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Die
Erfindung betrifft eine Abgasklappeneinrichtung für Kraftfahrzeuge.
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Insbesondere
bei Kraftfahrzeugen mit einem großvolumigen Motor, die häufig mehr
als sechs Zylinder aufweisen, ist es bekannt, zur Verringerung des
Kraftstoffverbrauches einzelne Zylinder in bestimmten Fahrsituationen
abzuschalten. Um den erforderlichen Gegendruck im Abgasstrang aufrecht
zu erhalten, werden im Abgasstrang Abgasklappen angeordnet. Ferner
ist es durch das Vorsehen von Abgasklappen möglich, den Klang des Motors
zu beeinflussen, so dass sich durch das Abschalten von Zylindern
das Motorgeräusch
nicht oder nur geringfügig ändert. Die
Abgasklappen sind üblicherweise
zwischen dem Katalysator und dem Endschalldämpfer angeordnet.
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Die
in dem Abgasstrang angeordnete Abgasklappe ist mit einer Klappenwelle
verbunden, um ein Schwenken der Abgasklappe zu ermöglichen. Die
Klappenwelle ist mit einer Hebeleinrichtung verbunden. Die Hebeleinrichtung
ist über
ein Gestänge oder
eine flexible Betätigungseinrichtung,
wie einen Bowden-Zug, mit einer Stelleinrichtung verbunden, wobei
pneumatische oder elektrische Stelleinrichtungen bekannt sind. Beim
Vorsehen von Bowden-Zügen als
flexible Betätigungseinrichtungen
ist es erforderlich, zwei Bowden-Züge zum Schwenken
der Klappe in die beiden Endstellungen, offen bzw. geschlossen,
vorzusehen. Alternativ kann mit der Klappenwelle eine spiralförmige Rückstellfeder
verbunden sein. Die Klappenwelle mit einer Rückstellfeder zu verbinden,
weist den Nachteil auf, dass in diesem Bereich sehr hohe Temperaturen
herrschen, die negative Einflüsse
auf den Federstahl haben können.
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Die
DE 295 01 002 U1 offenbart
eine Abgasklappeneinrichtung für
Kraftfahrzeuge, die eine mit der Klappenwelle verbundene Abgasklappe
aufweist. Des Weiteren ist die Klappenwelle über eine Hebeleinrichtung und
eine damit verbundene flexible Betätigungseinrichtung mit einer
Stelleinrichtung verbunden. Ein Rückstellelement ist bei einer
derartigen Ausführung
einer Abgasklappeneinrichtung jedoch nicht vorgesehen. Darüber hinaus
ist aus der
DE 37 30
241 A1 , der
DE
101 15 735 A1 und der
DE 44 23 879 C2 bekannt, Betätigungseinrichtungen
mit Rückstellelementen
zu versehen. Der Fachmann erhält
jedoch keinerlei Anhaltspunkte dahingehend, hinsichtlich des Einsatzes
für eine
Abgasklappe, also in einer „heißen" Anwendung. Der Vollständigkeit
halber sei noch erwähnt,
dass aus der
DE 102
12 189 A1 bekannt ist, Stellantriebe mit integrierten Positionssensoren
zu verwenden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Abgasklappeneinrichtung für Kraftfahrzeuge
zu schaffen, mit der ein einfaches und zuverlässiges Betätigen der Abgasklappe gewährleistet
ist.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs
1.
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Die
erfindungsgemäße Abgasklappeneinrichtung
für Kraftfahrzeuge
weist eine mit der Hebeleinrichtung verbundene flexible Betätigungseinrichtung
auf, bei der es sich beispielsweise um einen Bowden-Zug handeln
kann. Der Bowden-Zug
ist mit einer Stelleinrichtung, insbesondere einem Elektromotor,
verbunden. Erfindungsgemäß ist das
Rückstellelement,
bei dem es sich vorzugsweise um eine Feder, insbesondere eine Spiralfeder
handelt, in die Betätigungseinrichtung
integriert. Das Rückstellelement
dient zum selbsttätigen
Zurückstellen
der Abgasklappe in eine Grundposition. Bei der Grundposition handelt
es sich beispielsweise um die Offen-Position oder die Geschlossen-Position.
Das Schwenken der Abgasklappe aus der Grundposition erfolgt sodann
durch Betätigen
der Stelleinrichtung, die über die
flexible Betätigungseinrichtung,
wie einem Drahtseil, eine Zugkraft auf die Hebeleinrichtung überträgt.
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Durch
die erfindungsgemäße Integration
des Rückstellelementes
in die Betätigungseinrichtung
ist das Rückstellelement
aus dem sehr warmen Bereich der Klappenwelle in einen kühleren Bereich
verlagert. Beispielsweise ist das Rückstellelement im Bereich der
Hebeleinrichtung in die Betätigungseinrichtung
integriert. In diesem Bereich, der einen gewissen Abstand zu dem
Abgasrohr aufweist, herrschen bereits deutlich geringere Temperaturen.
Ferner ist es möglich,
zwischen dem Rückstellelement
und dem Abgasrohr ein Wärmeabhaltelement,
wie einen Schirm oder ein Blech, vorzusehen. Hierdurch kann die
Temperatur im Bereich des Rückstellelementes weiter
reduziert werden. Ferner weist das Anordnen des Rückstellelements
in der Betätigungseinrichtung den
Vorteil auf, dass das Rückstellelement
einfacher zu montieren und demontieren ist.
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Auf
Grund des erfindungsgemäßen Vorsehens
einer flexiblen Betätigungseinrichtung
zwischen einer Hebeleinrichtung und einer Stelleinrichtung ist es
möglich,
die Stelleinrichtung in einem relativ großen Abstand zu der Hebeleinrichtung
vorzusehen. Die Stelleinrichtung kann somit in einem Bereich angeordnet
werden, in dem deutlich geringere Temperaturen herrschen als im
Bereich der Abgasrohre. Da erfindungsgemäß eine flexible Betätigungseinrichtung,
wie ein Bowden-Zug, vorgesehen ist, ist die Montage der Stelleinrichtung
einfach, da keine komplizierten Gestänge montiert werden müssen. Insbesondere
erfolgt durch die flexible Betätigungseinrichtung
auch ein sehr guter Toleranzausgleich.
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Vorzugsweise
umgibt das Rückstellelement, bei
dem es sich insbesondere um eine spiralförmige Feder handelt, die Betätigungseinrichtung.
Hierbei weist die Betätigungseinrichtung
vorzugsweise ein Zugelement, wie ein Zugseil, auf, das von dem Rückstellelement
umgeben ist.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist die Stelleinrichtung, bei der es sich vorzugsweise um einen
Elektromotor handelt, mit einer Steuereinrichtung verbunden. Mit
Hilfe der Steuereinrichtung ist es möglich, zusätzlich zu den beiden Endpositionen,
geschlossen oder offen, auch Zwischenpositionen der Abgasklappe
anzufahren. Besonders bevorzugt ist es hierbei, mit der Steuereinrichtung
einen Positionssensor zum Bestimmen der Position der Abgasklappe
vorzusehen. Bei dem Positionssensor handelt es sich vorzugsweise
um einen Sensor zur Erfassung eines Schwenkwinkels. Hierbei kann
der Positionssensor unmittelbar mit der Klappenwelle verbunden bzw.
im Bereich der Klappenwelle vorgesehen sein, um die exakte Stellung der
Abgasklappe zu bestimmen. Vorzugsweise ist der Positionssensor jedoch
mit der Stelleinrichtung, d. h. beispielsweise einer Welle, einem
Getriebeelement oder dgl. der Stelleinrichtung, verbunden. Dies hat
den Vorteil, dass der Positionssensor nicht in dem heißen Bereich
der Abgasklappe angeordnet ist.
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Das
Vorsehen einer Steuereinrichtung zum Anfahren von Zwischenpositionen,
insbesondere in Verbindung mit einem Positionssensor, stellt eine selbstständige Erfindung
dar, die unabhängig
von dem Vorsehen einer flexiblen Betätigungseinrichtung ist. Beispielsweise
kann die Betätigung
der Abgasklappe hierbei auch dadurch erfolgen, dass die Stelleinrichtung,
d. h. insbesondere der Elektromotor, unmittelbar mit der Klappenwelle
oder über
ein Gestänge
mit der Klappenwelle verbunden ist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung an Hand einer bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.
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Die
Figur zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Abgasklappeneinrichtung.
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Die
Abgasklappeneinrichtung weist in einem Abgasrohr 10 eine
Abgasklappe 12 auf. Anstelle des Abgasrohres 10 kann
es sich auch um ein vorzugsweise rohrförmiges Gehäuse handeln, das in das Abgasrohr
eingesetzt bzw. mit diesem verbunden ist. Die Abgasklappe 12 ist
mit einer Klappenwelle 14 verbunden, die über Lager 16 schwenkbar
in dem Abgasrohr 10 gehalten ist. Mit der Klappenwelle 14 ist
eine Hebeleinrichtung 18 fest verbunden. Mit einem von
der Welle 14 beabstandeten Ende der Hebeleinrichtung 18,
bzw. des Hebels 18, ist über eine Kugelgelenkverbindung 20 oder
dgl. eine flexible Betätigungseinrichtung 22 verbunden.
Die flexible Betätigungseinrichtung 22 ist
mit einer Stelleinrichtung 24, bei der es sich im dargestellten
Ausführungsbeispiel
um einen Elektromotor handelt, verbunden.
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Bei
der flexiblen Betätigungseinrichtung 22 handelt
es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um
einen Bowden-Zug, wobei ein sich innerhalb einer Ummantelung 26 befindendes
Zugelement 28, wie ein Drahtseil, mit der Kugelgelenkverbindung 20 verbunden
ist. Die Ummantelung 26 erstreckt sich von einem Aufnahmeelement 30,
das an der Stelleinrichtung 24 vorgesehen ist, bis zu einem
ortsfesten Halteelement 32. Das Halteelement 32 ist
im dargestellten Ausführungsbeispiel über Stützelemente 34 mit
dem Abgasrohr 10 verbunden. Das Halteelement 32 kann
auch mit einem Rahmenteil eines Kraftfahrzeuges verbunden sein.
Das in der Ummantelung 26 angeordnete Zugelement, bzw.
Zugseil 28, tritt an dem Halteelement 32 aus der
Ummantelung aus und ist mit der Kugelgelenkverbindung 20 verbunden. Beim
Betätigen
des elektrischen Stellantriebs wird eine Zugkraft auf das Zugelement 28 übertragen. Diese
wird durch den Hebel 18 auf die Klappenwelle 14 übertragen
und führt
zum Schwenken des Abgasklappe 12.
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Um
ein Zurückstellen
der Abgasklappe in eine Grundposition, insbesondere die Offen-Stellung, nach
dem Abschalten der Stelleinrichtung 24 sicherzustellen,
ist ein Rückstellelement 36 vorgesehen. Bei
dem Rückstellelement 36 handelt
es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel
um eine Spiralfeder, die zwischen dem Halteelement 32 und
der Kugelgelenkverbindung 20 angeordnet ist und das Zugelement 28 umgibt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Zugfeder 36 nicht unmittelbar zu erkennen, da diese
von einer Kunststoffummantelung 38 zum Schutz gegen Verschmutzungen
und dgl. umgeben ist. Die Spiralfeder 36 ist zwischen dem
Halteelement 32 und einem mit der Kugelgelenkverbindung 20 fest
verbundenen Mitnehmer 40 angeordnet. Durch Betätigen der
Stelleinrichtung 24 wird die Feder zwischen dem Mitnehmer 40 und
dem Halteelement 32 zusammengedrückt. Nach dem Abschalten der
Stelleinrichtung 24, bzw. dem Lösen des Zugelementes 28,
wird eine Federkraft auf den Hebel 18 übertragen und die Abgasklappe 12 in
eine Grundposition geschwenkt.
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Mit
der Stelleinrichtung 24 ist bei einer besonders bevorzugten
Ausführungsform
eine Steuereinrichtung verbunden, um die Abgasklappe 12 auch in
Zwischenpositionen, d. h. in Positionen zwischen der Offen-Stellung
und der Geschlossen-Stellung, anordnen zu können. Hierbei weist die Stelleinrichtung,
insbesondere der Elektromotor 24, vorzugsweise zusätzlich einen
Positionssensor zum Erfassen des Drehwinkels bzw. des Öffnungswinkels
der Abgasklappe 12 auf.