DE19752260A1 - Vorrichtung zur Betätigung einer Luftreglerklappe für eine Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betäti­ gung einer Luftreglerklappe, die Bestandteil einer Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs sein kann.

Es sind bereits Betätigungsvorrichtungen dieser Art bekannt, die ein treibendes Ritzel, beispielsweise ein Zahnsegment, umfassen, das drehbar um eine erste Achse gelagert ist, um ein getriebenes Ritzel, bei­ spielsweise ein anderes Zahnsegment, anzutreiben, das drehbar um eine zweite Achse gelagert und drehfest mit der Klappe verbunden ist.

Die Klappe, bei der es sich üblicherweise um eine Schwenk- oder Drehklappe handelt, ist im Innern eines Kanals angeordnet, um den Durchfluß eines im Kanal zirkulierenden Luftstroms zu kontrollieren.

Im allgemeinen kann sich die Klappe in einem begrenz­ ten Winkelbereich zwischen zwei Endstellungen drehen, die einer Öffnungsposition bzw. einer Schließposition des Kanals entsprechen.

In der Schließposition kommt die Klappe üblicherweise dicht an einem Anschlag zur Anlage, um den Luftdurch­ laß in den Kanal zu verhindern.

Eines der Probleme, die sich bei den Betätigungsvor­ richtungen der vorgenannten Art ergeben, besteht dar­ in, daß auf die Klappe in ihrer Schließposition ein dynamischer Druck seitens des Luftstroms einwirkt, dessen Durchlaß im Kanal gesperrt ist. Dieser dynami­ sche Druck kann hohe Werte erreichen, was durch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und durch die Geschwin­ digkeit des Gebläses, das zur Anlage gehört, bedingt ist.

Daraus folgt, daß die Klappe dazu neigt, sich von ih­ rem Anschlag zu entfernen, was Luftaustritte zur Fol­ ge haben kann, die sich nachteilig auf einen einwand­ freien Betrieb der Anlage auswirken.

Dieser Nachteil wird zusätzlich dadurch verstärkt, daß das treibende Ritzel und das getriebene Ritzel zu einem Übertragungsspiel führen, das dazu neigt, sich im Laufe der Zeit verschleißbedingt zu vergrößern.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrun­ de, die vorgenannten Nachteile abzustellen.

Dazu schlägt sie eine Betätigungsvorrichtung einer Klappe der eingangs genannten Art vor, bei der das treibende Ritzel einen Finger trägt, der in einem Ab­ stand von der ersten Achse in einer gegebenen ersten radialen Richtung angeordnet ist, und bei der dieser Finger in einer Nockenbahn verschiebbar ist, die an dem getriebenen Ritzel angebracht ist und die sich in einer gegebenen zweiten radialen Richtung erstreckt, so daß die erste radiale Richtung und die zweite ra­ diale Richtung in einer Endstellung der Klappe senk­ recht zueinander verlaufen, was eine Sicherung der Position der Klappe ermöglicht.

Die Drehung der Klappe erfolgt demnach weiterhin durch das Zusammenwirken des treibenden Ritzels mit dem getriebenen Ritzel, so daß sich die Klappe zwi­ schen zwei Endstellungen drehen kann.

Wenn die Klappe die Endstellung erreicht, bei der die erste radiale Richtung und die zweite radiale Rich­ tung senkrecht zueinander verlaufen, ist die Bewe­ gungsübertragung zwischen dem treibenden Ritzel und dem getriebenen Ritzel nicht umkehrbar, in dem Sinne, daß dies auch dann zu einer Drehsicherung des trei­ benden Ritzels und des getriebenen Ritzels führt, wenn eine erhebliche Beanspruchung auf die Klappe und demzufolge auf das getriebene Ritzel ausgeübt wird.

In dieser Endstellung übt die Nockenbahn eine Bean­ spruchung auf den Finger in der zweiten radialen Richtung aus, das heißt in einer Richtung, die durch die Drehachse des treibenden Ritzels verläuft.

Da diese übertragene Beanspruchung durch die Drehach­ se des treibenden Ritzels verläuft, wird dieses kei­ nem Drehmoment ausgesetzt.

Dies führt folglich zu einer Endstellungssicherung mit Unumkehrbarkeit der Bewegungsübertragung.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Finger an einem Ende eines radialen Hebels angebracht, der fest mit dem treibenden Ritzel ver­ bunden ist und sich in der ersten radialen Richtung erstreckt.

Das treibende Ritzel, der radiale Hebel und der Fin­ ger sind vorzugsweise einteilig ausgeführt, vorteil­ hafterweise als Formteil aus Kunststoff.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung bildet der Finger ein Gleitstück.

Das treibende Ritzel ist vorzugsweise in Form eines Zahnsegments ausgeführt, wodurch der Bauraumbedarf entsprechend verringert werden kann.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung umfaßt die Nockenbahn ein Schlitzloch mit länglicher Form, das in einem radiale Arm ausgebildet ist, der fest mit dem getriebenen Ritzel verbunden ist und der sich in der zweiten radialen Richtung erstreckt.

Das getriebene Ritzel und der radiale Arm sind vor­ zugsweise einteilig ausgeführt, vorteilhafterweise als Formteil aus Kunststoff.

Das Ritzel ist vorzugsweise in Form eines Zahnrads ausgeführt, obwohl die Verwendung eines Zahnsegments ebenfalls möglich ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besitzen das treibende Ritzel und das getriebene Ritzel ein ausgewähltes Übersetzungsverhältnis.

Nach einem weiteren Merkmal entspricht die Endstel­ lung der Klappe, in der die erste radiale Richtung und die zweite radiale Richtung senkrecht zueinander verlaufen, einer Schließposition mit Verschluß eines Luftkanals, in der die Klappe einem dynamischen Druck seitens eines im Luftkanal zirkulierenden Luftstroms ausgesetzt ist.

In der nachstehenden, als Beispiel angeführten Be­ schreibung wird auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen. Darin zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zur Betätigung einer Luftregler­ klappe, die in einem Kanal angeordnet ist, wobei die Klappe in ihrer Öffnungsposition dargestellt wird;

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, wobei die Klappe in einer Position dargestellt wird, die ihrer Schließposition nahekommt; und

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie die vorangehenden Ansichten, wobei die Klappe in ihrer Schließposition dargestellt wird.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung betätigt eine Klappe 10, die zur Regelung eines Luft­ stroms A im Innern eines Kanals 12 dient, der zu ei­ ner Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs gehört. Bei der Klappe 10 handelt es sich um eine Drehklappe, die drehbar um eine Achse 14 zwischen zwei Endstellungen gelagert ist, die eine Öffnungsposition (Fig. 1), in der der Luftstrom A frei im Innern des Kanals 12 strömen kann, und eine Schließposition (Fig. 3) um­ fassen, in der die Klappe 10 dem Durchfluß des Luft­ stroms A entgegenwirkt. In dieser Schließposition kommt die Klappe 10 mit ihrem freien Ende 16 dicht an einem Anschlag 18 zur Anlage, der in das Innere des Kanals 12 vorsteht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ein in Form eines Zahnsegments ausgeführtes treibendes Ritzel 20, das drehend um eine Achse 22 gelagert ist, die sich parallel zur Achse 14 erstreckt. Das treibende Ritzel 20 kann ein in Form eines Zahnrads ausgeführtes ge­ triebenes Ritzel 24 antreiben, das drehbar um die Achse 14 gelagert und drehfest mit der Klappe 10 ver­ bunden ist.

Dabei kann das treibende Ritzel 20 in der einen oder der anderen Richtung mit einer begrenzten Winkelaus­ lenkung (im dargestellten Beispiel in einer Größen­ ordnung von 30°) drehend angetrieben werden, um die Verstellung der Klappe 10 zwischen ihren beiden End­ stellungen zu bewirken.

Bei einer Vorrichtung, wie sie bisher beschrieben wurde, wirkt auf die Klappe in ihrer in Fig. 3 dar­ gestellten Schließposition ein hoher dynamischer Druck seitens des Luftstroms A ein. Unter Berücksich­ tigung des durch die Übertragungen der Ritzel beding­ ten Spiels kann dies zu einer begrenzten Schwenkbewe­ gung der Klappe, deren freies Ende 16 sich vom Anschlag 18 entfernt, und zu Luftaustritten führen, die sich nachteilig auf den einwandfreien Betrieb der Anlage auswirken.

Um dieses Problem zu lösen, ist das treibende Ritzel 20 drehfest mit einem radialen Hebel 26 verbunden, der an seinem freien Ende mit einem Finger 28 verse­ hen ist, der daher zur Achse 22 beabstandet ist. Die­ ser Finger 28 ist in einer radialen Richtung R1 ange­ ordnet, die durch die Achse 22 verläuft.

Der auch als Zapfen bezeichnete Finger 28 ist in ei­ ner Nockenbahn 30 verschiebbar gelagert, die am ge­ triebenen Ritzel 24 angebracht ist und sich in einer radialen Richtung R2 erstreckt, die durch die Achse 14 des getriebenen Ritzels 24 verläuft. Die Nocken­ bahn 30 ist in Form eines Schlitzlochs mit länglicher Form ausgeführt, das in einem radialen Arm 32 ausge­ bildet ist, der fest mit dem getriebenen Ritzel 24 verbunden ist und sich in der vorerwähnten radialen Richtung R2 erstreckt (Fig. 2).

Die Nockenbahn 30 erstreckt sich linear zwischen ei­ nem Ende 34 in der Nähe der Achse 14 und einem von der Achse 14 entfernten Ende 36. Die Nockenbahn 30 ist in Höhe des Endes 34 breiter und verjüngt sich allmählich bis zum Ende 36, um eine präzise Führung des Fingers 28 sicherzustellen, wenn dieser in den Bereich des Endes 36 gelangt. Wie weiter unten noch darzulegen sein wird, ist es nicht notwendig, eine genaue Führung des Fingers 28 zu gewährleisten, so­ lange dieser sich in den anderen durch die Nockenbahn 30 definierten Bereichen befindet, insbesondere im Bereich des Endes 34.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich folgendermaßen beschreiben.

In der Öffnungsposition (Fig. 1) sind der Hebel 26 und der radiale Arm 32 aufeinander ausgerichtet, was bedeutet, daß die radialen Richtungen R1 und R2 zu­ sammenfallen.

Um die Klappe 10 von ihrer Öffnungsposition (Fig. 1) zu ihrer Schließposition (Fig. 3) zu verstellen, wird das treibende Ritzel 20 unter der Einwirkung ei­ nes externen Antriebs, bei dem es sich beispielsweise um einen Seilzug oder um einen Kleinstmotor handeln kann, im Uhrzeigersinn drehend angetrieben. Daraus folgt, daß sich die Klappe 10 gegen den Uhrzeigersinn dreht und daß sich gleichzeitig der Finger 28, der sich in der Position von Fig. 1 in Höhe des Endes 34 der Nockenbahn 30 befand, allmählich in Richtung des Endes 36 dieser Nockenbahn bewegt.

In der in Fig. 2 dargestellten Zwischenposition be­ findet sich der Finger 28 fast in der Mitte der Noc­ kenbahn 30, wobei sich das freie Ende 16 der Klappe in der Nähe des Anschlags 18 befindet. Unter weiterer Fortsetzung der Drehbewegung des treibenden Ritzels 20 im Uhrzeigersinn gelangt die Klappe 10 zu der in Fig. 3 dargestellten Schließposition. In dieser Po­ sition kommt das freie Ende 16 der Klappe dicht am Anschlag 18 zur Anlage, während sich der Finger 28 im Bereich des freien Endes 36 der Nockenbahn 30 befin­ det.

In dieser Position stehen die radialen Richtungen R1 und R2 in einem Winkel von 90° zueinander (Fig. 3). Da die Nockenbahn 30 im Bereich des Endes 36 enger ist, wird der Finger 28 einwandfrei geführt und gesi­ chert.

Daraus folgt, daß der dynamische Druck, der durch den Luftstrom A auf die Klappe ausgeübt wird, eine Bean­ spruchung F am Ende des radialen Arms 32 erzeugt, wo­ bei diese Beanspruchung in der radialen Richtung R1 des Hebels 26 übertragen wird und durch die Achse 22 verläuft. Daher wirkt kein Drehmoment auf das trei­ bende Ritzel 20 ein.

Daraus folgt, daß auch dann, wenn die durch die Rit­ zel 20 und 24 gebildete Übertragung ein - auch größe­ res - Spiel aufweist, die Ritzel 20 und 24 im Ver­ hältnis zueinander arretiert sind, wodurch die Klappe in ihrer Schließposition gesichert und jeder Durch­ fluß von Luft in den Kanal verhindert wird.

Wie verständlich geworden sein dürfte, ist die Noc­ kenbahn 30 vorgesehen, um eine präzise Führung des Fingers 28 nur im Bereich des Endes 36 zu gewährlei­ sten. In den anderen Bereichen der Nockenbahn, insbe­ sondere im Bereich des Endes 34, das sich in der Nähe der Achse 14 befindet, ist eine präzise Führung nicht erforderlich.

Der als Gleitstück ausgebildete Finger 28 kann in Form eines zylindrischen Zapfens ausgeführt sein, dessen Achse sich parallel zu den Achsen 14 und 22 erstreckt.

Als Variante kann der Finger 28 ein bewegliches Ele­ ment tragen, das ein Gleitstück bildet und das sich im Innern der Nockenbahn 30 verschieben kann.

Das treibende Ritzel 20, der radiale Hebel 26 und der Finger 28 sind einteilig, vorteilhafterweise als Formteil aus Kunststoff, ausgeführt. Das gleiche gilt für das getriebene Ritzel 24 und den radialen Arm 32.

Bei dem benutzten Kunststoff kann es sich um den Typ Polyamid, den Typ Polyacetal oder um deren Mischung handeln.

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, das treibende Ritzel 20 und das getriebene Ritzel 24 so auszufüh­ ren, daß sie ein ausgewähltes Übersetzungsverhältnis aufweisen.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die vorstehend als Beispiel beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern sie erstreckt sich auch auf anderen Varian­ ten.

So sind zahlreiche Varianten bei der Struktur des Fingers 28, der mit dem treibenden Ritzel 20 verbun­ den ist, und bei der Struktur der mit dem getriebenen Ritzel 24 verbundenen Nockenbahn 30 möglich.

Darüber hinaus wurde die Erfindung zwar unter be­ sonderer Bezugnahme auf die Sicherung der Klappe in einer Endstellung beschrieben, die einer Schließposi­ tion entspricht; sie könnte jedoch auch bei der Si­ cherung der Klappe in einer anderen Endstellung zur Anwendung kommen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Betätigung einer Luftreglerklappe für eine Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, die ein treibendes Ritzel (20) umfaßt, das drehbar um eine erste Achse (22) gelagert ist, um ein getriebenes Ritzel (24) anzutreiben, das drehend um eine zweite Achse (14) gelagert und dreh­ fest mit der Klappe (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das treibende Ritzel (20) einen Finger (28) trägt, der in einem Abstand von der ersten Achse (22) in einer ge­ gebenen ersten radialen Richtung (R1) angeordnet ist, und daß dieser Finger (28) in einer Nockenbahn (30) verschiebbar ist, die an dem getriebenen Ritzel (24) angebracht ist und die sich in einer gegebenen zwei­ ten radialen Richtung (R2) erstreckt, so daß die er­ ste radiale Richtung (R1) und die zweite radiale Richtung (R2) in einer Endstellung der Klappe senk­ recht zueinander verlaufen, was eine Sicherung der Position der Klappe ermöglicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Finger (28) an ei­ nem Ende eines radialen Hebels (26) angebracht ist, der fest mit dem treibenden Ritzel (20) verbunden ist und sich in der ersten radialen Richtung (R1) er­ streckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das treibende Ritzel (20), der radiale Hebel (26) und der Finger (28) ein­ teilig, vorteilhafterweise als Formteil aus Kunst­ stoff, ausgeführt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Finger (28) ein Gleitstück bildet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß das treibende Ritzel (20) ein Zahnsegment ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Nockenbahn (30) ein Schlitzloch mit länglicher Form umfaßt, das in einem radialen Arm (32) ausgebildet ist, der fest mit dem getriebenen Ritzel (24) verbun­ den ist und sich in der zweiten radialen Richtung (R2) erstreckt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das getriebene Ritzel (24) und der radiale Arm (32) einteilig, vorteilhaf­ terweise als Formteil aus Kunststoff, ausgeführt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das ge­ triebene Ritzel (24) ein Zahnrad ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das treibende Ritzel (20) und das getriebene Ritzel (24) ein ausgewähltes Übersetzungsverhältnis besitzen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Endstellung der Klappe (10) einer Schließposition mit Verschluß eines Luftkanals (12) entspricht, in der die Klappe einem dynamischen Druck seitens eines in dem Luftkanal zirkulierenden Luftstroms (A) ausge­ setzt ist.