstellung der Klappen erfolgt dabei unter für das jeweilige Fahrzeug spezifischen regelungs technischen Gesichtspunkten, um die Ist-Temperatur im Fahrzeuginnenraum auf die vorgegebene Soll-Temperatur zu regeln.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es also möglich, wahlweise ein oder mehrere Klappen einer Heizungs- und/oder Klimaanlage gleichzeitig zu ver stellen, und zwar mit lediglich einem einzigen Stellmotor. Die gleichzeitige Ver stellung zweier Klappen ist grundsätzlich nur dann möglich, wenn die Verstell richtung dieser Klappen stets gleich oder gegensinnig ist. Die Verstellrichtung wird grundsätzlich durch die Antriebsrichtung des Antriebselements bestimmt. Man kann allerdings auch in der Kupplungseinheit Elemente vorsehen, die wahlweise zwischen das Antriebselement und die Verstellelemente geschaltet werden, um den Drehsinn der Verstellelemente ohne Änderung der Drehrichtung des Antriebselements zu invertieren. Damit ist es dann möglich, gleich zeitig zwei Klappen anzusteuern, wobei deren Verstellrichtungen dann entge gengesetzt sind.

Die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Klappenverstellungen wird durch die Steuereinheit bestimmt. Die Positionen der Klappen können entweder über an den Klappen angeordneten Drehgebern messtechnisch erfasst oder auf andere Weise ermittelt werden. Eine Möglichkeit besteht darin, die Positionen der Klappen anhand der Dauer, Richtung und Geschwindigkeit der Bewegung des Antriebselements des Stellmotors und anhand der Dauer der Kupplung des Antriebselements mit einem und/oder mehreren der Verstellelemente zu er mitteln. Die jeweils aktuellen Positionen der Klappen werden in einem Speicher abgespeichert. Die Aktualisierung dieser gespeicherten Klappenpositionen er folgt anhand des Ausmaßes einer Klappenverstellung, die messtechnisch oder, wie oben beschrieben, ermittelt wird.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist die Kupplungseinheit Betäti gungselemente zum Betätigen der den einzelnen Klappen zugeordneten Ver stellelemente und ferner Aktuatoren auf, mittels derer sich die Betätigungs elemente wahlweise in Eingriff und außer Eingriff mit dem Antriebselement bringen lassen. Die Aktuatoren sind dabei von der Steuereinheit ansteuerbar.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es also möglich, die Anzahl an Stellmotoren für die einzelnen Klappen einer Fahrzeug-Klimaanlage bzw. Fahr zeug-Heizungsanlage deutlich zu reduzieren. Häufig zu betätigende Klappen, wie beispielsweise die Staudruckklappe bzw. Luftabsperrklappe im Luftansaug kanal sollten jedoch über einen separaten Stellmotor verfügen. Innerhalb der Kupplungseinheit kann man entweder das mindestens eine Antriebselement des mehreren Klappen gemeinsamen Stellmotors auf die Betätigungselemente zu bewegen oder aber umgekehrt die Betätigungselemente auf das mindes tens eine Antriebselement zu bewegen.

Die Kupplungseinheit mit Stellmotor kann direkt am Heizkasten angebracht sein. Die Verstellelemente selbst können als Bowdenzüge, insbesondere als spielfreie Bowdenzüge oder in Form von Gestängen ausgebildet sein. Schließ lich ist es auch zweckmäßig, die Steuereinheit selbst, also den so genannten Klimaregler, an dem Heizkasten oder in unmittelbarer Nähe zu diesem anzu ordnen. Der Einbauort der Steuereinheit weg vom bisher üblichen Einbauort des Klimasteuergeräts im Armaturenbrett passt sich in den schon seit Jahren absehbaren und momentan bereits umgesetzten Trend ein, anstelle mehrerer Steuergeräte für diverse Fahrzeugkomponenten im Armaturenbrett lediglich noch über einen Bildschirm zu verfügen, über den menügesteuert die Ansteu erung der einzelnen Fahrzeugkomponenten erfolgt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1 ein Fahrzeug mit schematischer Darstellung der einzelnen Kompo nenten einer Klimaanlage und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Verstellvorrichtung zum Verstellen meh rerer Klappen der Klimaanlage unter Verwendung lediglich eines Stellmotors.

Gemäß Fig. 1 weist eine Klimaanlage 10 für ein Kraftfahrzeug 12 ein Gebläse 14 auf, das in Abhängigkeit von der Stellung einer Frischluft-/Umluftklappe 16 Frischluft aus einem Frischluft-Ansaugkanal 18 mit einer Staudruckklappe 19 oder Umluft aus einem im Innenraum 20 endenden Umluftkanal 22 ansaugt. In Strömungsrichtung betrachtet hinter dem Gebläse 14 befindet sich eine (in diesem Beispiel luftseitig gesteuerte) Lufttemperiereinrichtung 23 mit einem Verdampfer 24 zum Abkühlen der Ansaugluft. Die abgekühlte (und entfeuch tete) Luft durchströmt in Abhängigkeit von der Stellung einer Temperatur mischklappe 26 einen von zwei zueinander parallel geschalteten Kanälen 28, 30. Einer dieser beiden Kanäle (im Ausführungsbeispiel der Kanal 30) weist einen Wärmetauscher 32 zum Erwärmen der zuvor abgekühlten Luft auf. Hin ter dem Wärmetauscher 32 sind die beiden Kanäle 28, 30 wieder zusammen geführt. Im Anschluss daran schließt sich eine Luftverteilvorrichtung 34 an, die zwei Klappen 36, 38 aufweist, um die Luft wahlweise über die Mannanströmöff nungen 40, die Defrosteröffnungen 42 und/oder die Fußraumausströmöffnun gen 44 in den Innenraum 20 einzulassen.

Die Steuerung der gesamten Klimaanlage 10 erfolgt dergestalt, dass eine vor gebbare Soll-Temperatur für den Innenraum 20 erreicht und gehalten wird. Zu diesem Zweck weist die Klimaanlage 10 einen Innenraum-Temperaturfühler 46 auf, der den Istwert T_IST der Innenraumtemperatur misst und z. B. im Steue rungsgerät 48 untergebracht ist. Das Steuerungsgerät 48 verfügt über eine Einstellvorrichtung 50 zur manuellen Vorgabe des Sollwerts T_SOLL für die In nenraumtemperatur.

Darüber hinaus weist die Klimaanlage 10 eine weitere Vielzahl von hier nicht näher beschriebenen und in Fig. 1 teilweise nicht dargestellten Sensoren, wie beispielsweise einen Außentemperatursensor 52, einen Kühlwassertempera tursensor 54, einen Schadstoffsensor 56 etc. Auf. Sämtliche dieser Sensoren sind mit einer zentralen Steuereinheit 58 verbunden, die den Innenraumtem peraturregler und ihrerseits mit (nicht dargestellten) Stellgliedern für den Ver dampfer 24, den Wärmetauscher 32 und das Gebläse 14 verbunden ist.

Die zuvor beschriebene Klimaanlage 10 verfügt ferner über einen Stellmotor 60 für die Staudruckklappe 19 sowie über einen weiteren Stellmotor 62, über den sich wahlweise die Klappen 16, 26, 36 und 38 ansteuern lassen. Dieser Stellmotor 62 wird ebenfalls von der Steuereinheit 58 angesteuert. Der Stell motor 62 arbeitet auf eine Kupplungseinheit 64, die ein oder mehrere mit den Klappen 16, 26, 36 und 38 verbundene Verstellelemente 66, 68, 70 und 72 (in Fig. 1 als Linien dargestellt) mit dem Stellmotor 62 kuppelt. Auch diese Kupp lungseinheit 64 wird über die Steuereinheit 58 angesteuert. Der nähere Aufbau der Kupplungseinheit 64 ist schematisch in Fig. 2 gezeigt.

Gemäß Fig. 2 befinden sich um ein von dem Stellmotor 62 angetriebenes An triebselement 74 herum eine der Anzahl von zu steuernden Klappen gleichen de Anzahl von Betätigungselementen 76, 78, 80, 82, die mit den Verstellele menten 66, 68, 70, 72 jeweils verbunden sind. Beispielsweise handelt es sich bei dem Antriebselement 74 um eine gezahnte Welle mit in Längsrichtung der Welle verlaufenden Zähnen und bei den Betätigungselementen 76, 78, 80, 82 um Zahnräder. Die Betätigungselemente 76, 78, 80, 82 sind drehbar in der Kupplungseinheit 64 gelagert und lassen sich über Aktuatoren 84, 86, 88, 90 wahlweise aus einer radial von dem Antriebselement 74 beabstandeten Positi on in eine Position bewegen, in der sie mit dem Antriebselement 74 in Eingriff stehen. Die Aktuatoren 84, 86, 88, 90 werden von der Steuereinheit 58 ange steuert.

Sobald eines der Betätigungselemente 76, 78, 80, 82 in Eingriff mit dem An triebselement 74 steht, wird das betreffende Verstellelement 66, 68, 70, 72 und damit die diesem zugeordnete Klappe 16, 26, 36 bzw. 38 verstellt. Durch die Steuerung der Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Antriebselements 74 und durch die Dauer der Kupplung der Betätigungselemente 76, 78, 80, 82 mit dem Antriebselement 74 lässt sich die Verstellgeschwindigkeit und - richtung sowie das Verstellmaß der Klappen 16, 26, 36, 38 steuern.

Bei den in der Zeichnung lediglich schematisch dargestellten Verstellelementen 66, 68, 70, 72 handelt es sich beispielsweise um spielfreie Bowdenzüge.

BEZUGSZEICHENLISTE

10

Klimaanlage

12

Kraftfahrzeug

14

Gebläse

16

Frischluft-Umluftklappe, Klappe

18

Frischluft-Ansaugkanal

19

Staudruckklappe

20

Innenraum

22

Umluftkanal

23

Lufttemperiereinrichtung

24

Verdampfer

26

Temperaturmischklappe, Klappe

28

Kanal

30

Kanal

32

Wärmetauscher

34

Luftverteilvorrichtung

36

Klappe

38

Klappe

40

Mannanströmöffnungen

42

Defrosteröffnungen

44

Fußraumausströmöffnungen

46

Innenraum-Temperaturfühler

48

Steuerungsgerät

50

Einstellvorrichtung

52

Außentemperatursensor

54

Kühlwassertemperatursensor

56

Schadstoffsensor

58

Steuereinheit

60

Stellmotor

62

Stellmotor

64

Kupplungseinheit

66

Verstellelement

68

Verstellelement

70

Verstellelement

72

Verstellelement

74

Antriebselement

76

Betätigungselement

78

Betätigungselement

80

Betätigungselement

82

Betätigungselement

84

Aktuator

86

Aktuator

88

Aktuator

90

Aktuator

Claims

1. Verstellvorrichtung für mehrere Klappen einer Kfz-Heizungs- und/oder Klimaanlage mit
einem Stellmotor (62) mit mindestens einem Antriebselement (74),
mehreren den Klappen zugeordneten Verstellelementen (66-72), die mit den Klappen zwecks deren Verstellung verbindbar sind,
einem zwischen dem Stellmotor (62) und den Verstellelementen (66- 72) angeordneten Kupplungseinheit (64) zum wahlweisen Kuppeln des Antriebselements (74) des Stellmotors (62) mit mindestens ei nem der Verstellelemente (66-72) und
einer Steuereinheit (58), die den Stellmotor (62) und die Kupplungs einheit (64) zum Antrieb eines oder mehrerer Verstellelemente (66- 72) zwecks Bewegung der Klappen ansteuert.

2. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen der Klappen anhand der Dauer, Richtung und Geschwindigkeit der Bewegung des Antriebselements (74) des Stellmotors (62) und an hand der Dauer der Kupplung des Antriebselements (74) mit einem und/oder mehreren der Verstellelemente (66-72) ermittelbar ist.

3. Verstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils aktuellen Klappenpositionen in einem Speicher speicherbar sind, und dass bei Verstellung einer Klappe deren neue Position anhand der gespeicherten vorherigen Position und anhand des Maßes der Verstellung aktualisierbar ist, das anhand der Dauer, Richtung und Geschwindigkeit der Bewegung des Antriebselements (74) des Stellmotors (62) und an hand der Dauer der Kupplung des Antriebselements (74) mit dem der Klappe zugeordneten Verstellelement (66-72) ermittelbar ist, und dass die aktualisierte Klappenposition speicherbar ist.

4. Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kupplungseinheit (64) Betätigungselemente (76-82) zum Betätigen der Verstellelemente (66-72) und Aktuatoren (84-90) zum wahlweisen Ineingriffbringen und Außereingriffbringen der Betätigungs elemente (76-82) mit dem Antriebselement (74) aufweist und dass die Aktuatoren (84-90) von der Steuereinheit (58) ansteuerbar sind.