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TECHNISCHES GEBIET
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Die Anmeldung betrifft ein Verschlusssystem, bestehend aus wenigstens einem drehbaren Aktuator und wenigstens einem ersten Abtriebselement und einem zweiten Abtriebselement, wobei der Aktuator und die Abtriebselemente jeweils wenigstens einen kreisbogenförmigen Umfangsabschnitt aufweisen, wobei ein Umfangsabschnitt ein Eingriffsabschnitt ist.
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Die Anmeldung betrifft außerdem eine entsprechendes Verschlusselementsystem das aus einem Verschlusssystem mit einem Antrieb und wenigstens zwei Verschlusselemente, insbesondere wenigstens zwei Verschlusselementgruppen besteht, wobei der Antrieb das Verschlusssystem über die Drehachse antreibt und jeweils ein Verschlusselement bzw. Verschlusselementgruppe über das erste Abtriebselement bzw. über das zweite Abtriebselement antreibbar ist.
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STAND DER TECHNIK
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Verschlusselemente, z.B. in Form von Luftklappen werden für eine Vielzahl von Anwendungen für die gezielte Fluidzufuhr bei einem Fahrzeug, insbesondere KFZ verwendet, um die Regulierung von Luft, z.B. für die Luftzufuhr des Innenraums/ zur Klimatisierung des Innenraums des Fahrzeugs und die Kühlung des Motors oder anderen Antriebselementen zu gewährleisten. Zur Übertragung der durch ein oder mehrere Antriebselemente bereitgestellten Kräfte zum Bewegen und Stellen der Verschlusselemente sind in der Regel Getriebe erforderlich, welche in unterschiedlichster Form und Ausführung bekannt sind. Zumeist wird ein Verschlusssystem mit Getriebe für die Bewegungsübertragung von einem Antrieb auf ein Verschlusssystem verwendet. Sofern dieses Verschlusssystem aus zwei oder mehr Verschlusselementen besteht, tritt das Problem auf, dass der Kraftaufwand zur Bewegung der Verschlusselemente durch einen einzelnen Antrieb erschwert ist. Infolgedessen muss ein leistungsfähigerer Antrieb oder mehrere Antriebe verwendet werden, was mit höheren Kosten und mehr konstruktivem Aufwand verbunden ist.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Ausgehend davon, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verschlusssystem zum wahlweisen Öffnen und Verschließen eines Fluiddurchlasses bereitzustellen, das eine kraftsparende Bewegung und Arretierung von mehreren unterschiedlichen Verschlusselementen durch einen Antrieb ermöglicht.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung eines Verschlusssystems nach Anspruch 1 und eines entsprechenden Verschlusselementsystems nach Anspruch 13 gelöst.
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Das Verschlusssystem zum wahlweisen Öffnen und Verschließen eines Fluiddurchlasses umfasst aus wenigstens einen drehbaren Aktuator und wenigstens ein erstes Abtriebselement und ein zweites Abtriebselement, wobei der Aktuator und die Abtriebselemente jeweils wenigstens einen bogenförmigen Umfangsabschnitt aufweisen, wobei ein Umfangsabschnitt ein Eingriffsabschnitt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffsabschnitt des Aktuators geeignet ist, mit dem Eingriffsabschnitt des ersten und/oder des zweiten Abtriebselements im Eingriff zu stehen und wobei die Drehbewegung des Aktuators einen zeitlich gestaffelten/versetzten Eingriff zwischen dem Eingriffsabschnitt des Aktuators mit dem Eingriffsabschnitt des ersten Abtriebselements und zwischen dem Eingriffsabschnitt des Aktuators mit dem Eingriffsabschnitt des zweiten Abtriebselements bewirkt.
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Unter dem Aktuator ist im erfindungsgemäßen Sinne das angetriebene Zahnradelement, bzw. Ritzelelement, bei einem (Zahnrad-) Getriebe zu verstehen, wie in dieser Anmeldung beschrieben. Der Aktuator ist drehbar und ist zumeist an einer Antriebsachse angeordnet und zur besseren Kraftübertragung mit der Antriebsachse drehfest verbunden. Die Antriebsache (und somit der damit verbundene Aktuator) wird von einem motorischen Antrieb angetrieben. Es können auch mehrere Aktuatoren an der Antriebsachse angeordnet sein. In diesem Fall treibt ein Antrieb zwei oder mehrere Aktuatoren über die gemeinsame Antriebsachse an.
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Die Antriebselemente in Form eines ersten und zweiten Abtriebselements sind jeweils an einer Abtriebsdrehachse angeordnet, deren Lage unterschiedlich von der Antriebsachse des Aktuators ist, insbesondere parallel dazu ausgerichtet sein kann. Der Aktuator und die Abtriebselemente sind in Form eines scheibenförmigen Ritzels, bzw. Rads ausgebildet. Diese Form muss nicht einem vollständigen Rad entsprechen. Denkbar sind auch einzelne Radabschnitte, bzw. -segmente, bzw. kreis- oder bogenförmige Umfangabschnitte, die unterschiedlich gestaltet sein können. Dabei kann ein Segment, bzw. Umfangabschnitt ein Eingriffsabschnitt mit Eingriffselementen, z.B. Zähnen, sein. In der Regel treibt ein erster Aktuator ein erstes Abtriebselement und ein weiterer, zweiter Aktuator ein zweites Abtriebselement an, bzw. steht mit diesem im Eingriff. Der Begriff des ersten und zweiten Aktuators/ Abtriebselements ist lediglich im aufzählenden Sinne aufzufassen und gibt keinen zeitlichen oder funktionalen Rückschluss.
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Im Falle des Vorliegens von wenigstens zwei Aktuatoren bewegen sich diese in der Regel gemeinsam, da sie in vorteilhafter Weise an einer gemeinsamen Drehachse angeordnet sind, die durch einen gemeinsamen Antrieb/ Motor angetrieben wird, wenn ein Zyklus für die Betätigung der Verschlusselementgruppen ausgeführt wird.
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Dieser Öffnungs- und Verschlusszyklus ist in mehrere Phasen unterteilt, nämlich einer Eingriffsphase, einer Mitnehmphase und einer Arretierungsphase mit jeweils unterschiedlichen Winkelbereichen. Auf die einzelnen Phasen wird im Anschluss anhand des konkreten Beispiels eingegangen. Die Betätigungszyklen für die erste Gruppe von Verschlusselementen, die über das erste Abtriebselement angetrieben wird, und für die zweite Gruppe von Verschlusselementen, die über das zweite Abtriebselement angetrieben wird, sind zeitlich versetzt, d.h. der Öffnungs- bzw. Verschlussvorgang der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe beginnen zeitlich versetzt. Sie können, je nach Positionierung und Anordnung der Abtriebsräder relativ zum Aktuator, zeitlich überlappen oder vollständig zeitlich zueinander versetzt sein. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass ein Antriebsmotor nicht durch gleichzeitiges Betätigen der Verschlusselementgruppen belastet wird, d.h. es können leistungsschwächere Antriebsmotoren eingesetzt werden.
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Die Abtriebselemente sind, ggf. über die jeweiligen Abtriebsdrehachsen, mit jeweils einem Verschlusselement verbunden. Unter dem „Begriff „Verschlusselement“ ist neben einem einzelnen Verschlusselement auch ein System, bzw. eine Gruppe aus mindestens zwei Verschlusselementen zu verstehen, die über eine entsprechende Verbindung miteinander eine gleichartige Bewegung vollziehen. Die Bewegung des Verschlusselements ist an die Bewegung des Abtriebselements gekoppelt, bzw. entspricht dieser.
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Die Bewegung des Eingriffsabschnitts des Aktuators entspricht der Bewegung des Eingriffsabschnitts des jeweiligen ersten oder zweiten Abtriebselements und die Bewegung des jeweiligen ersten oder zweiten Abtriebselements entspricht der Bewegung des Verschlusselements. Infolge der Anordnung der Eingriffselemente der Aktuatoren und der Anordnung der Abtriebselemente zueinander erfolgt ein unterschiedlicher, zeitlich versetzter Antrieb der ersten und zweiten Abtriebselemente und der mit den Abtriebselementen verbundenen Verschlusselemente. Dadurch ist gewährleistet, dass der Antrieb wenigstens für einen Teil der Betätigungsphase nur die Kraft für jeweils einen Verschlusselementantrieb aufbringen muss. So wird beispielweise zunächst die dem ersten Abtriebselement zugeordnete Verschlusselement bewegt und im Anschluss (nach Stillstand und ggf. Arretierung des ersten Abtriebselements und des Verschlusselements) die dem zweiten Abtriebselement zugeordnete Verschlusselement. In vorteilhafter Weise liegt zwischen den beiden Bewegungen ein zeitlicher Bereich, in dem kein Verschlusselement angetrieben wird, um die Belastung des Antriebs zu reduzieren. Die Betätigungsphasen können sich jedoch auch zeitlich überlappen. So kann die Betätigung der zweiten Verschlusselementgruppe bereits einsetzen, wenn die Betätigungsphase der ersten Verschlusselementgruppe noch nicht vollständig geöffnet ist, jedoch der Staudruck aufgrund der bereits erfolgten Betätigung der ersten Verschlusselementgruppe bereits deutlich reduziert ist.
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In einer bevorzugten Ausführung weist der Eingriffsabschnitt des Aktuators und der Abtriebselemente jeweils eine Außerverzahnung auf.
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Dadurch kann eine formschlüssige Verbindung zwischen Aktuator und Abtriebselementen zur Übertragung eines Drehmoments über einen vorgegebenen ersten Winkelbereich hergestellt werden.
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In vorteilhafter Weise ist der Aktuator in Form eines Stirnrads und die Abtriebselemente in Form eines Gegenrads ausgebildet.
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Der Aktuator und das jeweils angetriebene Abtriebselement bilden dabei eine Stirnradverbindung.
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Daneben kann der Aktuator in Form eines Kegelritzels und die Abtriebselemente in Form eines Kegelrads ausgebildet sein.
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Der Aktuator und das jeweils angetriebene Abtriebselement bilden dabei eine Kegelradverbindung, wobei die jeweiligen Drehsachsen versetzt zueinander sind. Insbesondere können die Achsen einen beliebigen Winkel zwischen 0° und 90° einschließen.
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Bevorzugt weist wenigstens ein Umfangsabschnitt des Aktuators einen Freilaufabschnitt auf.
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Der Aktuator weist neben dem oben beschriebenen Eingriffsabschnitt einen Freilaufabschnitt auf, bei dem keine Bewegung des Antriebselements auf das Abtriebselement übertragen wird. Infolge des Nichtantriebs der Abtriebselemente wird auch das Verschlusselement nicht angetrieben und verbleibt in ihrer insbesondere arretierten Position.
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Daneben kann wenigstens ein Umfangabschnitt des ersten Abtriebselements und/oder des zweiten Abtriebselements einen Arretierungsabschnitt aufweisen.
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Der Arretierungsabschnitt dient der Kontaktierung des Freilaufabschnitt des Aktuators und bewirkt, dass eine Bewegung, bzw. Drehung des jeweiligen Abtriebselements und somit das dadurch bewegte Verschlusselement verhindert wird und die jeweilige Position des Verschlusselements gehalten wird (Arretierungsphase). So kann insbesondere eine geschlossene oder eine geöffnete Stellung der Verschlusselemente gehalten und arretiert werden, solange der Freilaufabschnitt des Aktuators und der Arretierungsabschnitt des jeweiligen Abtriebselements miteinander in Kontakt stehen. Insbesondere können die Arretierungsabschnitte eine konkave, bogenförmige Außenkontur aufweisen, die in eine dazu passende entsprechende konvexe, bogenförmige Außenkontur des Freilaufabschnitts eingreifen bzw. mit dieser in Kontakt stehen.
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In vorteilhafter Weise ist der Freilaufabschnitt des Aktuators komplementär zum Arretierungsabschnitt des ersten Antriebselements und/oder des zweiten Abtriebselements ausgebildet.
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Dabei ist die Form des Arretierungsabschnitts des ersten oder des zweiten Abtriebselements komplementär zur Form des Freilaufabschnitts des Aktuators. Weist beispielsweise der Umfangabschnitt in Form des Freilaufabschnitts des Aktuators einen glatten konvexen Freilaufabschnitt auf, ist der Arretierungsabschnitt des Abtriebselements ebenfalls glatt und konkav geformt.
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Infolge der unterschiedlichen Drehachsen des jeweils zum ersten oder zweiten Abtriebselements zugeordneten Aktuators bilden der Freilaufabschnitt des Aktuators und der Arretierungsabschnitt des ersten oder zweiten Abtriebselements einen Formschluss, bei dem der Aktuator freilaufen kann und das jeweilige Abtriebselement aber in seiner Winkelstellung arretiert ist.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Aktuator einen Mitnahmeabschnitt auf.
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Der Mitnahmeabschnitt ist dazu geeignet, einen störungsfreien und verschleißarmen Übergang vom Eingriffsabschnitt zum Arretierungsabschnitt und vom Arretierungsabschnitt zum Eingriffsabschnitt zu schaffen. Dieser Übergang bildet die Mitnehmphase. Dabei sollen die Eingriffselemente des Aktuators und des Abtriebselements aufeinander abgestimmt sein, so dass das Abtriebselement von einer Endposition der Eingriffsphase zu einer Anfangsposition der Arretierungsphase übergeführt wird. Daneben ist der Mitnahmeabschnitt geeignet, den Formschluss zwischen dem Freilaufabschnitt des Aktuators und dem Arretierungsabschnitt des ersten oder des zweiten Abtriebselements einzuleiten oder aufzuheben.
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Der Mitnahmeabschnitt kann vor oder nach dem Eingriffsabschnitt angeordnet sein und/oder ein Mitnahmeelement aufweisen.
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Das Mitnahmeelement kann in allen denkbaren Formen und Ausführungen, insbesondere in Form eines Hakens, gestaltet sein.
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Daneben kann wenigstens ein Umfangabschnitt des ersten Abtriebselements und/oder des zweiten Abtriebselements einen Mitnahmeabschnitt aufweisen.
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Der Mitnahmeabschnitt kann vor oder nach dem Eingriffsabschnitt angeordnet sein.
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Bevorzugt kann der Mitnahmeabschnitt einen Aufnahmebereich aufweisen, der zur Aufnahme des Mitnahmeelements des Aktuators geeignet ist.
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Der grundsätzliche Bewegungsablauf ausgehend vom geschlossenen Zustand der Verschlusselemente ist wie folgt: Der Aktuator dreht sich infolge der Verbindung mit der angetriebenen Antriebsachse und treibt dabei die Abtriebselemente an, wobei der Aktuator zunächst das erste Abtriebselement antreibt und im Anschluss, ggf. mit einer zeitlichen Verzögerung und/oder zeitlich überlappend, das zweite Abtriebselement. Hierbei ist die Bezeichnung „erste“ und „zweite“ nicht im zeitlichen und funktionalen Sinne zu sehen, sondern im aufzählenden Sinne. In einem ersten Schritt werden die am ersten Abtriebselement angeordneten Verschlusselemente geöffnet. Nach Ablauf einer kurzen zeitlichen Übergangsphase, in der keine Lamelle bewegt wird, werden die am zweiten Abtriebselement angeordneten Verschlusselemente geöffnet. Alternativ dazu kann jedoch bei zeitlicher Überlappung die Betätigung der zweiten Verschlusselementgruppe später als die der ersten Verschlusselementgruppe einsetzen, jedoch bevor die Betätigungsphase der ersten Verschlusselementgruppe vollständig abgeschlossen ist. Zum Schließen der Verschlusssystemanordnung erfolgt die Bewegung des Aktuators in umgekehrter Drehrichtung und die einzelnen Phasen eines Betätigungszyklus (hier: Verschlusszyklus) erfolgen in umgekehrter Reihenfolge, wonach die zweite Verschlusselementgruppe, die durch das zweite Abtriebselement betätigt wird und im Anschluss die erste Verschlusselementgruppe, die durch das erste Abtriebselement betätigt wird, nacheinander schließen und in die Ausgangslage zurückkehren.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist das Verschlusssystem wenigstens zwei Aktuatoren auf, bestehend aus einem ersten und einem zweiten Aktuator und wobei die Aktuatoren übereinander entlang einer gemeinsamen Drehachse angeordnet sind, und wobei jeweils ein Aktuator dem Antrieb von jeweils einem Abtriebselement dient, und wobei beide Abtriebselemente zeitlich versetzt angetrieben werden.
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Beide Aktuatoren sind in der Regel an einer gemeinsamen Drehachse/Antriebsache angeordnet und bewegen sich von daher immer gemeinsam. Der Antrieb der gemeinsamen Drehachse erfolgt über einen einzigen Antrieb. Die Drehachse kann eine beliebige Länge aufweisen, um beispielsweise auch weiter voneinander beabstandete Verschlusselementgruppen, welche über die Abtriebselemente bewegt werden, antreiben zu können.
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Daneben kann ein Koppelungselement an der Drehachse angeordnet sein, das bewirkt, dass die Drehachsen der durch die Aktuatoren angetriebenen Abtriebselemente in unterschiedlichen Winkeln zueinander stehen. Dadurch können Verschlusselemente angetrieben werden, die in unterschiedlichen Winkeln zueinander angeordnet sind.
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Prinzipiell ist jede drehfeste Kopplung zwischen den Aktuatoren möglich, die insbesondere von einem einzigen Antrieb angetrieben werden.
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In dieser Ausführungsform dient jeweils ein Aktuator dem Antrieb eines Abtriebselements, z.B. erster Aktuator und erstes Abtriebselement und zweiter Aktuator und zweites Abtriebselement. Dabei steht in der Betätigungsphase jeweils ein Eingriffsabschnitt eines Aktuators mit einem Eingriffsabschnitt eines Antriebselements im Eingriff. Die Anordnung der Eingriffsabschnitte der beiden Aktuatoren zueinander kann versetzt sein, und die Anordnung der Abtriebselemente am jeweiligen Aktuatorumfang kann so ausgerichtet sein, dass ein zueinander zeitverzögerter Antrieb der beiden Abtriebselemente und der mit den Abtriebselementen verbundenen Verschlusselemente erfolgt. Es wird vorzugsweise immer nur ein Abtriebselement oder gar kein Abtriebselement angetrieben, oder der Antrieb der zweiten Verschlusselementgruppe setzt zeitlich verzögert ein. Dadurch ist gewährleistet, dass der Antrieb nur die Kraft für jeweils einen Verschlusselementantrieb aufbringen muss bzw. dass die Betätigung der Verschlusselementgruppen nicht gleichzeitig mit jeweils hoher Last einsetzen muss.
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In einer weiteren Ausführung stellt die Erfindung ein Verschlusselementsystem bereit, das aus einem vorstehend beschriebenen Verschlusssystem, einem Antrieb und wenigstens zwei Verschlusselementen, insbesondere wenigstens zwei Gruppen von Verschlusselementen besteht, die jeweils über eines der Abtriebslemente angetrieben werden, wobei der Antrieb das Verschlusssystem über eine Drehachse antreibt und jeweils ein Verschlusselement, bzw. Verschlusselementgruppe über das erste Abtriebselement bzw. über das zweite Abtriebselement antreibbar ist.
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In vorteilhafter Weise sind der Antrieb und das Verschlusssystem in einem Gehäuse angeordnet.
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Dadurch kann die Getriebeanordnung vor äußeren Witterungseinflüssen geschützt werden.
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Figurenliste
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- 1 Explosionsdarstellung der einzelnen Komponenten des Verschlusssystems in Form eines Luftklappenantriebs für zwei Verschlusselemente in Form von Lamellengruppen;
- 2 Perspektivische Darstellung des Luftklappenantriebs im zusammengebauten Zustand mit transparent dargestelltem Gehäuse;
- 3 Perspektivische Ansicht des Luftklappenantriebs;
- 4 Draufsicht auf den Luftklappenantrieb;
- 5 Diagramm eines Beispiels für die zeitverzögerte Öffnung der Verschlusselementgruppen;
- 6 Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Luftklappenantriebs mit zwei Lamellengruppen in Explosionsdarstellung;
- 7 Detailansicht der zweiten Ausführungsform des Luftklappenantriebs für zwei Lamellengruppen.
- 8 Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Luftklappenantriebs mit zwei übereinander angeordneten Lamellengruppen;
- 8A Detailansicht der Anordnung des ersten Aktuators und des ersten Abtriebselements der dritten Ausführungsform des Luftklappenantriebs;
- 8B Detailansicht der Anordnung des zweiten Aktuators und des zweiten Abtriebselements der dritten Ausführungsform des Luftklappenantriebs;
- 9 Darstellung einer Variante der Kegelradanordnung der dritten Ausführungsform;
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE (EMBODIMENTS)
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1 zeigt eine erste Ausführung des erfindungsgemäßen Verschlusssystems in Form eines Luftklappenantriebs, bei dem die einzelnen Komponenten des Getriebes in Explosionsdarstellung gezeigt sind. Ein motorischer Antrieb 6 nimmt über eine Aufnahme 61 eine Antriebsachse 3 auf und dient deren Antrieb zu einer Drehbewegung. An einem Ende der Antriebsachse 3 sind ein erster Aktuator 1 und ein zweiter Aktuator 2 übereinander und koaxial entlang der Antriebsachse 3 drehfest zueinander angeordnet. Der erste und der zweite Aktuator 1, 2 sind scheibenförmig und weisen an ihrer Außenseite jeweils mehrere kreisbogenförmige Umfangsabschnitte in Form eines Eingriffsbereichs 11; 21 mit Verzahnungselementen 111; 211, einen Mitnahmeabschnitt 12 mit einem Mitnahmeelement 121 und einen Freilaufabschnitt 13 auf. Der Eingriffsbereich 11; 21 deckt ungefähr ein Segment, bzw. einen Umfangabschnitt mit einem Winkelbereich von ca. 90 ° ab. Der Mitnahmeabschnitt 12 des ersten Aktuators 1 besteht aus einem hakenförmigen Element 121. Der zweite Aktuator 2 weist einen entsprechenden Mitnahmeabschnitt 22 mit einem Mitnahmeelement 221 auf (nicht dargestellt) Der Freilaufabschnitt 13 weist eine glatte Außenseite ohne Eingriffselemente auf. Die beiden Aktuatoren 1; 2 sind derart übereinander an der Antriebsachse 3 angeordnet, dass die jeweiligen Eingriffsbereiche 11; 21 nicht übereinander liegen und sich somit nicht überlappen. Das Getriebe weist ferner ein erstes Abtriebselement 4 und eine zweites Abtriebselement 5 auf, welche jeweils um eine Abtriebsachse 41; 51 drehbar gelagert sind. Die Abtriebselemente 4; 5 dienen dem Antrieb, bzw. der Bewegung von Verschlusselementen in Form von Luftklappen- bzw. Lamellengruppen. Die Abtriebselemente 4; 5 sind scheibenförmig mit kreisförmigen Umfangsabschnitten und weisen an ihren Außenseiten einen Eingriffsbereich 42; 52 mit Verzahnungselementen, einen Mitnahmeabschnitt 43; 53 und einen Arretierungsabschnitt 44; 54 auf. Der Eingriffsabschnitt 42; 52 deckt ebenfalls ungefähr ein Segment mit einem Winkelbereich von ca. 90° ab. Der Mitnahmeabschnitt 53 des ersten Abtriebselements 5 besteht aus einem Aufnahmebereich 531 für die Aufnahme und/oder Führung des hakenförmigen Elements 121des Aktuators 1 während einer Drehung des Aktuators in einem vorgegebenen Winkelbereich. Der Arretierungsabschnitt 54 des ersten Abtriebselements 5 weist eine komplementäre Form, d. h. eine konkave Krümmung zum konvexen Freilaufabschnitt 13 des ersten Aktuators 1 auf. Entsprechend steht der Eingriffsabschnitt 21 des zweiten Aktuators 2 mit dem Eingriffsabschnitt 42 des zweiten Abtriebselement 4 in Eingriff, wenn dieses in einer vorgegebenen Winkelposition relativ zum Aktuator steht.
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Der Arretierungsabschnitt 44 weist eine zum Freilaufabschnitt 23 komplementäre Form auf, d. h. eine konkave Krümmung zum formschlüssigen Eingriff mit dem konvexen Freilaufabschnitt 23 des Aktuators 2. Daneben hat der Mitnahmeabschnitt 43 einem Aufnahmebereich 431 für die Aufnahme des hakenförmigen Elements 221(nicht dargestellt) des zweiten Aktuators 2.
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Der erste Aktuator 1 dient von daher dem Antrieb des ersten Abtriebselements 5, der eine erste Lamellengruppe antreibt und der zweite Aktuator 2 dient dem Antrieb des zweiten Abtriebselements 4, der eine zweite Lamellengruppe antreibt.
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2 zeigt den Luftklappenantrieb im zusammengesetzten Zustand in einem Gehäuse 7. Zur besseren Erkennbarkeit der einzelnen Komponenten ist der obere Bereich des Gehäuses 7 transparent dargestellt. Der erste Aktuator 1 ist im dargestellten Zustand im Eingriff mit dem zweiten Abtriebselement 4, d.h. die jeweiligen Freilauf- und Arretierungsbereiche 13; 54 stehen sich hinsichtlich der Winkelausrichtung des Abtriebselements 5 formschlüssig gegenüber. Folglich wird keine Bewegung vom ersten Aktuator 1 auf das erste Abtriebselement 5 übertragen und die Lamellegruppe vollzieht keine Bewegung. Infolge des Formschlusses ist das erste Abtriebselement 5 arretiert und kann sich nicht bewegen. Damit ist auch die erste Lamellengruppe arretiert.
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Aus 3 wird die Zusammensetzung der einzelnen Komponenten des Getriebes ersichtlich. Das zweite Abtriebselement 4 dient der Bewegung einer unteren, horizontal angeordneten Lamelle/Lamellengruppe 8 mittels einer Abtriebsache 41. Die Lamellengruppe 8 ist hierbei im geschlossenen Zustand dargestellt. Das erste Abtriebselement 5 dient der Bewegung einer oberen Lamelle/Lamellengruppe (nicht dargestellt) mittels einer Abtriebswelle 51. Im vorliegenden Zustand ist das erste Abtriebselement 5 mit den ersten Aktuator 1 (transparent dargestellt) über die jeweiligen Eingriffsabschnitte 11; 52 im Eingriff. Der Arretierungsabschnitt 44 des zweiten Abtriebelements 4 liegt am Freilaufabschnitt 23 des zweiten Aktuators 2 an. Folglich wird in dieser Konstellation nur das erste Abtriebselement 5 angetrieben und nur die obere Lamellengruppe bewegt. Das zweite Abtriebselement 4 wird nicht angetrieben und ist infolge des Formschlusses von Freilaufabschnitt 23 und Arretierungsabschnitt 44 fixiert und die Lamellengruppe 8 verbleibt arretiert im geschlossenen Zustand. Der erste Aktuator 1 und der zweite Aktuator 2 sind an einer Welle angeordnet, die von einem einzigen Motor angetrieben wird und drehen sich gleichzeitig.
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4 zeigt die Anordnung aus 3 in einer Draufsicht. Deutlich erkennbar ist der Eingriff zwischen dem ersten Abtriebselement 5 und dem ersten Aktuator 1. Das zweite Abtriebselement 4, bzw. dessen Arretierungsabschnitt 44 steht dagegen in formschlüssigem Eingriff mit dem Freilaufbereich 23 des zweiten Aktuators 2. Damit ist die Winkelposition des zweiten Abtriebselements 4 relativ zur Aktuatorachse fixiert. Zudem ist das Mitnahmeelement 121 des ersten Aktuators 1 in Form eines Hakens erkennbar, das bei entsprechenden Winkelpositionen des Aktuators und des Abtriebselements zueinander zur Aufnahme in den Aufnahmebereich 531 des Mitnahmeabschnitts 53 des ersten Abtriebselements 5 geeignet ist.
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Bei einer Drehung des ersten Aktuators 1 (hier gegen den Uhrzeigersinn) dreht sich das erste Abtriebselement 5 im Uhrzeigersinn. Bei einer vorgegebenen Winkelposition des ersten Abtriebselements 5 relativ zum ersten Aktuator 1 greift ein Mitnahmeelement 121 des erst Aktuators 1 in den entsprechenden Aufnahmebereich 531 des Mitnahmeabschnitts 53 des erstes Abtriebselements 5 ein und führt dieses so, dass der Arretierungsabschnitt des Abtriebselements 5 mit dem Freilaufabschnitt 13 des ersten Aktuators 1 in gegenseitigen Kontakt gebracht wird, um ab einer weiteren vorgegebenen Winkelposition, eine formschlüssige Verbindung zwischen Arretierungsabschnitt 54 und Freilaufabschnitt 13 zu bilden. Die Winkelposition des ersten Abtriebselements 5 relativ zur Aktuatorachse ist damit fixiert. Bei einer weiteren Drehung des ersten Aktuators 1 verbleibt das erste Abtriebselements 5 in dieser Position, solange bis der Aktuator in umgekehrter Richtung angetrieben wird und das Mitnahmeelement 121 des erst Aktuators 1 wieder in den entsprechenden Aufnahmebereich 531 des Mitnahmeabschnitts 53 des erstes Abtriebselements 5 eingreift und die jeweiligen Eingriffsbereiche 11 und 52 in Eingriff bringt. Daneben ist auch eine vollständige Kreisbewegung des Verschlusselements denkbar, wonach keine Richtungsänderung des Aktuators erforderlich ist.
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Entsprechendes geschieht bei der Drehung des zweiten Aktuators 2 in Verbindung mit dem zweiten Abtriebselement 4.
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Aus dem Diagramm in 5 wird das Verhältnis des zeitabhängigen Öffnens und Schließens der Lamellengruppen ersichtlich. Ausgehend vom geschlossenen Zustand beider Lamellengruppen bewirkt der Antrieb des ersten Aktuators 1 des ersten Abtriebselements 5 (entsprechend der beschriebenen Anordnung der 1-4) eine Öffnung der ersten Lamellengruppe. Sobald diese vollständig geöffnet ist, besteht ein Übergangsbereich in dem keine Bewegung der Lamellen stattfindet. Im Anschluss wird die zweite Lamellengruppe bis zur vollständigen Öffnung infolge des Antriebs des zweiten Abtriebselements 4 durch den zweiten Aktuators 2 bewegt.
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Aus dem Bewegungsprofil des Diagramms wird ersichtlich, dass immer nur höchstens eine Lamellengruppe angetrieben und gleichzeitig bewegt wird. Somit kann ein einzelner Antrieb verwendet werden, der zur Bewegung einer einzelnen Lamellengruppe dimensioniert ist. Der zwischengelagerte Übergangsbereich dient der Verringerung einer Dauerbelastung des Antriebs und mindert den Verschleiß.
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6 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschlusssystem in Form eines Luftklappenantriebs in Explosionsdarstellung der einzelnen Komponenten und den Lamellengruppen 8; 9. Der erste Aktuator 1 dient dem Antrieb des ersten Abtriebselements 5, welches mit der ersten Lamellegruppe 9 verbunden ist. Der zweite Aktuator 2 dient dem Antrieb des zweiten Abtriebselements 4, welches mit der zweiten Lamellengruppe 8 verbunden ist.
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7 zeigt den in 6 dargestellten Luftklappenantrieb im zusammengesetzten Zustand.
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Aus den 8, 8A und 8B wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung ersichtlich.
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8 zeigt eine Rückansicht (im Hinblick auf die Lamellen) von zwei übereinander angeordneten Verschlusselementen in Form von zwei Luftklappengruppen 8; 9 eines Luftklappensystems, z.B. in einem Kraftfahrzeug, die von einem gemeinsamen Antrieb 6 angetrieben werden. Das Luftklappensystem dient der Zuführung von Luft, beispielsweise im Rahmen der Belüftung des Fahrzeugs oder der Kühlung von Antriebselementen, insbesondere des Motors. Daneben sind aber auch Verschlusselemente für die Verteilung von anderweitigen Fluiden, wie z.B. Öl etc., denkbar.
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Der Antrieb 6 ist hierbei auf Höhe eines ersten Aktuators 1' angeordnet. Alternativ kann er auch auf Höhe des zweiten Aktuators 2', also zwischen den Luftklappengruppen 8; 9 angeordnet sein. Der Antrieb 6 treibt eine Antriebsachse 3 an, an deren einer Seite der erste Aktuator 1' und an deren anderer Seite der zweite Aktuator 2' angebracht ist. Der erste Aktuator 1' treibt das erste Abtriebselement 5' an, der zweite Aktuator 2' treibt das zweite Abtriebselement 4' an. Die Lamellengruppen 8; 9 sind dabei parallel zueinander angeordnet.
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Denkbar ist aber auch der Antrieb von zueinander versetzt oder in einem Winkel ungleich von 0 Grad angeordneten Lamellengruppen (nicht dargestellt). Hierbei bewirkt ein an der Antriebsachse angeordnetes Koppelungselement, dass die Drehachsen der angetriebenen Abtriebselemente versetzt voneinander sind. Die Winkelstellung zwischen den Abtriebselementen gegenüber der gemeinsamen Aktuatorachse kann dadurch eingestellt werden, dass eine Aktuator-/Abtriebseinheit in einem vorgegebenen Winkel an der gemeinsamen Drehachse angeordnet wird.
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Das erste Abtriebselement 5' treibt über eine Antriebsstange 55 die untere Lamellengruppe 8 an und das zweite Abtriebselement 4' treibt über eine Antriebsstange 45 die obere Lamellengruppe 9 an. Die Länge der Antriebsachse 3 zwischen den beiden Aktuatoren 1'; 2' ist so bemessen, dass sie mindestens gleich oder größer als die Höhe der unteren Lamellengruppe 8 ist. Der jeweilige zugeordnete Aktuator und das Abtriebselement sind in Kegelradform angeordnet, wobei der jeweilige Aktuator ein Kegelritzel und das Abtriebselement ein Kegelrad ist. Diese Anordnung wird nachfolgend in den 8A und 8B näher beschrieben.
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8A zeigt eine detaillierte Vorderansicht (im Hinblick auf die Lamellen) der Anordnung des ersten Aktuators 1' und des ersten Abtriebselements 5'. Die Umfangsabschnitte des ersten Aktuators 1' und des ersten Abtriebselements 5' sind jeweils in einem 45 Grad Winkel zueinander angeordnet und bilden eine Kegelradanordnung. Infolgedessen stehen die Antriebsachse 3 des ersten Aktuators 1' und die Drehachse 51' des ersten Abtriebselements 5' im rechten Winkel, bzw. orthogonal zueinander.
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In der vorliegenden Darstellung sind die Eingriffsabschnitt 11' des ersten Aktuators 1' und der Eingriffsabschnitt 52' des ersten Abtriebselements 5' im Eingriff und die beiden Elemente befinden sich in der Eingriffsphase. Folglich treibt der erste Aktuator 1' das erste Abtriebselement 5' in dieser Phase an und über die Antriebsstange 55 wird die untere Lamellengruppe 8 bewegt.
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Weiter ist beim ersten Aktuator 1' noch der Freilaufbereich 13' und das Mitnahmeelement 121' erkennbar.
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8B zeigt entsprechend der 8A die Anordnung des zweiten Aktuators 2' und des zweiten Abtriebselements 4'. Der zweite Aktuator 2' treibt während der Betätigungsphase (hier nicht dargestellt) das zweite Abtriebselement 4' an, welches über die Antriebstange 45 die obere Lamellengruppe 9 bewegt. Die Umfangsabschnitte des zweiten Aktuators 2' und des zweiten Abtriebselements 4' bilden ebenfalls eine Kegelradanordnung.
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In der vorliegenden Darstellung ist das zweite Abtriebselement 5' arretiert, da der Arretierungsabschnitt 44' mit dem Freilaufabschnitt 23' des zweiten Aktuators 2' einen Formschluss bildet und befindet sich von daher in der Arretierungsphase.
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9 zeigt eine Variante der Kegelradanordnung der 8, 8A und 8B. Die Eingriffsbereiche 11'; 52' des ersten Aktuators 1' und des ersten Abtriebselements 5' sind mit Eingriffselementen (nicht dargestellt) z.B. in Form einer Verzahnung versehen und sind jeweils in einem 45 Grad Winkel zueinander angeordnet.
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Mittels einer Auswahl und Ausbildung der Radien der Eingriffsabschnitte des Aktuators und des Abtriebselements können unterschiedliche Übersetzungen zwischen Aktuator und Abtriebselement realisiert werden.
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Die vorgenannten Ausführungsbeispiele sind nicht abschließend und sind nur exemplarisch. Denkbar sind anderweitig angeordnete und mehrfache Anordnungen von Lamellengruppen, die durch den erfindungsgemäßen Antrieb angetrieben werden.
