DE3808254A1 - Elektromechanische vorrichtung mit einem thermostellantrieb, insbesondere zur steuerung der ventile von klimaanlagen in fahrzeugen oder von klimaanlagen im allgemeinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Vor­ richtung mit einem Thermostellantrieb, insbesondere zur Steuerung der Ventile von Klimaanlagen in Fahr­ zeugen oder von Klimaanlagen im allgemeinen.

Bekannte Klimaanlagen an Bord von Transportmitteln umfassen im allgemeinen eine Kühl- und eine Heizvor­ richtung sowie ein Ventil zur Luftzufuhr zur einen bzw. zur anderen Vorrichtung, wobei die Luft gezwun­ gen wird, durch einen Kühler zu fließen. Der den Kühler durchströmende Luftfluß wird über eine Drossel­ klappe geregelt. Die die Ventile zum Austausch und zur Drosselung der betreffenden Strömungen steuernden Ser­ vogeräte umfassen Elektromotoren, Potentiometer und elektronische Steuerungen der Elektromotoren, die mit ihrer Bewegung Elemente antreiben, die ein oder mehrere Ventile steuern.

Bei einer anderen, bekannten Ausführungsform wenden diese Anlagen mit geregeltem Strom gespeiste Solenoide an, die lineare Bewegungen mit durch den Aufbau des Solenoids begrenzter, veränderlicher Amplitude erzeugen und auf entsprechende Ventile übertragen.

Die bisher bekannten Vorrichtungen haben einen kompli­ zierten Aufbau und sind sehr schwer sowie mit hohen Herstellungskosten verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanische Vorrichtung mit einem Thermo­ stellantrieb zu schaffen, die in der Lage ist, Bewegungen mit den zur Steuerung der Ventile dieser Anlagen gewünschten Amplituden und Lei­ stungen zu erzeugen, ohne auf Elektromotoren und/oder Solenoide zurückzugreifen, und gleich­ zeitig höchst zuverlässig arbeitet und eine lange Lebensdauer hat.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Einrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei der vorgesehen ist, daß sie ein Paar Thermostell­ antriebe, die Thermistoren zugeordnet sind, und ein Paar Winkelarme umfaßt, die gegen die Kraft von geeichten Federn an einer Platte verschieb­ bar angeordnet sind, deren Anschläge mit Zähnen der Arme in Eingriff kommen, daß die Platte einen schrägen Langschlitz aufweist, in den eine Ku­ lisse eingreift, die an dem einen Ende eines Schwingarmes angeordnet ist, der am anderen Ende eine bogenförmige Zahnstange trägt, die mit einem Ritzel ständig in Eingriff ist, das an einer Welle befestigt ist, die Bestandteil eines Potentiometers ist, das mit einer elektronischen Steuerung elek­ trisch verbunden ist, und daß die Welle dazu be­ stimmt ist, die Drosselklappe zu steuern, die den aus dem Kühler der Klimaanlage austretenden Luft­ strom regelt.

Der Erfindungsgedanke besteht dabei darin, daß die Bewegungen zur unmittelbaren oder mittelbaren Steu­ erung der zu Klimaanlagen gehörenden Ventile durch einen oder mehrere elektrische Thermostellantriebe ursprünglich als lineare Bewegungen erzeugt werden, wobei diese Thermostellantriebe mechanischen Mit­ teln zugeordnet sind, die in der Lage sind, diese vom oder von den Thermostellantrieben erzeugten Bewegungen, wenn erforderlich, umzuwandeln und auf die Ventile der Anlage zu übertragen, die insbeson­ dere, aber nicht ausschließlich, an Bord von Kraft­ fahrzeugen jeder beliebigen bekannten Bauart ange­ ordnet ist.

Die Anmelderin ist Inhaberin zahlreicher vorher­ gehender Patente, die elektrische Thermostellan­ triebe betreffen, wobei die für die erfindungsge­ mäße Vorrichtung angewandten Thermostellantriebe vorzugsweise diejenigen sind, die Gegenstand der von der Anmelderin am 17.4.1987 eingereichten italienischen Patentanmeldung Nr. 67 324-A/87 sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach­ stehend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 1a eine Einzelheit aus Fig. 1 mit einer unterschiedlichen Lage der kinematischen Teile,

Fig. 2 ein Anwendungsbeispiel der Vorrichtung,

Fig. 3 ein zur Vorrichtung gehörendes Ventil, und

Fig. 4 eine Einzelheit aus Fig. 3, und zwar ein Steuerelement, das sich der Vorrichtung vorteil­ haft zuordnen läßt.

In Fig. 1 sind mit 1 und 2 Thermostellantriebe der oben erwähnten Art und mit 3 ein oder mehrere Ther­ misten bezeichnet, die innerhalb oder außerhalb der dichten Kapsel jedes Thermostellantriebes zugeord­ net sind. Der entsprechende Stößel 4, der vorzugs­ weise aus einem zylinderförmigen Stab besteht, jedes Thermostellantriebes ist gegenüber der ent­ sprechenden Kapsel in beiden Längsrichtungen ver­ schiebbar und in der Lage, den Druck auf einen Ab­ schnitt eines entsprechenden Winkelarmes 5 gegen die Kraft von geeichten elastischen Mitteln 16 zu übertragen, die den Arm 5 und den entsprechenden Stößel in der von den Pfeilen X, X 1 angezeigten Richtung entgegengesetzter Richtung zurückdrücken, wenn der Druck aus der Kapsel des entsprechenden Thermostellantriebes wegen Unterbrechung der Strom­ zufuhr des oder der Thermistoren 3 aufhört, deren Stromspeisung durch eine elektronische Steuerung 15 geregelt wird, die mit der elektrischen Leitung A und mit einem Potentiometer 14 verbunden ist.

Die einander gegenüberliegenden Arme 5 sind in ge­ eigneten Haltern verschiebbar angeordnet und weisen je einen Zahn 6 auf, die in gleichbleibenden und zueinander entgegengesetzten Richtungen mit ent­ sprechenden Anschlägen 7 in Eingriff kommen, die an einer in beiden Richtungen und parallel zu den Armen 5 verschiebbaren Platte 8 befestigt sind. Die Platte 8 weist einen schrägen Langschlitz 9 auf, in den eine Kulisse 10 eingreift, deren Arm 11 bei 11 a angelenkt ist und mit einer Zahnstange 11 b endet, die mit einem Zahnritzel 12 ständig in Ein­ griff ist, das an einer Welle 13 eines mit der Steuerung 15 elektrisch verbundenen Potentiometers 14 befestigt ist.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Werden z.B. die Thermistoren (PTC) 3 der Kapsel 2 wirksam, so drückt der Stößel 4 dieser Kapsel den Arm 5 gegen die Kraft der Feder 16 und führt ihn in die in Fig. 1 gezeigte Stellung, so daß der Zapfen 10 der Kulisse die dargestellte Lage einnimmt, die er nicht spon­ tan verlassen kann, selbst wenn die entsprechenden Thermistoren 3 unwirksam werden, weil die Neigung des Langschlitzes 9 keine Verschiebung der Kulisse ohne eine entsprechende Bewegung der Platte 8 zu­ läßt. Unter solchen Umständen drückt die Feder 16 den Arm 5 und den Stößel 4 in die Ausgangslage zu­ rück, die derjenigen der Kapsel 1 entspricht, wäh­ rend die Zahnstange 11 b das Ritzel 12 und das mit der Steuerung 15 verbundene Potentiometer 14 in eine bestimmte Winkelbewegung setzt, wobei die Steuerung 15 je nach der Lage des Potentiometers 14 die Thermistoren des einen oder des anderen Thermo­ stellantriebes 1, 2 nie gleichzeitig, sondern unab­ hängig voneinander mit Strom speist. Wird der Ther­ mostellantrieb 1 durch die Steuerung 15 gespeist, so nimmt die Kulisse die in Fig. 1a dargestellte Stellung ein. Die Federn 16 drücken über die ent­ sprechenden Abschnitte der Arme 5 den einen oder den anderen Stößel 4 in das Innere der entsprechen­ den Kapsel zurück, sobald die Stromzufuhr zum einen oder zum anderen Thermostellantrieb unterbrochen wird, um zu vermeiden, daß das Abkühlen und das Er­ starren der in den nicht mehr erwärmten Kapseln enthaltenen Wachsmasse das Einfahren des entspre­ chenden Stößels 4 verhindern. Wird die Stromzu­ fuhr zur Steuerung 15 unterbrochen, so bleibt die Kulisse in der Lage, in der sie sich im Augen­ blick der Unterbrechung befand, was daher auch für das Potentiometer 14 gilt, während die elasti­ schen Mittel 16, wie gesagt, die Stößel 4 in die Ruhelage zurückführen. Um Veränderungen des Poten­ tiometers zu erhalten, müssen unbedingt der eine oder der andere Thermostellantrieb 1, 2 wirksam werden und die Platte 8 in eine Bewegung setzen, die die Kulisse 9, 10, 11 wirksam werden läßt.

Die oben beschriebene, in Fig. 2 schematisch mit 17 bezeichnete Vorrichtung wird vorteilhafter­ weise dazu benutzt, um über den Teil 13 a der Wel­ le 13 eine Drosselklappe 18 zu steuern, die in einer Klimaanlage den Luftstrom regelt, der von der durch den Pfeil Y angezeigten Richtung kommt, den Kühler 19 durchströmt und in Pfeilrichtung Y 1 zum Verbraucher gelangt. Mit 20 ist ein Ventil be­ zeichnet, das die zum Kühler 19 zum Wärmeaustausch zugeführte Flüssigkeit drosselt oder absperrt.

Das in Fig. 2 mit einem Block dargestellte Ventil 20 ist in Fig. 3 im einzelnen dargestellt. Bei diesem Ventil ist der bei 22 elektrisch angeschlos­ sene Thermostellantrieb mit 21 bezeichnet, dessen Stößel auf einem bei 24 angelenkten Hebel 23 wirkt. Mit 31 ist eine geeichte Feder bezeichnet, die auf die Bewegungen des Stößels des Thermostellantrie­ bes 21 reagiert. Ein Ende des Hebels 23 ist am Schaft eines Pilzventils 26 angelenkt, das die Durchlaßöffnung 27 der Flüssigkeit regelt, die aus dem Leitungsabschnitt 28 kommt und zu dem mit dem Kühler 19 (Fig. 2) verbundenen Leitungsabschnitt 29 zugeführt wird. Das Ventil 20 kann als "öffnendes/ schließendes" (EIN/AUS) Ventil oder proportional arbeiten, wenn es einem Potentiometer 30 zugeordnet ist, das bei 31 mit einer elektronischen Steuerung 32 elektrisch verbunden ist, die in der Lage ist, sein Signal zu verarbeiten und dem Thermostellantrieb 21 eine Impulsreihe mit vorbestimmter Frequenz bzw. Amplitude zu senden, so daß die Speisung der Steu­ erung 32 entweder mit einer Spannung, deren Frequenz/ Amplitude je nach Bedarf veränderlich ist, oder über einen "EIN/AUS"-Implus erfolgen kann. Das Potentio­ meter 30 steuert die elektronische Steuerung an, die in der Lage ist, sein Signal zu verarbeiten und dem Thermostellantrieb 21 eine Impulsreihe zu senden.

In Fig. 4 steuert der Hebel kein Pilzventil, son­ dern ist an einem Stab 33 angelenkt, dessen linearer Weg proportional sein kann, wenn ein Potentiometer 30 anwesend ist, der mit einer elektronischen Steu­ erung 32 verbunden ist, oder "EIN/AUS", wenn weder die Steuerung noch das Potentiometer benutzt werden. Der Stab 33 kann mit seinen Bewegungen jegliches zur Vorrichtung gehörendes Ventil steuern.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bietet beträchtliche wirtschaftliche und konstruk­ tive Vorteile und, dank der Einfachheit ihrer Be­ standteile, eine lang dauernde, zuverlässige Ar­ beitsweise.

Zusammenfassend besteht die Erfindung in einer elek­ tromechanischen Vorrichtung, insbesondere für Klima­ anlagen an Bord von Kraftfahrzeugen im allgemeinen, wobei die Bewegungen zur Steuerung der Ventile die­ ser Anlagen durch einen oder mehrere Stößel von entsprechenden elektrischen Wärmetrieben erzeugt werden, die mechanischen Mitteln zugeordnet sind, die in der Lage sind, die durch die Stößel erzeugte lineare Bewegung zu übertragen und, wenn erforder­ lich, umzuwandeln, um das Öffnen/Schließen der Ven­ tile der Anlage auszulösen.

Claims (4)

1. Elektromechanische Vorrichtung mit einem Thermo­ stellantrieb, insbesondere zur Steuerung der Ven­ tile von Klimaanlagen in Fahrzeugen oder von Klimaanlagen im allgemeinen,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie ein Paar Thermostellantriebe (1, 2), die Thermistoren (3) zugeordnet sind, und ein Paar Winkelarme (5) umfaßt, die gegen die Kraft von geeichten Federn (16) an einer Platte (8) ver­ schiebbar angeordnet sind, deren Anschläge (7) mit Zähnen (6) der Arme (5) in Eingriff kommen,
daß die Platte (8) einen schrägen Langschlitz (9) aufweist, in den eine Kulisse (10) eingreift, die an dem einen Ende eines Schwingarmes (11) angeord­ net ist, der am anderen Ende eine bogenförmige Zahnstange (11 b) trägt, die mit einem Ritzel (12) ständig in Eingriff ist, das an einer Welle (13) befestigt ist, die Bestandteil eines Potentio­ meters (14) ist, das mit einer elektronischen Steuerung (15) elektrisch verbunden ist, und
daß die Welle (13) dazu bestimmt ist, die Drosselklappe (18) zu steuern, die den aus dem Kühler (19) der Klimaanlage austretenden Luft­ strom regelt.

2. Elektromechanische Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem den Durchfluß (27) der vom Kühler (19) zugeführten Flüssigkeit regelnden Pilzventil, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (25) des Ventils am Ende eines Kipphebels angelenkt ist, auf den der Stößel eines elektrischen Wärmetriebes gegen die Kraft einer Feder (31) wirkt und daß dieser Hebel mit seinem anderen Ende auf ein Potentiometer wirkt, das mit einer elektronischen Steuerung elektrisch verbunden ist, um das Ventil in zum Öffnen/ Schließen des geregelten Durchlasses (27) unter­ schiedliche Stellungen zu bringen.

3. Elektromechanische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (20) als "öffnendes/schließendes" (EIN/AUS) Ventil arbeitet, wenn der Thermostell­ antrieb kein Potentiometer besitzt.

4. Elektromechanische Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Thermostellantrieb wenigstens ein Ther­ mistor (PTC) zugeordnet ist, der innerhalb oder außerhalb der Kapsel, die Wachs mit hoher Wärme­ ausdehnungsfähigkeit enthält, angeordnet ist.