DE3239046A1

DE3239046A1 - Stellantrieb fuer die betaetigung von absperrorganen in kraftfahrzeug-heizungs- und/oder -klimaanlagen

Info

Publication number: DE3239046A1
Application number: DE19823239046
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing.(FH) 7250 Leonberg Dietzsch
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1982-10-22
Filing date: 1982-10-22
Publication date: 1984-04-26
Also published as: IT8323259V0; DE3239046C2; FR2534859A1; FR2534859B1

Description

20. Oktober 1982 -4- 82-B-14

EZDP/Ri/Bü.

Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG Mauserstr. 3, D-7000 Stuttgart 30

STELLANTRIEB FÜR DIE BETÄTIGUNG VON ABSPERRORGANEN IN KRAFTFAHRZEUG-HEIZUNGS- UND/ODER -KLIMAANLAGEN

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb für die Betätigung von Absperrorganen in Kraftfahrzeug-Heizungs- und/oder -Klimaanlagen der im Oberbegriff des Anspruches angegebenen Gattung.

Stellantriebe, die nach Art eines sogenannten Spindeltriebs wirken, sind für die Betätigung von Absperrorganen gut geeignet, da sie aufgrund ihres aus Gewindespindel und Antriebsmutter gebildeten Aufbaus ein selbsthemmendes Getriebe aufweisen. Dadurch ist auf einfache Weise die stufenlose Einstellung von Absperrorganen ohne aufwendigen Regelkreis möglich. Als Antriebsaggregat dient üblicherweise ein Elektromotor, der je nach Drehrichtung ein Schliessen oder öffnen des Absperrorgans bewirkt. Steht der Elektromotor still, so kann die Spindel und das daran angelenkte Absperrorgan nicht bewegt werden.

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Bei einem derartigen Spindeltrieb kann bei Ausfall der Stromversorgung bzw. bei einer Störung des den Elektromotor steuernden Schaltkreises die Spindel in keiner Richtung bewegt werden, d.h. in einem derartigen Störungsfall verharrt das Absperrorgan in der zuletzt eingenommenen Position, ohne dass eine Änderung möglich ist. Dies kann bei Kraftfahrzeug-Heizungs- und/oder -Klimaanlagen zu erheblichen Beeinträchtigungen des Fahrkomforts und sogar'der Sicherheit führen. So kann beispielsweise die mangelnde Belüftung der Windschutzscheibe durch die Entfrosterdüse zu einem raschen Beschlagen der Windschutzscheibe führen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Stellantrieb für die Betätigung von Absperrorganen in Kraftfahrzeug-Heizungs- und/oder -Klimaanlagen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Notverstellung im Falle einer Störung des Antriebsaggregates oder dessen Energiezufuhr auf einfache Weise möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Stellantrieb der bezeichneten Gattung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die Notverstellung für das Absperrorgan wird gemäss der Erfindung dadurch möglich, dass die Spindel und das Führungselement entkoppelt werden und somit ohne Drehbewegung einer Axialverschiebung der Spindel im Antriebsrad und in dem Führungselement gestattet wird. Das in Eingriff oder ausser Eingriff bringen von Spindel und Führungselement ist auf verschiedene Arten möglich, wobei hierfür ein im Armaturenbrett gelagerter

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und von Hand zu bedienender Hebel für die Betätigung des Führungselementes vorgesehen sein kann. Soll jedoch die Betätigung des Führungselementes in Abhängigkeit bestimmter Kriterien automatisch erfolgen, so wird hierzu vorzugsweise vorgeschlagen, dass das Stellglied für das Führungselement ein Elektromagnet ist, der im erregten Zustand das Führungselement mit der Spindel in Eingriff hält. Um eine zuverlässige Wirkungsweise für das Kuppeln bzw. Entkuppeln der Teile bei sehr einfacher Ausgestaltung des Führungselementes zu erreichen, ist es zweckmässig, dass das Führungselement eine Öffnung aufweist, deren Querschnitt zwei Teile umfasst, wobei ein halbkreisförmiger Teil mit einem Innengewinde versehen und der andere Teil grosser als der erste Teil ausgebildet ist.

Damit für die Kraftübertragung in Drehrichtung eine gute, formschlüssige Verbindung und für die Axialbewegung der Spindel in dem Rad möglichst geringe Reibungskräfte auftreten, ist es besonders vorteilhaft, dass die Öffnung des Rades einen polygonalen, vorzugsweise quadratischen Querschnitt aufweist und die Spindel einen der Öffnung entsprechend geformten Abschnitt besitzt.

Für bestimmte Anwendungsfälle, beispielsweise bei Klappen für die Entfrosterdüsen von Kraftfahrzeug-Windschutzscheiben, ist es zweckmässig, dass die Klappe bei Ausfall des Antriebsaggregates des Spindeltriebes eine bestimmte Stellung, vorzugsweise ihre Öffnungsstellung, einnimmt.

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Wenn Führungselement und Spindel ausser Eingriff stehen, muss die Klappe oder die Spindel kraftbeaufschlagt werden. Hierzu kann die Anordnung so getroffen sein, dass die Klappe durch den diese beaufschlagenden Luftstrom oder mittels einer Feder in die Öffnungsstellung bringbar ist. , , ; ·

In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 einen Stellantrieb mit einer Klappe

eines Luftführungskanales,

Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II-II

in Figur 1 im eingekuppelten Zustand der Teile,

Figur 3 eine Darstellung gemäss Figur 2

im ausgekuppelten Zustand der Teile,

Figur 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV

in Figur 1.

In Figur 1 ist ein Elektromotor 1 in einem Gehäuse 2 dargestellt, der eine Antriebswelle 3 mit einem Ritzel 4 aufweist. In einen Zahnkranz 5 des Ritzels 4 greift ein Zahnkranz 6 eines Rades 7, das mit einer Nabe 8 im Gehäuse drehbar gelagert, jedoch gegen axiale Verschie-

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bung gesichert ist. In der Nabe 8 des Rades 7 befindet sich eine Öffnung 9, durch die sich eine Spindel 10 erstreckt. Die Spindel 10 weist einen ausserhalb der Öffnung 9 liegenden Gewindeabschnitt 11 auf, der sich durch ein Führungselement 12 erstreckt. Das Führungselement 12 weist - wie später noch ausführlich erläutert wird - eine Öffnung 13, die teilweise mit einem Innengewinde versehen ist, auf.

Am Ende des auf der anderen Seite des Rades 7 herausragenden Teils 14 der Spindel 10 befindet sich ein kugelförmiger Kopf 15, der in einer Kugelgelenkpfanne an einer Klappe 17 gelagert ist. Die Klappe 17 dient zum wahlweisen Öffnen oder Verschliessen eines Luftführungskanals 18 und ist zu diesem Zweck entsprechend der Richtung des Pfeiles 19 verschwenkbar. An der Klappe 17 greift ein Ende 20 einer Zugfeder 21 an, deren anderes Ende 22 am Gehäuse 2 des Spindeltriebes befestigt ist.

Das Führungselement 12 besitzt einen Schaft 23, der mit einem Anker eines Elektromagneten 24 verbunden ist. Das Führungselement 12 ist quer zur Längsachse der Spindel 10 verschiebbar gelagert.

Die Wirkungsweise des in Figur 1 dargestellten Spindeltriebes wird wie folgt beschrieben:

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In der gezeigten Darstellung nimmt die Klappe 17 die Stellung ein, in der der Luftführungskanal· l·8 vollständig geschlossen ist. Zum Öffnen des Luftführungskanals 18 muss die Spindel 10 in der Zeichnung gesehen nach links bewegtwerden. Dies geschieht durch den Elektromotor 1, der über das auf der MotorWe^e befestigte Ritzel 4 das Rad 7 antreibt. Der Drehbewegung des Rades 7 folgt aufgrund formscbiussiger Verbindung die Spindel· iO. Da die Spindel· 10 mit ihrem Gewindeabschnitt 11 in ein Innengewinde im Führungselement l·2 greift, wird die Drehung der Spindel· 10 in eine Axialbewegung umgesetzt. Diese Axialbewegung bewirkt das öffnen der Klappe 17, die auf diese Weise stufenlos zwischen der dargeste^ten Schliessste^ung und der mit gestrichenen Linien angedeuteten Öffnungsstellung einstellbar ist.

Soll· die Klappe 17 von ihrer Öffnungsste^ung in die Schiiessste^ung bewegt werden, so braucht l·edigl·ich die Drehrichtung des Motors l· umgekehrt werden, was zu einer entgegengesetzten Axiaiverschiebung der Spindel 10 führt. ■

Im Fa^e einer Störung der eiektrischen Versorgung oder der Steuerschaitung für den Spindeitrieb wird der normalerweise ständig an Spannung iiegende Elektromagnet 24 stromlos, wodurch dieser das über den Schaft 23 mit dem Anker des Elektromagneten 24 verbundene Führungsel·ement l·2 in der Zeichnung gesehen nach oben bewegt und somit das Führungselement 12

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vom Gewindeabschnitt der Spindel 10 entkoppelt. Da die Spindel 10 in der Nabe 8 des Rades 7 lediglich in Drehrichtung einen Formschluss aufweist, bewirkt bei entkoppeltem Führungselement 12 die Feder 21 ein Gleiten der Spindel 10 durch das Rad 7 und das Führungselement 12 und somit ein vollständiges öffnen der Klappe 17 des Luftführungskanals 18.

Wird die Störung bzw. Unterbrechung der elektrischen Versorgung behoben, so wird der Elektromagnet 24 wieder erregt und das Führungselement 12 in der Zeichnung gesehen nach unten bewegt, wodurch das Führungselement 12 mit seinem Innengewinde in Eingriff mit dem Gewindeabschnitt 11 der Spindel 10 kommt. Der Spindeltrieb kann somit wieder durch den Elektromotor 1 betrieben werden.

In Figur 2 und 3 ist ein Schnitt nach der Linie II-II in Figur 1 in vergrössertem Massstab dargestellt. Es ist daraus ersichtlich, dass das Führungselement eine Öffnung 13 aufweist, die aus einem oberen halbkreisförmigen Abschnitt 25 und einem unteren rechteckigen Abschnitt 26 besteht. Das Führungselement 12 ist an Gleitflächen 27 verschiebbar gelagert und mittels des Schaftes 23 mit dem Anker des Elektromagneten 24 verbunden. Der halbkreisförmige Teil 25 der Öffnung besitzt ein Innengewinde 28, das dem Aussengewinde des Gewindeabschnittes 11 der Spindel 10 entspricht.

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In der Darstellung gemäss Figur 2 ist der Elektromagnet 24 erregt, wodurch sich das Führungselement 12 in der unteren Stellung befindet und damit in Eingriff mit dem Gewindeabschnitt 1 der Spindel steht.

Figur 3 zeigt das Führungselement 12 und den Gewindeabschnitt 1 der Spindel im entkoppelten Zustand, den das Führungselement 12 bei nicht erregtem Elektromagneten 24 einnimmt.

In Figur 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV in Figur 1 dargestellt. Wie aus dieser Ansicht ersichtlich ist, befinden sich das Ritzel 4 und das Rad 7 im Gehäuse 2 und stehen mit ihren Zahnkränzen 5 und 6 miteinander in Eingriff. Die Öffnung 9 des Rades 7 sowie die Spindel 10 weisen einen quadratischen Querschnitt auf, wodurch in Drehrichtung eine formschlüssige Verbindung hergestellt wird, die Möglichkeit der axialen Verschiebung jedoch gegeben ist.

Bei dem zuvor beschriebenen Stellantrieb mittels Spindel kann selbstverständlich auch eine Stellungsmeldung der momentanen Position der Klappe 17 an eine Regelschaltung erfolgen. Hierzu könnten beispielsweise Mittel vorgesehen werden, die entsprechend der axialen Lage der Spindel 10 ein elektronisches Schaltglied betätigen.

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Claims

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Patentansprüche

1. Stellantrieb für die Betätigung von Absperrorganen in Kraftfahrzeug-Heizungs- und/oder -Klimaanlagen
mit einem Elektromotor, der über ein Ritzel ein
mit einer Verzahnung versehenes und in dem Gehäuse axial gehaltenes Rad treibt und in einer Öffnung des Rades eine an dem Absperrorgan angelenkte Spindel geführt ist, welche ein Gewinde aufweist, durch das die Drehbewegung der Spindel in eine Axialbewegung umsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet , dass die Spindel (10) mit ihrem Gewinde (11) in einem von dem Rad (7) unabhängigen und mit einem Innengewinde (28) versehenen Führungselement (12) geführt ist_r das mittels eines Stellgliedes (24) derart bewegbar ist, dass das Führungselement (12) mit der Spindel (10) in Eingriff oder ausser Eingriff bringbar ist und dass die Spindel
(10) in dem Rad (7) derart gelagert ist, dass nur
in Drehrichtung eine kraftschlüssige Verbindung
besteht.

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2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die kraftschlüssige Verbindung in Drehrichtung durch einen Formschluss zwischen Rad (7) und Spindel (10) gebildet ist.

3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass das Stellglied für das Führungselement (12) ein Elektromagnet (24) ist, der im erregten Zustand das Führungselement (12) mit der Spindel (10) in Eingriff hält.

4. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass das Stellglied für das Führungselement (12) ein im Armaturenbrett gelagerter und von Hand zu betätigender Hebel ist.

5. Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (12) eine Öffnung (13) aufweist, deren Querschnitt zwei Teile umfasst, wobei ein halbkreisförmiger Teil (25) mit einem Innengewinde (28) versehen und der andere Teil (26) grosser als der erste Teil (25) ausgebildet ist.

6. Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Führungselement (12) an Gleitflächen (27) verschiebbar gelagert ist.

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Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (9) des Rades (7) einen polygonalen, vorzugsweise quadratischen Querschnitt aufweist und die Spindel (10) einen der Öffnung (9) , entsprechend geformten Abschnitt (14) besitzt.

8. Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, » dass das Absperrorgan eine Klappe (17) eines Luftführungskanals (18) ist, die bei nicht in Eingriff mit der Spindel (10) stehendem Führungselement (12) ihre Öffnungsstellung einnimmt.

9. Stellantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass die Klappe (17) durch den diese beaufschlagenden Luftstrom in die Öffnungsstellung bringbar ist.

10. Stellantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (17) mittels einer Feder (21) in die Öffnungsstellung bringbar ist.