DE3835773C3 - Stellantrieb für eine Klimaanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb für eine Klimaanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine vorbenutzte Steuereinheit KA71, die einen Stellantrieb für eine Klimaanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 darstellt, weist einen Stellmotor, ein Getriebe, ein mit dem Getriebe verbundene Ausgangswelle und ein mit der Ausgangswelle verbundenes Stellelement auf. Eine Postionsermittlungseinrichtung ist mit der Ausgangswelle verbunden. Die Positionsermittlungseinrichtung weist einen Zylinder mit einem Flansch auf, der mit der Ausgangswelle verbunden ist. An einer Fläche des Flansches sind Kontaktbürsten angeordnet, die Kontaktbahnen eines auf einer Platte angeordneten Schaltmusters kontaktieren.

Ein aus der DE-OS 31 10 949 bekannter Stellantrieb umfaßt einen Stellmotor sowie ein Getriebe, das über eine Ausgangswelle ein Stellelement antreibt. Über ein Sollwert-Potentiometer, einen Differenzverstärker und einen Hall-Geber erfolgt die Ermittlung der Position der Ausgangswelle sowie die Erzeugung von Signalen zur Verstellung des Getriebes samt Ausgangswelle mittels des Stellmotors.

Ein allgemein bekannter Stellantrieb zum Steuern der Stellung einer Drosselklappe bei einer Klimaanlage zur Verwendung in einem Fahrzeug wird anhand von Fig. 1 beschrieben. In dieser bekannten Klimaanlage ist der Stellantrieb zum Öffnen und Schließen einer Drosselklappe 1 zur Luftauffrischung (R/F), einer Drosselklappe 2 zur Luftmischung (A/M) oder einer Drosselklappe 3 zur Auslaß-Umschaltung (MODE) vorgesehen. Der Stellantrieb ist mit einem Reduktionsgetriebemechanismus versehen, welcher die Drehung eines Gleichstrommotors auf eine Ausgangswelle überträgt, durch welche die Drosselklappe 1 für die Luftauffrischung, die Drosselklappe 2 für die Luftmischung und die Drosselklappe 3 für die Auslaß-Umschaltung geöffnet oder geschlossen werden. Der Stellantrieb ist ferner versehen mit einem Positionsermittlungsmechanismus, welcher Bürsten umfaßt, die an der Ausgangswelle angebracht sind, und eine Platte, die Schaltmuster trägt, welche mit Schaltern für eine Luftauffrischung, eine Luftmischung und einer Auslaß-Umschaltung verbunden sind, wobei die Schaltmuster an Stellen angeordnet sind, bei welchem die Schaltmuster und die Bürsten einander kontaktieren. Der beschriebene Mechanismus ermittelt den Rotationswinkel der Ausgangswelle, um auf diese Weise die Drehung des Motors zu steuern. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfaßt die Klimaanlage ein Gebläse 4, einen Verdampfer 5 und einen Heizkörper 6.

Bei dem beschriebenen bekannten Stellantrieb umfaßt der Reduktionsgetriebemechanismus ein Schrägzahnrad, welches mit einem Schneckenrad in Eingriff steht, das zwischen der Ausgangswelle und dem Schrägzahnrad angeordnet ist. Wenn in diesem Reduktionsgetriebemechanismus ein Übersetzungsverhältnis geändert wird, ist es erforderlich, die Stellungen sämtlicher Stirnräder und der Getriebelagerwelle zu verändern. Ferner ist es erforderlich, die Anzahl von Reduktionsgetrieberädern entsprechend den Übersetzungsverhältnissen zu verändern. Es ist erforderlich, ein Übersetzungsverhältnis gemäß einem aus den Schaltmustern für die Luftauffrischung (R/F), die Luftmischung (A/M) und die Auslaß-Umschaltung (MODE) gewählten Schaltmuster zu verändern. Dies vergrößert die Anzahl von Arbeiten und Prozessen (Positionsänderung von Getrieberädern und Getrieberad-Lagerwellen) zum Aufbau des Stellantriebs. Ferner kann ein falsches Zahnrad an dem Reduktionsgetriebemechanimus angebracht sein, weil die Übersetzungsverhältnisse entsprechend den Schaltmustern verändert werden müssen. Außerdem ist es schwierig, Zahnräder automatisch zu montieren, so daß keine Arbeitsersparnis erzielt werden kann. Dies bewirkt eine Kostenerhöhung bei der Herstellung einer Klimaanlage. Außerdem muß eine Klimaanlage genau sein bei der Ermittlung der Stellung der Ausgangswelle und überdies kompakt.

Eine kompakte Klimaanlage bewirkt aber, daß der Positionsermittlungsabschnitt kompakt sein muß, was es schwierig macht, Bürsten an dem Getrieberad anzubringen, welches an der Ausgangswelle befestigt ist, und ferner, die Bürsten und die Platte, auf welcher die Schaltmuster angebracht sind, richtig zu positionieren. Es hängt ab von einer richtigen Positionierung der Bürsten und der Platte, welche die Schaltmuster trägt, ob die Drosselklappe mit hoher Genauigkeit stehenbleibt oder nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellantrieb für eine Klimaanlage zu schaffen, der bei kompakter und einfacher Bauweise sowie sicherer Funktionsweise universell einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß sind die Platte mit den Schaltmustern und der Zylinder mit den Bürsten zur Ausbildung der Positionsermittlungseinrichtung als eine austauschbare Einheit angeordnet. Dadurch wird verschiedenen Einsatzfällen des Stellantriebs Rechnung getragen. Komplizierte Montage- und Justierarbeitsgänge können entfallen. Außerdem ist der erfindungsgemäße Stellantrieb servicefreundlich ausgebildet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines Stellantriebs gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Schemabild der in einem Gehäuse angeordneten jeweiligen Mechanismen;

Fig. 3 eine perspektivische Explosionsansicht einer Positionsermittlungseinheit;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Bürste, die an dem Ausgangswellen-Einsetzzylinder angebracht ist;

Fig. 5 Beispiele für die Kombinationen von Reduktionsgetriebeaggregaten und Positionsermittlungseinheiten, in welchen verschiedene Schaltmuster angebracht sind;

Fig. 6 ein Schemabild eines bekannten elektrischen Stellantriebs zur Verwendung in einem Fahrzeug.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 5 beschrieben.

Ein erfindungsgemäßer Stellantrieb umfaßt ein Gehäuse 10, eine Gehäuseabdeckung 11, die in den oberen Abschnitt des Gehäuses 10 einzusetzen ist, einen Motor 12, ein Reduktions­ getriebeaggregat 13, eine Ausgangswelle 14, eine Positionser­ mittlungseinheit 15 und einen Stromquellenanschluß 19. Wie schematisch in Fig. 3 gezeigt, sind der Motor 12, das Reduk­ tionsgetriebeaggregat 13, die Ausgangswelle 14 und die Posi­ tionsermittlungseinheit 15 an vorbestimmten Stellen des Gehäuses 10 angeordnet, obwohl das Übersetzungsverhältnis des Reduktionsgetriebeaggregats 13 und ein Schaltmuster verändert werden. Nachdem der Motor 12, das Reduktionsgetriebeaggregat 13, die Ausgangswelle 14 und die Positionsermittlungseinheit 15 in dem Gehäuse 10 untergebracht worden sind, werden sie mit der Gehäuseabdeckung 11 abgedeckt. Der Anschluß 19 ragt vor aus dem Raum zwischen einem Ansatz 11a, der an der Gehäu­ seabdeckung 11 ausgebildet ist, und einem Ausschnitt 10a des Gehäuses 10, in welchen der Ansatz 11a eingepaßt ist.

Der Motor 12 ist in dem Gehäuse 10 vorne rechts angeordnet, und ein Schneckenrad 17 ist an einer Mo­ torwelle 12a befestigt, die sich von dem Motor 12 nach links erstreckt. Das Reduktionsgetriebeaggregat 13 ist in dem Gehäuse 10 außer an der Stelle, bei welcher der Motor 12 angeordnet ist, vorne links und hinten angeordnet. Die in die Achse des Zahnrades 18 eingefügte Ausgangswelle 14 ist in dem Gehäuse 10 vorne rechts angeordnet. Die Positionsermittlungseinheit 15 ragt von dem Reduktionsgetriebeaggregat 13 nach unten und ist an der Ausgangswelle 14 befestigt, welche, wie oben beschrieben, in dem Gehäuse 10 vorne rechts angeordnet ist. Die Positions­ ermittlungseinheit 15 ist mit dem Anschluß 19 und dem Motor 12 verbunden.

Das Reduktionsgetriebeaggregat 13 umfaßt ein Schrägzahnrad 20, welches mit dem Schneckenrad 17 in Eingriff steht, ein Stirnrad 21, welches mit dem Schrägzahnrad 20 einteilig ist, ein Stirnrad 22, welches mit dem Stirnrad 21 in Eingriff steht, ein Stirnrad 23, welches mit dem Stirnrad 22 in Ein­ griff steht, das Zahnrad 18, welches die Ausgangswelle 14 festhält und mit dem Stirnrad 23 in Eingriff steht, eine obere Platte 24 und eine untere Platte 25 sowie Stifte 26A, 26B, 26C, welche die jeweiligen Stirnräder 20 (21), 22, 23 drehbar lagern. Die Stirnräder 20 bis 23 sind drehbar gela­ gert durch die Stifte 26A bis 26C, die vertikal zwischen der oberen Platte 24 und der unteren Platte 25 angebracht sind. Die durch das Zahnrad 18 gelagerte Ausgangswelle ist drehbar und ragt nach oben vor von der Öffnung, die an der Platte 24 ausgebildet ist, sowie nach unten von der Öffnung, die an der Platte 25 ausgebildet ist. Ohne Rücksicht auf Übersetzungs­ verhältnisse und die Anzahl von an dem Reduktionsgetriebe­ aggregat 13 angebrachten Zahnrädern sind das Schrägzahnrad 20, welches mit dem an der Welle befestigten Schneckenrad 17 in Eingriff steht, die sich von dem Motor 12 erstreckt, und die Ausgangswelle 14, die abnehmbar an der Positionsermitt­ lungseinheit 15 anzubringen ist, an vorbestimmten Stellen des Gehäuses 10 angebracht. Ferner sind die Reduktionsgetriebe­ aggregate 13 in ihrer äußeren Gestalt identisch miteinander und sind an einer vorbestimmten Stelle des Gehäuses 10 angebracht.

Anders ausgedrückt, kann unter der Voraussetzung, daß das Schrägzahnrad 20 und die Ausgangswelle 14 an den vorbestimm­ ten Stellen des Gehäuses 10 angebracht sind und die äußeren Konfigurationen der Reduktionsgetriebeaggregate 13 identisch sind, die Standardisierung der Reduktionsgetriebeaggregate 13 ermöglicht werden, und die Reduktionsgetriebeaggregate 13 können automatisch in dem gleichen Gehäuse 10 angebracht wer­ den, indem sie mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen und einer verschiedenen Anzahl von Zahnrädern vorbereitet werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt die Positionsermittlungseinheit 15, die an der Ausgangswelle 14 zu befestigen ist, welche durch das Reduktionsgetriebeaggregat 13 verläuft, ein Gehäuse 30, eine Platte 32, auf welcher Schaltmuster 31 angebracht sind, einen Ausgangswelle-Einsetzzylinder 33, einen Gehäuse­ deckel 34 sowie den Anschluß 19 für die Stromzufuhr. Öffnun­ gen 34a, 32a und 30a, durch welche sich die Ausgangswelle 14 drehbar erstreckt, sind angebracht an den Zentren des Gehäu­ sedeckels 34, der Platte 32 bzw. des Gehäuses 30. Die Aus­ gangswelle 14 wird eingefügt in die Öffnung 34a des Gehäuse­ deckels 34, fest eingefügt in den Einsetzzylinder 33 und dann drehbar eingefügt durch die Öffnung 32a der Platte 32 und die Öffnung 30a des Gehäuses 30. Ein an der Ausgangswelle 14 drehbar befestigter Flansch 33a ist an dem Einsetzzylinder 33 ausgebildet, der zwischen dem Gehäuse 30 und dem Gehäuse­ deckel 34 angeordnet ist. Wie in Fig. 4 gezeigt, sind Bürsten 36 an der Bodenseite des Flansches 33a angebracht. Die Platte 32 ist an dem Gehäuse 30 derart befestigt, daß die Bürsten 36 mit den auf der Platte 32 angebrachten Schalt­ mustern 31 in Kontakt stehen. Der Anschluß 19 ist an einem Montageausschnitt 30b angebracht, der an dem Gehäuse 30 aus­ gebildet ist. Die Anschlußklemmen 35 des Anschlusses 19 sind mit den jeweiligen Eingangsklemmen der Schaltmuster 31 ver­ bunden. Die Ausgangsklemmen der Schaltmuster 31 sind mit Klemmen 37 verbunden, welche an den Gehäusedeckel 34 ange­ bracht sind und als Stromzufuhr für den Motor 12 dienen. Die Klemmen 37 sind mit den Eingangsklemmen 12b über eine An­ schlußleitung 40 verbunden. Die jeweiligen Positionsermitt­ lungseinheiten 15, welche das Gehäuse 30, den Gehäusedeckel 34 und den Anschluß 19 umfassen, sind identisch miteinander in ihren äußeren Konfigurationen und sind an der vorbestimm­ ten Stelle des Gehäuses 10 angebracht und an der Ausgangs­ welle 14 bei deren vorbestimmter Stellung befestigt. Daher können die Positionsermittlungseinheiten 15 leicht standardi­ siert werden, obwohl die Platten 32 mit den Schaltmustern 31 (zur Luftauffrischung (R/F), zur Luftmischung (A/M), zur Auslaß-Umschaltung (MODE)) und die Einsetzzylinder 33, die mit den Bürsten 36 versehen sind, welche die Schaltmuster 31 kontaktieren, daran angebracht sind. Zu diesem Zweck werden Positionsermittlungseinheiten 15 (zur Luftauffrischung, Luft­ mischung und Auslaß-Umschaltung), in welchen die Bürsten 36 und die die Schaltmuster 31 tragenden Platten zusammengehalten werden, derart vorbereitet, daß die Positionsermittlungs­ einheit 15 austauschbar und leicht automatisch in dem Gehäuse 10 anzubringen sind.

Nachfolgend wird das Verfahren zum Aufbau des Stellantriebs beschrieben, der die oben beschriebenen Einheiten umfaßt. Zuerst werden der mit dem Schneckenrad 17 verbundene Motor 12, das Reduktionsgetriebeaggregat 13 und die Positionser­ mittlungseinheit 15 an vorbestimmten Stellen des Gehäuses 10 angebracht. Danach wird die Gehäuseabdeckung 11 in das Gehäuse 10 eingesetzt. Wenn das Übersetzungsverhältnis des Reduktionsgetriebeaggregats 13 oder die mit den Schaltmustern 31 versehene Positionsermittlungseinheit 15 verändert wird, werden das Reduktionsgetriebeaggregat 13 und die Positionser­ mittlungseinheit 15, welche benutzt worden sind, aus dem Gehäuse 10 entfernt, und danach werden gewünschte Aggregate in dem Gehäuse 10 angebracht. Wie durch Pfeile in Fig. 5 ge­ zeigt, ist es möglich, irgendeines der Reduktionsgetriebe­ aggregate 13A, dessen Übersetzungsverhältnis (a) beträgt, 13B, dessen Übersetzungsverhältnis (b) beträgt und 13C, des­ sen Übersetzungsverhältnis (c) beträgt, zu kombinieren mit irgendeiner der Positionsermittlungseinheiten 15A für die Luftauffrischung, 15B für die Auslaß-Umschaltung und 15C für die Luftmischung.

Wenn sich bei dem beschriebenen Stellantrieb der Motor 12 durch die Zufuhr von elektrischem Strom dreht, steht das Schneckenrad 17 mit dem Schrägzahnrad 20 des Reduktionsge­ triebeaggregats 13 in Eingriff, also wird die Drehung des Motors 12 auf das Reduktionsgetriebeaggregat 13 übertragen. Folglich dreht sich das Zahnrad 18 in einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis. Dies bewirkt, daß die Ausgangswelle 14 gedreht wird. Die Drehung der Ausgangswelle 14 führt zum Öffnen oder Schließen der Drosselklappen für die Luftauf­ frischung (R/F), die Auslaß-Umschaltung (MODE) und die Luft­ mischung (A/M). Gleichzeitig mit der Drehung der Ausgangs­ welle 14 drehen sich die Bür­ sten 36 der Positionsermittlungs­ einheit 15 in Kontakt mit den auf der Platte 32 angebrachten Schaltmustern 31. Wenn die Bürsten 36 die Kante eines der Schaltmuster 31 erreichen, fließt kein elektrischer Strom durch die Positionsermittlungseinheit 15. Folglich wird die Drehung des mit der Positionsermittlungseinheit verbundenen Motors 12 stillgesetzt. Folglich werden die Drosselklappen bei vorbestimmten Stellungen angehalten.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, werden bei dem Stellantrieb einer Klimaanlage eines Fahrzeugs der Positions­ ermittlungsabschnitt und der Reduktionsgetriebeabschnitt außer dem Motor und dem an der Motorwelle befestigten Schneckenrad jeweils als eine Baueinheit aufgebaut, bevor diese Abschnitte an dem Gehäuse 10 angebracht werden. Ferner werden das Reduktionsgetriebeaggregat, die Positionsermitt­ lungseinheit und die Baueinheit mit dem Motor und dem an der Motorwelle befestigten Schneckenrad jeweils an vorbestimmten Stellen des Gehäuses angebracht, was die Tätigkeit der Anbringung dieser Einheiten an dem Gehäuse erleichtert, daß heißt, sie werden automatisch an dem Gehäuse angebracht. Außerdem sind die äußeren Konfigurationen der Reduktionsgetriebeaggregate einander identisch, und das mit dem Schneckenrad in Eingriff stehende Schrägzahnrad und die Ausgangswelle werden an vorbestimmten Stellen des Reduk­ tionsgetriebeaggregats angebracht. Daher können die Reduk­ tionsgetriebeaggregate leicht standardisiert werden, indem Aggregate, bei denen eine unterschiedliche Zahl von Zahn­ rädern zwischen dem Schrägzahnrad und der Ausgangswelle ange­ bracht ist, an welcher die Positionsermittlungseinheit be­ festigt ist, und die unterschiedliche Übersetzungsverhält­ nisse aufweisen, vorbereitet werden. Dementsprechend kann der Stellantrieb gemäß der Größe von Belastungen hergestellt werden, die den jeweiligen Drosselklappen zu erteilen sind, das heißt, der Stellantrieb kann auf einen weiten Bereich an­ gewandt werden. Ferner sind die äußeren Konfigurationen der Positionsermittlungseinheiten einander identisch. Daher sind die äußeren Konfigurationen von Einheiten, welche durch Be­ festigen der Positionsermittlungseinheit an dem Reduktions­ getriebeaggregat gebildet werden, miteinander identisch. Das heißt, das Reduktionsgetriebeaggregat mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis kann kombiniert werden mit der Posi­ tionsermittlungseinheit, welche ein bestimmtes Schaltmuster für die Luftauffrischung (R/F), die Auslaß-Umschaltung (MODE) oder die Luftmischung (A/M) aufweist. Auf diese Weise kann jede beliebige Kombination beider Einheiten gewählt werden, das heißt, das Auswechseln von Schaltmustern kann leicht vor­ genommen werden. Da die Bürsten so positioniert sind, daß sie die Schaltmuster kontaktieren, halten außerdem die Drossel­ klappen mit hoher Genauigkeit an vorbestimmten Stellen an. Ausfälle des Reduktionsgetriebeaggregats und der Positionser­ mittlungseinheit können geprüft werden, bevor die letztere an dem ersteren angebracht wird. Dementsprechend treten Ausfälle sehr selten auf, nachdem beide Teile zusammengefügt sind. Obwohl Ausfälle auftreten, bevor die Teile zusammengehalten werden, können diese leicht auseinandergenommen werden, so daß die Ausfälle korrigiert werden.

Claims (4)

1. Stellantrieb für eine Klimaanlage, mit einem Stellmotor, einem Getriebe, einer mit dem Getriebe verbundenen Ausgangswelle, einem mit der Ausgangswelle verbundenen Stellelement, und einer mit der Ausgangswelle in Wirkverbindung stehenden Positionsermittlungseinrichtung, wobei die Positionsermittlungseinrichtung einen mit der Ausgangswelle verbindbaren Zylinder mit einem Flansch aufweist, an dessen einer Fläche Bürsten angeordnet sind, die ein auf einer Platte angeordnetes Schaltmuster kontaktieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (32) mit den Schaltmustern (31) und der Zylinder (33) mit den Bürsten (36) zur Ausbildung der Positionsermittlungseinrichtung (15) als eine austauschbare Einheit (15A; 15B; 15C) in einem gemeinsamen Gehäuse (30) angeordnet sind.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (13) mit einer Mehrzahl von Übertragungselementen (17, 18, 20, 21, 22, 23) als austauschbare Einheit (13) ausgebildet ist.

3. Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungselemente (17, 18, 20, 21, 22, 23) austauschbar angeordnet sind.

4. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsermittlungseinheit (15A; 15B; 15C) und die Getriebeeinheit (13) gemeinsam eine Einheit bilden, die zur besseren Austauschbarkeit in einem Gehäuse (10) angeordnet sind.