DE102018211290A1

DE102018211290A1 - Kinematikbaugruppe

Info

Publication number: DE102018211290A1
Application number: DE102018211290.8A
Authority: DE
Inventors: Ralf Rein
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2018-07-09
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2020-01-09
Also published as: CN110696585A; US20200009940A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kinematikbaugruppe (1)
- mit einem Steuerhebel (4) zum Antrieb von insbesondere Luftklappen,
- mit einer Kurvenscheibe (5) mit einem Lagerzapfen (7),
- mit einer Lagerplatte (6) mit einer Lageröffnung (8), in welcher die Kurvenscheibe (5) über ihren Lagerzapfen (7) gelagert ist,
- wobei an der Lageröffnung (8) zumindest eine Nut (9) vorgesehen ist,
- wobei an dem Lagerzapfen (7) der Kurvenscheibe (5) eine komplementär zur Nut (9) ausgebildete Feder (10) vorgesehen ist,
- wobei die Kurvenscheibe (5) in einer vordefinierten Montagestellung mit ihrer Feder (10) in die zugehörige Nut (9) der Lagerplatte (6) eingreift,
- wobei die Kurvenscheibe (5) in einer Betriebsstellung in Axialrichtung (15) des Lagerzapfens (7) derart verstellt ist, dass sie mit ihrer Feder (10) nicht mehr in die zugehörige Nut (9) der Lagerplatte (6) eingreift und dadurch drehbar an dieser gelagert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kinematikbaugruppe mit einem Steuerhebel zum Antrieb von insbesondere Luftklappen. Die Erfindung betrifft außerdem eine Klimaanlage mit einer solchen Kinematikbaugruppe sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Klimaanlage.
Eine Kinematikbaugruppe umfasst mindestens eine Lagerplatte, eine Kurvenscheibe sowie einen Steuerhebel zum Antrieb von zumindest einer Luftklappe, wobei eine derartige Kinematikbaugruppe oftmals vorgefertigt und später in einer Klimaanlage montiert und dabei mit den anzutreibenden Luftklappen in Wirkverbindung gebracht wird. Zur Vereinfachung der Montage wird dabei eine Montagestellung für die Kurvenscheibe und den Steuerhebel vorgegeben, in welcher die Kinematikbaugruppe montiert werden soll. Anschließend erfolgt eine Montage der Kinematikbaugruppe in der Montagestellung, wobei bis zur Montage oftmals auf eine Sicherung der Montagestelle verzichtet wird, was dazu führen kann, dass durch den Transport die Kurvenscheibe verdreht und dadurch eine spätere Montage erschwert wird.
Zur Sicherung einer derartigen Montagestellung, das heißt zur Sicherung der Stellung der Kurvenscheibe, sind beispielsweise federnde Zungen bekannt, die an der Lagerplatte angeordnet sind und ein Verdrehen der Kurvenscheibe durch eine Blockade am Umfang derselben verhindern sollen. Eine derartig federnde Zunge wird dann bei der Montage der Kinematikbaugruppe auf ein Gehäuse durch eine Gegenrippe weggedrückt und dadurch eine Drehbewegung der Kurvenscheibe freigegeben.
Nachteilig bei den bisherigen Lösungen ist jedoch eine vergleichsweise große Toleranzkette zwischen Zunge der Lagerplatte, Gehäuse und Kurvenscheibe, wodurch der gesamte Montageprozess nicht prozesssicher gestaltet werden kann.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine Kinematikbaugruppe anzugeben, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Sicherstellen einer „Montagestellung“ einer Kinematikbaugruppe durch eine drehfeste und formschlüssige Verbindung zwischen einer Kurvenscheibe und einer Lagerplatte zu realisieren, wobei diese formschlüssige Verbindung beim Einbauen der Kinematikbaugruppe, beispielsweise in eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, gelöst wird. Die erfindungsgemäße Kinematikbaugruppe weist dabei einen Steuerhebel zum Antrieb von insbesondere Luftklappen auf, sowie eine Kurvenscheibe mit einem Lagerzapfen und eine Lagerplatte mit einer Lageröffnung, in welcher die Kurvenscheiben über ihren Lagerzapfen drehbar gelagert ist. An der Lageröffnung ist nun erfindungsgemäß zumindest eine Nut vorgesehen, wobei an dem Lagerzapfen der Kurvenscheibe zumindest eine komplementär zur Nut ausgebildete Feder (Rippe) vorgesehen ist. Die Kurvenscheibe greift dabei in der vordefinierten Montagestellung mit ihrer Feder in die zugehörige Nut der Lagerplatte ein, wodurch die zuvor beschriebene formschlüssige und drehfeste Verbindung zwischen der Kurvenscheibe und der Lagerplatte und die Fixierung der vordefinierten Montagestellung erreicht werden können. In einer Betriebsstellung ist dabei die Kurvenscheibe in Axialrichtung des Lagerzapfens derart verstellt, dass sie mit ihrer Feder nicht mehr in die zugehörige Nut der Lagerplatte eingreift und somit drehbar an dieser gelagert ist. Das Überführen in die Betriebsstellung erfolgt dabei durch ein Koppeln des Lagerzapfens mit einer entsprechenden Antriebseinrichtung, beispielsweise einer Antriebswelle eines Elektromotors, wodurch der Lagerzapfen und damit auch die Kurvenscheibe in Axialrichtung verstellt werden. Mit der erfindungsgemäßen Kinematikbaugruppe ist es somit vergleichsweise einfach möglich, eine vordefinierte Montagestellung zu fixieren und die Kinematikbaugruppe mit der vordefinierten Montagestellung vergleichsweise einfach an einer Klimaanlage zu montieren. Da das Vordefinieren bzw. Fixieren der Montagestellung ausschließlich zwischen Kurvenscheibe und Lagerplatte erfolgt, das heißt unabhängig von einem Gehäuse bzw. weiterer Bauteile der Klimaanlage, können die Toleranzkette deutlich verkürzt und die Prozesssicherheit deutlich erhöht werden. Das Herstellen der Nut bzw. der zugehörigen Feder kann dabei bei als Kunststoffspritzgussteile ausgebildeten Kurvenscheiben bzw. Lagerplatten vergleichsweise einfach durch eine Änderung des jeweilige Kunststoffspritzgießwerkzeugs erfolgen, so dass die erfindungsgemäße Lösung bezogen auf die Stückkosten mit lediglich marginalen Mehrkosten verbunden ist.
Bei einer vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist am Steuerhebel ein Führungspin angeordnet der in eine Kulissenführung der Kurvenscheibe eingreift. Der Steuerhebel kann dabei ebenfalls als kostengünstiges Kunststoffspritzgussteil oder aber auch als Metallteil ausgebildet sein, wobei der Führungspin in der Kulissenführung der Kurvenscheibe geführt ist und bei einem Verdrehen der Kurvenscheibe durch ein Entlangfahren des Führungspins in der Kulissenführung ein Verschwenken des Steuerhebels bewirkt. Hierdurch können eine exakt vordefinierte Verstellbewegung des Steuerhebels und dabei ein exakt vordefiniertes Steuern von an dem Steuerhebel angebundenen Luftklappen bewirkt werden.
Zweckmäßig sind an dem Lagerzapfen der Kurvenscheibe Quetschrippen angeordnet, die ein Fixieren desselben in der Montagestellung in der Lageröffnung erlauben. Derartige Quetschrippen bewirken ein geringfügiges Übermaß des Lagerzapfens im Vergleich zur zugehörigen Lageröffnung an der Lagerplatte und werden beim Eindrücken des Lagerzapfens in die Lageröffnung verformt, das heißt gequetscht und fixieren darüber den Lagerzapfen in der Lageröffnung. Derartige Quetschrippen sind ebenfalls mittels Anpassung eines entsprechenden Kunststoffspritzgießwerkzeugs vergleichsweise einfach und kostengünstig herstell bar.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist am Lagerzapfen eine Zahnkontur, beispielsweise eine Außenverzahnung, angeordnet. Über eine derartige Außenverzahnung bzw. generell Zahnkontur kann eine Drehanbindung des Lagerzapfens an eine Antriebseinrichtung, beispielsweise einen Stellmotor, erreicht werden, wobei über diese Zahnkontur eine spielfreie Drehmomentübertragung zwischen Antriebseinrichtung und Kurvenscheibe möglich ist, wodurch wiederum eine äußerst exakte Stellbewegung der Luftklappen erreicht werden kann.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Klimaanlage mit einer solchen zu vorbeschriebenen Kinematikbaugruppe auszustatten, wobei eine Antriebseinrichtung vorgesehen ist, die drehantreibend mit der Kurvenscheibe, das heißt konkret mit deren Lagerzapfen, verbunden ist. Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Kinematikbaugruppe in der ebenfalls erfindungsgemäßen Klimaanlage können die Vorteile der Kinematikbaugruppe zugleich auch auf die Klimaanlage übertragen werden.
Ein Einbau der erfindungsgemäßen Kinematikbaugruppe bzw. eine Herstellung erfolgt dabei wie folgt:
Zunächst wird die Kurvenscheibe mit ihrem Lagerzapfen in die zugehörige Lageröffnung der Lagerplatte eingedrückt und hinsichtlich ihrer Drehwinkelstellung so ausgerichtet, dass die Kurvenscheibe mit ihrer Feder in die lagerplattenseitige Nut eingreift. Über die Quetschrippen kann dabei beispielsweise eine Axialfixierung des Lagerzapfens in der Lageröffnung und dadurch eine Axialfixierung der Kurvenscheibe an der Lagerplatte erreicht werden. Ein Verdrehen der Kurvenscheibe relativ zur Lagerplatte ist bei geschlossener Nut- und Federverbindung nicht mehr möglich. Anschließend wird der Steuerhebel eingesetzt, wobei dieser über seinen weiteren Lagerzapfen drehbar in einer weiteren Lageröffnung der Lagerplatte gelagert ist und mit seinem Führungspin in die Kulissenführung der Kurvenscheibe eingreift. In dieser vorgefertigten Montagestellung wird nun die so vorgefertigte Kinematikbaugruppe an ein Gehäuse der Klimaanlage angebaut. Wird nun die Antriebseinrichtung mit dem Lagerzapfen der Kurvenscheibe verbunden, so wird die Kurvenscheibe über eine Antriebswelle der Antriebseinrichtung aus ihrer Montagestellung in Axialrichtung des Lagerzapfens herausgedrückt, bis die kurvenscheibenseitige Feder nicht mehr in die lagerplattenseitige Nut eingreift und zugleich die Quetschrippen aus der Lageröffnung herausgedrückt sind, so dass die Kurvenscheibe wieder relativ zur Lagerplatte drehbar gelagert ist. In dieser Stellung befinden sich die Kinematikbaugruppe und die Kurvenscheibe in ihrer Betriebsstellung.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, die zuvor beschriebene Klimaanlage mit der ebenfalls zuvor beschriebenen Kinematikbaugruppe in einem entsprechenden Kraftfahrzeug einzusetzen. Hierdurch kann die Montage deutlich prozesssicherer gestaltet werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,

1 eine erfindungsgemäße Kinematikbaugruppe in einer Explosionsdarstellung,
2 eine Ansicht auf eine Kurvenscheibe der Kinematikbaugruppe.

Entsprechend der 1 weist eine erfindungsgemäße Kinematikbaugruppe 1 für eine Klimaanlage 2 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs 3 einen Steuerhebel 4 zum Antrieb von insbesondere Luftklappen (nicht gezeigt) sowie eine Kurvenscheibe 5 und eine Lagerplatte 6 auf. Die Kurvenscheibe 5 besitzt dabei einen Lagerzapfen 7 (vgl. auch 2), während die Lagerplatte 6 eine Lageröffnung 8 aufweist, in welcher die Kurvenscheibe 5 über ihren Lagerzapfen 7 in einer Montagestellung drehfest und in einer Betriebsstellung drehbar gelagert ist. Erfindungsgemäß ist nun an der Lageröffnung 8 zumindest eine Nut 9, hier zwei Nuten 9, vorgesehen, wobei an dem Lagerzapfen 7 der Kurvenscheibe 5 zumindest ein komplementär zur Nut 9 ausgebildete Feder 10, hier zwei Federn 10, vorgesehen sind/ist. In einer vordefinierten Montagestellung greift dabei die Kurvenscheibe 5 mit ihrer Feder 10, das heißt im vorliegenden Fall mit ihren Federn 10, in die zugehörige Nut 9 bzw. Nuten 9 der Lagerplatte 6 ein und schafft dadurch eine drehfixierte Verbindung zwischen der Kurvenscheibe 5 und der Lagerplatte 6. In dieser vordefinierten Montagestellung ist dabei der Steuerhebel 4 ebenfalls an der Lagerplatte 6 und an der Kurvenscheibe 5 montiert, wobei in der Montagestellung der Steuerhebel 4 mit seinem Führungspin 11 in eine zugehörige Kulissenführung 12 der Kurvenscheibe 5 eingreift und über einen weiter Lagerzapfen 13 in einer zugehörigen weiteren Lageröffnung 14 der Lagerplatte 6 gelagert ist.
In dieser Montagestellung wird die so vorgefertigte Kinematikbaugruppe 1 an ein Gehäuse der Klimaanlage 2 angebaut, wobei beim anschließenden Anschließen einer Antriebseinrichtung eine Antriebswelle der Antriebseinrichtung die Kurvenscheibe 5 in Axialrichtung 15 verschiebt und die Feder 10 aus der Nut 9 entfernt und dadurch die Nut- und Federverbindung löst. In dieser Betriebsstellung ist somit die Kurvenscheibe 5 derart in Axialrichtung 15 verstellt, dass sie mit ihrer Feder 10 nicht mehr in die zugehörige Nut 9 der Lagerplatte 6 eingreift und dadurch dann drehbar an dieser gelagert ist.
Betrachtet man die 2 weiter, so kann man erkennen, dass an dem Lagerzapfen 7 Quetschrippen 16 angeordnet sind, die ein Fixieren desselben, das heißt des Lagerzapfens 7 in der Montagestellung in der Lageröffnung 8 der Lagerplatte 6 erlauben. An dem Lagerzapfen 7 ist darüber hinaus eine Zahnkontur 17, insbesondere derart einer Außenverzahnung, angeordnet, welche später eine drehmomentübertragende Verbindung zur Antriebswelle der Antriebseinrichtung ermöglicht.
Mit der erfindungsgemäßen Kinematikbaugruppe 1 ist es möglich, eine Abstimmung des Mechanismus ausschließlich zwischen der Kurvenscheibe 5 und der Lagerplatte 6 aufgrund der Nut- und Federverbindung mit der Nut 9 und der Feder 10 zu schaffen, und zwar unabhängig von einem Gehäuse der Klimaanlage 2, wodurch die Toleranzkette deutlich verkürzt und eine Prozesssicherheit deutlich erhöht werden können. Die Realisierung der Nut- und Federverbindung kann dabei durch ein entsprechendes Anpassen der Kunststoffspritzgießwerkzeuge zur Herstellung der Lagerplatte 6 bzw. zur Herstellung der Kurvenscheibe 5 vergleichsweise einfach ermöglicht werden, wodurch das Kürzen der Toleranzkette mit bezogen auf die Stückkosten lediglich marginalen Mehrkosten erreichbar ist.

Claims

Kinematikbaugruppe (1) - mit einem Steuerhebel (4) zum Antrieb von insbesondere Luftklappen, - mit einer Kurvenscheibe (5) mit einem Lagerzapfen (7), - mit einer Lagerplatte (6) mit einer Lageröffnung (8), in welcher die Kurvenscheibe (5) über ihren Lagerzapfen (7) gelagert ist, - wobei an der Lageröffnung (8) zumindest eine Nut (9) vorgesehen ist, - wobei an dem Lagerzapfen (7) der Kurvenscheibe (5) eine komplementär zur Nut (9) ausgebildete Feder (10) vorgesehen ist, - wobei die Kurvenscheibe (5) in einer vordefinierten Montagestellung mit ihrer Feder (10) in die zugehörige Nut (9) der Lagerplatte (6) eingreift und dadurch drehfixiert ist, - wobei die Kurvenscheibe (5) in einer Betriebsstellung in Axialrichtung (15) des Lagerzapfens (7) derart verstellt ist, dass sie mit ihrer Feder (10) nicht mehr in die zugehörige Nut (9) der Lagerplatte (6) eingreift und dadurch drehbar an dieser gelagert ist.
Kinematikbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Steuerhebel (4) ein Führungspin (11) angeordnet ist, der in eine Kulissenführung (12) der Kurvenscheibe (5) eingreift.
Kinematikbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Lagerzapfen (7) Quetschrippen (16) angeordnet sind, die ein Fixieren desselben in der Montagestellung in der Lageröffnung (8) erlauben.
Kinematikbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Steuerhebel (4) ein weiterer Lagerzapfen (13) und an der Lagerplatte (6) eine komplementär dazu ausgebildete weitere Lageröffnung (14) vorgesehen sind.
Kinematikbaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerhebel (4) über seinen weiterer Lagerzapfen (13) drehbar in der weiteren Lageröffnung (14) der Lagerplatte (6) gelagert ist.
Kinematikbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Lagerzapfen (7) eine Zahnkontur (17) vorgesehen ist.
Klimaanlage (2) mit einer Kinematikbaugruppe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einer Antriebseinrichtung, die drehantreibend mit der Kurvenscheibe (5) verbunden ist.
Klimaanlage, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Luftklappe vorgesehen ist, die mit dem Steuerhebel (4) verbunden ist.
Kraftfahrzeug (3) mit einer Klimaanlage (2) nach einem der Ansprüche 7 und 8.