DE19809916A1 - Steuergetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergetriebe mit Antriebsmotor zur Ansteuerung einer Temperaturklappe einer Heiz-/Klima­ anlage. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Ansteuerung eines Wasserventils mittels des erfindungsgemäßen Steuergetriebes. Heiz-/Klimaanlagen, wie sie insbesondere auch bei Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, weisen zur Temperatur­ steuerung bei luftseitiger Mischung üblicherweise elektrische Schritt- oder Stellmotoren auf, mit denen temperaturregelnde Temperaturklappen angesteuert werden. Weiterhin werden elektrische Wasserventile verwendet, die den Wasserfluß durch einen Wärmetauscher absperren, sofern keine Wärmeleistung benötigt wird.

Die Versorgung eines Wärmetauschers mit z. B. warmen Heizwasser wird dann über das Wasserventil in dem Falle abgeriegelt, wenn am Bediengerät im Inneren des Fahrzeugs kein Wärmebedarf ein­ gestellt wird.

Gesteuert werden die Wasserventile üblicherweise über Bowden­ züge, Hebel oder integrierte Stellmotoren. Im Fall eines elektrischen Wasserventils mit integriertem Stellmotor besteht darüber hinaus die Anforderung, daß das Bedienteil, bei dem der Wärmebedarf eingestellt wird, ein gesondertes Signal zur Verfügung stellt, mit dem das Wasserventil separat von der Temperaturklappe eingestellt wird. Diese Ansteuerung ist um so aufwendiger, wenn die Klimaanlagen eine Trennung von rechtem und linken Fahrzeugbereich oder sogar eine Regelung in mehreren Zonen aufweisen.

Das entsprechende Signal zum Schließen des Wasserventiles wird in diesem Fall nur dann an den Stellmotor des Wasserventiles weitergegeben, wenn alle den verschiedenen Temperaturzonen zugeordneten Stell-/Schrittmotoren der Temperaturregelung auf minimaler Einstellung stehen.

Die Integration eines Stellmotors in das Wasserventil erweist sich üblicherweise als aufwendig, da in diesem Fall eine Stromversorgung über separate Kabelleitungen sowie ein separates Steuersignal bereitgestellt werden müssen, wodurch sich erhöhte Kosten ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein zentrales Steuergetriebe mit einem Antriebsmotor zur Verfügung zu stellen, daß bei einer Heiz-/Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges sowohl die Ansteuerung einer Temperaturklappe als auch die Ansteuerung eines Wasser­ ventiles übernimmt. Das Steuergetriebe soll hierbei so aus­ gebildet sein, daß eine Ansteuerung von Wasserventilen ermöglicht wird, die sich sowohl im Fahrgastraum als auch im Motorraum befinden können. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin das Regelverhalten der Temperaturklappen durch das Schalten des Wasserventiles nicht zu beeinflussen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Steuergetriebe eine um eine Achse drehverstellbare Kurven­ scheibe mit 2 Kurven aufweist, wobei über die eine Kurve die Temperaturklappe und über die andere Kurve ein Wasserventil steuerbar ist.

Bei einem derartigen erfindungsgemäßen Steuergetriebe kann mittels eines einzigen Antriebsmotors sowohl eine Temperaturklappe in den Bereichen "offen" bis "geschlossen" als auch ein Wasserventil gesteuert werden. Die Steuerung des Wasserventils erfolgt dabei so, daß erst nach einem vollständigen Schließen der Temperaturklappe, also beim Erreichen der Minimalstellung am Bedienelement im Fahrgast­ raum, der Motor über die Endposition hinausdreht ohne hierbei weiter die Klappe zu verstellen, jedoch bei diesem weiteren Drehen das Wasserventil schließt. Die Verstellung von Wasserventil und Temperaturklappe kann demnach, je nach Ausbildung der steuernden Kurven, unabhängig voneinander erfolgen.

Als vorteilhaft erweist es sich dabei, wenn sich die Steuerkurven in Form einer Nut auf der Ober- und Unterseite der Kurvenscheibe befinden. Durch diese Maßnahme können an der Kurvenscheibe weitere, die Drehbewegung der Kurvenscheibe übertragende Hebel angebracht werden, die sich in unterschiedlichen Ebenen befinden, wodurch eine Beeinträchtigung der Hebelbewegung untereinander vermieden wird.

Die einzelnen Steuerkurven können hier in Form von Nuten in die Kurvenscheibe eingeprägt sein oder werden durch zwei auf der Oberfläche der Kurvenscheibe äquidistant verlaufende längliche Vorsprünge gebildet.

Die Übertragung der Drehbewegung der Kurvenscheibe in eine Steuerbewegung sowohl zur Steuerung des Wasserventils als auch der Temperaturklappe erfolgt dadurch, daß in den Kurvennuten jeweils ein Eingriffselement, insbesondere ein Führungsstift formschlüssig einliegt, daß direkt oder über weitere Verbindungselemente bei der Drehung der Kurvenscheibe die Temperaturklappe bzw. das Wasserventil betätigt.

Vorteilhafterweise ist am Eingriffselement zur Steuerung des Wasserventiles ein Hebel befestigt, dessen eines Ende am Getriebegehäuse angelenkt und dessen anderes Ende mit einem Übertragungselement, insbesondere einem Bowdenzug oder einer Zugstange verbunden ist. Am Eingriffselement zur Steuerung der Temperaturklappe ist in einer bevorzugten Ausführungsform ebenfalls ein Hebel befestigt, dessen eines Ende wiederum am Getriebegehäuse angelenkt ist und dessen anderes Ende ein Übertragungselement, insbesondere ein Zahnsegment aufweist, daß mit der Temperaturklappe direkt oder indirekt in Verbindung steht.

Durch die direkte Anlenkung der Hebel am Getriebegehäuse sowie die Bewegung der Hebel durch die in den Kurvennuten einliegen­ den Eingriffselemente kann bei Drehung der Kurvenscheibe je nach Verlauf der Kurve eine lineare oder eine nicht-lineare Bewegung des anderen Hebelendes erfolgen. Diese Bewegung des Hebelendes wird dann zur weiteren Steuerung entweder des Wasserventiles oder der Temperaturklappe eingesetzt. Hierbei sind wie oben erwähnt, verschiedene Übertragungsmechanismen denkbar.

Zur Steuerung des Wasserventils wird bevorzugterweise die Bewegung des Hebelendes mittels eines Bowdenzuges zum Wasserventil hin übertragen. Insbesondere durch die Flexibilität des Bodenzuges wird somit ermöglicht, daß das Wasserventil an nahezu beliebiger Position im Kraftfahrzeug angeordnet werden kann. Somit wird eine räumliche Trennung zwischen Antriebsmotor und Steuergetriebe sowie des Wasserventiles erreicht. Ebenfalls ist denkbar, andere Übertragungselemente wie z. B. Zugstangen zu verwenden.

Als Übertragungselement zur Steuerung der Temperaturklappe weist der Hebel, wie bereits oben erwähnt, in bevorzugter Weise ein Zahnsegment auf, dessen Zähne mit den Zähnen eines an der Temperaturklappe angeordneten Zahnrades in Eingriff stehen.

Die Bewegung des Hebels zur Steuerung der Temperaturklappe wird somit bei einer Drehung der Kurvenscheibe durch den Antriebsmotor direkt in eine Drehung der Temperaturklappe umgesetzt. Bei einer derartigen Anordnung wird üblicherweise keine große räumliche Trennung zwischen Antriebsmotor, Stellgetriebe und Temperaturklappe erreicht.

Sollte auch hier eine räumliche Trennung als notwendig angesehen werden, so bietet sich ebenso, wie bei der Steuerung des Wasserventiles, die Verwendung eines Bowdenzuges oder einer Zugstange als Übertragungselement an. Weiterhin besteht die Möglichkeit, das Steuergetriebe räumlich am Wasserventil unterzubringen.

Alternativ kann auch auf die Verwendung eines Hebels, der durch das Eingriffselement bei Drehung der Kurvenscheibe bewegt wird, verzichtet werden. In diesem Fall wird das Übertragungselement, also z. B. ein Bowdenzug oder eine Zugstange direkt mit dem in einer Kurvennut geführten Eingriffselement in Verbindung gebracht. Durch Rotation der Kurvenscheibe und entsprechender Ausbildung der Steuerkurve ändert so das in der Steuerkurve geführte Eingriffselement seinen radialen Abstand zur Drehachse der Kurvenscheibe und überträgt diese radiale Abstandsänderung in eine direkte Bewegung des Übertragungselements, also z. B. des Bowdenzuges.

Als besonders platzsparend erweist es sich darüber hinaus, wenn das Steuergetriebe direkt am Antriebsmotor der Temperaturklappe angeordnet ist. Durch die Steuerung auch eines Wasserventils durch die so gebildete Einheit, kann auf den aufwendigen und kostenintensiven Einsatz eines separaten Stellmotors für das Wasserventil, die zugehörigen Steuerleitungen, die entsprechenden Anschlußstecker sowie die Ansteuerungseinheiten im Bedienteil verzichtet werden. Ein durch das Bedienteil zur Verfügung gestelltes Steuersignal, das zur Aussteuerung der Temperaturklappe dient, kann somit auch zum Verstellen des Wasserventils verwendet werden.

Darüber hinaus, ist es z. B. denkbar, daß die drehverstellbare Kurvenscheibe, nicht nur zwei Steuerkurven aufweist, von denen jeweils eine auf der Ober- bzw. Unterseite angeordnet ist, sondern daß die Kurvenscheibe auf einer Seite oder beiden Seiten mehrere Steuerkurven aufweist. In diesem Fall wäre es z. B. möglich, ein Wasserventil und mehrere Temperaturklappen in Abhängigkeit voneinander anzusteuern.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in den nachfolgenden Abbildungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Steuergetriebe,

Fig. 2 Eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Steuergetriebes,

Fig. 3 Eine alternative Ansteuerung der Temperaturklappe,

Fig. 4 Eine direkte Bewegungsübertragung auf einen Bowdenzug,

Fig. 5 Eine Schnittansicht von Fig. 4,

Fig. 6 Die Kurvenabwicklungen zweier Steuerkurven zur Steuerung des Wasserventils und der Temperatur­ klappe in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Kurvenscheibe.

In der Fig. 1 ist ein Steuergetriebe mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor wiedergegeben, das zur Ansteuerung einer Temperaturklappe und eines Wasserventils einer Heiz-/Klima­ anlage eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden kann. Das Steuergetriebe weist eine um eine Achse 1 drehverstellbare Kurvenscheibe 2 mit zwei Kurven 3 und 4 auf, wobei über die Kurve 4 die Temperaturklappe 5 und über die andere Kurve 3 ein nicht dargestelltes Wasserventil steuerbar ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, befinden sich die Steuerkurven 3 und 4 in Form einer Nut 6 bzw. 7 auf der Oberseite 8 bzw. Unterseite 9 der Kurvenscheibe 2. Die Kurvenscheibe 2 befindet sich hierbei zwischen zwei Gehäusewandungen 10 und 11, durch die die Getriebeeinheit gebildet wird, die z. B. direkt mit dem nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden ist.

In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind die Steuerkurven 3 und 4 in Form der Nuten 6 und 7 auf der jeweiligen Oberfläche der Kurvenscheibe durch äquidistant verlaufende, längliche Vorsprünge 12 gebildet. Ebenfalls ist es denkbar, daß die Nuten in die Kurvenscheibe eingeprägt oder eingefräst sind.

In den Kurvennuten 6 und 7 liegt jeweils ein Eingriffselement 13 ein, daß direkt oder über weitere Verbindungselemente bei Drehung der Kurvenscheibe 2 die Temperaturklappe 5 bzw. das Wasserventil betätigt.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 werden die Eingriffselemente 13 durch Führungsstifte gebildet, die formschlüssig in den Nuten der Kurven einliegen.

Die Fig. 1 zeigt weiterhin, daß die Steuerung sowohl des Wasserventiles als auch der Temperaturklappe indirekt über weitere Hebel 14 und 15 erfolgt.

So ist am Eingriffselement 13 zur Steuerung des Wasserventils der Hebel 14 befestigt, dessen eines Ende 16 an Punkt 17 am Getriebegehäuse angelenkt und dessen anderes Ende 18 mit einem weiteren Übertragungselement, in diesem Fall mit einem Bowdenzug 19 verbunden ist. Als Übertragungselement, zur Steuerung des Wasserventils ist im vorliegenden Fall ebenfalls eine Zugstange oder ein anderes Element denkbar.

Am Eingriffselement 13' zur Steuerung der Temperaturklappe 5 ist der Hebel 15 befestigt, dessen eines Ende 20 am Punkt 21 am Getriebegehäuse, insbesondere an der Gehäusewand 10 angelenkt ist, wobei dessen anderes Ende 22 als Übertragungselement ein Zahnsegment 23 aufweist, das mit der Temperaturklappe indirekt über ein Zahnrad 24 in Verbindung steht.

Nach einer Drehung der Kurvenscheibe 2 um die Drehachse 1, die von dem nicht dargestellten Antriebsmotor angetrieben wird, verändern nun je nach Ausführung der Steuerkurve 4 der Führungsstift 13' seinen radialen Abstand zur Drehachse 1, wodurch der Hebel 15 eine lineare oder auch ein nicht-lineare Bewegung ausführt und so über das Zahnsegment 23 das Zahnrad 24 dreht, wodurch dann die Temperaturklappe 5 von der "Offen-Position" in die "Geschlossen-Position" 5' gedreht wird.

Die Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform zur Ansteuerung der Temperaturklappe 5. Hierbei ist ein Hebel 15 mit seinem einen Ende 20 an der Position 21 am Gehäuse des Getriebes angelenkt. Die Bewegung des Hebels 15 erfolgt durch eine radiale Abstandsänderung des Führungsstiftes 13 zur Drehachse 1, der in der Abbildung nicht dargestellten Kurvenscheibe. Durch den in der langlochförmigen Ausnehmung 25 des Hebels 15 einliegenden Stift 26 wird die Bewegung des Hebels 15 auf einen weiteren Hebel 27 übertragen, der an der Stelle 28 fest mit der Temperaturklappe 5 verbunden ist.

Eine eventuelle nicht-Linearität der Bewegung zwischen Drehwinkel und Feststellung der Temperaturklappe ist entweder bewußt durch die Kurvenform der Steuerkurve 4 einzustellen oder aber bei einem gewünschten linearen Verlauf durch entsprechende Führung der Steuerkurve 4 zu kompensieren. Gleiches gilt auch für die Steuerkurve 3.

Die Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform zur Ansteuerung des Wasserventiles, bei dem die radiale Abstandsänderung des Führungsstiftes 13 zur Drehachse 1 der Kurvenscheibe 2 direkt auf den Bowdenzug 19 übertragen wird. Zur Übertragung der Bewegung ist das Endstück 29 des Bowdenzuges 19 in einer Schiene 30 geführt, die z. B. einstückig an der Gehäusewand 11 des Getriebegehäuses angeformt ist. Die entsprechende Konstruktion wird durch die Schnittdarstellung in der Fig. 5 in Aufsicht auf den Schnitt der Ebene AA der Fig. 4 verdeutlicht.

Die Fig. 6 zeigt exemplarisch die Abwicklung, d. h. die Änderung des radialen Abstands R der Führungsstifte 13 bzw. 13' in den Steuerkurven 3 bzw. 4 zur Ansteuerung des Wasserventils bzw. der Temperaturklappe. Die Abwicklung ist hierbei in Abhängigkeit vom Drehwinkel ϕ der Kurvenscheibe 2 dargestellt. Hier wird deutlich, daß bei einer Verstellung am fahrzeuginneren Bedienteil von maximaler Wärmezufuhr in der Pos. I zu minimaler Wärmezufuhr in der Pos. II die Steuerkurve 4 derart geführt ist, daß der Führungsstift 13,4 den Abstand zur Drehachse verringert. Bei dieser Abstandsänderung und der dadurch erfolgten Verstellung der Temperaturklappe von der Offen-Stellung in die Geschlos­ sen-Stellung erfolgt, wie am Verlauf der Kurve 3 ersichtlich ist, keinerlei radiale Abstandsänderung des Führungsstiftes 13' der zur Steuerung des Wasserventiles vorgesehen ist.

Das bedeutet, daß während der Steuerung der Temperaturklappe von der Offen-Stellung in die Geschlossen-Stellung die Warmwasserzufuhr am Wärmetauscher durch das Wasserventil unbeeinflußt bleibt. Erst bei einer weiteren Drehung der Kurvenscheibe von der Winkelposition II in die Winkelposition III, z. B. dadurch daß am fahrzeuginneren Bedienelement die Heizung ausgestellt wird, erfolgt ein Schließen des Wasserventiles dadurch, daß der radiale Abstand des Führungsstiftes 13 zur Drehachse 1 verringert wird. Während dieser Drehung bleibt jedoch die Stellung der Temperaturklappe, die sich bereits in der Geschlossen-Stellung befindet, unbeeinflußt.

Hier zeigt sich also, daß durch einen einzigen Antriebsmotor bei Verwendung des erfindungsgemäßen Steuergetriebes mit einer Kurvenscheibe, die wenigstens zwei Steuerkurven aufweist, eine Steuerung sowohl der Temperaturklappe als auch des Wasserventiles ermöglicht wird. Hierbei kann auf den zusätzlichen Einsatz einer Antriebseinheit, wie z. B. einem Motor und den dazugehörigen Anschlußleitungen verzichtet werden.

Als eine weitere alternative Ausführungsform ist es z. B. auch denkbar, daß in dem Steuergetriebe nicht eine Kurvenscheibe mit zwei oder mehr eingeprägten Kurven verwendet wird, sondern daß z. B. auch eine Walze mit einer entsprechenden Anzahl von Kurven eingesetzt wird.

Claims (9)

1. Steuergetriebe mit Antriebsmotor zur Ansteuerung einer Temperaturklappe einer Heiz-/Klimaanlage dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergetriebe eine um eine Achse (1) drehverstellbare Kurvenscheibe (2) mit zwei Kurven (3,4) aufweist, wobei über die eine Kurve (4) die Temperaturklappe (5) und über die andere Kurve (3) ein Wasserventil steuerbar ist.

2. Steuergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Steuerkurven (3, 4) in Form einer Nut (6, 7) auf der Ober- und Unterseite (8, 9) der Kurvenscheibe (2) befinden.

3. Steuergetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurven (3, 4) in Form von Nuten (6, 7) in die Kurvenscheibe (2) eingeprägt sind oder durch zwei auf der Oberfläche (8, 9) der Kurvenscheibe (2) äquidistant verlaufende längliche Vorsprünge (12) gebildet sind.

4. Steuergetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kurvennuten (6, 7) jeweils ein Eingriffselement (13), insbesondere ein Führungsstift formschlüssig einliegt, das direkt oder über Verbindungs­ elemente (14, 15, 19) bei Drehung der Kurvenscheibe (2) die Temperaturklappe (5) bzw. das Wasserventil betätigt.

5. Steuergetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingriffselement (13) zur Steuerung des Wasserventils ein Hebel (14) befestigt ist, dessen eines Ende (16) am Getriebegehäuse (10, 11) angelenkt und dessen anderes Ende (18) mit einem Übertragungselement (19), insbesondere einem Bowdenzug oder einer Zugstange verbunden ist.

6. Steuergetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingriffselement (13) zur Steuerung der Temperaturklappe (5) ein Hebel (15) befestigt ist, dessen eines Ende (20) am Getriebegehäuse (10, 11) angelenkt ist und dessen anderes Ende (22) ein Übertragungselement (23), insbesondere ein Zahnsegment aufweist, das mit der Temperaturklappe (5) direkt oder indirekt in Verbindung steht.

7. Steuergetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergetriebe direkt am Antriebsmotor der Temperaturklappe (5) angeordnet ist.

8. Verfahren zur Ansteuerung eines Wasserventils mittels eines Steuergetriebes nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem Bedienteil zur Ansteuerung der Temperaturklappe zur Verfügung gestelltes Steuersignal auch zur Steuerung des Wasserventil eingesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserventil und Temperaturklappe mittels des Steuergetriebes unabhängig voneinander gesteuert werden.