DE4324911A1

DE4324911A1 - Stellantrieb, insbesondere für Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaklappen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE4324911A1
Application number: DE4324911A
Authority: DE
Inventors: Georg Bernreuther; Gerhard Bopp
Original assignee: Buehler GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 1993-07-24
Filing date: 1993-07-24
Publication date: 1995-01-26
Anticipated expiration: 2013-07-25
Also published as: DE4324911C2; JPH07167329A; FR2707927A1; US5521478A; FR2707927B1

Description

Stellantrieb, insbesondere für Heizungs- Lüftungs- oder Klimaklappen, be stehend aus einem Getriebegehäuse, einem darin gelagerten Elektromotor, einem vom Drehmoment des Elektromotors beaufschlagten Untersetzungsgetriebe, einer Abtriebswelle und einer mit der Abtriebswelle wirkverbundenen Positionsermittlungseinrichtung.

Ein solcher Stellantrieb ist aus der DE-OS 38 35 773 bekannt, dieser be steht aus einem Getriebegehäuse, einem darin gelagerten Elektromotor, ei nem vom Drehmoment des Elektromotors beaufschlagten Untersetzungsgetriebe, einer mit dem Abtriebszahnrad verbundenen Abtriebswelle, und einer mit der Abtriebswelle wirkverbundenen Positions ermittlungseinrichtung. Die Positionsermittlungseinrichtung besteht dabei aus einer mit Schaltmustern versehenen Leiterplatte und einem mit der Ausgangswelle verbundenen Schleiferträgers, auf deren einer Seite Schleifbürsten zum Übertragen des Steuerstroms befestigt sind. Der Schleiferträger ist flanschartig ausgebildet und mit einer damit einstückig ausgebildeten zylindrischen Hülse, die auf die Abtriebswelle geschoben ist, versehen.

Bei einem Stellantrieb für Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaklappen ist eine genaue Zuordnung zwischen Klappenstellung und Stellung der Schleifer an der Positionsermittlungseinrichtung notwendig, die Justage erfordert in der Regel während der Montage oder beim Einbau des Antriebs in die Klimaanlage einen meist aufwendigen von Hand durchzuführenden Vorgang.

Antriebe, wie DE-OS 38 35 773, bei denen die Justierung zwischen Klappe und Positionsermittlungseinrichtung durch einen Reibschluß zwischen Ab triebswelle und Positionsermittlungseinrichtung realisiert wird, haben den Nachteil, daß das Einstellmoment sehr hoch sein muß, um eine dauerhafte, sich nicht mehr lösende Verbindung herzustellen. Der Justiervorgang wird dadurch erheblich erschwert. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung be steht darin, daß eine sehr exakte Abstimmung des Reibschlusses erfolgen muß, damit sich die Verbindung auch über dem im Kraftfahrzeug üblichen Temperaturbereich nicht löst.

Bei einer weiteren bekannten Lösung erfolgt die Justage beim Einlöten der Positionsermittlungseinrichtung - in diesem Fall handelt es sich um ein Potentiometer - in eine Leiterplatte, dabei sind die Aufnahmebohrungen in der Leiterplatte etwas größer oder als Langlöcher ausgebildet, um unter schiedliche Einbaulagen der Potentiometeranschlüsse zu ermöglichen. Da hier der Lötvorgang jedoch vor der Endmontage erfolgen muß, können beim fertig montierten Stellantrieb trotz dieses Justagevorgangs Stellungs ungenauigkeiten zwischen Potentiometer und Abtriebswelle auftreten.

Aufgrund obiger Schwierigkeiten, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfin dung einen Stellantrieb zu schaffen, dessen Positionsermittlungseinrich tung exakt, dauerhaft und kostengünstig (=automatisierbar) justiert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Möglichkeit geschaffen wird, einen anfänglich unter relativ geringer Krafteinwirkung gegenüber der Abtriebswelle verdrehbaren Flansch, mit den daran befest igten Bürsten, möglichst fein zu justieren und anschließend unverdrehbar und dauerhaft zu fixieren. Die Feinjustierung erfolgt dabei vorzugsweise über eine am Rand des Flansches, an dem die Schleifbürsten befestigt sind, befindliche Verzahnung, in welche das Einstellritzel eines von außen eingeführten Einstellwerkzeugs eingreift. Durch das große Zähnezahlver hältnis zwischen Einstellritzel und außenverzahntem Flansch, ist eine rela tiv feine Einstellung möglich.

Nachdem die richtige Stellung erreicht ist, wird das Ritzel wieder entfernt und die eingestellte Lage des Flansches zur Abtriebswelle fixiert. Die Fixierung geschieht vorzugsweise durch Einspritzen einer schnell aushär tenden Masse - ähnlich einem Spritzgießvorgang - in Einspritzkanäle im Abtriebszahnrad. Die aushärtbare Masse verteilt sich dabei zwischen zinnenartigen Ausnehmungen im Schleiferträger der Positionsermittlungs einrichtung und den Einspritzkanälen und füllt diese teilweise aus, nach ihrer Aushärtung bildet sie ein formschlüssiges Mitnehmerteil. Die ausgehärtete Masse wird im Betrieb nicht stark beansprucht, da die Kräf te, die darauf wirken sich nur aus den Reibungskräften des Schleiferme chanismus und aus Reibkräften, die eventuell bei Axialanlauf des Abtriebszahnrads auftreten können, zusammengesetzt sind.

Es ist aber auch möglich die endgültige Fixierung durch Pfropfen oder Niete, die den Schleiferträger formschlüssig mit der Abtriebswelle verbin den, zu erreichen, hierbei können jedoch sich nachteilig auswirkende Ver formungen am Abtriebszahnrad und am Schleifermechanismus auftreten. Eine andere Möglichkeit wäre auch die beiden zu fixierenden Teile miteinander zu verkleben, oder warm zu verpressen, letzteres könnte aber durch die auftretende Wärmeeinwirkung zu Schäden am Getriebe führen. Ultraschallschweißverfahren sind ebenfalls kaum anwendbar, da die Zu gänglichkeit für die Schweißelektroden unzureichend ist.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Positionsermittlungsein richtung wird anhand der Zeichnung näher erläutert und dadurch ver ständlicher.

Es zeigen:

Fig. 1 das Abtriebszahnrad mit der Positionsermittlungs einrichtung,

Fig. 1a einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Fixierbereich zwischen Abtriebszahnrad und Positionsermittlungseinheit,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Stellglied,

Fig. 3 eine Ausführungsform des Schleiferträgers.

In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes Stellglied für Heizungs-, Lüftungs- oder Klimaklappen dargestellt, dieses besteht aus einem Getriebegehäuse 1, einem Elektromotor 20, einem Untersetzungsgetriebe 19, einer Positions ermittlungseinrichtung 3 und einer Abtriebswelle 10, das Untersetzungsge triebe 19 besteht vorzugsweise aus einer Schneckengetriebestufe und mehreren Stirnraduntersetzungsstufen, deren Zahl und Größe sich nach dem Einsatzfall richtet.

Wie in Fig. 1 und 1a gezeigt, ist das Abtriebszahnrad 2 mit einer Ab triebswelle 10 verbunden, zwischen dem Abtriebszahnrad 2 und dem Ge triebegehäuse 1 befindet sich die Positionsermittlungseinrichtung 3, die von der Abtriebswelle 10 geführt wird und im wesentlichen aus zwei Teilen besteht, nämlich einer feststehenden Leiterplatte 7, auf der sich die Schleiferbahnen 8 befinden und aus einem Schleiferträger 17, der aus ei nem Flansch 5, den daran befestigten Schleifbürsten 6 und einer Hülse 4 mit zinnenförmigen Ausnehmungen 14 besteht.

Der Rand des Flansches 5 ist mit einer Verzahnung 9 versehen, mit deren Hilfe eine Feinjustierung der Positionsermittlungseinrichtung 3 möglich ist. Die Justage der Positionsermittlungseinrichtung 3 erfolgt vorzugsweise bei noch geöffnetem Getriebegehäuse 1 mit Hilfe eines Einstellwerkzeuges 11, bestehend aus einem Einspannschaft 16 mit daran befindlichem Einstellrit zel 12. Der Einspannschaft 16 dient bei automatischer Justage als Aufnah meteil für eine Einstellvorrichtung. Es ist auch denkbar die Justage manuell mit Hilfe eines speziellen Handeinstellwerkzeugs vorzunehmen.

Anformungen am Getriebegehäuse, mit deren Hilfe das Einstellwerkzeug 11 geführt wird, und ein Ausweichen des Einstellritzels 12 von der Verzah nung 9 des Flansches 5 verhindert wird, sind vorteilhaft, sie können je doch auch entfallen, falls das Einstellwerkzeug 11 stabil genug konstruiert ist.

Der Justagevorgang könnte auch bei geschlossenem Getriebegehäuse 1 durchgeführt werden, falls für das Einstellwerkzeug 11 und für die Ein spritzdüse Ausnehmungen im Getriebegehäuse 1 vorhanden sind, die da nach durch Pfropfen, Aufkleber o. ä. wieder verschlossen werden müßten.

Wie Fig. 3 zeigt, befinden sich an einem Ende der Hülse 4 zinnenförmige Ausnehmungen 14, und an der Innenseite des gleichen Bereichs ein zylin derringförmiger Absatz 21. Im Abtriebszahnrad 2 befinden sich ein oder mehrere Einspritzkanäle 18 mit jeweils einer seitlichen Öffnung 15, die ein oder mehreren nebeneinanderliegenden Ausnehmungen 14 im hülsenförmi gen Bereich 4 zugewandt sind. Die einzuspritzende Masse gelangt durch die Öffnungen 15 der Einspritzkanäle 18 in die Ausnehmungen 14 und 21 und bildet dort nach ihrer Aushärtung ein formschlüssiges Mitnehmerele ment. Dadurch ist das Abtriebszahnrad 2 mit dem Schleiferträger 17 dau erhaft und unlösbar verbunden.

Die Einstellung kann von Hand erfolgen, bevorzugt wird jedoch die auto matische Justage und gleichzeitige Fixierung des Schleiferträgers 17 mit Hilfe einer einzigen Vorrichtung und eines einzigen Arbeitsgangs.

Justagevorgang

Das bis auf den verschließenden Gehäusedeckel vormontierte Getriebe wird im Halter einer Justageeinreichtung fixiert, dabei wird die mit dem Ab triebszahnrad 2 einstückige Abtriebswelle 10 in eine vorgegebene Winkel stellung gehalten. Durch die Haltevorrichtung werden gleichzeitig die Achsen der Getriebeelemente ausgerichtet und gehalten, so daß sich die Positionsermittlungseinrichtung 3 nach der Montage des Getriebedeckels nicht dejustiert. Die Positionsermittlungseinrichtung 3 des Stellantriebs wird elektrisch mit der Justageeinrichtung verbunden und das Einstell werkzeug 11 mit der Verzahnung 9 am Umfang des Schleiferträgers 17 in Eingriff gebracht.

In der Justageeinrichtung wird anschließend die Ist-Winkelposition der Schleifbürsten 6 gemessen und mit seiner Soll-Winkelposition verglichen, je nach Abweichung, wird der Schleiferträger 17 durch Drehen am Einstellrit zel 12 mehr oder weniger verstellt, so daß die Abweichung weitestgehend korrigiert wird.

In dieser Lage werden, vorzugsweise durch Einspritzen einer schnell aus härtbaren Masse 13 in die Einspritzkanäle 18, das Abtriebszahnrad 2 und die damit einstückig verbundene Abtriebswelle 10 mit dem Schleiferträger 17 unlösbar und dauerhaft verbunden. Anschließend wird das Steilelement fertig montiert.

Der gesamte Justagevorgang läuft vorzugsweise automatisch ab.

Bezugszeichenliste

1 Getriebegehäuse
2 Abtriebszahnrad
3 Positionsermittlungseinrichtung
4 Hülse
5 Flansch
6 Schleifbürsten
7 Leiterplatte
8 Schleiferbahnen
9 Verzahnung am Flansch
10 Abtriebswelle
11 Einstellwerkzeug
12 Einstellritzel
13 aushärtbare Masse
14 zinnenförmige Ausnehmungen in der Hülse
15 Öffnungen in den Einspritzkanälen
16 Einspannschaft des Einstellwerkzeugs
17 Schleiferträger (Flansch + Schleifbürsten + Hülse)
18 Einspritzkanäle
19 Untersetzungsgetriebe
20 Elektromotor
21 zylinderringförmiger Absatz.

Claims

1. Stellantrieb, insbesondere für Heizungs-, Lüftungs-, oder Klimaklappen in Kraftfahrzeugen und Verfahren zu seiner Herstellung, bestehend aus einem Getriebegehäuse, einem darin gelagerten Elektromotor, einem vom Drehmoment des Elektromotors beaufschlagten Untersetzungsge triebe, einer Abtriebswelle und einer mit der Abtriebswelle verbunde nen Positionsermittlungseinrichtung, bestehend aus einem Schleifermechanismus, deren Schleifbürsten mit einem Schaltmuster oder mit Schleiferbahnen eines Potentiometers zusammenwirken, wobei vorzugsweise die Schleifbürsten an einem mit der Abtriebswelle ver bundenen Flansch befestigt sind, gekennzeichnet durch die Kombinati on folgender Merkmale:

a) Der mit der Abtriebswelle (10) verbundene Teil (5) der Positions ermittlungseinrichtung (3) weist im Bereich seines Randes Ausnehmungen, Ausschnitte, Kerben oder Zähne (9) auf, mit deren Hilfe die Feinjustierung der Drehlage der Abtriebswelle (10) zum Schleiferträger (17) bzw. zur Leiterplatte (7) erfolgt;
b) in dem mit der Abtriebswelle (10) verbundenen Teil der Positions ermittlungseinrichtung (3) sind Anformungen bzw. Ausnehmungen (14) vorgesehen, mit deren Hilfe ein Formschluß zu einem Teil der Abtriebswelle (10) herstellbar ist;
c) in einem mit der Abtriebswelle (10) einstückigen Bereich, insbe sondere im Abtriebszahnrad (2) sind Ausnehmungen (18; 15) vor handen, mit deren Hilfe ein Formschluß zu einem Teil der Positionsermittlungseinheit (3) herstellbar ist.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Form schluß durch eine aushärtbare Masse (13) hergestellt wird, die nach ihrer Aushärtung die Ausnehmungen (14) der Positionsermittlungseinrichtung und die Ausnehmungen (18; 15) der Abtriebswelle formschlüssig miteinander verbindet.

3. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Form schluß durch Pfropfen, oder Klemmstifte hergestellt wird.

4. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Um fang des Flansches (5) mit einer Verzahnung versehen ist.

5. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Flansch (5) eine Hülse (4) anschließt, in der zinnenförmige Ausnehmungen (14) vorgesehen sind.

6. Stellantrieb nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) innen mit einem zylinderringförmigen Absatz (21) versehen ist.

7. Stellantrieb nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Abtriebszahnrad Einspritzkanäle (18) vorhanden sind, deren Wände mit seitlichen den zinnenförmigen Ausnehmungen (14) der Hülse (4) zugewandten Öffnungen (15) versehen sind.

8. Stellantrieb nach den Ansprüchen 1, 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Einspritzkanäle (18) eine rasch aushärtende Masse (13) ein gebracht wird, die nach ihrer Aushärtung eine dauerhafte, formschlüs sige Verbindung zwischen der Abtriebswelle (10) und einem Teil der Positionsermittlungseinrichtung (3) ergibt.

9. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Getrie begehäuse (1) Ausnehmungen vorhanden sind, um das Einstellwerkzeug (11) und eine Einspritzdüse einzuführen zu können.

10. Stellantrieb nach den Ansprüchen 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß Führungen im Getriebegehäuse vorgesehen sind, die das Einstell werkzeug (11) führen.

11. Verfahren nach Anspruch 1 und mindestens einem der folgenden, da durch gekennzeichnet, daß die Justage und die Fixierung der Positi onsermittlungseinrichtung (3) mit einer einzigen Vorrichtung erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 1 und mindestens einem der folgenden, da durch gekennzeichnet, daß die Justage und die Fixierung der Positi onsermittlungseinrichtung (3) in einem Arbeitsgang erfolgt.