DE4322981C2

DE4322981C2 - Stellantrieb für die Luftklappe einer Heizungs- oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4322981C2
Application number: DE19934322981
Authority: DE
Inventors: Andreas Hagen
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 1993-07-09
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2013-07-10
Also published as: FR2707215A3; DE4322981A1; FR2707215B3

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb für die Luftklappe einer Heizungs- oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, mit einem Elektromotor, mit einem Zahnradgetriebe, mit einer Schleifringanordnung zur Endlagenabschaltung des Elektromotors, wobei Elektromotor, Getriebe und Schleifringanordnung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, mit einer außerhalb des Gehäuses angeordneten Hebeluntersetzung und mit einer Kupplung für die Luftklappe an eine Abtriebshebelwelle.

Derartige Stellantriebe, wie sie beispielsweise aus der DE 38 35 773 A1 bekannt sind, dienen der Verstellung der verschiedenen Luftklappen von Heizungs- und Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen. Als Luftklappen kommen hier insbesondere die Luftklappen zur Umstellung der Luftversorgung von Frischluft auf Umluft infrage, weil diese Klappen üblicherweise nur in die beiden Endlagen, entweder für Frischluft oder für Umluftbetrieb verstellt werden. Derartige Stellantriebe können jedoch auch bei Luftklappen verwendet werden, die kontinuierlich verstellt werden sollen, wobei zusätzlich zu der Schleifringanordnung zur Endlagenabschaltung des Elektromotors eine Positionserfassung für die Hebeluntersetzung vorgesehen sein sollte.

Die bekannten Stellantriebe weisen entweder eine Hebeluntersetzung auf, die wie der Elektromotor, das Zahnradgetriebe und die Schleifringanordnung innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Diese vorbekannte Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß das Gehäuse ein großes Bauvolumen aufweisen muß, um die verschiedenen Hebel der Hebeluntersetzung darin unterbringen zu können und um die Bewegung der Hebel innerhalb des Gehäuses zu ermöglichen.

Dieses große Gehäusebauvolumen führt zu einem großen Platzbedarf dieser vorbekannten Stellantriebe, was die Unterbringung in engen Heizungs- oder Klimaanlagenanordnungen von Kraftfahrzeugen schwierig machen kann.

Eine andere bekannte Lösung sieht vor, daß ein Teil der Hebeluntersetzung, nämlich der Abtriebshebel an anderen Teilen der Heizungs- oder Klimaanlage, wie zum Beispiel im sogenannten Wasserkasten befestigt ist und der übrige Stellantrieb mit dem Antriebshebel bei der Montage des Stellantriebes an den übrigen Teilen der Heizungs- oder Klimaanlage mit dem Abtriebshebel verbunden werden muß. Diese bekannte Lösung hat den Nachteil, daß bei der Montage des Stellantriebes an der Heizungs- oder Klimaanlage besonderer Justageaufwand erforderlich ist, um bei gegebenen Stellungen des Antriebshebels die erforderlichen Endstellungen der durch den Stellantrieb gesteuerten Luftklappe sicherzustellen.

Bei allen bekannten Lösungen ist innerhalb des Stellantriebes ein Elektromotor vorgesehen, der zum Betätigen der Luftklappe in beiden Drehrichtungen angetrieben wird, so daß auch der Antriebshebel in beide Drehrichtungen gedreht, bzw. gekurbelt wird. Diese vorbekannte Lösung erfordert besondere schaltungstechnische Maßnahmen zur Umpolung des Elektromotors bei Erreichen einer der beiden Endstellungen der Luftklappe. Diese Maßnahmen sind aufwendig.

Die Erfindung hat die Aufgabe, einen Stellantrieb für die Luftklappe einer Heizungs- oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge zu schaffen, der einen einfachen und kostengünstigen mechanischen Aufbau aufweist, der bei der Montage mit den übrigen Teilen der Heizungs- oder Klimaanlage kaum Justageaufwand erfordert und der eine einfache elektrische Beschaltung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle Hebel der Hebeluntersetzung am Gehäuse drehbar gelagert sind und daß der Elektromotor nur in einer Drehrichtung angetrieben wird.

Dadurch, daß alle Hebel der Hebeluntersetzung am Gehäuse drehbar gelagert sind, sind einerseits alle funktionswichtigen Teile des Stellantriebes inklusive des Abtriebshebels am Stellantrieb derart zusammengefaßt, daß sich bei der Montage des Stellantriebes mit den übrigen Teilen der Heizungs- oder Klimaanlage keine Justageprobleme ergeben können. Dadurch, daß alle Hebel der Hebeluntersetzung außerhalb des Gehäuses am Gehäuse drehbar gelagert sind, kann das eigentliche Gehäuse, das in seinem Inneren nur den Elektromotor, das Zahnradgetriebe und die Schleifringanordnung aufweist, entsprechend klein und platzsparend gestaltet werden, so daß sich bei der Unterbringung an und in den übrigen Teilen der Heizungs- oder Klimaanlage keine Platzprobleme ergeben sollten.

Dadurch, daß erfindungsgemäß der Elektromotor nur in einer Drehrichtung angetrieben wird, beschreibt auch der Antriebshebel beziehungsweise die Antriebskurbel vollständige 360 Grad-Kreise nur in einer Drehrichtung. Eine Umpolung des Elektromotors bei Erreichen einer Endlage der Luftklappe und damit einer Maximallage des Antriebshebels ist nicht erforderlich, was den schaltungstechnischen Aufwand zum elektrischen Anschluß des erfindungsgemäßen Stellantriebes gegenüber dem Vorbekannten wesentlich vereinfacht.

Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung des erfindungsgemäßen Stellantriebes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zur weiteren Verringerung des Platzbedarfes des erforderlichen Gehäuses ist es besonders vorteilhaft, wenn das Gehäuse einen Ausleger mit einem Lager zur Aufnahme der Abtriebshebelwelle aufweist. Mit dieser Welle kann der Abtriebshebel eine große Länge aufweisen ohne daß hierzu ein entsprechend ausladender Aufbau des Gehäuses erforderlich wäre.

Zur dreh- und verschiebebeweglichen Verbindung von Antriebshebel und Abtriebshebel kann der Abtriebshebel vorteilhaft ein Langloch zur Aufnahme eines Bolzens des Antriebshebels beziehungsweise der Antriebskurbel aufweisen. Dabei kann vorteilhaft die wirksame Länge des Antriebshebels kleiner als die mittlere wirksame Länge des Abtriebshebels gewählt werden, um so die gewünschte Hebeluntersetzung auf den für die ordnungsgemäße Betätigung der Luftklappe erforderlichen Schwenkwinkel des Abtriebshebels zu begrenzen und um mit dieser Untersetzung auch eine Erhöhung der durch den Abtriebshebel bewirkten Betätigungskraft der Luftklappe zu erreichen.

Die Schleifringanordnung kann vorteilhaft aus drei zueinander und zu der Achse des Antriebshebels konzentrisch angeordneten Schleifringen bestehen, von denen der innere Schleifring umlaufend ausgebildet ist und ständig mit der Fahrzeugmasse oder der Versorgungsspannung, insbesondere der geschalteten Versorgungsspannung des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Diese Schleifringanordnung zeichnet sich durch einfachen und kostengünstigen Aufbau und dadurch aus, daß zur Spannungsversorgung der verschiedenen Schleifringe keine zusätzlichen elektrischen Brückenanordnungen im Gehäuse des Stellantriebes vorgesehen werden müssen.

Um ein Stillsetzen des Elektromotors bei Erreichen der Endlagen der Luftklappe sicherzustellen, weisen die beiden äußeren Schleifringe in diesem Zusammenhang vorteilhaft Unterbrechungen auf, die gegeneinander einen radialen Versatz aufweisen. Im Zusammenwirken mit der später beanspruchten Schleiferanordnung wird dann eine Unterbrechung der Spannungsversorgung des Elektromotors sichergestellt, wenn jeweils eine der beiden Endlagen erreicht wird.

Dabei werden vorteilhaft die beiden äußeren Schleifringe über einen Wechselschalter mit Masse oder der Versorgungsspannung des Kraftfahrzeuges versorgt, so daß jeweils nur einer der beiden äußeren Schleifringe in die Spannungsversorgung eingeschaltet ist und den Stromfluß durch den Elektromotor herstellen kann.

Die Schleifringanordnung weist vorteilhaft eine Schleiferanordnung auf, deren drei Schleifer elektrisch miteinander verbunden sind und so quasi eine Brücke zwischen den verschiedenen Schleifringen herstellen können. Dazu schleifen die einzelnen Schleifer jeweils auf einem Schleifring, wobei die gesamte Schleiferanordnung drehfest mit der Achse des Abtriebshebels verbunden ist.

Zur Herstellung einer konstruktiv einfachen Anordnung, bestehend aus Schleifringen und Schleifern kann vorteilhaft zumindest ein Schleifer der Schleiferanordnung gegenüber den anderen Schleifern einen zweiten radialen Versatz aufweisen. Ebenfalls aus Gründen der konstruktiven Vereinfachung des erfindungsgemäßen Stellantriebes kann die Schleifringanordnung gemeinsam mit den elektrischen Versorgungsspannungs-, Masse-, Schalter- und Elektromotoranschlüssen als Stanzgitter ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Drehrichtung des Elektromotors, die von der Orientierung des erfindungsgemäßen Stellantriebes zur Luftklappe abhängig ist, durch Freistanzen von Stanzgitterbrücken bestimmbar ist. Mit dieser Maßnahme erhält der erfindungsgemäße Stellantrieb eine zusätzliche universelle Einsatzmöglichkeit, weil die Drehrichtung des Elektromotors damit die Drehrichtung der Antriebskurbel auch nach vollständiger Konstruktion des erfindungsgemäßen Stellantriebes noch änderbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stellantriebes ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Stellantrieb in einer Ansicht auf die Seite mit der Hebeluntersetzung;

Fig. 2 den Stellantrieb gemäß Fig. 1 von der Rückseite betrachtet;

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild zum elektrischen Anschluß des erfindungsgemäßen Stellantriebes und

Fig. 4 eine Ansicht in einem geöffneten Stellantrieb aus der Perspektive der Fig. 2.

In den Fig. 1 und 2 weist der erfindungsgemäße Stellantrieb ein Gehäuse (1) auf, daß neben einem Steckerkorb (11) einen Ausleger (7) aufweist. Der Ausleger (7) ist mit einem Lager (8) versehen, in dem eine Abtriebshebelwelle (4) eines Abtriebshebels (5) drehbeweglich gelagert ist. In der Fig. 2 weist die Abtriebshebelwelle (4) eine Kupplung (3) zur Verbindung mit der in den Figuren nicht dargestellten Luftklappe auf.

Weiterhin ist in dem Gehäuse (1) drehbar ein Antriebshebel (6) gelagert, der mittels eines Bolzens (10) in ein Langloch (9) des Abtriebshebels (5) eingreift. Der Abtriebshebel (5) bildet gemeinsam mit dem Antriebshebel (6) eine Hebeluntersetzung (2), wobei durch die wirksame Länge des Antriebshebels (6) und durch die mittlere wirksame Länge des Abtriebshebels (5) der Schwenkwinkel des Abtriebshebels (5) und damit der Schwenkbereich der daran gekuppelten Luftklappe vorgegeben ist.

In der Fig. 1 ist gestrichelt die eine Endlage und durchgezogen die andere Endlage des Abtriebshebels (5) dargestellt. Weiterhin ist in den Figuren die Antriebshebelachse (25) des Antriebshebels (6) gekennzeichnet.

Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, ist im inneren des Gehäuses (1) ein Elektromotor (12) angeordnet, der einerseits ständig mit der Klemme (KL 15) und damit mit der geschalteten positiven Versorgungsspannung des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Andererseits ist der Elektromotor (12) über eine Schleifringanordnung (13) und eine Schleiferanordnung (17) mit einem Wechselschalter (21) leitend verbunden, worüber der zweite Schleifring (15) oder der dritte Schleifring (16) wechselweise mit der Masse des Kraftfahrzeuges verbindbar ist, um den in der Fig. 3 dargestellten Stromkreis fallweise zu schließen.

Der Elektromotor (12) ist dabei mit einem ersten inneren Schleifring (14) ständig leitend verbunden. Die Schleiferanordnung (17) bildet eine Brücke zu den übrigen Schleifringen (15, 16). Solange dies der Fall ist, wird der Elektromotor (12), wie in der Fig. 3 durch den oberhalb des Elektromotors (12) gezeichneten Fall angedeutet ist, in einer Drehrichtung angetrieben.

Zwischen den Anschlüssen des Elektromotors ist zusätzlich noch ein Innenstörkondensator (18) geschaltet, um daß von dem Elektromotor (12) erzeugte Störpotential bei dessen Betrieb zu vermindern und eine Störung anderer Einrichtungen des Kraftfahrzeuges auszuschließen.

Wie ebenfalls aus der Fig. 3 hervorgeht, überspannt der erste innere Schleifring (14) den vollen Bewegungsbereich der Schleiferanordnung (17) gegen die die Schleifringe (15, 16) jeweils an entgegengesetzten Enden gegenüber dem ersten Schleifring verkürzt sind, so daß bei Erreichen jeweils eine Endlage der Luftklappe und damit einer Endlage des Stellantriebes die vorher bestehende Stromversorgung des Elektromotors unterbrochen wird, weil die Schleiferanordnung (17) keinen Kontakt mehr entweder mit dem zweiten Schleifring (15) oder mit dem dritten Schleifring (16) hat.

Die hierzu erforderliche besondere Geometrie der Schleiferanordnung (17) und der Schleifringanordnung (13) geht aus der Fig. 4 hervor, in der gleiche oder gleichwirkende Einrichtungsteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 3 versehen sind. In dieser Figur ist erkennbar, daß der zweite Schleifring (15) eine erste Unterbrechung (19) und der dritte Schleifring (16) eine zweite Unterbrechung (20) aufweisen, wogegen der erste innere Schleifring (14) umlaufend und wie die anderen Schleifringe konzentrisch zu der Antriebshebelachse (25) angeordnet sind.

Die Schleiferanordnung (17) weist zur Überbrückung der Schleifringe (14-16) einen ersten Schleifer (22), einen zweiten Schleifer (23) und einen dritten Schleifer (24) auf, die auf jeweils einer Schleifbahn der Schleifringe (14-16) schleifen. Durch die drehfeste Verbindung der Schleiferanordnung (17) mit der Antriebshebelachse (25) erfolgt die gesamte Schleiferanordnung (17) der Drehbewegung des Antriebshebels (5). Sobald der Antriebshebel (5) eine der beiden in der Fig. 1 dargestellten Endlagen erreicht, wird die elektrische Verbindung des Elektromotors (12) mit der Stromversorgung in der in Fig. 3 dargestellten Weise unterbrochen.

Der Fig. 4 ist weiterhin zu entnehmen, daß die Schleifringanordnung (13) gemeinsam mit den elektrischen Anschlüssen der Stromversorgung, inklusive des Anschlusses an Klemme (KL 15), des Wechselschalters (21) und des Elektromotors (12) als Stanzgitter (27) ausgebildet ist. Die die verschiedenen Teile des Stanzgitters (27) miteinander verbindenden Stanzgitterbrücken (28) sind nur im Bereich des ersten inneren Schleifringes (14) und der elektrischen Anschlüsse des Elektromotors (12) in dieser Figur dargestellt, wogegen die Stanzgitterbrücken zwischen dem zweiten und dritten Schleifring (15, 16) und dem ersten Schleifring (14) aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurden. Bei Herstellung des erfindungsgemäßen Stellantriebes würden abhängig von der gewünschten Drehrichtung des Elektromotors (12) bis auf zwei Stanzgitterbrücken (28) alle Stanzgitterbrücken nach dem Einlegen in das Gehäuse (1) weggestanzt, um Kurzschlüsse zu vermeiden und um die elektrische Beschaltung gemäß der Fig. 3 des erfindungsgemäßen Stellantriebes sicherzustellen.

Weiterhin ist in der Fig. 4 noch ein Teil des Zahnradgetriebes (29) dargestellt, daß die Übertragung des Drehmomentes vom Elektromotor (12) über die in der Fig. 4 gezeigte Schnecke auf die Antriebshebelachse (25) herstellt und innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Hebeluntersetzung
3 Kupplung
4 Abtriebshebelwelle
5 Abtriebshebel
6 Antriebshebel
7 Ausleger
8 Lager
9 Langloch
10 Bolzen
11 Stecker
12 Elektromotor
13 Schleifringanordnung
14 Erster innerer Schleifring, umlaufend
15 Zweiter Schleifring
16 Dritter Schleifring
17 Schleiferanordnung
18 Entstörkondensator
19 Erste Unterbrechung
20 Zweite Unterbrechung
KL 15 Klemme 15, geschaltet
21 Wechselschalter
22 Erster Schleifer
23 Zweiter Schleifer
24 Dritter Schleifer
25 Antriebshebelachse
26 Elektrische Anschlüsse
27 Stanzgitter
28 Stanzgitterbrücke
29 Zahnradgetriebe

Claims

1. Stellantrieb für die Luftklappe einer Heizungs- oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, mit einem Elektromotor (12), mit einem Zahnradgetriebe (29), mit einer Schleifringanordnung (13) zur Endlagenabschaltung des Elektromotors (12), wobei Elektromotor (12), Getriebe (29) und Schleifringanordnung (13) in einem gemeinsamen Gehäuse (1) angeordnet sind, mit einer außerhalb des Gehäuses (1) angeordneten Hebeluntersetzung (2) und mit einer Kupplung (3) für die Luftklappe an eine Abtriebshebelwelle (4), dadurch gekennzeichnet, daß alle Hebel (5, 6) der Hebeluntersetzung (2) am Gehäuse (1) drehbar gelagert sind und daß der Elektromotor (12) nur in einer Drehrichtung angetrieben wird.

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) einen Ausleger (7) mit einem Lager (8) zur Aufnahme der Abtriebshebelwelle (4) aufweist.

3. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtriebshebel (5) ein Langloch (9) zur Aufnahme eines Bolzens (10) eines Antriebshebels (6) aufweist.

4. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge des Antriebshebels (6) kleiner als die mittlere wirksame Länge des Abtriebshebels (5) ist.

5. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifringanordnung (13) aus drei zueinander und zu der Achse (25) des Antriebshebels (6) konzentrisch angeordneten Schleifringen (14-16) besteht, von denen der innere Schleifring (14) umlaufend ausgebildet ist und ständig mit Masse oder der Versorgungsspannung (KL 15) verbunden ist.

6. Stellantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Schleifringe (15, 16) Unterbrechungen (19, 20) aufweisen, die gegeneinander einen radialen Versatz aufweisen.

7. Stellantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Schleifringe (15, 16) über einen Wechselschalter (21) mit Masse oder der Versorgungsspannung (KL 15) verbindbar sind.

8. Stellantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifringanordnung (13) eine Schleiferanordnung (17) aufweist, deren drei Schleifer (22-24) elektrisch miteinander verbunden sind und auf jeweils einem Schleifring (14-16) schleifen und daß die Schleiferanordnung (17) drehfest mit der Achse (25) des Antriebshebels (6) verbunden ist.

9. Stellantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Schleifer (23) der Schleiferanordnung (7) gegenüber den anderen Schleifern (22, 24) einen zweiten radialen Versatz aufweist.

10. Stellantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifringanordnung (13) gemeinsam mit elektrischen Versorgungsspannungs-, Masse-, Schalter- und Elektromotoranschlüssen (26) als Stanzgitter (27) ausgebildet ist und daß die Drehrichtung des Elektromotors (12) durch Freistanzen von Stanzgitterbrücken (28) bestimmbar ist.