-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage
gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Anspruchs 1.
-
Um
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, werden
einige herkömmliche
Kraftfahrzeug-Klimaanlagen kurz beschrieben, bevor das Detail der
vorliegenden Erfindung beschrieben wird.
-
Eine
der herkömmlichen
Klimaanlagen ist von einem Typ, der eine Einlasseinheit, über die
Außen-/Innenluft
eingeführt
wird, eine Kühlereinheit
mit einem Verdampfer, über
den die Luft gekühlt
wird, und eine Heizeinrichtungseinheit mit einem Heizeinrichtungskern,
durch den die Luft erwärmt
wird, aufweist. Wie bekannt ist, ist der Verdampfer eine Vorrichtung,
die in einem Kühlmittelzirkulationskühlsystem
eingesetzt ist, über
das Kühlmittel
mit niedriger Temperatur/niedrigem Druck von einem Expansionsventil
zum Kühlen
von Luft, die dort hindurchführt, strömt, und
der Heizeinrichtungskern ist eine Vorrichtung, über die ein erwärmtes Motorkühlwasser
von einem arbeitenden Motor zum Erwärmen von Luft, die dort hindurchführt, fließt. Die
Lufteinlasseinheit, die Kühlereinheit
und die Heizeinrichtungseinheit sind in einem Gehäuse ausgerichtet
und in einem vorderen Raum eines Fahrgastraums des Fahrzeugs angeordnet.
Allerdings tendieren, aufgrund der ausgerichteten Anordnung dieser
drei Einheiten, die Luftklimaanlagen dieses Typs dazu, einen längeren und
massiveren Aufbau zu haben, und sie sind demzufolge nicht für klein
dimensionierte Kraftfahrzeuge geeignet.
-
Im
Hinblick auf das Vorstehende sind verschiedene, kompakte Luftklimaanlagen
vorgeschlagen worden und in die praktische Benutzung für solche
klein dimensionierte Motorfahrzeuge umgesetzt worden. Eine der Luftklimaanlagen
vom kompakten Typ hat einen solchen Aufbau, dass der Verdampfer und
der Heizeinrichtungskern aufgestellt sind und nahe in einem Gehäuse angeordnet
sind und in Längsrichtung
in einem Motorfahrzeug ausgerichtet sind. Um einen solchen kompakten
Aufbau zu erhalten, ist eine Maßnahme
vorgeschlagen worden, bei der der Kühler und die Heizeinrichtungseinheiten
inte griert sind, wodurch der Verdampfer und der Heizeinrichtungskern
viel näher
zueinander positioniert werden können.
-
Im
Betrieb wird, über
die Einlasseinheit, die an einer Seite des Gehäuses angeordnet ist, Luft zu dem
Verdampfer, um gekühlt
zu werden, geführt
und dann mittels einer Luftmischklappe zu oberen und/oder unteren
Luftströmungswegen
verteilt, wobei der untere Luftweg den Heizeinrichtungskern darin
installiert besitzt. Die Luftmischklappe ist ein Gleitklapen-Typ,
der nach oben und nach unten in den vorderen Austrittsbereichen
der oberen und unteren Luftströmungskanälen gleitet.
Aufgrund der Benutzung dieser Klappe vom Gleit-Typ kann der Abstand zwischen
dem Verdampfer und dem Heizeinrichtungskern verkürzt werden. Die gekühlte Luft,
die zu dem unteren Luftweg gerichtet ist, wird durch den Heizeinrichtungskern
erwärmt
und zu einer Luftmischkammer geführt,
wo sie mit der gekühlten
Luft gemischt wird, die durch den oberen Luftkanal hindurchgeführt ist.
Demzufolge hängt
die Temperatur der Luft, gemischt in der Luftmischkammer, von der Arbeitsposition
der Luftmischklappe ab. Die gemischte Luft, die so eine bestimmte
Temperatur besitzt, wird dann zu verschiedenen Bereichen eines Fahrgastraums über verschiedene
Luftausblasöffnungen, gebildet
in dem Gehäuse,
verteilt. Gewöhnlich
sind Modus-Türen bzw.
-Klappen an den Luftblasöffnungen
vorgesehen, um die Klimaanlage mit einer Vielzahl von Luftverteilungsmoden
auszustatten.
-
Zum
Bewegen der Luftmischklappe dieses Gleit-Typs in der vorstehend
angegebenen Art und Weise wird ein Antriebsmechanismus eingesetzt,
der allgemein zwei Gestelle aufweist, die an seitlichen Seiten der
Luftmischklappe vorgesehen sind, wobei zwei Zahnräder drehbar
durch das Gehäuse
der Klimaanlage gehalten sind und in die Gestelle bzw. Zahnstangen
jeweils eingreifen, und weist ein elektrisches Stellglied auf, das
die Zahnräder
antreibt. Demzufolge werden, wenn das elektrische Stellglied für eine gegebene
Zeit mit Energie beaufschlagt wird, die Zahnräder um bestimmte Winkel gedreht,
und demzufolge wird die Luftmischklappe zu einer erwünschten
Arbeitsposition bewegt.
-
Allerdings
besitzt der vorstehend angegebene Antriebsmechanismus den folgenden
Nachteil.
-
Das
bedeutet, dass, aufgrund der Art des elektrischen Stellglieds, die
Antriebswelle desselben unvermeidbar eine dimensionsmäßige Abweichung von ± 2° im Betriebswinkel
besitzt. Allerdings besitzt gewöhnlich
der Antriebsmechanismus keine Mittel, um eine solche dimensionsmäßige Abweichung
zu kompensieren. Demzufolge ist, aufgrund einer sol chen dimensionsmäßigen Abweichung,
eine Tendenz vorhanden, die auftritt, dass gerade dann, wenn die
Luftmischklappe zu einer Endanschlagposition gekommen ist, eine
Energiezuführung
zu dem elektrischen Stellglied noch fortfährt, das bedeutet, dass ein
Anhalten des elektrischen Stellglieds nicht in der Zeit mit der
Ankunft der Luftmischklappe an der Anschlagsposition abgestimmt
ist. In diesem Fall wird der elektrische Motor durch eine übermäßige Belastung
unvermeidbar beansprucht, und demzufolge wird die Lebensdauer des
elektrischen Stellglieds und demzufolge diejenige des Antriebsmechanismus verkürzt. Um
diesen Nachteil zu lösen,
kann ein Lastsensor, der das elektrische Stellglied unter Erfassen einer übermäßigen Belastung
abschaltet, eingesetzt werden. Allerdings ist in diesem Fall die
Kostensituation beeinträchtigt.
-
Aus
der
EP 0 875 406 A2 ist
eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, wie sie vorstehend angegeben ist,
bekannt.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage,
wie sie vorstehend angegeben ist, zu verbessern, um einen Schutz
des elektrischen Stellglieds gerade dann zu ermöglichen, wenn das Anhalten
des elektrischen Stellglieds nicht exakt mit der Ankunft der Luftmischklappe
an der Anhalteposition in der Zeit abgestimmt ist.
-
Diese
Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung
durch eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage
gelöst,
die umfasst: einen Antriebsmechanismus, der eine verschiebbar installierte
Schiebe-Luftmischklappe antreibt; eine Zahnstange, die die Luftmischklappe
aufweist; eine Zahnradeinheit, die ein Eingangszahnrad und ein Ausgangszahnrad
enthält,
das funktionell mit der Zahnstange in Eingriff ist; ein elektrisches
Stellglied, das die Zahnradeinheit über das Eingangszahnrad antreibt;
und eine flexible Struktur, über
die das Eingangszahnrad und das Ausgangszahnrad integral und koaxial
verbunden sind, wobei die flexible Struktur der Zahnradeinheit einen
Hohlraum, der sich durch das Eingangs- und das Ausgangszahnrad,
die koaxial ausgerichtet sind, hindurch erstreckt, und wenigstens
einen sich kreisförmig
erstreckenden Schlitz umfasst, der in einem zylindrischen Wandabschnitt
des Ausgangszahnrades ausgebildet ist.
-
Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.
-
Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung in größerem Detail anhand von verschiedenen
Ausführungsformen
davon in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
-
1 zeigt
eine Schnittansicht einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage der vorliegenden
Erfindung mit einem Mischklappen-Antriebsmechanismus;
-
2 zeigt
eine Ansicht, die entlang der Richtung des Pfeils "II" der 1 vorgenommen
ist, die darstellt, dass der Luftmischklappen-Antriebsmechanismus
mit einer Schiebe-Luftmischklappe eingesetzt ist;
-
3 zeigt
eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht der Schiebe-Luftmischklappe;
-
4 zeigt
eine horizontal geschnittene Ansicht des Luftmischklappen-Antriebsmechanismus, angeordnet
in einem Gehäuse;
-
5 zeigt
eine Schnittansicht, die entlang der Linie V-V der 4 vorgenommen
ist;
-
6 zeigt
eine Darstellung von paarweise angeordneten Führungsnuten, die in jeder Seitenwand
des Gehäuses
gebildet sind;
-
7 zeigt
eine Seitenansicht einer Zahnradeinheit, die in dem Luftmischklappen-Antriebsmechanismus,
dargestellt in 1, eingesetzt ist, die von der
Richtung des Pfeils VII aus der 8 vorgenommen
ist.
-
8 zeigt
eine Vorderansicht der Zahnradeinheit, die von der Richtung des
Pfeils VIII der 7 vorgenommen ist;
-
9 zeigt
eine Darstellung, die eine vorteilhafte Betriebsweise des Luftmischklappen-Antriebsmechanismus
darstellt;
-
10, 11 und 12 zeigen
Ansichten ähnlich
zu 7, allerdings eine erste, eine zweite und eine
dritte, modifizierte Zahnradeinheit darstellend, die in dem Luftmischklappen-Antriebsmechanismus
einsetzbar sind.
-
Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Für
ein einfacheres Verständnis
wird die folgende Beschreibung mit der Hilfe verschiedener Richtungsausdrücke vorgenommen, wie
beispielsweise obere, untere, links, rechts, nach oben, nach unten,
und dergleichen. Allerdings sollte angemerkt werden, dass solche
Ausdrücke
nur in Bezug auf eine Zeichnung oder Zeichnungen, auf denen das
entsprechende Teil oder die Teile dargestellt ist beziehungsweise
sind, zu verstehen sind.
-
In
den 1 bis 9, insbesondere der 1,
ist in einer geschnittenen Art und Weise eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage
der vorliegenden Erfindung mit einem Luftmischklappen-Antriebsmechanismus
M dargestellt.
-
Wie
dargestellt ist, weist die Klimaanlage eine Kühlereinheit 1 und
eine Heizeinrichtungseinheit 2 auf, die integriert sind
und in einem Kunststoffgehäuse
C installiert sind. Diese zwei Einheiten 1 und 2 werden,
wenn sie in einem entsprechenden Motorfahrzeug befestigt werden,
an einer vorderen und hinteren Position in Bezug auf eine Längsachse
des Fahrzeugs ausgerichtet und angeordnet. Aufgrund der nachfolgend
angegebenen, einzigartigen Anordnung der zwei Einheiten 1 und 2 besitzt
das Gehäuse C
eine verringerte Länge
in Längsrichtung.
Das Gehäuse
C weist ein vorderes Halbgehäuse
und ein hinteres Halbgehäuse
auf, die in einer Fläche
mit Fläche verbindenden
Art und Weise verbunden sind.
-
Innerhalb
des Gehäuses
C sind ein einströmseitiger
Luftströmungskanal
DAP, einen Strömungskanal
HAP für
erwärmte
Luft und ein Bypass-Luftströmungskanal
BAP definiert. Das bedeutet, dass der Strömungskanal HAP für erwärmte Luft
und der Bypass-Luftströmungskanal
BAP von einem ausströmseitigen
Ende des einströmseitigen
Luftströmungskanals
UAP verzweigt sind.
-
Innerhalb
des einströmseitigen
Luftströmungskanals
UAP ist ein Verdampfer 3 installiert, der im Wesentlichen
vertikal aufrecht steht, und innerhalb des Strömungskanals HAP für erwärmte Luft
ist ein Heizeinrichtungskern 4 installiert, der gleitend
so geneigt ist, wie dies dargestellt ist. Aufgrund des Vorhandenseins
des Verdampfers 3 wird eine Luftströmung in dem einströmseitigen
Luftströmungskanal UAP
gekühlt,
und aufgrund des Vorhandenseins des Heizeinrichtungskerns 4 wird
Luft, die in dem Luftströmungskanal
HAP für
erwärmte
Luft strömt,
aufgrund der stehenden Haltung, eingenommen durch sowohl den Verdampfer 3 als
auch den Heizeinrichtungskern 4, erwärmt, der Abstand dazwischen
kann verringert werden und demzufolge kann die Länge in Längsrichtung des Gehäuses C verringert
werden.
-
An
den Mündungsbereichen
des Bypass-Luftströmungskanals
BAP und des Strömungskanals
HAP für
erwärmte
Luft ist vertikal eine Luftmischklappe D angeordnet, die nach unten
und nach oben verschoben wird. Die Luftmischklappe D ist von einem
Gleit- bzw. Schiebe-Typ
und wird durch den Luftmischklappen-Antriebsmechanismus M angetrieben,
wie dies nachfolgend im Detail beschrieben wird. Durch Verschieben
der Luftmischklappe D wird der Öffnungsgrad
des Mündungsbereichs
jedes Luftströmungskanals
BAP oder HAP variiert. Das bedeutet, dass im Betrieb gekühlte Luft
von dem einströmseitigen
Luftströmungskanal
UAP zu den zwei Luftströmungskanälen BAP
und HAP durch eine Rate, bestimmt durch die Position der Luftmischklappe
D, verteilt wird. Wenn die Luftmischklappe D ihre oberste Anschlagposition
annimmt, wie dies in 1 dargestellt ist, ist der Bypass-Luftströmungskanal
BAP vollständig
geschlossen und der Strömungskanal HAP
für erwärmte Luft
ist vollständig
geöffnet.
In diesem Fall wird die gekühlte
Luft von dem einströmseitigen
Luftströmungskanal
UAP vollständig
zu dem Strömungskanal
HAP für
erwärmte
Luft geführt
und demzufolge erwärmt.
-
Der
Bypass-Luftströmungskanal
BAP und der Strömungskanal
HAP für
erwärmte
Luft sind an deren ausströmseitigen
Bereichen so angepasst, um eine Luftmischkammer neu zu bilden. Für diese
Anpassung ist eine Luftführungswand
G in dem Gehäuse
C vorgesehen, die sich von dem Strömungskanal HAP für erwärmte Luft
zu der Luftmischkammer 9 erstreckt. Demzufolge können gekühlte Luft
von dem Bypass-Luftströmungskanal
BAP und erwärmte
Luft von dem Strömungskanal
HAP für
erwärmte
Luft in der Luftmischkammer 9 so gemischt werden, um eine bestimmte
Temperatur, bestimmt durch die Position der Luftmischklappe D, zu
haben.
-
Von
der Luftmischkammer 9 erstrecken sich drei ausströmseitige
Luftströmungskanäle D1, D2 und
D3, die zu jeweiligen Luftblasöffnungen 6a, 7a und 8a,
gebildet in dem Gehäuse
C, führen.
-
Wie
dargestellt ist, bildet die Luftführungswand G einen Teil des
dritten Kanals D3. Diese Kanäle
D1, D2 und D3 sind jeweils mit schwenkbaren Modustüren 6, 7 und 8 versehen.
Demzufolge kann die in der Temperatur konditionierte Luft in der
Luftmischkammer 9 zu verschiedenen Bereichen eines Fahrgastraums über ausgewählte solche
der Luftblasöffnungen 6a, 7a und 8a verteilt
werden, die durch die entsprechende Modustüren 6, 7 und 8 geöffnet sind.
Dabei wird die Luftblasrate an jeder Öffnung 6a, 7a oder 8a entsprechend
dem Öffnungsgrad
der entsprechenden Modustür 6, 7 oder 8 variiert.
-
Wie
anhand der 3 zu sehen ist, weist die Luftmischklappe
D eine Türpassung 12 auf,
die im Wesentlichen rechtwinklig und gekrümmt in der Form ist. Wie anhand
der 1 zu sehen ist, besitzt die Türpassung 12 beziehungsweise
der Türrahmen 12 eine Größe, um vollständig den
Mündungsbereich
jedes der Bypass- und erwärmten
Luftströmungskanäle BAP und
HAP zu verschließen,
und die Türpassung 12 ist
so angeordnet, dass eine konkave, innere Oberfläche davon zur Einströmseite hinweist,
das bedeutet zu dem Verdampfer 3 hin. Diese in Richtung der
Einströmseite
hinweisende Anordnung bringt eine beruhigte beziehungsweise geglättete Luftströmung zu
einem erwünschten
Kanal hin, das bedeutet zu dem Mündungsbereich
des Bypass-Luftströmungskanals
BAP oder demjenigen des Strömungskanals
MAP für
erwärmte
Luft, mit sich, da, wie anhand der 1 zu sehen
ist, die konkave innere Oberfläche
des Türrahmens 12 so
arbeitet, um störungsfrei
gekühlte
Luft zu dem Strömungskanal
HAP für
erwärmte
Luft (oder den Bypass-Luftströmungskanal
BAP) zu führen.
-
Wie
anhand der 2 und 3 zu sehen ist,
weist die Türpassung 12 obere
und untere flache Bereiche 12a und einen gekrümmten mittleren
Bereich 12b auf. Eine konvexe, äußere Oberfläche der Türpassung 12 ist mit
einem Dichtelement 15 ausgekleidet, wie beispielsweise
einer geschäumten
Polyurethanmatte oder dergleichen. Die Türpassung 12 ist an
deren konkaver, innerer Oberfläche
mit zwei beabstandeten Verstärkungsplatten 16 versehen,
um eine steife Struktur davon zu erhalten. Diese Verstärkungsplatten 16 können auch
als Luftführungsplatten dienen.
-
Wie
am besten in 3 dargestellt ist, besitzt die
Türpassung 12 laterale
Seiten, die ähnlich dem
gekrümmten
mittleren Bereich 12b gekrümmt sind. Jede laterale Seite
ist an deren konkaver innerer Seite mit einer Zahnstange 17 gebildet,
die eine Mehrzahl von ausgerichteten Zähnen besitzt.
-
Wie
anhand der 1 und 2 zu sehen ist,
werden, unter einer Montage, die jeweiligen Zahnradeinheiten 20 des
Luftmischklappen-Antriebsmechanismus M betriebsmäßig mit den Zahnstangen 17 der
Türpassung 12 in
einer solchen Art und Weise in Eingriff gebracht, wie dies nachfolgend
beschrieben wird. Demzufolge werden, unter einer Betätigung des
Luftmischklappen-Antriebsmechanismus M, die Zahnradeinheiten 20 gedreht
und demzufolge wird die Luftmischklappe D nach oben oder nach unten bewegt.
-
Für eine Führung der
Bewegung nach oben und nach unten der Mischklappe D ist ein Luftmischklappen-Führungsmechanismus
vorgesehen. Wie anhand der 2 und 3 zu
sehen ist, weist der Führungsmechanismus
zwei Paare von Führungsrollen 18 auf,
die drehbar mit oberen und unteren Eckenbereichen der lateralen
Seiten der Türpassung 12 verbunden
sind. Es sollte angemerkt werden, dass sich jede der Führungsrollen 18 um eine
Achse dreht, die parallel zu einer gemeinsamen Achse der Zahnradeinheiten 20 liegt.
Diese zwei Paare von Führungsrollen 18 sind
jeweils in zwei Paaren von Führungsnuten 19 aufgenommen,
die in gegenüberliegenden
Seitenwänden
des Gehäuses
C vorgesehen sind, wie dies anhand der 4 und 6 verständlich ist.
-
Wie
in 6 dargestellt ist, ist jedes Paar der Führungsnuten 19 so
angeordnet, um einen Bogenabschnitt eines Kreises zu bilden. Jede
Führungsnut 19 liegt
in der Form eines mit Nuten versehenen Nockens vor. Es sollte angemerkt
werden, dass die oberen zwei Führungsrollen 18 in
den oberen zwei Führungsnuten 19 aufgenommen
sind und dass die unteren zwei Führungsrollen 18 in
den unteren zwei Führungsnuten 19 aufgenommen
sind.
-
Die
gekrümmte
Luftmischklappe D wird demzufolge nach oben und nach unten entlang
einer vorgegebenen Art und Weise, die durch das Paar der Führungsnuten 19 vorgegeben
werden, bewegt, und zwar entsprechend so, wie die entsprechenden
Führungsrollen 18 laufen.
Allerdings können,
anstelle der drehbaren Führungsrollen 18,
befestigte Führungsstifte
verwendet werden.
-
In
dem Nachfolgenden wird das Detail des Luftmischklappen-Antriebsmechanismus
M beschrieben.
-
Wie
vorstehend beschrieben worden ist, werden, zum Bewegen der gekrümmten Luftmischklappe
D entlang der vorgegebenen Art und Weise, bestimmt durch die zwei
Paare der Führungsnuten 19,
die zwei Zahnradeinheiten 20 eingesetzt. Wie anhand der 2 und 4 zu
sehen ist, sind diese zwei Zahnradeinheiten 20 koaxial
durch eine Verbindungswelle 21 verbunden.
-
Wie
anhand der 1 zu sehen ist, wird, zum Antreiben
der Zahnradeinheiten 20, ein elektrisches Stellglied 29 eingesetzt,
das an einer der gegenüberliegenden
Seitenwände
des Gehäuses
C befestigt ist. Das elektrische Stellglied 29 weist einen elektrischen
Motor und ein Geschwindigkeitsuntersetzungsgetriebe, die in einem
Gehäuse
installiert sind, auf.
-
Wie
wiederum 6 zeigt, besitzen die Führungsnuten 19 einen
Krümmungsradius "r", der im Wesentlichen gleich zu demjenigen
der Krümmung der
Luftmischklappe D ist. Wie zuvor erwähnt worden ist, nehmen die
zwei Paare der Führungsnuten 19 die jeweiligen
Führungsrollen 18 der
gekrümmten
Luftmischklappe D auf. Aufgrund der Art der vier Tragepunkte, vorgesehen
zwischen der Luftmischklappe D und den Führungsnuten 19, kann
eine stabile Lagerung der Luftmischklappe D relativ zu den gegenüberliegenden
Seitenwänden
des Gehäuses
C erreicht werden, und demzufolge wird, gerade dann, wenn die Luftmischklappe
D durch einen starken Druck aufgrund der strömenden Luft angezogen wird,
eine laute Vibration der Tür
D unterdrückt
werden.
-
Wie
in 6 dargestellt ist, besitzt jede Führungsnut 19 beide
Enden 19a, die schräg
nach hinten gebogen sind, das bedeutet in einer Abwärtsrichtung. Mit
diesen gebogenen Enden 19a kann die Luftmischklappe D nach
hinten um einen bestimmten Weg verschoben werden, wenn deren oberste
oder unterste Anschlagsposition so angenommen wird, dass, wie anhand
der 1 und 4 zu sehen ist, die Klappe D
das Dichtelement gegen die Trennwände 31 des Gehäuses C drücken kann,
um dadurch eine Dichtung dazwischen zu erreichen. Das bedeutet,
dass, wenn die Luftmischklappe D zu einer solchen vollständig geschlossenen
Position für
den Bypass-Luftströmungskanal
BAP oder für
den erwärmten
Luftströmungskanal
HAP gebracht wird, das Schließen
des Kanals BAP oder HAP durch die Luftmischklappe D sicher und stabil
vorgenommen wird. Es ist anzumerken, dass das Dichtelement 15 von den
Trennwänden 31 dann
weggehalten wird, wenn die Luftmischklappe D zwischen Positionen,
andere als die oberste und die unterste Anschlagposition, annimmt.
Das bedeutet, dass nur dann, wenn die Dichtung tatsächlich benötigt wird,
das Dichtelement 15 gegen die Trennwände 31 gedrückt wird,
was die Dichtfunktion des Dichtelements 15 für eine längere Zeit
aufrecht erhalten kann. Tatsächlich
wird, gewöhnlich,
das Dichtelement 15 von den Trennwänden 31 weg gehalten
und demzufolge wird die Bewegung der Luftmischklappe D störungsfrei
beziehungsweise glatt durchgeführt.
-
Wie
anhand der 2 und 8 zu sehen ist,
weist jede Zahnradeinheit 20 ein hohles Eingangszahnrad 22 und
ein hohles Ausgangszahnrad 23 auf, die koaxial und integral über einen
hohlen, zylindrischen Lagerbereich CB (siehe 8) verbunden
sind. Wie im Detail nachfolgend beschrieben werden wird, ist, innerhalb
des Hohlraums der Zahnradeinheit 20, integral eine querschnittsförmige Nabenstruktur
HS installiert. Das Eingangszahnrad 22 nimmt einen Antrieb
von dem elektrischen Stellglied 19 über ein Übertragungselement (nicht dargestellt) auf
und das Ausgangszahnrad 23 steht mit der entsprechenden
Zahnstange 17 an der Luftmischklappe D in Eingriff. Jedes
Zahnrad 22 oder 23 besitzt Zähne 24 oder 25,
die dort herumgebildet sind.
-
Wie
anhand der 4 zu sehen ist, ist der hohle,
zylindrische Lagerbereich CB jeder Zahnradeinheit 20 drehbar
in einer Öffnung,
gebildet in der Seitenwand des Gehäuses C, aufgenommen.
-
Wie
anhand der 5 zu sehen ist, greifen die
Zähne 25 des
Ausgangszahnrades 23 in die Zähne der entsprechenden Zahnstange 17 der
Mischklappe D ein. Demzufolge wird, wenn das Ausgangszahnrad 23 gedreht
wird, die Mischklappe D nach oben und nach unten verschoben, wie
dies zuvor erwähnt
worden ist. Die Zähne 25 des
Ausgangszahnrads 23 weisen eine Reihe von kürzeren Zähnen 25b auf,
die auf einem umfangsmäßigen Hauptbereich des
Zahnrads 23 angeordnet sind, und zwei Gruppen von größeren Zähnen 25a,
die auf den umfangsmäßig gegenüberliegenden
Endbereichen des Zahnrads 23 angeordnet sind. Es sollte
angemerkt werden, dass sich die Höhe der höheren Zähne 25a stufenweise
erhöht,
wenn sich die Position dem Abschlussende nähert. Demzufolge wird, wenn
das Ausgangszahnrad 23 so zu einer solchen Endposition
gedreht wird, dass eine der zwei Gruppen von höheren Zähnen 25a mit den Zähnen der
entsprechenden Zahnstange 17 in Eingriff kommt, die Luftmischklappe
D nach hinten (nämlich
nach rechts in der Zeichnung) durch die längeren Zähne 25a gedrückt. In
der vorliegenden Erfindung ist eine solche Endposition des Ausgangszahnrads 23 dann
gegeben, wenn die Luftmischklappe D die oberste oder die unterste
Anschlagsposition annimmt.
-
Wie
auch anhand der 5 zu sehen ist, weisen die Zähne der
Zahnstange 17 eine Reihe von kürzeren Zähnen 17a, die an Längsendbereichen
der Zahnstange 17 angeordnet sind, auf. Es ist anzumerken,
dass sich die Höhe
der längeren
Zähne 17a stufenweise
erhöht,
wenn sich die Position dem Abschlussende nähert. In der Erfindung gelangen, wenn
das Ausgangszahnrad 23 die vorstehend erwähnte Endposition
annimmt, die längeren
Zähne 25a des
Ausgangszahnrads 23 mit den längeren Zähnen 17a der Zahnstange 17 in
Eingriff. Hierdurch wird der ineinander greifende Eingriff zwischen
dem Ausgangszahnrad 23 und der Zahnstange 17 an
der obersten oder untersten Anschlagsposition der Luftmischklappe
D sicher erhalten.
-
In
den 7 und 8 ist das Detail der Zahnradeinheit 20 dargestellt.
-
Die
Zahnradeinheit 20 ist aus einem geformten Kunststoff, erhalten
durch Spritzgießen,
hergestellt. Polypropylen, Polyacetal, Nylon (Handelsmarke), und
dergleichen, sind als das Material für die Zahnradeinheit 20 verwendbar.
-
Wie
vorstehend erwähnt
worden ist, weist die Zahnradeinheit 20 das hohle Eingangszahnrad 22 und
das hohle Ausgangszahnrad 23 auf, die koaxial und integral über den
hohlen, zylindrischen Lagerbereich CB (siehe 8) verbunden
sind. Wie anhand der 7 zu sehen ist, ist, innerhalb
des Hohlraums der Zahnradeinheit 20, koaxial und integral
die Nabenstruktur HS gebildet, die einen kreuzförmigen Querschnitt besitzt.
Die Nabenstruktur HS ist so aufgebaut, um ein Ende einer Verbindungswelle 21 (siehe 2)
zu erfassen.
-
Wie
anhand der 7 und 8 zu sehen ist,
ist das hohle Ausgangszahnrad 23 an seinem zylindrischen
Wandbereich mit einem sich zirkular erstreckenden Schlitz 26 ausgebildet.
Wie in 8 dargestellt ist, erstreckt sich der Schlitz 26 über die
Dicke des Ausgangszahnrads 23. Wie in 7 dargestellt
ist, ist, zwischen gegenüberliegenden
Enden des sich zirkular erstreckenden Schlitzes 26, ein
Brückenbereich 27 des
Ausgangszahnrads 23 vorgesehen, der eine bestimmte Flexibilität aufgrund
seiner schmaleren Form besitzt.
-
Es
sollte nun angemerkt werden, dass, aufgrund der Vorsehung des Schlitzes 26 und
des flexiblen Brückenbereichs 27,
das Ausgangszahnrad 23 eine Flexibilität relativ zu der Nabenstruktur
HS haben kann, das bedeutet relativ zu dem Eingangszahnrad 22.
Genauer gesagt wird das Auslenken des Ausgangszahnrads 23 hauptsächlich an
dem flexiblen Brückenbereich 27 durchgeführt. Demzufolge bringt,
wenn, mit der Luftmischklappe D angehalten gehalten, das Eingangszahnrad 22 mit
einer bestimmten Antriebskraft von dem elektrischen Stellglied 29 beaufschlagt
wird, eine anfängliche
Drehung des Eingangszahnrads 22 eine bestimmte Ablenkung
des Ausgangszahnrads 23 an dem Brückenbereich 27 mit
sich.
-
Wie
anhand der 7 zu sehen ist, ist der Brückenbereich 27 nahe
den längeren
Zähnen 25a des
Ausgangszahnrads 23 positioniert, genauer gesagt zwischen
den gegenüberliegenden
zwei der längeren
Zähnen 25a.
Mit dieser Anordnung besitzt der Brückenbereich 27 eine
ausreichende Dicke in der radialen Richtung, da der Bereich zwischen
den gegenüberliegenden
zwei der längeren
Zähne 25a frei von
den Zähnen 25 ist.
Natürlich
kann der Brückenbereich 27 an
anderen Positionen vorgesehen sein, wie beispielsweise einer Position
nahe der kürzeren Zähne 25b.
Weiterhin können,
wie im Detail nachfolgend beschrieben werden wird, viele Brückenbereiche
für die
flexible, allerdings sichergestellte, Verbindung zwischen dem Ausgangszahnrad 23 und
dem Eingangszahnrad 22 vorgesehen werden.
-
Wie
anhand der 7 zu sehen ist, kann das Ausgangszahnrad 23 zwei
kleine Vorsprünge 28,
die in den sich zirkular erstreckenden Schlitz 26 vorstehen,
haben. In der dargestellten Ausführungsform sind
diese Vorsprünge 28 auf
einer Außenseitenfläche des
Schlitzes 26 gebildet. Unter Ablenkung des Ausgangszahnrads 23 wird
jeder Vorsprung 28 in einen Anschlag mit einer Innenseitenfläche des
Schlitzes 26 gebracht, was die Flexibilität des Ausgangszahnrads 23 relativ
zu dem Eingangszahnrad 22 kontrolliert. Durch Änderung
der Größe und der
Position der Vorsprünge 28 wird
die Flexibilität
des Ausgangszahnrads 23 variiert. Natürlich können, falls erwünscht, die
Vorsprünge 28 der
Zähne 25 auf
der Innenseitenfläche
des Schlitzes 26 gebildet sein.
-
Nachfolgend
wird die Betriebsweise des Luftmischklappen-Antriebsmechanismus
M, wie er vorstehend beschrieben ist, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
-
Zur
Vereinfachung des Verständnisses
wird die Beschreibung in Bezug auf den Zustand, wie er in 1 dargestellt
ist, begonnen.
-
In
diesem Zustand verschließt
die Luftmischklappe D vollständig
den Bypass-Luftströmungskanal BAP,
während
der Luftströmungskanal
HAP für
erwärmte
Luft vollständig
offen ist. Die oberen Seitenführungsrollen 18 der
Mischklappe D sind in den oberen gebogenen Enden 19a der
oberen Seitenführungsnuten 19 aufgenommen
und die unteren Seitenführungsrollen 18 der
Mischklappe D sind in den oberen Enden 19a der unteren
Seitenführungsnuten 19 aufgenommen.
Weiterhin greifen die längeren Zähne 25a an
einem Endteil jedes Ausgangszahnrads 23 in die längeren Zähne 17a der
unteren Seite der entsprechenden Zahnstange 17 der Luftmischklappe
D ein. Demzufolge wird die Luftmischklappe D, vorgespannt nach rechts
in der Zeichnung, das Dichtelement 15 gegen die Trennwände 31 drückend, gehalten.
Unter diesem Zustand tritt gekühlte Luft
von dem einströmseitigen
Luftströmungskanal DAP
in nur den Strömungskanal
HAP für
die erwärmte
Luft ein, wie dies durch einen gebogenen, dicken Pfeil angezeigt
ist.
-
Wenn
nun das elektrische Stellglied 29 mit Energie beaufschlagt
wird, um in einer gegebenen Richtung zu laufen, dreht sich jede
Zahnradeinheit 20 in Uhrzeigerrichtung in 1.
Hierdurch wird die gekrümmte
Luftmischklappe D nach unten entlang des gegebe nen Wegs, gebildet
durch das Paar der Führungsnuten 19,
verschoben, wie dies vorstehend beschrieben worden ist.
-
Wenn
die Luftmischklappe D zu der untersten Anschlagposition gelangt,
unterbricht ein Positionssensor die Stromzuführung des elektrischen Stellglieds 29.
An dieser untersten Anschlagsposition der Luftmischklappe D wird
der Bypass-Luftströmungskanal
BAP vollständig
geöffnet
und der Strömungskanal
HAP für
die erwärmte
Luft wird vollständig
geschlossen.
-
In
diesem Fall nimmt der Luftmischklappen-Antriebsmechanismus M den
Zustand an, wie er in 9 dargestellt ist. Das bedeutet,
dass die oberen Seitenführungsrollen 18 der
Tür D in
den unteren, gebogenen Ende 19a der oberen Seitenführungsnuten 19 aufgenommen
sind und die unteren Seitenführungsrollen 18 der
Tür D in
den unteren, gebogenen Enden 19a der unteren Seitenführungsnuten 19 aufgenommen
sind. Weiterhin greifen die längeren
Zähne 25a an
dem anderen Endteil des Ausgangszahnrads 23 in die längeren Zähne 17a der
höheren
Seite der Zahnstange 17 der Mischklappe D ein. Demzufolge
wird die Luftmischklappe D nach rechts in 9 vorgespannt,
was das Dichtelement 15 gegen die Trennwände 31 drückt. Unter
diesem Zustand tritt gekühlte
Luft von dem einströmseitigen
Luftströmungskanal
UAP nur in den Bypass-Luftströmungskanal BAP
ein. Das bedeutet, dass, in diesem Fall, ein so genannter "full cool mode" durch die Klimaanlage eingerichtet
wird.
-
Nachfolgend
wird ein vorteilhafter Betrieb des Luftmischklappen-Antriebsmechanismus
M unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
-
Falls
aufgrund einer unvermeidbaren, dimensionsmäßigen Abweichung der Teile
des Mechanismus M ein Anhalten des elektrischen Stellglieds 29 nicht
exakt mit der Ankunft der Mischklappe D an der untersten Anschlagsposition
abgestimmt ist, das bedeutet, falls das Anhalten des elektrischen
Stellglieds 29 stattfindet, kurz nachdem die Luftmischklappe
D an der untersten Anschlagposition ankommt, werden die längeren Zähne 25a der
rechten Seite des Ausgangszahnrads 23 (aus Sicht der Zeichnung),
in Eingriff stehend mit den längeren
Zähnen 17a der
oberen Seite der Zahnstange 17, mit einer bestimmten Gegenkraft
in der Richtung des Pfeils A beaufschlagt werden. Allerdings bringt,
in diesem Fall, aufgrund einer Funktion des flexiblen Brückenbereichs 27,
die Gegenkraft, aufgebracht auf die längeren Zähne 17a, ein geringes,
allerdings bestimmtes, Schwenken des Ausgangszahnrads 23 in
der Richtung des Pfeils B um den Brückenbereich 27 mit sich, bis
die Vorsprünge 28 des
Schlitzes 26 in Anschlag mit der Innenseitenfläche des
Schlitzes 26 gebracht werden. Das bedeutet, dass, unter
einem solchen gut zeitlich abgestimmten Fall, das Ausgangszahnrad 23 eine
Rückführbewegung
relativ zu dem Eingangszahnrad 22 bewirkt. Dieses Rückführphänomen ist
sehr vorteilhaft, da das elektrische Stellglied 29 davor
bewahrt wird, dass es mit einer übermäßigen Last
beaufschlagt wird. Das bedeutet, dass ein solches Phänomen die
unvermeidbare dimensionsmäßige Abweichung
der verschiedenen Teile des Mechanismus M und demzufolge ein weiches
Absorbieren von Schlägen,
aufgebracht auf die längeren Zähne 25a des
Ausgangszahnrads 23 und auf die längeren Zähne 17a der Zahnstange 17,
kompensieren kann.
-
Die
Flexibilität
des Ausgangszahnrads 23 relativ zu dem Eingangszahnrad 22 wird
leicht durch Variieren der Größe und der
Form des Schlitzes 26, des Brückenbereichs 27 und
der Vorsprünge 28 geändert.
-
In 10 ist
eine erste modifizierte Zahnradeinheit 20a dargestellt,
die in dem Mischklappen-Antriebsmechanismus, wie er vorstehend beschrieben ist,
einsetzbar ist.
-
Wie
in dieser Modifikation 20a dargestellt ist, erstreckt sich
der zirkular erstreckende Schlitz 26a um einen oberen Teil
des Ausgangszahnrads 23 herum, wo die rechtsseitigen und
linksseitigen längeren Zähne 25a des
Zahnrads 23 vorgesehen sind. In dieser Modifikation beträgt der zentrale
Winkel, definiert zwischen gegenüberliegenden
Enden des Schlitzes 26a, ungefähr 180° ± 45°, und vorzugsweise ungefähr 180° bis ungefähr 210°. Demzufolge
wird ein breiterer Brückenbereich 27a an
einem unteren Teil des Ausgangszahnrads 23 definiert. Mit
anderen Worten ist, in dieser ersten Modifikation 20a,
ein schmaler Brückenbereich
nicht vorgesehen.
-
Demzufolge
werden, aufgrund der schlechten Zeitabstimmung zwischen dem Anhalten
des elektrischen Stellglieds 29 und der Ankunft der Mischklappe
D an der Endanschlagposition, die rechtsseitigen, längeren Zähne 25a des
Ausgangszahnrads 23 (aus Sicht der Zeichnung) mit einer
bestimmten Gegenkraft, ähnlich
wie in der vorstehend erwähnten
Art und Weise, wie sie in 9 dargestellt ist,
beaufschlagt, wobei das Ausgangszahnrad 23 leicht, aber
bestimmt, in derselben Richtung aufgrund einer Deformation des oberen
Teils desselben ausgelenkt wird. Demzufolge werden im Wesentlichen
dieselben Vorteile erhalten, wie sie entsprechend in dem Antriebsmechanismus
M, der diese erste modifizierte Zahnradeinheit 20a einsetzt,
erhalten werden.
-
In 11 ist
eine zweite modifizierte Zahnradeinheit 20b dargestellt,
die auch in dem Luftmischklappen-Antriebsmechanismus, wie er vorstehend
beschrieben ist, einsetzbar ist.
-
Wie
dargestellt ist, sind, in dieser zweiten Modifikation 20b,
zwei halbkreisförmige
Schlitze 26b symmetrisch in dem Ausgangszahnrad 23 vorgesehen,
was obere und untere, schmalere Brückenbereiche 27b zwischen
gegenseitig zueinander hinweisenden Enden der Schlitze 26b belässt. In
dieser Modifikation ist der obere Brückenbereich 27b nahe
den längeren
Zähnen 25a der
rechten Seite und der linken Seite angeordnet und der untere Brückenbereich 27b ist
an einer diametral gegenüberliegenden
Position des oberen Brückebereichs 27b angeordnet. Weiterhin
ist das Ausgangszahnrad 23 innerhalb der halbkreisförmigen Schlitze 26b mit
zwei kürzeren, gebogenen
Schlitzen 28a und 28b ausgebildet, die sich jeweils
durch den oberen oder den unteren Brückenbereich 27b erstrecken,
wie dies dargestellt ist. Wie dargestellt ist, sind die kürzeren,
gebogenen Schlitze 28a und 28b an diametral gegenüberliegenden
Bereichen des Ausgangszahnrads 23 angeordnet. Vorzugsweise
ist der Mittenwinkel, definiert zwischen gegenüberliegenden Enden jedes kürzeren, gebogenen
Schlitzes 28a oder 28b, kleiner als 30°, im Gegensatz
zu 90°.
In der dargestellten Modifikation ist der obere gebogene Schlitz 28a länger als
der untere eine 28b. Demzufolge sind, in dieser zweiten Modifikation 20b,
zwei schmalere Brückenbereiche 27b vorgesehen.
-
Aus
demselben Grund, wie er in der vorstehend erwähnten ersten Modifikation 20a erwähnt ist, kann
das Ausgangszahnrad 23 relativ zu dem Eingangszahnrad 22 abgelenkt
werden, wenn es mit einer bestimmten Gegenkraft über die längeren Zähne 25a beaufschlagt
wird.
-
In 12 ist
eine dritte, modifizierte Zahnradeinheit 20c dargestellt,
die auch in dem Mischklappen-Antriebsmechanismus, wie er vorstehend beschrieben
ist, einsetzbar ist.
-
Wie
dargestellt ist, sind, in dieser dritten Modifikation 20c, ähnlich zu
der vorstehend erwähnten zweiten
Modifikation 20b, zwei halbkreisförmige Schlitze 26d symmetrisch
in dem Ausgangszahnrad 23 vorgesehen, was obere und untere
schmalere Brückenbereiche 27d zwischen
den zueinander hin weisenden Enden der Schlitze 26d belässt. Weiterhin sind, ähnlich zu
der zweiten Modifikation 20b, innerhalb der halbkreisförmigen Schlitze 26d,
zwei gebogene Schlitze 26c vorgesehen, die sich jeweils
durch den oberen oder unteren Brückenbereich 27d erstrecken,
wie dies dargestellt ist. In dieser dritten Modifikation 20c sind
die gebogenen Schlitze 26c ausreichend lang, um zwei schmalere
Brückenbereiche 27c zwischen
zueinander hin weisenden Enden der gebogenen Schlitze 26c zu
bilden. Demzufolge sind, in dieser dritten Modifikation 20c,
vier schmalere Brückenbereiche 27d und 27c vorgesehen.
-
Demzufolge
kann, aus demselben Grund, wie er vorstehend erwähnt ist, das Ausgangszahnrad 23 relativ
zu dem Eingangszahnrad 22 abgelenkt werden, wenn eine bestimmte
Gegenkraft durch die längeren
Zähne 25a aufgenommen
wird.
-
Obwohl
die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf
eine solche Ausführungsform
beschränkt. Verschiedene
Modifikationen und Variationen der Ausführungsformen werden für Fachleute
auf dem betreffenden Fachgebiet, im Hinblick auf die vorstehenden
Lehren, ersichtlich werden. Die Erfindung ist durch die Angaben
der Ansprüche
bestimmt.
-
Wie
vorstehend beschrieben ist, sind Luftmischklappen-Antriebsmechanismen
eines Typs vorgesehen, der eine so genannte Zahnstangen- und Ritzel-Anordnung
einsetzt, die in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage verwendet wird
und sicher das elektrische Stellglied gerade dann schützen kann, wenn
eine Stromzufuhr des elektrischen Stellglieds für eine Weile nach der Ankunft
der Luftmischklappe an der Anschlagposition fortführt.
-
Insbesondere
treibt der Antriebsmechanismus eine Luftmischklappe vom Gleit-Typ
an, die gleitend in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage installiert
ist; und weist eine Zahnstange, verbunden mit der Luftmischklappe,
eine Zahnradeinheit, die ein Eingangszahnrad, ein Ausgangszahnrad
und eine flexible Struktur, über
die das Eingangszahnrad und das Ausgangszahnrad integral und koaxial
verbunden sind, wobei das Ausgangszahnrad betriebsmäßig mit
der Zahnstange in Eingriff steht; und ein elektrisches Stellglied
zum Antreiben der Zahnradeinheit über das Eingangszahnrad; auf.
-
Die
beschriebene Zahnradeinheit ist aus einem Kunststoff aufgebaut und
weist ein hohles Eingangszahnrad; ein hohles Ausgangszahnrad; und eine
flexible Struktur auf, über
die das Eingangs- und Ausgangszahnrad koaxial und integral verbunden sind.