DE19808223A1 - Hebelanordnung zum Betätigen einer Klappe und Verfahren zur Herstellung, sowie eine mit der Hebelanordnung ausgerüstete Heiz- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hebelanordnung gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Hebelanordnung und eine Heiz- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges mit einer derartigen He­ belanordnung.

Aus der DE 38 29 526 ist eine Hebelanordnung zur Betätigung von Luftklap­ pen in einer Heiz- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei der zwei Hebelarme, nämlich Kurbelwange und Pleuelstange, gelenkig mitein­ ander verbunden sind. Das Gelenk ist gebildet durch einen an der Kurbel­ wange angeordneten Zapfen, auf dem die Pleuelstange aufgesteckt ist. Damit die Pleuelstange und die Kurbelwange sich bei Betätigung der Vor­ richtung nicht voneinander lösen können, weist die Pleuelstange einen Rasthaken auf, der an der Kurbelwange eingehakt ist.

Es sind weitere Vorrichtungen dieser Art bekannt, bei denen gleichfalls ein Gelenkzapfen des einen Hebelarms in einer Öffnung des anderen Hebel­ arms drehbar und durch ein Haltelement, beispielsweise einen Sprengring, axial gesichert gehalten ist.

Diese bekannten Hebelanordnungen haben den Nachteil, daß ihre Montage relativ aufwendig ist, da die einzelnen Hebelarme - zumeist bei Montage der Hebelanordnung in einer Heiz- oder Klimaanlage - zusammengefügt werden müssen, was aufwendig und damit kosten- und zeitintensiv ist. Da die ein­ zelnen Hebelarme häufig nur geringe Unterschiede in Form und geometri­ schen Abmessungen haben, ist das Fehlerrisiko einer Falschmontage sehr hoch. Da die einzelnen Hebelarme erst nach ihrer Fertigstellung zusammen­ gefügt werden, muß das Spiel zwischen Gelenkzapfen und Öffnung groß genug sein für eine einfache Montage. Dadurch ist jedoch eine entspre­ chend große Hysterese bei der Betätigung der Hebelanordnung gegeben, was unerwünscht ist. Die einzelnen Hebelarme müssen zur Montage auf La­ ger gehalten werden, wodurch ein hoher Logistikaufwand notwendig ist.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Hebelanordnungen zu vermeiden und eine verbesserte Hebelanordnung bereitzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer derartigen Hebelanordnung sowie eine mit dieser Hebelanordnung ausgerü­ stete Klimaanlage anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Hebelanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung der Hebel­ anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 und durch eine Heiz- oder Klimaanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 8.

Erfindungsgemäß sind die beiden, das Gelenk bildenden Gelenkteile in ei­ nem gemeinsamen, wenigstens zweistufigen Spritzgußprozeß hergestellt und unlösbar miteinander verbunden, beispielsweise durch entsprechende Formgebung des Gelenkzapfens und der den Gelenkzapfen aufnehmenden Öffnung. Um die Drehbeweglichkeit des Gelenkzapfens in der Öffnung si­ cherzustellen, bestehen die beiden Gelenkteile aus unterschiedlichen Kunststoffen. Die Kunststoffe dürfen sich selbstverständlich im Spritzguß­ prozeß nicht miteinander verbinden. Auf diese Weise ist die gesamte Hebe­ lanordnung in einem einzigen Spritzgußprozeß komplett herstellbar, so daß das Fehlerrisiko durch Falschmontage der einzelnen Hebelarme ausge­ schaltet ist. Die Erfindung bietet daher eine hohe Prozess-Sicherheit bei der Montage der Hebelanordnung in beispielsweise eine Heiz- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges. Dadurch kann die Qualitätssicherung bereits in den einzigen Fertigungsprozeß integriert werden.

Aufgrund der Tatsache, daß die beiden Gelenkteile in einem gemeinsamen, zweistufigen Spritzgußprozeß hergestellt sind, kann der Gelenkzapfen paßgenau in die Öffnung eingefügt, also eingespritzt werden, so daß im wesentlichen kein Spiel zwischen Gelenkzapfen und Öffnung auftritt und dadurch die Hebelanordnung nur eine äußerst geringe Hysterese aufweist.

Gemäß der Erfindung sind die einzelnen - bislang separat zu montierenden und miteinander zu verbindenden - Hebelarme in eine einzige komplette Ki­ nematik integriert, die als Ganzes in die Heiz- oder Klimaanlage einbaubar ist, wodurch die Teileanzahl und damit der Logistikaufwand erheblich redu­ ziert sind.

In Heiz- oder Klimaanlagen eines Kraftfahrzeuges haben Hebel zum Betäti­ gen wenigstens einer Klappe häufig eine relativ komplizierte Geometrie, so daß derartige Hebelarme bevorzugt einen aus Metall bestehenden Grund­ körper aufweisen, so daß die komplexe Geometrie des Hebels in einfacher und kostengünstiger Weise durch einfaches Biegen des Grundkörpers rea­ lisierbar ist. An den Grundkörper ist dann wenigstens eines der Gelenkteile angespritzt. Derartige Hebelarme weisen auch eine große Stabilität auf.

Alternativ könnten die Hebelarme auch vollständig aus Kunststoff bestehen und einstückig mit dem daran festgelegten Gelenkteil verbunden sein. Da­ durch entfällt das separate Einlegen der Grundkörper in die Spritzgußform.

In einer Ausgestaltung der Erfindung, die insbesondere einfach mit dem weiter unten beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist, weist der Gelenkzapfen an seinem freien Ende ein Verdickung auf, und ist formschlüssig in der Öffnung gehalten. Die Öffnung weist somit wenigstens zwei Bereiche mit unterschiedlichem Durchmesser auf, wobei der größere Durchmesser die Verdickung das Gelenkzapfens aufnimmt. Dadurch ist eine dauerhafte und unlösbare Verbindung der Gelenkteile sichergestellt, die be­ reits im Spritzprozeß hergestellt wird.

Erfindungsgemäß wird die Hebelanordnung in einem Herstellverfahren her­ gestellt, daß sich dadurch auszeichnet, daß zunächst das eine Gelenkteil des ersten Hebelarms in einer ersten Kavität gespritzt wird und dann dieses Gelenkteil mit dem ersten Hebelarm in eine zweite Kavität umpositioniert wird, in der das andere Gelenkteil dann eingespritzt wird. Mit diesem Verfah­ ren sind nicht nur zwei Hebelarme in der beschriebenen Weise miteinander verbindbar, sondern auch mehrere Hebelarme, wobei in der ersten Stufe des Spritzgußprozesses jeweils eines der Gelenkteile der einzelnen Gelenke gespritzt und in der zweiten Stufe dann das jeweils andere Gelenkteil ge­ spritzt wird, wodurch insgesamt die gesamte Hebelanordnung mit den ver­ schiedenen Hebeln in dem einen, zweistufigen Spritzgußprozeß werkzeug­ fallend hergestellt wird.

Bevorzugt wird in der ersten Stufe das die Öffnung aufweisende Gelenkteil gespritzt und in der zweiten Stufe das den Zapfen aufweisende Gelenkteil, wobei der Kunststoff des den Zapfen aufweisenden Gelenkteils derart aus­ gewählt ist, daß er beim Erstarren geringfügig schrumpft. Dadurch ist sicher­ gestellt, daß sich einerseits der Gelenkzapfen in der Öffnung drehen kann und andererseits das Spiel zwischen Gelenkzapfen und Öffnung möglichst gering bleibt.

Eine Heiz- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, bei der eine Hebel­ anordnung nach der Erfindung eingesetzt wird, ist kostengünstiger herstell­ bar und weist eine geringere Hysterese bei der Ansteuerung der Klappen auf. Die weiteren, vorgenannten Vorteile der erfindungsgemäßen Hebel­ anordnung, wie verringerter Logistikaufwand und höhere Prozess-Sicherheit, übertragen sich in gleichem Maße auf die erfindungsgemäße Heiz- oder Klimaanlage.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 bis 3 Ansichten einer erfindungsgemäßen Hebelanordnung;

Fig. 4 eine Querschnitt entlang der Linie IV-IV aus Fig. 3;

Fig. 5 eine Heizanlage eines Kraftfahrzeuges mit der Hebel­ anordnung gemäß den Fig. 1 bis 4.

Eine in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Hebelanordnung 10 weist insgesamt fünf Hebelarme 12, 14, 16, 18 und 20 auf, die in Reihe mit­ einander verbunden sind. Die Hebelarme 12 und 14, 16 und 18 sowie 18 und 20 sind jeweils über ein Gelenk 22 bzw. 24 bzw. 26 miteinander verbun­ den. Die Hebelarme 14 und 16 sind einstückig und starr miteinander ver­ bunden. Die Hebelarme 12 und 18, die an ihren Enden jeweils die Gelenke 22 bzw. 24 und 26 aufweisen, weisen jeweils einen vorzugsweise aus Metall bestehenden Grundkörper 28 bzw. 30 auf.

Die Gelenke 22, 24 und 26 sind im wesentlichen identisch aufgebaut und werden im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 4 am Beispiel des Gelenks 26 näher erläutert. Das Gelenk 26 besteht aus einem ersten Gelenkteil 32 und einem zweiten Gelenkteil 34. Das erste Gelenkteil 32 ist auf ein End­ stück 36 des Grundkörpers 30 des Hebelarms 18 aufgespritzt, wobei das Endstück 36 eine Durchbrechung 38 aufweist, durch die sich eine im Quer­ schnitt kreisförmige Öffnung 40 des aufgespritzen ersten Gelenkteils 32 er­ streckt. Die Öffnung 40 weist in ihrer Längsachsrichtung einen Bereich klei­ neren Durchessers 40a und einen Bereich größeren Durchmessers 40b auf. Der Bereich 40b des größeren Durchmessers ist leicht konisch ausgebildet, um die Entformbarkeit des ersten Gelenkteils 32 im Spritzgußprozeß zu gewährleisten. Die Öffnung 40 ist von einem mit dem zweiten Gelenkteil 34 einstückigen Gelenkzapfen 42 durchsetzt, dessen freies Ende 44 eine Ver­ dickung aufweist. Der Gelenkzapfen ist im Querschnitt kreisförmig und form­ schlüssig in der Öffnung 40 gehalten. Somit befindet sich das zweite Gelenk­ teil 34 auf der dem Bereich 40b gegenüberliegenden Seite und ist aufgrund der Verdickung 44 des Gelenkzapfens 42 in Achsrichtung des Gelenkzap­ fens 42 festgelegt. Das zweite Gelenkteil 34 ist einstückig mit dem Hebelarm 20, der an seinem freien Ende einen Einsteckzapfen 46 für eine Luftklappe einer Heiz- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges aufweist.

Die Hebelanordnung 10 wird erfindungsgemäß wie folgt hergestellt:
Zunächst werden die metallenen Grundkörper 28 und 30 entsprechend ihrer späteren Verwendung geformt. Dann werden die Grundkörper 28 und 30 in eine erste Kavität eines Formwerkzeugs eingelegt und in einer ersten Stufe eines Spritzgußprozesses zunächst die ersten Gelenkteile 32 auf die Enden der Grundkörpern 28 und 30 aufgespritzt, wodurch die Hebelarme 12 und 18 fertiggestellt sind. Die Hebelarme 12 und 18 werden in eine zweite Kavität des Formwerkzeugs umpositioniert und in einer zweiten Stufe werden dann in der zweiten Kavität die zweiten Gelenkteile 34 bevorzugt zusammen mit den Hebelarmen 14, 16 und 20 gespritzt. Der Kunststoff, aus dem die zwei­ ten Gelenkteile 34 bestehen, ist ein anderer als derjenige aus dem die er­ sten Gelenkteile 32 bestehen. Losbesondere ist der Kunststoff der zweiten Gelenkteile 34 derart ausgewählt, daß er bei Erstarren geringfügig schrumpft, so daß die in die Öffnungen 40 der ersten Gelenkteile 32 einge­ spritzte Gelenkzapfen 42 leicht drehbar sind. Dadurch kann erreicht werden, daß der Gelenkzapfen 42 praktisch kein Spiel in der Öffnung 40 hat und dennoch das Gelenk 22 bzw. 24 bzw. 26 äußerst leichtgängig ist.

In Fig. 5 ist eine Heizanlage 60 eines Kraftfahrzeuges mit einer Hebelanord­ nung 10 dargestellt. Die Heizanlage 60 weist ein Gehäuse 70, einen Lufteinlaß 72, einen Heizkörper 74 und Luftauslässe 76, 78 und 80 auf. Die Luft wird in geeigneter Weise über Luftklappen 62, 64 und 66 gesteuert, die auf die Einsteckzapfen 46 der Hebelanordnung 10 aufgesteckt sind, wobei die Achsen der Luftklappen in dem Gehäuse 70 festgelegt sind. Die Luft­ klappen 62, 64 und 66 sind gemeinsam über die Hebelanordnung 10 mittels eines Stellantriebs 68 antreibbar.

Claims (8)

1. Hebelanordnung zum Betätigen wenigstens einer Klappe (62, 64, 66), insbesondere für eine Heiz- oder Klimaanlage (60) eines Kraftfahr­ zeuges, mit wenigstens zwei Hebelarmen (12, 14, 16, 18, 20), die über ein aus zwei jeweils an den Hebelarmen (12 bis 20) festgelegten Gelenkteilen (32 und 34) gebildetes Gelenk (22, 24, 26) miteinander verbunden sind, wobei das eine Gelenkteil (34) einen Gelenkzapfen (34) aufweist, und der Gelenkzapfen (42) in einer in dem anderen Gelenkteil (32) vorgesehenen Öffnung (40) drehbar und axial gesi­ chert gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gelenk­ teile (32 und 34) aus unterschiedlichen Kunststoffen bestehen und in einem gemeinsamen wenigstens zweistufigen Spritzgußprozeß zur Bildung des Gelenks (22, 24, 26) hergestellt und unlösbar miteinan­ der verbunden sind.

2. Hebelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Hebelarme (12, 18) einen vorzugsweise aus Metall bestehenden Grundkörper (28, 30) aufweist, an den eines der Gelenkteile, bevorzugt das Gelenkteil (32), das die Öffnung (40) auf­ weist, angespritzt ist.

3. Hebelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Hebelarme (14, 16, 20) vollständig aus Kunststoff ge­ bildet ist und einstückig mit dem daran festgelegten Gelenkteil (34) ist.

4. Hebelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zur axialen Sicherung des Gelenkzap­ fens (42) und Bildung der unlösbaren Verbindung der Hebelarme (18 und 20), der Gelenkzapfen (42) an seinem freien Ende (44) eine Verdickung aufweist, und der Gelenkzapfen (42) formschlüssig in der Öffnung (40) gehalten ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Hebelanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einer ersten Stufe zunächst das eine Gelenkteil (32) des ersten Hebelarms (12, 18) in einer ersten Kavität gespritzt wird und dann das eine Gelenkteil (32) mit dem er­ sten Hebelarm (12, 18) in eine zweite Kavität umpositioniert wird und dort in einer zweiten Stufe das andere Gelenkteil (34) gespritzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das die Öffnung (40) aufweisende Gelenkteil (32) gespritzt wird und der Kunststoff des anderen Gelenkteils (34) derart ausgewählt ist, daß er beim Erstarren geringfügig schrumpft.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines metallenen Grundkörpers (28, 30) für einen Hebelarm (12, 18) vor dem ersten Verfahrensschritt der Grundkörper (28, 30) in die erste Kavität eingelegt und dann das erste Gelenkteil (32) auf den Grundkörper (28, 30) aufgespritzt wird.

8. Heiz- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges mit einer Hebelanord­ nung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.