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B e s c h r e i b u n g
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Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Gebläsedrehzahlsteuerung
in einem Klimagerät zur Verbesserung der Leistung des Gebläses durch die Verwendung
einer einfachen Schaltungsanordnung im Speisekreis des Gebläses.
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Bei einem Fahrzeug-Klimagerät mit automatischer Gebläsedrehzahl steuerung
wird der Luftdurchsatz durch änderung der Drehzahl eines Gebläsemotors in Abhängigkeit
von der Stellung einer in einem Luftdruchlaß angeordneten Mischklappe gesteuert.
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Eine bekannte automatische Gebläsedrehzahlsteuerung arbeitet mit einem
einen Regeltransistcr enthaltenden, in Reihe mit dem Gebläsemotor verbundenen Steuerverstärker
zum Steuern des durch den Gebläsemotor fließenden Stroms und mit einer in Abhängigkeit
von der Stellung der Mischklappe verstellbaren Widerstandsanordnung. In einer solchen
Gebläsedrehzahlsteuerung ändert sich der Durchgangswiderstand des Regeltransistors
in Abhängigkeit von einer über die verstellbare Widerstandsanordnung daran gelegten
Steuerspannung.
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Der Steuerverstärker und die Widerstandsanordnung sind dabei so ausgelegt)
daß der Gebläsemotor mit einer mittleren Stromstärke gespeist wird, wenn sich die
Mischklappe in einer mittleren Stellung befindet, in welcher die Gebläseluft einen
Heizkörper sowie eine Umgehung leitung durchströmt9 so daß ein Luftstrom von mittlerer
Temperatur entsteht Bei einer Verstellung der Mischklappe aus der Mittelstellung
in die eine oder andere Richtung wird die Stärke
des den Gebläsemotor
speisenden Stroms stetig erhöht, bis die Mischklappe die vollständig geöffnete oder
geschlossene Endstellung errreicht, in welcher die Gebläseluft ausschließlich durch
den Heizkörper bzw.
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durch die Umgehungsleitung hindurchgeleitet wird. In dieser Stellung
der Mischklappe wird der Gebläsemotor mit der größten Stromstärke gespeist. Dadurch
erreicht der Luftdruchsatz seinen Höchstwert, so daß das Klimagerät mit der größten
Heiz- bzw. Kühlleistung arbeitet.
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Bei einer automatischen Gebläsedrehzahlsteuerung der vorstehend beschriebenen
Art bewirkt der innere Widerstand des Regeltransistors jedoch einen beträchtlichen
Spannungsabfall über die Anschlüsse des Steuerverstärkers, insbesondere wenn der
Gebläsemotor mit einer hohen Stromstärke gespeist ist. Dies bedeutet, daß jeweils
ein Teil des den Gebläsemotor durchfließenaen Stroms durch den Regeltransistor des
Steuerverstärkers verbraucht wird. Daraus ergibt sich ein spürbarer Beistungsabfall
des Gebläses, insbesondere wenn dieses etwa im Hochsommer oder im Winter mit höchster
Leitung arbeiten soll.
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Ein Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer automatischen
Gebläsedrehzahlsteuerung in einem Elimagerät, mittels welcher eine Verbesserung
der Gebläseleistung erzielbar ist.
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Bei einer automatischen Gebläsedrehzahsteuerung für ein Klimagerät
ist dieses Ziel gemäß der Erfindung erreicht durch eine Stelleinrichtung zum Verstellen
einer das Mischungsverhältnis zwischen Warm- und Kaltluft bestimmenden Mischklappe,
durch einen Gebläsemotor, durch eine den Gebläsemotor mit elektrischem Strom speisende
Stromquelle, durch einen mit einem Anschluß der Gebläsemotors
verbundenen
Steuerverstärker zum Steuern des durch den Gebläsemotor fließenden Stroms, durch
eine in Abhängigkeit von der Stellung der Mischklappe verstellbare Widerstandsanordnung
zum Erzeugen einer Steuerspannung für den Steuerverstärker und durch eine den Steuerverstärker
in der vollständig geöffneten und/oder geschlossenen Stellung der Mischk1appe überbrückende
Schalteinrichtung für die direkte Stromspeisung des Gebläsemotors für dessen Betrieb
mit der höchsten Drehzahl.
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Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild einer automatischen Gebläsedrehzahlsteuerung
eines Klimageräts in einer herkömmlichen Ausführungsform, Fig. 2 ein Schaltbild
einer automatischen Gebläsedrehzahlsteuerung in einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 eine Darstellung der Beziehungen zwischen der Stärke des den Gebläsemotor
speisenden Stroms und der Stellung einer Nischklappe, Fig. 4 ein Schaltbild einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung und Fig. 5 ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform
der Erfindung.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung sei zunächst eine bekannte
Ausführungsform einer automatischen Gebläsedrehzahlsteuerung anhand von Fig. 1 beschrieben:
In
Big. 1 erkennt man einen in Reihe mit einem Gebläsemotor 4 geschalteten Steuerverstärker
8 und eine betätigungsübertragend mit einer automatischen Stelleinrichtung 7 für
eine buftmischklappe 6 verbundene verstellbare Widerstandsanordnung 5. Bei vollständig
geschlossener Mischklappe 6 befindet sich ein Schleifkontakt 5b der Widerstandsanordnung
5 in der mit B bezeichneten Stellung nahe dem Eingangsanschluß des Rheostaten 5a.
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In dieser Stellung hat die Widerstandsanordnung 5 den niedrigsten
Widerstandswert, so daß die am Eingangsanschluß liegende Batteriespannung vom Schleifkontakt
5b abgegriffen und über diesen an den Steuerverstärker 8 gelegt wird.
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Der innere Widerstand des Steuerverstärkers 8 ändert sich in Abhängigkeit
von der über den Schleifkontakt 5b an seinen Anschluß 81 gelegten Spannung. In dem
vorstehend beschriebenen Zustand, in welchem diese Spannung ihren Höchstwert hat,
verringert sich der innere Widerstand des Steuerverstärkers 8 auf seinen niedrigsten
Wert, so daß die Stärke des durch den Gebläsemotors 4 fließenden Stroms ihren Höchstwert
erreicht und das Klimagerät daher mit seiner höchsten Kühlleistung arbeitet.
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In der voll geöffneten Stellung der Misokklappe 6, in welcher die
Gebläseluft durch einen Heizkörper hindurchgeleitet wird, befindet sich der Schleifkontakt
5b des Rheostaten 5a in der mit C bezeichneten Stellung. In diesem Zustand hat die
Widerstandsanordnung ebenfalls einen äußerst niedrigen Widerstandswert, so daß die
an den Steuerverstärker 8 gelegte Steuerspannung nahezu gleich der Batterie spannung
ist. Dadurch-ist der Gebläsemotor 4 wiederum mit der größten Stromstärke gespeist.
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Die Beziehungen zwischen der Stellung der Luftmischklappe und der
Stärke des den Gebläsemotor speisenden Stroms sind in Fig. 3 durch eine durchgehende
Linie S dargestellt.
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Die vorstehend beschriebene, bekannte automatische Gebläsedrehzahlsteuerung
weist den Nachteil auf, daß eine Höchstleistung des Gebläses nicht erzielbar ist,
da wegen des inneren Widerstands des Steuerverstärkers ein nicht unbeträchtlicher
Spannungsabfall über dessen Anschlüsse auftritt.
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In einer ersten, in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung
sind den in Fig. 1 Dargestellten entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnetto So erkennt man in Fig 1 eine elektrische Stromquelle 1, einen Gebläsemotor
4, einen mit diesem in Reihe geschalteten Steuerverstärker 8, eine in Abhangigkeit
von der Stellung einer Stelleinrichtung 7 für eine Mischklappe 6 verstellbare Widerstandsanordnung
5 und einen betätigungsübertragend mit der Mischklappe 6 verbundenen Überbrückungs
schalt er 9 Die in Form einer Akkumulatorenbatterie dargestellte Stromquelle 1 ist
über ein Zündschloß 2 und ein Relais 3 mit einer Relais spule 3a und Relaiskontakten
3b mit den vorstehend genannten Schalteinrichtungen verbindbar.
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Die Stelleinrichtung 7 ist über eine Hebelanordnung 7a mit der Misehklappe
6 verbunden und in Abhängigkeit von einer mittels Bedienungseinrichtungen des Klimageräts
einstellbaren Temperatur durch Unterdruck betätigbar.
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Der Steuerverstärker 8 weist vorzugsweise den Aufbau einer Darlingtonschaltung
mit zwei Leistungstransistoren auf und ist zwischen Masse und dem Masseanschluß
41 des Gebläsemotors 4 angeordnet. Der innere Widerstand des Steuerverstärkers 8
ist in Abhängigkeit von der an seinen Anschluß 81 gelegten Steuerspannung veränderlich.
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Die verstellbare Widerstands anordnung 5 weist einen ersten Widerstand
R1 und einen parallel dazu liegenden Rheostaten 5a mit zwei in Reihe hintereinanderliegenden
Widerständen R2 und R3 auf und ist über die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand
R1 und dem Rheostaten 5a mit einem Kontakt des Zündrelais 3 verbunden.
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Ein Schleifkontakt 5b der Widerstandsanordnung 5 ist verschieblich
über den Widerständen R2 und R3 des Rheostaten 5a geführt und bewegungsübertragend
mit der Hebelanordnung 7a der Stelleinrichtung 7 verbunden.
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Der überbrückungsschalter 9 ist zwischen dem Masseanschluß 41 des
Gebläsemotors 4 und Nasse angeordnet und betätigungsübertragend mit der Nischklappe
6 verbunden, so daß er in deren vollständig geschlossener Stellung, in welcher die
Gebläseluft einer Umgehungsleitung zugeleitet wird, geschlossen ist, so daß das
Klimagerät mit höchster Kühlleistung arbeiet.
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In einer zweckmäßigen Ausführung ist an der Hebelanordnung 7a der
Stelleinrichtung 7 ein Vorsprung T angeordnet, welcher den Schalter 9 schließend
betätigt, wenn die Mischklappe 6 über die Hebelanordnung 7a geschlossen wird.
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Die vorstehend beschriebene automatische Gebläsedrehzahlsteuerung
arbeitet folgendermaßen:
Der Steuerverstärker 8 und die verstellbare
Widerstandsanordnung 5 haben im Normalbetrieb im wesentlichen die gleiche Wirkungsweise
wie in der vorstehend beschriebenen bekannten Ausführungsform.
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Beim Schließen des Zündschalters 2 oder eines zusätzlichen Schalters
für das Klimagerät zieht die Relaisspule 3a des Relais 3 an und schließt dadurch
die Relaiskontakte 3b, um den Gebläsemotor 4 mit dem Strom der Batterie 1 zu speisen.
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Im Betrieb des Klimageräts mit höchster Kühlleistung ist die Nischklappe
6 vollständig geschlossen, und der Schleifkontakt 5b des Pheostaten 5a befindet
sich in der mit B bezeichneten Stellung.
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Im Betrieb des Klimageräts mit höchster Heizleistung ist die Mischklappe
6 demgehenüber vollständig geöffnet, um die Gebläseluft durch einen Heizkörper hindurchzuleiten,
und der Schleifkontakt 5b befindet sich in der mit C bezeichneten Stellung. Beim
Verstellen der Mischklappe 6 zwischen der vollständig geöffneten und der vollständig
geschlossenen Stellung bewegt sich der Schleifkontakt unter dem Antrieb der Hebelanordnung
7a der Stelleinrichtung 7 zwischen den beiden mit B und C bezeichneten Stellungen
Der auf diese Weise veränderbare Widerstandswert der Widerstandsanordnung 5 bestimmt
sich dabei aus der Differenz der Widerstände zwischen dem Schleifkontakt 5b und
den Anschlüssen B und C, zuzüglich des Widerstandswerts des ersten Widerstands Rl.
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Damit hat die Widerstandsanordnung 5 ihren höchsten Widerstandswert,
wenn sich die Mischklappe 6 etwa in der MittelstelLung befindet und der Schleifkontakt
5b am Verbindungspunkt zwischen den Rheostatwiderständen R2 und R3 liegt.
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Die vom Schleifkontakt 5b abgegriffene Steuerspannung wird an den
Steuerverstärker 8 gelegt, so daß die Drehzahl des Gebläsemotors 4 in Abhängigkeit
von der Stellung der Mnschklappe 6 gesteuert ist, solange diese sich nicht in der
vollständig geschlossenen Stellung für den Betrieb des Klimageräts mit höchster
Kühlleistung befindet.
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In der vollständig geschlossenen Stellung der Mischklappe 6 wird der
Üb e rbrückungs schalt er 9 durch den Vorsprung T an der Hebelanordnung 7a der Stelleinrichtung
7 geschlossen, um den Steuerverstärker 8 zu überbrücken und den Masseanschluß 41
des Gebläsemotors 4 direkt mit Masse zu verbinden. Dadurch entfällt nun der durch
den inneren Widerstand des Steuerverstärkers 8 hervorgerufene Spannungsabfall, so
daß ein stärkerer Strom durch den Gebläsemotor 4 fließt und dieser mit der höchsten
Drehzahl arbeitet. Dadurch wird also die Gebläseleistung im Kühlbetrieb der Klimaanlage
erhöht.
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Die dem Gebläsemotor 4 in dieser Ausführungsform zugeführte Speise
spannung ist in Fig. 3 durch die gestrichelte Linie P dargestellt.
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In Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung gezeigt, in
welcher der Steuerverstärker 8 nicht nur wie in der ersten Ausführungsform im Kühlbetrieb
des Elimageräts, sondern sowohl im Kühlbetrieb als auch im Heizbetrieb überbrückt
ist.
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Zu diesem Zweck ist ein weiterer Überbrückungsschalter 10 vorhanden,
welcher für den Betrieb des Klimageräts mit höchster Heizleistung schließend betätigbar
ist. Der Schalter 10 ist nahe der Hebelanordnung 7a der Stelleinrichtung 7 angeordnet,
so daß er bei der Verstellung der Mischklappe 6 in die geöffnete Stellung geschlossen
wird.
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In dieser Ausführungsform ist der Steuerverstärker 8 somit beim Betrieb
des Klimageräts mit voller Eühlleistung sowie auch mit voller Heizleistung überbrückt,
so daß sich die Stärke des durch den Gebläsemotor 4 fließenden Stroms entsprechend
erhöht und dieser mit erhöhter Drehzahl arbeitet.
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Die dem Gebläsemotor 4 in dieser Ausführungsform zugeführte Spannung
ist in Fig. 3 durch eine strichpunktierte Linie Q dargestellt.
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In einer in Fig. 5 gezeigten dritten Ausführungsform der Erfindung
ist ein Relais 11 parallel zum Steuerverstärker 8 geschaltet. Die Relaisspule 11a
des Relais 11 liegt mit einem Anschluß an einem Lontikt eines Überbrückungsschalters
12 und mit dem anderen Anschluß an Masse, Die Kontakte des Relais 11 liegen zwischen
dem Nasseanschluß 41 des Gebläsemotors 4 unr Masse Der überbrückungsschalter 12
ist betätigungsübertragend mit der Hebelanordnung 7a der Stelleinrichtung 7 verbunden
und durch Verstellen der Mischklappe 6 in die vollständig geöffnete sowie in die
vollständig geschlossene Stellung schließend betätigbar.
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Durch das Schließen des tlberbrückungsschalters 12 wird die Relais
spule 11a des Relais 11 erregt und zieht den Relaiskontakt 11b an, so daß die Stromspeisung
des Gebläsemotors 4 nun unter Umgehung des Steuerverstärkers 8 direkt erfolgt. dadurch
erhöht sich die Drehzahl des Gebläsemotors im Vergleich zu einer Ausführung mit
einer bekannten Drehzahl steuerung.
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Bei einer automatischen Gebläsedrehzahlsteuerung ist also gemäß der
Erfindung wenigstens ein Uberbrückungsschalter
vorgesehen, welcher
in der dem Betrieb des Elimageräts mit höchster Heiz- und/oder Kühlleistung entsprechenden
Stellung ein Nischklappen-Stelleinrichtung schließend betätigbar ist, um einen die
Drehzahl des Gebläsemotors steuernden Verstärker zu überbrücken.
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Dadurch ist der durch den Steuerverstärker hervorgerufene Spannungsabfall
im Betrieb des Klimageräts mit höchster Heiz- und/oder Kühlleistung ausgeschaltet,
so daß sich die Drehzahl des Gebläsemotors entsprechend erhöht und die Heiz- bzw.
Kühlleistung des Klimageräts weiter verbessert ist.
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Bei Anwendung der Erfindung an einer herkömmlichen, schrittweise arbeitenden
Drehzahlsteuerung eines Gebläsemotors mit feststehenden Kontakten und einem beweglichen
Kontakt ist darüber hinaus eine Feinsteuerung der Gebläse drehzahl im Betrieb des
Klimageräts mit höchster Eühl- und/oder Heizleistung erzielbar.
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