DE3239046C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb für die Betätigung von Absperrorganen in Kraftfahrzeug-Hei­ zungs- und/oder -Klimaanlagen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Stellantriebe, die nach Art eines sogenannten Spindel­ triebs wirken, sind für die Betätigung von Absperror­ ganen gut geeignet, da sie aufgrund ihres aus Gewin­ despindel und Antriebsmutter gebildeten Aufbaus ein selbsthemmendes Getriebe aufweisen. Dadurch ist auf einfache Weise die stufenlose Einstellung von Absperr­ organen ohne aufwendigen Regelkreis möglich. Als An­ triebsaggregat 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.

Derartige Stellantriebe sind beispielsweise aus der DE-OS 20 41 809, aus der DE-OS 16 55 990 und der GB-PS 9 15 376 bekannt.

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 derarti­ gen Störungsfall verharrt das Absperrorgan in der zu­ letzt eingenommenen Position, ohne daß eine Änderung möglich ist. Dies kann bei Kraftfahrzeug-Heizungs- und/oder -Klimaanlagen zu erheblichen Beeinträchti­ gungen des Fahrkomforts und sogar der Sicherheit füh­ ren. So kann beispielsweise die mangelnde Belüftung der Windschutzscheibe durch die Entfrosterdüse zu einem raschen Beschlagen der Windschutzscheibe führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stell­ antrieb für die Betätigung von Absperrorganen in Kraft­ fahrzeug-Heizungs- und/oder -Klimaanlagen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Notverstellung im Falle einer Störung des Antriebsaggregates oder des­ sen Energiezufuhr auf einfache Weise möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Stellantrieb der bezeich­ neten 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 eine Axialverschiebung der Spindel im Antriebsrad und in dem Führungselement gestattet wird. Das in Eingriff oder außer Eingriff bringen von Spin­ del und Führungselement ist auf verschiedene Arten möglich, wobei hierfür ein im Armaturenbrett gelagerter und von Hand zu bedienender Hebel für die Betätigung des Führungselementes vorgesehen sein kann. Soll je­ doch die Betätigung des Führungselementes in Abhängig­ keit bestimmter Kriterien automatisch erfolgen, so wird hierzu vorzugsweise vorgeschlagen, daß das Stell­ glied für das Führungselement ein Elektromagnet ist, der im erregten Zustand das Führungselement mit der Spindel in Eingriff hält. Um eine zuverlässige Wir­ kungsweise für das Kuppeln bzw. Entkuppeln der Teile bei sehr einfacher Ausgestaltung des Führungselementes zu erreichen, ist es zweckmäßig, daß das Führungs­ element eine Öffnung aufweist, deren Querschnitt zwei Teile umfaßt, wobei ein halbkreisförmiger Teil mit einem Innengewinde versehen und der andere Teil grö­ ßer als der erste Teil ausgebildet ist.

Damit für die Kraftübertragung in Drehrichtung eine gute, formschlüssige Verbindung erfolgt und für die Axialbe­ wegung der Spindel in dem Rad möglichst geringe Rei­ bungskräfte auftreten, ist es besonders vorteilhaft, daß die Öffnung des Rades einen polygonalen, vorzugs­ weise quadratischen Querschnitt aufweist und die Spin­ del einen der Öffnung entsprechend geformten Abschnitt besitzt.

Für bestimmte Anwendungsfälle, beispielsweise bei Klap­ pen für die Entfrosterdüsen von Kraftfahrzeug-Windschutz­ scheiben, ist es zweckmäßig, daß die Klappe bei Aus­ fall des Antriebsaggregates des Spindeltriebes eine be­ stimmte Stellung, vorzugsweise ihre Öffnungsstellung, einnimmt.

Wenn Führungselement und Spindel außer Eingriff stehen, muß die Klappe oder die Spindel kraftbeaufschlagt wer­ den. Hierzu kann die Anordnung so getroffen sein, daß die Klappe durch den diese beaufschlagenden Luftstrom oder mittels einer Feder in die Öffnungsstellung bring­ bar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Stellantrieb mit einer Klappe eines Luftführungskanales,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 im eingekuppelten Zustand der Teile,

Fig. 3 eine Darstellung gemäß Fig. 2 im ausgekuppelten Zustand der Teile,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1.

In Fig. 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 Ge­ häuse drehbar gelagert, jedoch gegen axiale Verschie­ 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 Führungs­ element 12 weist - wie später noch ausführlich erläutert wird - eine Öffnung 13, die teilweise mit einem Innen­ gewinde versehen ist, auf.

Am Ende des auf der anderen Seite des Rades 7 heraus­ ragenden Teils 14 der Spindel 10 befindet sich ein ku­ gelförmiger Kopf 15, der in einer Kugelgelenkpfanne 16 an einer Klappe 17 gelagert ist. Die Klappe 17 dient zum wahlweisen Öffnen oder Verschließen eines Luft­ führungskanals 18 und ist zu diesem Zweck entsprechend der Richtung des Pfeiles 19 verschwenkbar. An der Klap­ pe 17 greift ein Ende 20 einer Zugfeder 21 an, deren anderes Ende 22 am Gehäuse 2 des Spindeltriebes befe­ stigt 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 Fig. 1 dargestellten Spin­ deltriebes wird wie folgt beschrieben:

In der gezeigten Darstellung nimmt die Klappe 17 die Stellung ein, in der der Luftführungskanal 18 voll­ ständig geschlossen ist. Zum Öffnen des Luftführungs­ kanals 18 muß die Spindel 10 in der Zeichnung ge­ sehen nach links bewegt werden. Dies geschieht durch den Elektromotor 1, der über das auf der Motorwelle 3 befestigte Ritzel 4 das Rad 7 antreibt. Der Drehbe­ wegung des Rades 7 folgt aufgrund formschlüssiger Verbindung die Spindel 10. Da die Spindel 10 mit ihrem Gewindeabschnitt 11 in ein Innengewinde im Führungselement 12 greift, wird die Drehung der Spin­ del 10 in eine Axialbewegung umgesetzt. Diese Axial­ bewegung bewirkt das Öffnen der Klappe 17, die auf diese Weise stufenlos zwischen der dargestellten Schließstellung und der mit gestrichelten Linien angedeuteten Öffnungsstellung einstellbar ist.

Soll die Klappe 17 von ihrer Öffnungsstellung in die Schließstellung bewegt werden, so braucht lediglich die Drehrichtung des Motors 1 umgekehrt werden, was zu einer entgegengesetzten Axialverschiebung der Spindel 10 führt.

Im Falle einer Störung der elektrischen Versorgung oder der Steuerschaltung für den Spindeltrieb wird der normalerweise ständig an Spannung liegende Elek­ tromagnet 24 stromlos, wodurch dieser das über den Schaft 23 mit dem Anker des Elektromagneten 24 ver­ bundene Führungselement 12 in der Zeichnung gesehen nach oben bewegt und somit das Führungselement 12 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 Glei­ ten der Spindel 10 durch das Rad 7 und das Führungs­ element 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 Zeich­ nung gesehen nach unten bewegt, wodurch das Führungs­ element 12 mit seinem Innengewinde in Eingriff mit dem Gewindeabschnitt 11 der Spindel 10 kommt. Der Spindel­ trieb kann somit wieder durch den Elektromotor 1 be­ trieben werden.

In Fig. 2 und 3 ist ein Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Es ist daraus ersichtlich, daß das Führungselement 12 eine Öffnung 13 aufweist, die aus einem oberen halb­ kreisförmigen Abschnitt 25 und einem unteren rechtecki­ gen 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 13 besitzt ein Innengewinde 28, das dem Außengewinde des Gewindeabschnittes 11 der Spindel 10 entspricht.

In der Darstellung gemäß Fig. 2 ist der Elektromag­ net 24 erregt, wodurch sich das Führungselement 12 in der unteren Stellung befindet und damit in Eingriff mit dem Gewindeabschnitt 1 der Spindel steht.

Fig. 3 zeigt das Führungselement 12 und den Gewinde­ abschnitt 1 der Spindel im entkoppelten Zustand, den das Führungselement 12 bei nicht erregtem Elektromag­ neten 24 einnimmt.

In Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1 dargestellt. Wie aus dieser Ansicht ersicht­ lich 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 Quer­ schnitt auf, wodurch in Drehrichtung eine formschlüs­ sige Verbindung hergestellt wird, die Möglichkeit der axialen Verschiebung jedoch gegeben ist.

Bei dem zuvor beschriebenen Stellantrieb mittels Spin­ del kann selbstverständlich auch eine Stellungsmeldung der momentanen Position der Klappe 17 an eine Regel­ schaltung erfolgen. Hierzu könnten beispielsweise Mit­ tel vorgesehen werden, die entsprechend der axialen Lage der Spindel 10 ein elektronisches Schaltglied be­ tätigen.

Claims (9)

1. Stellantrieb für die Betätigung von Absperrorganen in Kraftfahrzeug-Heizungs- und/oder -Klimaanlagen, mit einem ein Getriebegehäuse aufweisenden Elektro­ motor, der über ein Ritzel ein mit einer Verzahnung versehenes und in dem Getriebegehäuse gegen axiale Verschiebung gehaltenes Rad antreibt, und mit einer ein Gewinde aufweisenden Spindel, die an einem Ende an dem Absperrorgan angelenkt ist und die durch eine in der Achse des Rades liegende Öffnung in bezug auf das Rad verdrehsicher geführt ist, da­ durch 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, das mittels eines Stellgliedes (24) derart bewegbar ist, daß das Führungselement (12) mit der Spindel (10) in Eingriff oder außer Eingriff bringbar ist, wobei das Gewinde (11) außerhalb der Radöffnung (9) ange­ ordnet und die Spindel (10) in dem Rad (7) in axia­ ler Richtung verschiebbar gelagert ist.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Öffnung (9) des Rades (7) einen polygonalen, vorzugsweise quadrati­ schen Querschnitt aufweist und die Spindel (10) in dem mit der Öffnung (9) zusammenwirkenden Verstell­ bereich einen der Öffnung (9) entsprechend geformten Abschnitt (14) besitzt.

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 halb­ kreisförmiger Teil (25) mit einem Innengewinde (28) versehen und der andere Teil (26) größer als der erste Teil (25) ausgebildet ist.

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

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

8. Stellantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (17) durch den diese beaufschlagenden Luftstrom in die Öffnungsstellung bringbar ist.

9. Stellantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (17) mittels einer Feder (21) in die Öffnungsstellung bringbar ist.