DE3205174A1

DE3205174A1 - Klimaanlage fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3205174A1
Application number: DE19823205174
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. Aschoff; Wolfgang 7580 Bühl Scheidel; Helmut 7570 Baden-Baden Steinmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-02-13
Filing date: 1982-02-13
Publication date: 1983-08-25

Description

Klimaanlage für Kraftfahrzeuge
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Klima- oder Temperaturregulierungsanlage für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges, nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Anlage ist ein Warmluft- und eine Kaltluftzufuhrkanal vorhanden, die beide in einen in den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs führenden Luftkanal übergehen. In dem Zusammenführungsbereich ist ein als Luftregulierungsklappe ausgebildet es Regelelement schwenkbar angeordnet, mit dem über Zwischenstellungen der eine oder der andere Luftzufuhrkanal gegenüber dem Luftkanal mehr oder weniger absperrbar ist. Das Regelelement wird über ein Untersetzungsgetriebe von einem elektrischen Stellglied verstellt. Dieses Stellglied ist an einem Steuergerät mit wenigstens einem Temperaturfühler angeschlossen. Es kann nicht ausgeschlossen werden, daß am Steuergerät ein Defekt auftritt und das Stellglied das Regelelement in der einen Endstellung blockiert, in welcher die Warmluftzufuhr abgesperrt ist. Dadurch können ein Enteisen der Windschutzscheibe unmöglich und die Betriebssicherheit des Kraftfahrzeugs gemindert werden.
Vorteile der Erfindung Bei der erfindungsgemäßen Anlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs ist dagegen auch bei defektem Stellglied die Warmluftförderung sichergestellt.
Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem als Unterdruck-Stellmotor ausgebildeten Stellglied und Figur 2 eine andere Ausführung mit einem elektromotorischen Stellglied und einer im Kraft fluß von diesem zum Regelelement angeordneten Magnetkupplung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Eine in Figur 1 im Prinzip dargestellte Temperaturregulierungsanlage für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges weist als Regelelement 10 eine schwenkbare Klappe 10 auf, die in einem Belüftungskanal 12 angeordnet ist. Der Belüftungskanal 12 ist mit einem Wärmetauscher 14 ausgestattet, durch den die durch die Pfeile 16 angedeutete, ungewärmte Luft in einen Bypass 18 geleitet wird, wenn sich die Klappe 10 in der in Figur 1 gezeigten Betriebsstellung befindet. In Richtung der Pfeile 16 hinter dem Wärmetauscher 14 gelangt die nun erwärmte Luft wieder in den Lüftungskanal 12. Die Klappe 10 ist derart schwenkbar, daß sie bis in eine strichpunktiert dargestellte, andere Betriebsstellung 20 gelangt, in welcher der Bypass 18 abgesperrt ist, so daß die ungewärmte Luft am Wärmetauscher 14 vorbeiströmt. Selbstverständlich ist die Klappe 10 in jeder beliebigen Zwischenstellung festsetzbar. An der Klappe 10 ist ein Potentiometer 22 derart angeschlossen, daß die jeweilige Stellung der Klappe 10 über eine Rückmeldeleitung 24 einem elektronischen Regelgerät 26 mitgeteilt wird. Weiter sind an der Klappe 10 Bewegungsübertragungsmittel 28 angeordnet, welche mit einer Schubstange 30 verbunden sind, die das Abtriebselement eines Stellglieds 32 bildet. Das Stellglied 32 weist ein Gehäuse 34 auf, zwischen dessen beiden Hälften eine Membran 36 fest eingespannt ist. Die Membran 36 ist mit einer Versteifung 38 ausgestattet, die fest mit dem Stellglied 32 verbunden ist. Durch die Membran 36 wird der Innenraum des Stellglieds 32 geteilt. Dabei ist der der Schubstange 30 zugewandter Raum kleiner als der Raum 40, der bezogen auf die Membran 36 auf der von der Schubstange 30 abgewandten Seite der Membran liegt. Der Raum 40 ist durch einen Zwischenboden 42 abgeschlossen, der mit einer Lüftungsbohrung 44 versehen ist. Außerhalb des als Arbeitsraum dienenden Raums 40 sind an dem Zwischenboden zwei elektromagnetisch betätigbare Ventile 46 und 48 befestigt.
Die Ventile 46 und 48 sind mittels eines Deckels 50 abgedeckt. Der Deckel 50 weist zwei Ventilöffnungen 52 und 54 auf, denen jeweils eines der beiden Magnetventile 46 bzw. 48 zugeordnet ist. Das Magnetventil 46 ist so ausgebildet, daß es bei erregter Magnetspule 47 geschlossen ist. Das andere Ventil 48 ist stromlos geöffnet. Die Öffnung 52 im Deckel 50 ist über eine Saugleitung 56 mit einer Unterdruckquelle 58 verbunden und deshalb werden die Öffnung 52 auch als Entlüftungsöffnung und das Magnetventil 46 auch als Entlüftungsventil bezeichnet. Die Öffnung 54 dagegen mündet in den freien Raum und gilt daher als Belüftungsöffnung und das dieser zugeordnete Ventil 48 gilt auch Belüftungsventil. Die beiden Ventile 46 und 48 sind über Steuerleitungen 60 und 62 mit dem elektronischen Regelgerät 26 wirkverbunden. Die Unterdruckquelle kann beispielsweise durch das Ansaugrohr des Kraftfshrzeuges gebildet sein. Es ist jedoch aber auch denkbar, daß als Unterdruckquelle eine Saugpumpe angeordnet ist, welche dann ebenfalls über eine Steuerleitung 64 (strichpunktiert dargestellt) mit dem Steuergerät verbunden sein muß. Weiter gehören zu dem elektronischen Steuergerät 26 noch ein nicht dargestellter Temperaturfühler, der sich im Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges befindet und über eine Leitung 66 mit dem Regelgerät 26 wirkverbunden ist. Schließlich ist das Regelgerät noch mit einem Eingang 68 versehen, über den die angestrebte Raumtemperatur in das Regelgeräte 26 eingegeben werden kann.
In einer Versorgungsleitung 70 des Regelgeräts ist ein Schalter 72 angeordnet, der sich im Bedienungsteil der Heizungsanlage befindet und über den das Regelgerät außer Betrieb gesetzt werden kann.
Der Betrieb der oben beschriebenen Anlage sei im folgenden erläutert. Dabei wird angenommen, daß dem Regelgerät über die Leitung 66 eine Temperatur mitgeteilt wird, die wesentlich größer ist, als die Temperatur, die am Eingang 68 in das Steuergerät 26 eingegeben worden ist. Die Temperatur im zu klimatisierenden Raum soll also gesenkt werden.
Über die Steuerleitung 60 wird nun das Entlüftungsventil 46 geöffnet und über die Steuerleitung 62 wird das Belüftungsventil 48 geschlossen. Die Unterdruckquelle 58 wirkt nun über die Öffnung 52 und die Lüftungsbohrung 54 in den Arbeitsraum 40 des Stellglieds 32, so daß in diesem ein Unterdruck entsteht und die Membran 36 entgegen der Wirkung einer im Arbeitsraum 40 angeordneten Druckfeder 74 angehoben und in Richtung des Zwischenbodens 42 gesaugt wird. Damit wird gleichzeitig aber auch die Schubstange 30 in Richtung des Doppelpfeils 76 nach oben gezogen und die Klappe 10 in die in Figur 1 strichpunktiert dargestellte Stellung gebracht. Es ist ersichtlich, daß danach der gesamte Luftstrom 16 nun an dem Wärmetauscher 14 vorbei geleitet wird und als Kühlluft in den Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges strömt.
Ist es jedoch im Fahrgastraum zu kühl, wird über die Steuerelektronik 26 das Ventil 46 geschlossen und das Ventil 48 geöffnet. Im Arbeitsraum 40 des Stellglieds 32 erfolgt nun ein Druckausgleich und die Druckfeder 74, die sich einerseits zum Zwischenboden 42 und andererseits an der Versteifung 38 abstützt, drückt die Membran 36 in die in Figur 1 dargestellte Stellung, wodurch über die Schubstange und die Bewegungsübertragungsmittel 28 ein Schwenken der Klappe 10 in die in Figur 1 ausgezogen dargestellte Betriebsstellung 20 erfolgt.
Wie man sieht befindet sich die Mischklappe 10 nun in einer Stellung die den gesamten Luftstrom 16 in den Bypass 18 und durch den Wärmetauscher 14 zwingt, so daß erwärmte Luft durch den Kanal 12 zum Fahrgastraum strömt.
Wenn es sich um kleinere Sollwertabweichungen handelt bzw. wenn kleinere Heizleistungen verlangt werden, kann die Mischklappe auch Zwischenstellungen einnehmen.
Wenn aus irgendeinem Grunde eine Störung im beschriebenen System auftritt kann - wenn dies durch die klimatischen Verhältnisse notwendig erscheint, die Regelelektronik 26 mit Hilfe des Schalters 72 abgeschaltet werden. Dabei öffnen sowohl das Belüftungsventil 48 als auch das Entlüftungsventil 46. Das geöffnete Entlüftungsventil 46 verhindert das Entstehen eines Unterdrucks im Raum 40, so daß die Druckfeder 74 die Mischklappe 10 in ihre in Figur 1 dargestellte Betriebsstellung zwingt. Es tritt also damit der Effekt ein, bei dem die Feder 74, aufgr-und ihrer Vorspannung, die Klappe 10 in die durch ausgezogene Linien dargestellte Betriebslage bringt, in der ein Enteisen der Windschutzscheibe sichergestellt ist.
Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführung sind.die Bauelemente, welche mit denen bei der Ausführung gemäß Figur 1 übereinstimmen, mit den dort verwendeten Bezugszeichen versehen worden. Lediglich die davon abweichenden Teile sind mit neuen Bezugszeichen versehen. Anstelle des als Unterdruckmotors in Figur 1 ausgebildeten Stellglieds ist bei der Ausführung gemäß Figur 2 ein Stellglied 110 verwendet, das einen elektrischen Antriebsmotor 111 und ein diesem nachgeordnetes Untersetzungsgetriebe 112 aufweist. Das Untersetzungsgetriebe 112 ist mit einer Abtriebswelle 113 versehen.
Die Abtriebswelle 113 mündet direkt oder über zwischengeschaltete Bauelemente in ein Gehäuse 114 das eine elektromagnetische Kupplung 115 umgibt. Die Kupplung 115 hat eine Eingangswelle 116 und eine Ausgangswelle 117. Die Ausgangswelle 117 ist über Bewe-gungsübertragungsmittel 118 mit der Klappe 10 im Belüftungskanal 12 wirkverbunden.
Die elektromagnetische Kupplung 115 hat. zwei Kupplungshälften 118 und 119. Beiden Hälften 118 und 119 sind mit der ihnen zugeordneten Eingangswelle 116 bzw. Ausgangswelle 117 verbunden. Die Eingangswelle 116 weist ferner eine Zentralbohrung 120 auf, in welcher ein zylindrischer Ansatz 121 der Abtriebswelle 117 derart eingepaßt ist, daß sich eine Führung der beiden Wellen 116, 117 zueinander ergibt. Zwischen einem mit der ersten Kupplungshälfte 118 verbundenen magnetischen Rückschluß 122 und einem Ringbund 123 der Eingangswelle 116 ist eine Tellerfeder 124 derart angeordnet, daß sie die erste Kupplungshälfte 118 von der zweiten Kupplungshälfte 119 wegzieht. Die zur elektromagnetischen Kupplung 115- gehörenden Magnetspule 125 sitzt in der zweiten Kupplungshälfte 119 fest und taucht in eine Ringnut 126 in der ersten Kupplungshälfte 118. Die Magnetspule 125 ist über eine Steuerleitung 127 mit der elektronischen Steuereinrichtung 26 wirkverbunden. In der Steuerleitung 127 ist ferner ein Betriebsschalter 128 angeordnet. Weiter führt eine Steuerleitung 129 von dem elektronischen Regelgerät 26 zum Elektromotor 111 des Stellglieds 110. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, befindet sich die Kupplung 115 im Kraftfluß vom Stellglied 110 zu der Klappe 10. Die Kupplungshälften 118 und 119 sind von einer Spiralfeder 130 umgeben, deren eines Ende 131 am Gehäuse 114 und deren anderes Ende 132 an der zweiten Kupplungshälfte 119 verankert sind. Dabei ist die Spiralfeder 130 so vorgespannt, daß sie die zweite Kupplungshälfte 119 und damit auch die mit dieser verbundene Abtriebswelle 117 in einer Richtung zu drehen sucht, welche ein Schwenken der Klappe 10 in die Figur 2 ausgezogen dargestellte Betriebsstellung zur Folge hat. Im Normalbetrieb des Systems gemäß Figur 2 ist der Schalter 128 geschlossen und damit die Magnetspule 125 erregt. Dies hat zur Folge, daß die beiden Kupplungshälften 118 und 119 zumindest kraftschlüssig aneinander angelegt sind. Die von dem Stellglied 110 erzeugte Bewegung wird somit von der Kupplung 115 voll auf die Bewegungsübertragungsmittel 118 und damit auch auf die Klappe 10 übertragen.
Die Betätigung des Stellglieds 110 erfolgt über die Steuerleitung 129 vom Steuergerät 26 aus, in Abhängigkeit von einer möglichen Temperaturdifferenz im Fahrgastraum zwischen dem Wärmefühler und der über den Eingang 68 eingestellten Temperatur. Je nach Drehrichtung der Abtriebswelle 113 wird die Klappe 10 in die in Figur 2 dargestellte ausgezogene Betriebsstellung (Heizstellung) oder aber auch in die in Figur 2 strichpunktiert dargestellte Stellung 20 (Kühlstellung) geschwenkt. Selbstverständlich ist aber auch jede beliebige Zwischenstellung möglich. Die jeweilige Stellung der Klappe 10 wird über den Potentiometer 22 an das Steuergerät 26 rückgemeldet. Bei Ausfall einer der zum dargestellten System gehörenden Baugruppe, beispielsweise des Stellglieds 110 kann, falls dies aufgrund der jahreszeitlich bedingten Temperaturen zweckmäßig ist, über den Schalter 128 die Magnetspule 125 stromlos gemacht werden. Dabei wird der Kraftfluß zwischen den beiden Kupplungshälften 118, 119 unterbrochen, wozu letztendlich auch die Tellerfeder 124 beiträgt.
Die vorgespannte Schraubenfeder 130 bewirkt nun aufgrund der oben beschriebenen Vorspannung ein Verdrehen der zweiten Kupplungshälfte gegenüber der ersten Kupplungshälfte 118 und damit ein Verstellen der Klappe 10 in Richtung der in Figur 2 mit-ausgezogenen Linien dargestellten Betriebs stellung.
Bevor die Magnetspule 125 der Kupplung 115 wieder erregt wird, bringt die Regelung die Mischklappe 10 automatisch in eine Stellung, die der von der Schraubenfeder 130 bewirkten Betriebsstellung der Klappe 10 entspricht.
Beiden Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß bei Ausfall des Stellglieds 32 bzw. 110 das als Klappe ausgebildete Regelelement 10 durch eine als Feder 74 bzw. 130 ausgebildete Vorrichtung in eine Betriebs stellung bewegbar ist, bei welcher nur der Warmluftkanal 18 offen ist.

Claims

Ansprüche Klimaanlage, insbesondere Temperaturregulierungsanlage für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges, mit wenigstens einem Luftkanal für ungewärmte Luft und zumindest einem mit diesem zusammengeführten Warmluftkanal, sowie mit einem in Abhängigklt von der Temperatur des zu klimatisierenden Raumes durch ein Stellglied betätigbaren Regelement zum wahlweisen, je nach Raumtemperatur mehr oder weniger starken Absperren eines der beiden Kanäle, dadurch gekennzeichnet, daß im Störungsfall das Regelelement (10) durch eine Vorrichtung (32 bzw. 130) in eine Betriebsstellung bewegbar ist, bei welcher nur der Warmluftkanal (18) offen ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein Ünterdruck-Stellmotor (32) ist, der einen mit einer Unterdruckquelle (58) leitungsverbundenen Arbeitsraum (40) aufweist.
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (40) mit je einem vorzugsweise elektromagnetisch betätigbaren Belüftungsventil (48) und Entlüftungsventil (46) versehen ist.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsventil (48) bei erregter Magnetspule geschlossen ist.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsventil (46) bei erregter Magnetspule (47) offen ist.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (40) wenigstens eine bewegbare Wand (36) aufweist, die vorzugsweise als Membran ausgebildet ist.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit der bewegbaren Wand (36) des Arbeitsraums (40) ein mit dem Regelelement (io) wirkverbundenes Abtriebselement (30) des Unterdruck-Stellmotors (32) verbunden ist.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der bewegbaren Wand (36) eine vorgespannte Feder (74) angreift, welche die Vorrichtung zum Bewegen des Stellglieds (10) in die Betriebsstellung bildet, bei der der Warmluftkanal (18) offen ist.
9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung durch e.ine in den Arbeitsraum (40) vorgespannt angeordnete Druckfeder (74) gebildet ist.
10. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (110) vorzugsweise elektromotorisch betatigbar ist und eine Drehbewegung abgibt und daß im Kraftfluß vom Stellglied (110) zum Regelelement (10) zwischen dem Stellglied (10) und dem Angriffspunkt der Vorrichtung (130) eine Kupplung (115) angeordnet ist.
11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (115) derart elektromagnetisch betätigbar ist, daß bei erregter Magnetspule (125) die beiden Kupplungshälften (118, 119) der Kupplung (115) vorzugsweise kraftschlüssig aneinander anliegen.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein vorgespanntes Federelement (130) ist, das mit seinem einen Ende (132) an der in Kraftrichtung gesehen zweiten Kupplungshälfte (119) angreift.
1-3. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung -(115) von einem Gehäuse (114) umgeben ist, daß das als Schraubenfeder (130) ausgebildete Federelement beide Kupplungshälfte (118, 119) umgibt und mit seinem einen Ende (131) an dem Gehäuse (114) und mit seinem anderen Ende (132) an der zweiten Kupplungshälfte (119) festgelegt ist.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kupplungshälften (118, 119) mit Hilfe einer Tellerfeder (124) bei nicht erregter Magnetspule (125) mit Abstand voneinander gehalten sind.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelement als schwenkbare Klappe (10) ausgebildet ist, deren jeweilige Betriebsstellung über ein Potentiometer (22) eine elektronische Regeleinrichtung (26) beeinflußt.
16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (26) mit dem Stellglied (32 bzw. 110) und mit wenigstens einem im zu klimatisierenden Raum befindlichen Temperaturfühler wirkverbunden ist und weiter einen Eingriff (68) zum wählen der angestrebten Raumtemperatur aufweist.
17. Anlage nach einem der. Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Belüftungsventil (48) als auch das Entlüftungsventil (46) mit Regeleinrichtung (26) wirkverbunden sind.
18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der von der Regeleinrichtung (26) zur Magnetspule (125) führenden Steuerleitung (127) ein Schalter (128) angeordnet ist.
19. Anlage nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (26) über ein Schalter (72) abschaltbar ist.
20. Anlage nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (125) der Kupplung (115) mit der Regeleinrichtung (267 wirkverbunden ist.
21. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 9 und 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckquelle (58) mit der Regeleinrichtung (26) wirkverbunden ist.