DE102004040817B4

DE102004040817B4 - Abgasklappeneinrichtung

Info

Publication number: DE102004040817B4
Application number: DE200410040817
Authority: DE
Inventors: Hans Gerards; Tobias Wagner; Stephan Chassée
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2004-08-24
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2024-08-25
Also published as: DE102004040817A1

Abstract

Abgasklappeneinrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einer in einem Gehäuse (10) angeordneten Abgasklappe (12), einer mit der Abgasklappe (12) verbundenen Klappenwelle (14) und einer mit der Klappenwelle (14) verbundenen Stelleinrichtung (20) zum Schwenken der Abgasklappe, wobei eine Abtriebswelle (1) der Stelleinrichtung (20) mit der Klappenwelle (14) fluchtet, und wobei die Stelleinrichtung (20) in der Nähe der Abgasklappe (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (20) über eine im Betrieb ein- und auskoppelbare Kupplung (16) direkt mit der Klappenwelle (14) verbunden ist, derart, dass im ausgekoppelten Zustand eine Wärmeübertragung vermeidbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasklappeneinrichtung für Kraftfahrzeuge.
Insbesondere bei großvolumigen Motoren ist es bekannt, einzelne Zylinder abzuschalten, um in bestimmten Fahrsituationen Treibstoff zu sparen. Um auch bei abgeschalteten Zylindern einen ausreichenden Gegendruck in dem Abgasstrang zu gewährleisten, sind in einzelnen Abgasrohren Abgasklappen vorgesehen. Mit Hilfe der Abgasklappen können einzelne Abgasrohre teilweise oder vollständig verschlossen werden. Ferner sind derartige Abgasklappen vorgesehen, um auch bei abgeschalteten Zylindern ein Motorgeräusch simulieren zu können, dass dem Motorgeräusch entspricht, wenn sämtliche Zylinder eingeschaltet sind. Zum Betätigen der Abgasklappen, die unmittelbar in einem Abgasrohr oder einem in das Abgasrohr eingesetzten Gehäuse angeordnet sind, sind die Abgasklappen über Klappenwellen schwenkbar gelagert. Mit einem Ende der Klappenwelle ist eine Stelleinrichtung verbunden. Die Verbindung der Stelleinrichtung mit der Klappenwelle erfolgt über ein Gestänge oder einen Bowdenzug, so dass die Stelleinrichtung in einem gewissen Abstand zum Abgasstrang angeordnet werden kann. Dies ist erforderlich, da die hohen Temperaturen im Bereich des Abgasstrangs die Stelleinrichtung beschädigen würden. Das Vorsehen eines Gestänges oder eines Bowdenzugs hat jedoch den Nachteil, dass es schwierig ist, die Abgasklappe in einem genau definierten Winkel bzw. einer vorgegebenen Position anzuordnen, da sich die Toleranzen addieren können und beispielsweise durch Verformung Längenänderungen im Gestänge oder im Bowdenzug zu einer Verfälschung führen.
Aus der DE 100 34 489 A1 ist nun eine Stelleinheit zur Schaltung von Klappen bekannt, die durch einen Elektromotor mit einem Drehmagneten als Rotor angetrieben wird. Die Antriebswelle kann hierbei in einer bestimmten Position arretiert werden.
Aus der DE 103 21 653 B3 ist ebenfalls ein elektrischer Stellantrieb für Stellorgane bekannt, die über eine Kupplung mit der Abtriebswelle verbunden ist.
Den nächstliegenden Stand der Technik bildet jedoch die EP 1 245 820 A1 , die eine Abgasklappeneinrichtung offenbart, deren Stelleinrichtung in der Nähe der Abgasklappe angeordnet ist.
Der Nachteil dieser Ausführungsformen liegt jedoch in der hohen Wärmebelastung der Bauteile, insbesondere der Stelleinrichtung.
Damit ist es Aufgabe der Erfindung, eine Abgasklappeneinrichtung zu schaffen, durch die die Abgasklappe auf einfache Weise in unterschiedlichen Positionen exakt angeordnet werden kann, wobei eine zu hohe Wärmebelastung vermieden werden soll.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Die Stelleinrichtung ist derart angeordnet, dass eine Abtriebswelle der Stelleinrichtung mit der Klappenwelle fluchtet. Die Stelleinrichtung ist somit in der Nähe der Abgasklappe angeordnet und nicht über ein Gestänge oder einen Bowdenzug mit der Klappenwelle verbunden.
Erfindungsgemäß ist zwischen der Stelleinrichtung und der Klappenwelle eine im Betrieb ein- und auskoppelbare Kupplung vorzusehen. Die Kupplung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass auf einfache Weise ein Ein- und Auskoppeln, d. h. ein Verbinden der Abtriebswelle mit der Klappenwelle bzw. ein Lösen der Verbindung möglich ist. Dies hat den Vorteil, dass es beispielsweise möglich ist, nur zum Verschwenken der Abgasklappe eine Verbindung zwischen der Abtriebswelle und der Klappenwelle herzustellen. Somit erfolgt auch nur während dieses kurzen Zeitraums eine Wärmeübertragung über die Klappenwelle an die Abtriebswelle und somit an die Stelleinrichtung.
Um bei gelöster Kupplung sicherzustellen, dass sich die Position der Abgasklappe auf Grund des Abgasstroms nicht ändert, ist vorzugsweise ein Halteelement vorgesehen. Bei dem Halteelement kann es sich beispielsweise um eine Bremseinrichtung, eine Rasteinrichtung oder dergleichen handeln, die mittelbar oder unmittelbar mit der Klappenwelle zusammenwirkt bzw. in Eingriff gebracht wird, sobald ein Auskuppeln erfolgt.
Bei der Stelleinrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen Elektromotor. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise durch Vorsehen eines Schrittmotors ein exaktes Schwenken der Klappenwelle möglich ist. Ferner kann mit einer Welle des Elektromotors ein Positionssensor zur Erfassung eines Drehwinkels auf einfache Weise verbunden werden.
Vorzugsweise ist zusätzlich oder anstelle der Kupplung zwischen der Abtriebswelle und der Klappenwelle ein Zwischenelement zur Wärmeentkopplung vorgesehen. Hierbei kann es sich um ein Zwischenelement aus einem Material handeln, das eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Um auch Strahlungswärme von der Stelleinrichtung möglichst abzuschirmen, ist vorzugsweise zwischen der Stelleinrichtung und dem Gehäuse, in dem die Abgasklappe angeordnet ist, ein Wärmeabschirmelement, beispielsweise in Form eines Abschirmblechs, vorgesehen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Ansicht der Abgasklappeneinrichtung, und
2 eine vergrößerte Darstellung der Verbindung zwischen der Stelleinrichtung und der Klappenwelle.
Die Abgasklappeneinrichtung weist ein Gehäuse 10 auf, in dem eine Abgasklappe 12 angeordnet ist. Die Abgasklappe 12 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Klappenwelle 14 verbunden und über die Klappenwelle 14 einseitig gelagert. Die Klappenwelle 14 ist über eine Kupplung 16 (2) mit einer Abtriebswelle 18 und einer insbesondere als Elektromotor ausgebildeten Stelleinrichtung 20 verbunden.
Hierbei ist die Abtriebswelle 18 erfindungsgemäß derart angeordnet, dass sie gegenüber der Klappenwelle 14 fluchtet bzw. koaxial angeordnet ist.
Der Elektromotor 20 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel an einem L-förmigen Trägerelement 22 befestigt. Das Trägerelement 22 dient gleichzeitig als Abschirmelement, um von dem Abgasstrang abgegebene Wärmestrahlung gegenüber dem Elektromotor 20 abzuschirmen.
Die Kupplung 16, die in 2 in eingekuppelter Stellung dargestellt ist, kann, um eine Wärmeübertragung von der Klappenwelle 14 auf die Abtriebswelle 18 zu vermeiden, ausgekoppelt werden. Um in ausgekoppeltem Zustand ein Verschwenken der Abgasklappe 12 auf Grund des durch das Gehäuse 10 strömenden Abgasstroms zu vermeiden, ist ein nicht dargestelltes Halteelement, wie eine Bremse, vorgesehen. Die Bremse wirkt beispielsweise unmittelbar auf die Klappenwelle 14.
Zum Schutz ist die Kupplung 16 mit einer Hülse 24 (1) umgeben.

Claims

Abgasklappeneinrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einer in einem Gehäuse (10) angeordneten Abgasklappe (12), einer mit der Abgasklappe (12) verbundenen Klappenwelle (14) und einer mit der Klappenwelle (14) verbundenen Stelleinrichtung (20) zum Schwenken der Abgasklappe, wobei eine Abtriebswelle (1) der Stelleinrichtung (20) mit der Klappenwelle (14) fluchtet, und wobei die Stelleinrichtung (20) in der Nähe der Abgasklappe (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (20) über eine im Betrieb ein- und auskoppelbare Kupplung (16) direkt mit der Klappenwelle (14) verbunden ist, derart, dass im ausgekoppelten Zustand eine Wärmeübertragung vermeidbar ist.
Abgasklappeneinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Halteelement zum Fixieren der Position der Abgasklappe (12) bei ausgekoppelter Kupplung (16).
Abgasklappeneinrichtung nach einem der Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (20) einen Elektromotor aufweist.
Abgasklappeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abtriebswelle (18) und der Klappenwelle (14) ein Zwischenelement zur Wärmeentkopplung vorgesehen ist.
Abgasklappeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stelleinrichtung (20) und dem Gehäuse (10) ein Wärmeabschirmelement (22) vorgesehen ist.