DE10135330A1

DE10135330A1 - Antriebseinrichtung für Klappen zur Steuerung der Durchströmung der Luftleitkanäle einer Kraftfahrzeug-Heizungs- oder Klimaanlage

Info

Publication number: DE10135330A1
Application number: DE2001135330
Authority: DE
Inventors: Erich Philippin
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2021-07-20
Also published as: DE10135330B4

Abstract

Beschrieben wird eine Antriebseinrichtung für Klappen, die zur Steuerung der Durchströmung von Luftleitkanälen einer Kraftfahrzeug-Heizungs- oder Klimaanlage dienen. Mehrere Klappen, vorzugsweise drei, sind über einen gemeinsamen Antrieb (9) angetrieben. Eine Klappe (5) soll nur über einen Teil der Öffnungs- oder Schließbewegung der anderen Klappen (6, 7) mitbewegt, für den anderen Teil der Schwenkbewegung aber in einer Schließstellung gehalten werden. DOLLAR A Erreicht wird dies dadurch, dass der gemeinsame Antrieb mindestens ein Zahnrad aufweist, das mit Zahnsegmenten der beiden Klappen in Eingriff steht, wobei einer Klappe ein Zahnsegment b(19) zugeordnet ist, in dem der vorletzte Zahn (24) fehlt, so dass die Verzahnung außer Eingriff kommen kann, wobei gleichzeitig ein mit dem Zahnsegment (19) verbundener Hebel in eine Kulisse (21) eingreift und die weitere Halterung der Klappe (5) in der Schließstellung bewirkt. Ein versetztes Zahnpaar (22, 22a), das außerhalb der Ebene der Verzahnung (18, 19) liegt, sorgt für einen definierten Wiedereingriff der gelösten Verzahnung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für Klappen zur Steuerung der Durchströmung der Luftleitkanäle einer Kraftfahrzeug- Heizungs- oder Klimaanlage, mit einem für alle Klappen gemeinsamen Antrieb und mit mindestens zwei Klappen, von denen eine über einen Teil der Schwenkbewegung der anderen in einer Halteposition, insbesondere in einer Schließstellung, verbleibt.
Antriebseinrichtungen dieser Art sind bekannt. Sie bestehen in der Regel aus einem Hebel- und/oder Zahnradgetriebe, das vom gemeinsamen Antrieb antreibbar ist und aus mehreren Klappen, in der Regel eine Klappe für das Öffnen und Schließen der Defrosteröffnung, eine Klappe für die Fahrzeuginnenraumbelüftung und eine für Öffnen oder Schließen einer Fußraumausströmdüse. Bei solchen Antriebseinrichtungen ist es gewünscht, um einen intensiven Defrostvorgang zu bewirken, dass Fußraum- und Belüftungsdüsen geschlossen bleiben, wenn die Defrosterklappe geöffnet ist. Umgekehrt soll die Defrosterklappe geschlossen bleiben, auch wenn Fußraumdüse oder Belüfterdüse zur Einstellung der durchströmenden Luft verschwenkt werden.
Bekannt ist es zu diesem Zweck, dass die Klappe für die Defrosterdüse, die vom gemeinsamen Antrieb mit verschwenkt wird, über einen bestimmten Schwenkwinkel, nämlich dann, wenn sie geschlossen bleiben soll, mit ihren beiden Endkanten an zylindrischen Rohrabschnitten im Strömungskanal geführt ist, so dass sie, obwohl sie über einen bestimmten Schwenkwinkel bewegt wird, dennoch keine Durchströmung freigibt. Solche Lösungen weisen aber den Nachteil auf, dass Geräusche durch das Schleifen der Defrosterklappe an ihren Wandungen auftreten und im übrigen ein frühzeitiger Verschleiß eintritt. Dazu kommt auch, dass relativ große Reibungskräfte auftreten, die vom Antrieb überwunden werden müssen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass für das Einhalten der Schließstellung der einen Klappe, die in der Regel die Defrosterklappe ist, ein Stillstand dieser Klappe vorliegt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, dass der gemeinsame Antrieb mindestens ein Zahnrad antreibt, das mit Zahnsegmenten der beiden Klappen in Eingriff steht, wobei die eine Klappe ein Zahnsegment aufweist, das nur über einen Teilbereich der Schwenkbewegung des Zahnrades mit diesem in Eingriff bleibt und dann mit Hilfe eines fehlenden Zahnes außer Eingriff kommt und über einen in eine Kurvenbahn des Zahnrades eingreifenden Hebel gehalten ist, wobei der fehlende Zahn durch ein Zahnpaar ersetzt ist, das in einer parallel zu der Ebene, in der die Verzahnung verläuft, verlaufenden Ebene liegt und in Umfangsrichtung bei der Trennung der Verzahnung nachlaufend und bei Wiedereingriff vorlaufend versetzt zu den Zahnpaarungen der Verzahnung ist.
Durch diese Ausgestaltung kann die eine der beiden Klappen, in der Regel also die Defrosterklappe, in einer bestimmten Schwenklage festgehalten werden, die zweckmäßig der Schließposition entspricht. Die andere Klappe, und vorzugsweise auch noch zumindest eine weitere, können unabhängig davon durch ein und denselben Antrieb weiterbewegt werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kommt wegen des Fehlens eines Zahnes das Zahnrad außer Eingriff mit dem Zahnsegment, wobei das versetzte Zahnpaar dazu dient, dass die undefinierte Stellung zwischen Zahnrad und Zahnsegment, die dann eintritt, wenn die Verzahnung außer Eingriff kommt oder bei der Rückbewegung wieder in Eingriff kommen soll, durch die zusätzliche Anordnung eines Zahnpaares wieder definiert ist, so dass ein störungsfreier Übergang zwischen der Schwenkbewegung und dem Stillstand der einen Klappe erreicht wird.
In Weiterbildung der Erfindung kann der fehlende Zahn der vorletzte Zahn der in einer Drehrichtung in Eingriff stehenden Zähne des Zahnsegmentes sein.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Darstellung einer Antriebseinrichtung nach der Erfindung für eine Heizungs- und Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, die mit drei Luftleitkanälen in einem Gehäuse versehen ist, die durch drei von einem gemeinsamen Antrieb aus bewegbaren Klappen steuerbar sind,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der für die drei Klappen nach Fig. 1 gewünschten Schwenkstellungen bzw. der gewünschten Öffnung oder Schließung der einzelnen Kanäle,
Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 1, jedoch in einer Lage der Klappen, in der eine der Klappen, hier die Klappe zur Steuerung der Defrosterdüse, in der geschlossenen Stellung gehalten ist,
Fig. 4 die Einzeldarstellung der Antriebsverbindung zwischen einem der Steuerklappe für die Defrosterdüse zugeordneten Zahnsegment und dem entsprechenden Antriebszahnrad in der Stellung nach Fig. 1,
Fig. 5 die Zahnradpaarung nach Fig. 4, jedoch in der Stellung kurz vor Erreichen der Schließstellung,
Fig. 6a die Zahnradpaarung nach Fig. 5 in einer Stellung, in der die Verzahnung außer Eingriff kommt und ein Haltehebel in eine Kulisse einläuft, wobei die außer Eingriff kommende Verzahnung zu erkennen ist und
Fig. 6b die Darstellung der Zahnradpaarung nach Fig. 6a, jedoch mit dem zusätzlich eingesetzten Zahnpaar, das ein definiertes Zusammenwirken zwischen Zahnrad und Zahnsegment bewirkt.
Fig. 1 zeigt ein Gehäuse 1 einer Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, in dem in nicht näher dargestellter Weise Einrichtungen zur Erzeugung einer Luftströmung und Wärmeübertrager zur Beheizung oder Kühlung angeordnet sind. Das Gehäuse 1 ist mit drei schematisch dargestellten und gestrichelten Austrittskanälen 2, 3 und 4 versehen, von denen der Austrittskanal 2 zu einer nicht näher dargestellten Defrosterdüse, der Leitkanal 3 zu einer Fußraumdüse und der Kanal 4 zu den übrigen Belüftungsdüsen im Fahrzeug führt. Die Kanäle 2, 3 und 4 sind jeweils mit Klappen 5, 6 und 7 versehen, von denen in der in Fig. 1 gezeigten Stellung die Klappen 6 und 7 geschlossen sind. Die Heizungs- und Klimaanlage ist daher in die Stellung "Defrosten" gebracht und entsprechend erwärmte Luft strömt im Sinn der Pfeile 8 durch das Gehäuse und in die entsprechenden Defrosterdüsen.
Die drei Klappen 5, 6 und 7, die jeweils um ihren Achsen 5a, 6a und 7a schwenkbar im Gehäuse 1 gelagert sind, sind über einen gemeinsamen Antrieb angetrieben, der in der schematisch angedeuteten Achse 9 ebenfalls am Gehäuse 1 gelagert ist, die beim Ausführungsbeispiel als eine mit einem Sechskant versehene Steckwelle ausgebildet ist, auf der ein doppelter Hebelarm 10 drehfest angeordnet ist. Dieser Hebelarm 10 steht mit seinen beiden Enden jeweils über weitere Hebel 11 und 12 in der Art eines Hebelgetriebes mit Schwenkarmen 13 und 14 in Verbindung, von denen der Hebelarm 13 drehfest mit der Welle 7a der Klappe 7 und der Hebelarm 14 drehfest mit einem um die Achse 15 schwenkbar im Gehäuse 1 gelagerten Zahnrad 16 in Verbindung steht. Das Zahnrad 16, das nicht auf dem ganzen Umfang mit einer Verzahnung versehen ist, steht zum einen mit einem Zahnsegment 17 in Verbindung, das drehfest mit der Welle 6a der Klappe 6 verbunden ist, zum anderen mit einem Verzahnungsteil 18 mit einem Zahnsegment 19, das wiederum drehfest mit der Welle 5a der Defrosterklappe 5 verbunden ist. Das Zahnsegment 19 ist Teil einer Scheibe, die mit einem seitlich abstehenden Hebel 20 ausgerüstet ist, der, wie anschließend noch beschrieben werden wird, an seinem freien Ende einen - nicht gezeigten - Zapfen aufweist, der in die auf dem Zahnrad 16 angeordnete Kulisse 21 eingreifen kann. Das Zahnsegment 19 ist, wie noch anhand von Fig. 6a im einzelnen erläutert werden wird, zum einen mit einem fehlenden Zahn und zum anderen mit einer in einer parallel zu der Ebene, in der die Verzahnung verläuft, angeordneten Zahnpaar 22, 22a versehen, auf das ebenfalls später noch eingegangen werden wird.
Wenn aus der in Fig. 1 dargestellten Stellung der Klappen 5, 6 und 7 die Antriebswelle 9 im Gegenuhrzeigersinn verstellt wird, dann kann die aus Fig. 2 erkennbare Öffnungs- oder Schließeinstellung der Kanäle 2, 3 und 4 erreicht werden. In der Darstellung nach Fig. 2 ist jeweils der volle Öffnungszustand der Kanäle 2, 3 oder 4 mit der oberen, mit "Auf" bezeichneten Linie angedeutet, und der geschlossene Zustand mit der unteren parallel verlaufenden Linie, die mit "Zu" bezeichnet ist. Der Zustand der Klappen nach Fig. 1 wird daher am linken Rand der Darstellung nach Fig. 1 gezeigt, in der der Defrosterkanal 2 voll geöffnet ist, der Fußraumkanal 3 und der Belüftungskanal 4 dagegen geschlossen sind.
Bei einer Verschwenkung der Antriebswelle 9 im Gegenuhrzeigersinn wird die Klappe 5 im Uhrzeigersinn bewegt, bis sie ihre Schließstellung nach Fig. 3 erreicht hat. Sie wird in dieser Schließstellung in noch näher zu erläuternder Weise festgehalten, dadurch, dass ihre Antriebsverzahnung außer Eingriff kommt und der Hebel 20 in die Kulisse 21 eingreift. In Fig. 2 ist das lineare Schließen des Defrosterkanals 2 mit einer mit langen Strichen gestrichelten Linie angedeutet. Der Kanal 2 wird also geschlossen, bis der Fußraumkanal 3 vollkommen geöffnet ist, was dann der Fall ist, wenn die in ihm angeordnete Klappe 6 in etwa parallel zu den Seitenwandungen des Kanales 3 steht. Bei dieser Schwenkbewegung wird die Belüftungsklappe 7 teilweise im Uhrzeigersinn geschwenkt, so dass auch der Belüftungskanal 4, zumindest zum Teil, geöffnet ist. In der in Fig. 2 ersichtlichen Mittellage, die mit dem Bezugszeichen 23 versehen ist, ist daher der Fußraumkanal 3 vollständig geöffnet, der Defrosterkanal 2 geschlossen und der Belüftungskanal 4 teilweise offen.
Bei einer weiteren Bewegung der Antriebswelle 9 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt sich die Klappe 6 weiter im Uhrzeigersinn und verschließt bis zum Erreichen der Stellung, die in Fig. 3 dargestellt ist, den Fußraumkanal 3 vollständig, während die Belüfterklappe 7 ihre Öffnungsstellung erreicht und der Lüfterkanal 4 daher in der Endstellung - siehe Fig. 3 - vollkommen offen ist, während die beiden anderen Kanäle 2 und 3 geschlossen sind.
Um nun zu erreichen, dass die Klappe 5 des Defrosterkanals 2 über den von der Linie 23 aus nach rechts verlaufenden Schwenkbereich des Antriebs geschlossen bleibt, ist vorgesehen, dass der Verzahnungsantrieb zwischen dem Zahnrad 16 und dem Zahnsegment 19 ab dem Erreichen der Schließlage der Klappe 5 außer Eingriff kommt und die Klappe 5 in ihrer geschlossenen Lage nur durch das Zusammenwirken zwischen dem Hebel 20 und der Kulisse 21 gehalten bleibt.
Die Fig. 4 und 5, die seitlich sich nacheinander einstellenden Positionen des Zahnrades 16 und des Zahnsegmentes 19 entsprechen, zeigen, dass bei der Verschwenkung des Zahnrades 16 im Gegenuhrzeigersinn das Zahnsegment 19 mit dem Hebel 20 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird, bis - Fig. 5 - das freie Ende des Hebels 20 mit einem seitlich abragenden Zapfen die offene Seite der Kulissenführung 21 erreicht.
Die Fig. 6a und 6b zeigen die Situation nach einer weiteren kurzen Verdrehung von Zahnrad 16 und Zahnsegment 19 gegeneinander, wobei hier in Fig. 6a erkennbar ist, dass dem Zahnsegment 19 als vorletzter Zahn ein Zahnstumpf 24 zugeordnet ist, der nicht in die Bewegungsbahn des Umfanges der Verzahnung 18 hereinragt. Bei einer weiteren kurzen Drehung des Zahnrades 16 im Gegenuhrzeigersinn wird das Zahnsegment 19 daher frei von der Verzahnung 18. Da hier der Hebel 20 bereits in Eingriff mit der Kulisse 21 steht, erfolgt die weitere Führung der Klappe 5 nur durch den Hebel 20, der bis zum Ende der Kulisse 21 in diese bei der Drehung des Zahnrades 16 hereinlaufen kann.
Beim Lösen der Verzahnung 18 vom Zahnsegment 19 entsteht dennoch eine undefinierte Position, die vor allen Dingen ein Wiedereingreifen der Verzahnung bei der Rückbewegung des Zahnrades 16 verhindern würde.
Gemäß Fig. 6b ist daher in einer Ebene oberhalb der Fig. 6a gezeigten Ebene der Verzahnungen 18 und 19 ein Zahnpaar 22, 22a vorgesehen, welcher das definierte Eingreifen und auch Lösen der beiden Verzahnungen bestimmt. Dieses Zahnpaar 22 und der zugeordnete Einzelzahn 22a ist dabei gegenüber der Teilung der Zähne des Zahnsegmentes 19 versetzt angeordnet und zwar so, dass der Versatz bei der Trennung der Verzahnung 18, 19 nachlaufend und beim Wiedereingriff vorlaufend ist. Dies bewirkt die angestrebte Führungsfunktion des Zahnpaares 22, 22a beim Lösen der Verzahnung bzw. beim Wiedereingriff. Die undefinierte Stellung der Zahnsegmente 18, 19 gegeneinander wird dadurch aufgehoben. Durch diese Ausgestaltung wird es möglich, die Klappe 5 nach Fig. 3 in ihrer Schließposition zu halten, obwohl die Antriebswelle 9 noch weiter im Uhrzeigersinn bis zum Erreichen der Endstellung der Klappen 6 und 7 nach Fig. 3 gedreht wird, in der ausschließlich der Belüftungskanal 4 geöffnet ist.

Claims

1. Antriebseinrichtung für Klappen zur Steuerung der Durchströmung der Luftleitkanäle (2, 3, 4) einer Kraftfahrzeug-Heizungs- oder Klimaanlage, mit einem für alle Klappen (5, 6, 7) gemeinsamen Antrieb (9) und mit mindestens zwei Klappen (5, 6), von denen eine über einen Teil der Öffnungs- oder Schließbewegung der anderen in einer Schließstellung verbleibt, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Antrieb (9) mindestens ein Zahnrad (16) antreibt, das mit Zahnsegmenten (17 und 19) der beiden Klappen (5, 6) in Eingriff steht, wobei die eine Klappe (5) ein Zahnsegment (19) aufweist, das nur über einen Teilbereich der Schwenkbewegung des Zahnrades (16) mit diesem in Eingriff bleibt und dann mit Hilfe eines fehlenden Zahnes (24) außer Eingriff kommt und über einen in eine Kurvenbahn (21) des Zahnrades (16) eingreifenden Hebel (20) gehalten ist, wobei der fehlende Zahn (24) durch ein Zahnpaar (22, 22a) ersetzt ist, das in einer parallel zu der Ebene, in der die Verzahnung verläuft, verlaufenden Ebene liegt und in Umfangsrichtung bei der Trennung der Verzahnung (18, 19) nachlaufend und bei Wiedereingriff vorlaufend versetzt zu der Teilung der Verzahnungen (18, 19) ist.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der fehlende Zahn als ein Zahnstumpf (24) an der vorletzten Stelle der in einer Drehrichtung in Eingriff stehenden Zähne des Zahnsegmentes (19) ausgebildet ist.