DE102021209812A1

DE102021209812A1 - Druckschutzklappenanordnung für ein Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE102021209812A1
Application number: DE102021209812.6A
Authority: DE
Inventors: Kevin Kai Mikolajetz; Irfan Kasap; Alexander Hildebrandt
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2021-09-06
Filing date: 2021-09-06
Publication date: 2023-03-09
Also published as: EP4377182A1; WO2023030829A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckschutzklappenanordnung für einen Lufteinlass einer Klimakanalanordnung eines Schienenfahrzeugs, mit wenigstens einer Druckschutzklappe (1) und einem Antrieb zur Verstellung einer Öffnungsposition der wenigstens einen Druckschutzklappe (1), wobei der Antrieb von einem elektrischen Spindelantrieb gebildet ist, bei dem ein Elektromotor (2) eine Spindel (4) antreibt, wobei auf der Spindel (4) eine Spindelmutter (6) angeordnet ist, deren durch den Spindelantrieb bestimmte Längsposition auf der Spindel (4) in eine zugeordnete Öffnungsposition der wenigstens einen Druckschutzklappe (1), umgesetzt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckschutzklappenanordnung für einen Lufteinlass einer Klimaanordnung eines Schienenfahrzeugs, mit wenigstens einer Druckschutzklappe und einem Antrieb zur Verstellung einer Öffnungsposition der wenigstens einen Druckschutzklappe.
Eine Druckschutzklappe einer solchen Druckschutzklappenanordnung wird herkömmlicher Weise pneumatisch betätigt. Diese Antriebsart ist jedoch häufig fehleranfällig. Zudem ergibt sich eine aufwändige Installation, insbesondere auch eine aufwändige Druckluftaufbereitung, für den pneumatischen Antrieb der Druckluftklappe. Insofern ist es derzeit nur über einen Klappenmechanismus eines am betreffenden Fahrzeug vorgesehenen Klimagerätes möglich, eine Frischluftzufuhr zu regulieren, wenn ein pneumatischer Antrieb für die Druckluftklappe verwendet wird.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Druckschutzklappenanordnung anzugeben, die eine geringere Fehleranfälligkeit zeigt und eine Einstellbarkeit insbesondere für eine Frischluftzufuhr ermöglicht, die unabhängig von Komponenten eines vorgesehenen Klimagerätes erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Druckschutzklappenanordnung dadurch gelöst, dass der Antrieb von einem elektrischen Spindelantrieb gebildet ist, bei dem ein Elektromotor eine Spindel antreibt, wobei auf der Spindel eine Spindelmutter angeordnet ist, deren durch den Spindelantrieb bestimmte Längsposition auf der Spindel in eine zugeordnete Öffnungsposition der wenigstens einen Druckschutzklappe, umgesetzt ist.
Im Ergebnis wird somit der im Stand der Technik eingesetzte pneumatische Antrieb durch einen elektrischen Spindelantrieb ersetzt. Dies gestattet eine Betätigung einer oder mehrerer, mechanisch untereinander in ihrer Bewegung gekoppelter Druckluftklappen, so dass ein gewünschter Öffnungsgrad für beispielsweise einen Frischlufteinlass eingestellt werden kann.
Bevorzugt ist eine in Tangentialrichtung der Spindel wirkende Rückholfeder vorgesehen, deren eines Ende an einem ortsfesten Gehäuse und deren anderes Ende an der Spindel befestigt ist, wobei die Rückholfeder derart angeordnet ist, dass sie einer Drehbewegung der Spindel, die eine Öffnung der wenigstens einen Druckschutzklappe bewirkt, entgegenwirkt. In dieser Weise wird eine Sicherheitsfunktion für den Fall verwirklicht, dass der vorgesehene Antrieb, hier der elektrische Spindelantrieb ausfällt. Es wird dann gewährleistet, dass eine Rückstellkraft, die von der Rückholfeder auf die Spindel ausgeübt wird, die Spindel zurück in ihre Ausgangsposition zurückdreht. Diese Ausgangsposition ist einer Schließstellung der vorgesehenen Druckschutzklappe(n) zugeordnet, so dass beispielsweise ein Frischlufteinlass für eine Klimaanordnung eines Schienenfahrzeugs geschlossen wird. Anders ausgedrückt, entspricht eine Ausgangsstellung der Druckschutzklappe ihrer geschlossenen Position.
Vorteilhafterweise ist die Rückholfeder bei Einnahme einer geschlossenen Position der wenigstens einen Druckschutzklappe, entspannt, d.h., sie übt keinerlei Torsionskraft mehr auf die Spindel aus.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Rückholfeder als gewundene Flachfeder ausgebildet sein, alternativ auch als Spiraldruckfeder.
Zur geeigneten Lagerung der Spindel kann deren von dem Elektromotor entfernt gelegenem Ende in einem Drehlager gelagert sein.
Bevorzugt wird eine Längsposition der Spindelmutter der Spindel über ein Gestänge auf die wenigstens eine Druckschutzklappe übertragen. Sofern mehrere Druckschutzklappen von gleicher Art vorgesehen sind, kann der elektrische Spindelantrieb eine gemeinsame Betätigung sämtlicher vorgesehener Druckschutzklappen bewirken. Beispielsweise können die Druckschutzklappen lamellenartig ausgebildet und (in ihrer geschlossenen Position) unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert, wobei funktionsgleiche Komponenten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Es zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer Druckschutzklappenanordnung mit einer Rückholfeder in einer ersten Ausführungsform und
2 eine perspektivische Ansicht einer bei der Druckschutzklappenanordnung von 1 einsetzbaren Rückholfeder in einer zweiten Ausführungsform.

1 zeigt eine Druckschutzklappenanordnung, die beispielsweise für einen Frischlufteinlass bei einem Schienenfahrzeug einsetzbar ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Druckschutzklappenanordnung drei Druckschutzklappen 1, die lamellenartig vertikal übereinander angeordnet sind und in jeweils geschlossener Position eine Fläche überdecken, die geeigneter Weise der Öffnungsfläche eines Frischlufteinlasses entspricht.
Die Druckschutzklappen 1 werden mit Hilfe eines Elektromotors 2 angetrieben, der eine Öffnungsposition der Druckschutzklappen 1 bestimmt. Dazu ist eine Antriebswelle 3 des Elektromotors 2 drehfest mit einer Spindel 4 gekoppelt, wobei sich die Spindel 4 in Längsrichtung der Antriebswelle 3 unmittelbar an ein dem Elektromotor 2 abgewandtes Ende 5 der Antriebswelle 3 anschließt. Somit haben die Antriebswelle 3 und die Spindel 4 eine gemeinsame Drehachse.
Auf der Spindel 4 ist eine Spindelmutter 6 angeordnet, die drehfest gelagert ist und sich bei Betätigung des Elektromotors 2 längs der Spindel 4 bewegt.
Eine Linearbewegung der Spindelmutter 6 relativ zu der Spindel 4 wird über ein Gestänge 7 in Drehbewegungen der Druckschutzklappen 1 umgesetzt. Dabei bewirkt eine Betätigung des Elektromotors 2 über eine gewisse Zeit die Einstellung eines zugeordneten Öffnungswinkels der Druckschutzklappen 1. In 1 erfolgt eine jeweilige Drehbewegung der Druckschutzklappen 1 entsprechend des Pfeils 8, d.h. um jeweilige Drehachsen, die in der Zeichnungsebene von 1 liegen.
Des Weiteren ist eine im vorliegenden Ausführungsbeispiel an der Antriebswelle 3 des Elektromotors 2 angreifende, als Rückholfeder wirkende Spiraldruckfeder 9A vorgesehen, welche in einer Ausgangsposition der Druckschutzklappen 1, bei der sie sämtlich geschlossen sind, entspannt ist. Die Spiraldruckfeder 9A ist mit einem festen Ende 10 an einem Gehäuse 11 der Druckschutzklappenanordnung angebunden. Das dem Ende 10 gegenüberliegende Ende 12 der Spiraldruckfeder 9A ist an der Antriebswelle 3 befestigt und folgt somit einer Drehbewegung der Antriebswelle 3.
Bei Betätigung des Elektromotors 2 in derjenigen Richtung, bei der die Druckschutzklappen 1 geöffnet werden, wird die Spiraldruckfeder 9A zunehmend verspannt. In dem Fall, dass der Elektromotor 2 in Folge einer Fehlfunktion ausfällt, bewirkt eine von der Spiraldruckfeder 9A auf die Antriebswelle 3 ausgeübte Torsionskraft ein Zurückdrehen der Antriebswelle 3 und damit auch eine Linearbewegung der Spindelmutter 6 zurück in ihre jeweilige Ausgangsposition, bei der die Druckschutzklappen 1 geschlossen sind und sie beispielsweise einen zugeordneter Frischlufteinlass verschließen.
Zur Festlegung der gemeinsamen Drehachse von Antriebswelle 3 und Spindel 4 ist zusätzlich eine Spindellagerung 13 vorgesehen, welche eine Drehbewegung der Spindel 4 um die gemeinsame Drehachse der Antriebswelle 3 und der Spindel 4 gestattet, jedoch Radialbewegungen der Spindel 4 verhindert.
Im Ausführungsbeispiel von 1 ist die Rückholfeder als Spiraldruckfeder 9A, d. h. als spiralförmige Torsionsfeder, ausgeführt. Alternativ kann die Rückholfeder auch, wie in 2 gezeigt, als gewundene Flachfeder 9B ausgebildet sein. Bei Einsatz einer solchen Feder wäre deren äußeres Ende an dem Gehäuse 11 und deren inneres Ende an der Antriebswelle 3 befestigt.
Weitere einsatzbare Ausführungsformen von Federn liegen im Belieben des Fachmanns. Wesentlich ist allein deren Eigenschaft, bei einer Drehbewegung der Antriebswelle 3/der Spindel 4 eine rückstellende Torsionskraft auszuüben.

Claims

Druckschutzklappenanordnung für einen Lufteinlass einer Klimakanalanordnung eines Schienenfahrzeugs, mit wenigstens einer Druckschutzklappe (1) und einem Antrieb zur Verstellung einer Öffnungsposition der wenigstens einen Druckschutzklappe (1) , dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb von einem elektrischen Spindelantrieb gebildet ist, bei dem ein Elektromotor (2) eine Spindel (4) antreibt, wobei auf der Spindel (4) eine Spindelmutter (6) angeordnet ist, deren durch den Spindelantrieb bestimmte Längsposition auf der Spindel (4) in eine zugeordnete Öffnungsposition der wenigstens einen Druckschutzklappe (1), umgesetzt ist.
Druckschutzklappenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Tangentialrichtung der Spindel (4) wirkende Rückholfelder vorgesehen ist, deren eines Ende (10) an einem ortfesten Gehäuse (11) und deren anderes Ende (12) an der Spindel (4) befestigt ist, wobei die Rückholfeder (9) derart angeordnet ist, dass sie einer eine Öffnung der wenigstens einen Druckschutzklappe (1) bewirkenden Drehbewegung der Spindel (4) entgegenwirkt.
Druckschutzklappenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einnahme einer geschlossenen Position der wenigstens einen Druckschutzklappe (1) die Rückholfeder entspannt ist.
Druckschutzklappenanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückholfeder als Spiraldruckfeder (9A) oder als gewundene Flachfeder (9B) ausgebildet ist.
Druckschutzklappenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Elektromotor (2) entfernt gelegenes Ende der Spindel (4) in einem Drehlager gelagert ist.
Druckschutzklappenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsposition der Spindelmutter (6) auf der Spindel (4) über ein Gestänge (7) auf die wenigstens eine Druckschutzklappe (1) übertragen ist.
Druckschutzklappenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Druckschutzklappen (1) vorgesehen sind, die gemeinsam mit der wenigstens einen Druckschutzklappe (1) mittels des elektrischen Spindelantriebs betätigt sind und sämtliche Druckschutzklappen (1) derart zueinander angeordnet sind, dass sie in ihrer jeweiligen geschlossenen Position eine durchgehende geschlossene Fläche ausbilden.