DE3701818C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlagen-Steuervorrichtung zum Einstellen des Mischungsverhältnisses von Warmluft und Kaltluft durch Steuern des Öffnungswinkels einer Luftmisch­ klappe einer Klimaanlage.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Klimaanlagen- Steuervorrichtungen bekannt. Die US-PS 44 20 115 beschreibt eine Klimaanlagen-Steuervorrichtung, bei der Öffnungs­ winkel der Luftmischklappe rein mechanisch gesteuert wird. Dazu ist ein von Hand bewegliches Steuerglied über eine als Bowdenzug ausgebildete Verbindungseinrichtung mit der Luftmischklappe gekoppelt. Wenn das Steuerglied von Hand bewegt wird, geht damit eine entsprechende Bewegung der Luftmischklappe einher.

Ganz im Gegensatz dazu gibt es Klimaanlagen-Steuervorrich­ tungen, die rein elektrisch arbeiten (US-PS 44 98 909). Die in dem Luftweg befindlichen Luftmischklappen werden durch einen in Form von Aktuatoren ausgebildeten Antrieb bewegt. Als Steuerglied dient eine Tastatur, über die Steuer­ daten in eine elektronische Steuereinrichtung eingegeben wer­ den. Die elektronische Steuereinrichtung verarbeitet die einge­ gebenen Werte, zum Beispiel einen Soll-Temperaturwert, um die Luftmischklappen über die Aktuatoren entsprechend einzu­ stellen.

Im Gegensatz zu der eingangs erwähnten, rein mechanisch ar­ beitenden Steuervorrichtung besitzt diese rein elektrisch arbeitende Steuervorrichtung also einen elektrischen Antrieb, dessen Stromzufuhr so ausgesteuert wird, daß der Antrieb (die Aktuatoren) die Luftmischklappe bzw. die Luftmisch­ klappen in die eine oder die andere Richtung verschwenkt.

Eine vollständig elektrisch arbeitende Steuervorrichtung läßt sich praktisch nur verwirklichen bei einer Klimaregel­ anlage, die derart ausgebildet ist, daß eine einmal einge­ stellte Temperatur trotz sich ändernder Umgebungseinflüsse stets aufrechterhalten bleibt. Abgesehen von dem erheb­ lichen konstruktiven Aufwand hat der Bediener einer solchen Anlage nicht die Möglichkeit, nach Gefühl die für ihn ange­ nehmste Temperatur einzustellen. Für eine derartige Ein­ stellung ist es wünschenswert, ein von Hand stufenlos be­ wegliches Steuerglied zur Verfügung zu haben.

Durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung wird die Auf­ gabe gelöst, eine Klimaanlagen-Steuervorrichtung zu schaf­ fen, die kompakt und störunanfällig ist und eine bequeme Bedienung der Anlage gestattet. Vorteilhafte Weiterbil­ dungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung wird bei einer mit Hilfe eines beweglichen Steuerglieds vorgenommenen Ein­ stellung die schwenkbare Basisplatte von dem elektrischen Antrieb "nachgeführt", und zwar solange, bis die Ruhe­ stellung erreicht ist. Dieser Bewegungs-Endzustand der Basisplatte entspricht dann der gewünschten Einstellung der Luftmischklappe. Da der eigentliche Stellvorgang elektro­ mechanisch erfolgt, braucht die Bedienungsperson praktisch keine nennenswerte Kraft aufzuwenden, um die Luftmisch­ klappe in die gewünschte Stellung zu bringen. Das Steuer­ glied läßt sich sehr leicht bewegen, und trotzdem hat die Bedienungsperson das Gefühl, die Temperatur des Luftgemisches direkt von Hand einzustellen.

Die beiden oben erläuterten bekannten Klimaanlagen-Steuer­ vorrichtungen beinhalten in der rein mechanischen Version das von Hand bewegliche Steuerglied und die Verbindungs­ einrichtung zwischen Steuerglied und Luftmischklappe, in der praktisch rein elektrisch arbeitenden Version ein in Form einer Tastatur ausgebildetes Steuerglied, dazu einen elektrischen Antrieb, der über eine Verbindungseinrichtung mit der Luftmischklappe verbunden ist, jedoch nicht als Drehantrieb ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Ausge­ staltung der Steuervorrichtung mit einer kreissektorför­ migen Basisplatte sowie deren spezielle Merkmale in Verbin­ dung mit deren Anschluß an den Antrieb ist aus dem Stand der Technik nicht bekannt, wenngleich die DE-OS 26 15 724 einen elektromechanischen Verstellmechanismus für eine Lamellen-Verschlußklappe eines Ventilators zeigt. Der Ver­ stellmechanismus für die Verschlußklappe ist mit dem Venti­ latormotor gekoppelt. Mit dem Einschalten bzw. Ausschalten des Ventilatormotors wird die Verschlußklappe geöffnet bzw. geschlossen. Auf der Antriebswelle eines Motors, der ein Gestänge zum Verstellen der Lamellen der Verschlußklappe betätigt, sitzen zwei um 180° versetzte Nocken, die auf je einen Mikroschalter einwirken. Dem Antriebsmotor wird über einen Relaisschalter bei jeder Betätigung des Venti­ latorschalters Strom zugeführt, beim Öffnen der Verschluß­ klappe über den einen, beim Schließen über den anderen Mikroschalter. Am Ende jedes Verstellvorgangs öffnet einer der Nocken den zugehörigen Mikroschalter, um den Motor stillzusetzen. Eine im Prinzip ähnlich arbeitende Anordnung, jedoch mit Infrarotsteuerung, ist aus der EP-3 124 A1 bekannt. Im Gegensatz zu der Erfindung geht es bei diesem Stand der Technik jedoch nicht um das stufenlose Einstellen der Luftmischklappe, sondern um das vollständige Öffnen oder Schließen einer Klappe. Da die kreissektorförmige Basisplatte und die dieser zugeordneten Bestandteile der Steuervorrichtung betreffenden Merkmale des Anspruchs 1 lassen sich diesem Stand der Technik nicht entnehmen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der teilweise schematischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine auseinandergezogene Perspektivansicht eines Klimaanlagen-Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine auseinandergezogene Perspektivansicht unter Darstellung einer Basisplatte und Gleitkontakten des in Fig. 1 gezeigten Steuersystems in ver­ größertem Maßstab; und

Fig. 3(a), 3(b) und 3(c) Draufsichten auf die Basisplatte und die Gleitkontakte der Fig. 2 zur Erläuterung der Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 1 und 2 zu sehen ist, ist die Klimaanlage haupt­ sächlich aus einer Betätigungs-/Steuereinheit 20 und einer Antriebseinheit 40 gebildet, die mit elektrischen Leitungen 6 und einer Stange 9 miteinander verbunden sind. Die Be­ tätigungs-/Steuereinheit 20 ist aus folgenden Elementen gebildet: Einem Gleitelement 21; einer Führungsnut 22 zum freien Führen des Gleitelements 21 in den horizontalen Richtungen; einem Bett 23, das an dem einen Ende mit der Führungsnut 22 ausgebildet ist; einer an dem Bett ange­ lenkten Basisplatte 24, die mit Leiterbahnen 25 ausgebildet ist, die einen Umschalter schaffen; einem Paar von Gleit­ kontakten 26, die auf den Leiterbahnen gleitend verschieb­ bar sind; einem Kontakthebel 27, der die Gleitkontakte 26 trägt und an seinem einen Ende angelenkt ist; einer den Hebel 27 und die Basisplatte 24 schützenden Abdeckung 28; einem Verbindungshebel 29, der über der oberen Oberfläche der Abdeckung 28 angeordnet ist und mit dem Kontakthebel 27 zusammen verschwenkbar ist; einem Stift 30, der die Hebel 27 und 29 miteinander verbindet und lose in der Basisplatte 24 und der Abdeckung 28 sitzt; und einem schieberartigen Steuerglied 31, das an seinem einen Ende einen Schlitz 33, der einen an einem Endbereich des Hebels 29 verankerten Zapfen 32 aufnimmt, und an seinem anderen Ende einen Betätigungsbereich und ein Loch 35 aufweist, das einen an dem Kopf des Gleitelements 21 verankerten Zapfen 34 aufnimmt. Das Bezugszeichen 36 bezeichnet ein Loch, in das der Draht 9 eingehakt ist.

Es sind auf der Basisplatte 24 vier konzentrische Leiter­ bahnen gebildet, wie dies in Fig. 2 zu sehen ist. Von den beiden mittleren Bahnen ist die eine im wesentlichen in Form eines "S" ausgebildet, während die andere in zwei nicht zusammenhängende Teil-Bahnen geteilt ist, die sich längs der inneren und der äußeren Linien der die Form eines "S" aufweisenden Kontaktbahn erstrecken. Für diese Leiterbahnen 25 sind die Gleitkontakte nebeneinander ange­ ordnet, wobei der eine Gleitkontakt dazu ausgelegt ist, die beiden radial weiter innen gelegenen Bahnen zu über­ brücken, während der andere Gleitkontakt dazu ausgelegt ist, die beiden radial weiter außen gelegenen Bahnen zu überbrücken.

Was die Verbindungen der Stromzufuhr und eines Gleichstrom- Motors 41 mit den in Fig. 2 gezeigten Leiterbahnen 25 anbe­ langt, so ist der Motor 41 mit der innersten und der äußersten Bahn 25 a und 25 b verbunden. Die Stromzufuhr ist mit den beiden dazwischenliegenden Bahnen derart ver­ bunden, daß ihr negativer Anschluß bzw. Erdungsanschluß mit der abgestuften bzw. S-förmigen Bahn 25 c verbunden ist und ihr positiver Anschluß mit den nicht kontinuierlichen Bahnen 25 d und 25 e verbunden ist.

Die Antriebseinheit 40 ist aus folgenden Elementen gebildet:
Dem Motor 41, der über die Leiterbahnen 25 und die elektri­ schen Leitungen 6 mit elektrischem Strom gespeist wird; und einem Betätigungsglied 42, dessen zentraler Bereich auf der Welle des Motors 41 angebracht ist und dessen eines Ende mit der Rückkopplungsstange 9 verbunden ist, während sein anderes Ende mit der Stange 10 verbunden ist. Die Luftmischklappe 11 und die Abdeckung 28 (und somit auch die Basisplatte 24) lassen sich durch den Motor 41 verschwenken.

Die Arbeitsweise der Steuervorrichtung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3(a), 3(b) und 3(c) beschrieben. Von diesen Figuren zeigt Fig. 3(a) die Luftmischklappe 11 in ihrem Ruhezustand. Es befinden sich die Gleitkontakte 26 in der Mitte der Basisplatte 24, d. h. in dem Bereich, in dem sich die Abstufung befindet, so daß die Bahnen 25 a und 25 b durch die Gleitkontakte 26 beide mit dem negativen Anschluß der Stromzufuhr verbunden sind. Dies führt dazu, daß dem Anschluß des Motors 41 kein Strom zugeführt wird.

Wenn das Steuerglied 31 aus dieser Stellung in bezug auf Fig. 1 nach links bewegt wird, wird der Kontakthebel 27 um einen gewissen Winkel im Uhrzeigersinn verschwenkt, wie dies in Fig. 3(b) gezeigt ist. In diesem Zustand sind die Bahnen 25 a und 25 d durch den einen Gleitkontakt 26 miteinander verbunden, während die Bahnen 25 b und 25 c durch den anderen Gleitkontakt 26 miteinander verbunden sind. Daher wird dem Motor 41 die positive Spannung zugeführt, während die Bahn 25 b geerdet ist, so daß der Motor sich in Fig. 1 im Uhrzeigersinn dreht. Zusammen mit dieser Rotationsbewegung wird das Betätigungsglied 42 gedreht, so daß es an den Drähten 9 und 10 zieht und dadurch die Klappe 11 im Uhrzeigersinn verschwenkt. Wenn die Basis­ platte 24 in demselben Winkel wie der Schwenkwinkel des Hebels 27 verschwenkt ist, ist der in Fig. 3(a) dargestellte Zustand wiederhergestellt, so daß die Stromzufuhr zu dem Motor 41 unterbrochen und dieser gestoppt wird und die Klappe 11 dadurch mit einem bestimmten Öffnungsausmaß geöffnet bleibt.

Wenn das Steuerglied 31 in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, d. h. nach rechts in bezug auf Fig. 1, wird der Kontakthebel 27 um einen Winkel im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, wie dies in Fig. 3(c) gezeigt ist, und die Leiterbahnen werden dadurch derart verbunden, daß der Motor 41 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird und folglich eine Druckkraft auf die Drähte bzw. Stangen 9 und 10 ausübt und die Klappe 11 und die Basisplatte 24 dadurch ver­ schwenkt. Wenn die Basisplatte 24 um den genannten Winkel verschwenkt ist, wird wiederum der in Fig. 3(a) gezeigte Zustand eingenommen.

Man kann auch den Kontakthebel und das schieberartige Steuerglied miteinander integrieren.

Außerdem ist die Abdeckung 28 vorgesehen, um eine Ablagerung von in der Ventilationsluft in dem Kanal mitgeführten Staub auf der Basisplatte zu verhindern, um dadurch eine jegliche Verschlechterung der Isolierung zu eliminieren. Die Ab­ deckung 28 kann ebenso wie der Hebel 29 weggelassen wer­ den. Man kann statt dessen den Hebel 27 mit dem Steuerglied 31 verbinden.

Claims (9)

1. Klimaanlagen-Steuervorrichtung zum Einstellen des Mischungsverhältnisses von Warmluft und Kaltluft

• - durch Steuern des Öffnungswinkels einer Luftmischklappe einer Klimaanlage, mit
• - einer Stromzufuhr mit einem positiven und einem negativen Anschluß,
• - einem von Hand beweglichen Steuerglied (31),
• - einem Antrieb (41),
• - einer Verbindungseinrichtung (9, 10), die den Antrieb (41) mit der Luftmischklappe (11) der Klimaanlage verbindet und
• - die Stromzufuhr zu dem Antrieb (41) derart aussteuert, daß dieser in Rückwärtsrichtung bzw. in Vorwärtsrichtung dreht oder hält (Fig. 3a, 3b), abhängig von der gewählten Ein­ stellung des Steuerglieds (31) und der Stellung der Luft­ mischklappe (11),

wobei

• - auf einer über die Verbindungseinrichtung (9, 10) mit dem Antrieb (41) ver­ bundenen kreissektorförmigen Basisplatte (24) eine Mehr­ zahl von konzentrischen Leiterbahnen (25) ausgebildet ist, von denen zwei (25 c, 25 d, 25 e) mit dem positiven bzw. dem negativen Anschluß der Stromzufuhr verbunden sind und zwei weitere (25 a, 25 b) mit dem Antrieb (41) verbunden sind,
• - wobei die Basisplatte (24) um den gemeinsamen Mittelpunkt (5) schwenkbar ist,
• - ein Paar von Gleitkontakten (26) zum selektiven Kontaktie­ ren mit den Leiterbahnen (25) in Verbindung mit der Be­ wegung des Steuerglieds (31) um den gemeinsamen Mittel­ punkt der Leiterbahnen (25) verschwenkbar sind, wobei die beiden ersten Leiterbahnen (25 c, 25 d, 25 e) so angeordnet sind, daß sich ein Polaritätswechsel über die Gleitkontakte (26) an den zwei weiteren Leiterbahnen (25 a, 25 b) erzeugen läßt,
• - der Antrieb (41) so ausgelegt ist, daß seine Drehrichtung bzw. sein Ruhezustand nach Maßgabe der Kontaktierungszu­ stände zwischen den Leiterbahnen (25) und den Gleitkontakten (26) festgelegt wird,
• - der Antrieb (41) die Basisplatte (24) stoppt, wenn sich die Gleitkontakte (26) auf dem Polaritätswechselpunkt der Leiterbahnen (25) befinden und
• - der Antrieb (41) die Basisplatte (24) verschwenkt, um die Gleitkontakte (26) auf den Polaritätswechselpunkt zu bringen, wenn sich die Gleitkontakte (26) von dem Polaritätswechsel­ punkt entfernt befinden.

2. Klimaanlagen-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung folgende Elemente umfaßt:
eine Klappenverschwenkeinrichtung zum Verschwenken der Luft­ mischklappe (11) bei Rotation des als Gleichstrommotor (41) ausgebildeten Antriebs, wobei die Klappenverschwenkeinrichtung ein Betätigungsglied (42), dessen zentraler Bereich auf der Welle des Gleichstrommotors (41) befestigt ist, sowie einen ersten Draht (10) beinhaltet, der die Luftmischklappe (11) und ein Ende des Betätigungsglieds (42) miteinander verbin­ det, und
eine Plattenverschwenkeinrichtung zum Verschwenken der Basis­ platte (24) relativ zu den Gleitkontakten (26) bei Rotation des Gleichstrommotors (41), wobei die Platten­ verschwenkeinrichtung einen zweiten Draht (9) beinhaltet, der das andere Ende des Betätigungsglieds (42) und die Basisplatte (24) miteinander verbindet.

3. Klimaanlagen-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Draht (9) dazu ausgelegt ist, das Betätigungsglied (42) und die Basisplatte (24) direkt miteinander zu verbinden.

4. Klimaanlagen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Basisplatte (24) überdeckende Plattenabdeckung (28) vorgesehen ist.

5. Klimaanlagen-Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Draht (9) dazu ausgelegt ist, das Betätigungsglied (42) und die Basisplatte (24) durch die Plattenabdeckung (28) indirekt miteinander zu verbinden.

6. Klimaanlagen-Steuervorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontakthebel (27) vorgesehen ist, der die Gleitkontakte (26) trägt und an seinem einen Ende angelenkt ist, und daß ein Verbindungshebel (29) vorgesehen ist, der über der Plattenabdeckung (28) angeordnet ist und zur Verbindung des Steuerglieds (31) und des Kontakt­ hebels (27) durch den Verbindungshebel (29) zusammen mit dem Kontakthebel (27) verschwenkbar ist.

7. Klimaanlagen-Steuervorrichtung nach einem der voraus­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleit­ kontakte (26) auf vier konzentrischen stegartigen Leiter­ bahnen bewegbar sind, von denen die eine mittlere Leiter­ bahn (25 c) abgestuft ausgebildet ist und im wesentlichen S-förmig abgeknickt verläuft und die andere mittlere Leiter­ bahn in zwei nicht zusammenhängende Leiterbahnen (25 d, 25 e) unterteilt ist, die sich längs der Innenlinie und längs der Außenlinie der abgestuften mittleren Leiterbahn (25 c) er­ strecken.

8. Klimaanlagen-Steuervorrichtung nach einem der voraus­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleit­ kontakte (26) derart nebeneinander angeordnet sind, daß der eine Gleitkontakt dazu ausgelegt ist, die beiden radial weiter innen gelegenen Leiterbahnen (25 a, 25 d, 25 c) der vier Leiterbahnen zu überbrücken, und der andere Gleitkontakt dazu ausgelegt ist, die beiden radial weiter außen ge­ legenen Kontaktbahnen (25 b, 25 e, 25 c) der vier Leiter­ bahnen zu überbrücken.