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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Abgasklappenantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor für eine Abgasklappe des Kraftfahrzeuges, wobei der Antriebsmotor mit einer Motorausgangswelle mittelbar oder unmittelbar mit einer Abgasklappenwelle zur Betätigung der Abgasklappe wirkverbunden ist und in den Antriebsstrang zwischen dem Antriebsmotor und der Abgasklappe ein Koppelelement geschaltet ist gemäß dem Vorrichtungsanspruch 1.
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Technologischer Hintergrund
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Bei Verbrennungsmotoren, insbesondere von Kraftfahrzeugen, ist es bekannt, im Abgassystem verstellbare Klappen anzuordnen, mit denen ein gezieltes Verschließen und Öffnen einzelner Rohrquerschnitte ermöglicht wird. Eine solche Zylinderabschaltung erfolgt bevorzugt im sogenannten Teillastbereich des Motors, wobei einzelne Zylinder oder eine komplette Zylinderreihe abgeschaltet werden können. Auch kann mittels derartiger Abgasklappen der Kraftstoffverbrauch bzw. die Schadstoffemission bei Verbrennungsmotoren dadurch reduziert werden, dass ein Teil des zuvor am Verbrennungsprozess beteiligten Abgases wieder in den Ansaugkanal des Motors rückgeführt und erneut an der Verbrennung beteiligt wird. Auch kann mittels dieser Abgasklappen gezielt das Geräuschverhalten eines Verbrennungsmotors gesteuert werden, beispielsweise um ein markentypisches Verbrennungs- oder Auspuffgeräusch zu generieren.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Abgasklappenantriebe für Kraftfahrzeuge bekannt, die von einem Aktuator, insbesondere einem elektromotorisch betriebenen Antriebsmotor betätigt werden, der direkt oder auch über Zwischenschaltung eines Getriebes mit einer Abgasklappenwelle der Abgasklappe wirkverbunden ist.
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Ein Abgasklappenantrieb mit den eingangs genannten Merkmalen ist bereits aus der
DE 10 2004 040 817 B4 bekannt.
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Aus der
DE 10 2004 040 817 A1 ist eine Abgasklappeneinrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, die eine in einem Gehäuse angeordnete Abgasklappe aufweist. Die Abgasklappe ist mit einer Klappenwelle verbunden. Zum Verschwenken der Abgasklappe ist die Klappenwelle mit einer Stelleinrichtung verbunden. Die Stelleinrichtung ist über eine Kupplung direkt mit der Klappenwelle verbunden, wobei eine Abtriebswelle der Stelleinrichtung mit der Klappenwelle fluchtet.
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Im Einzelnen offenbart diese Druckschrift eine Abgasklappeneinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer in einem Gehäuse angeordneten Abgasklappe, einer mit der Abgasklappe verbundenen Klappenwelle und einer mit der Klappenwelle verbundenen Stelleinrichtung zum Verstellen bzw. Schwenken der Abgasklappe. Dabei fluchten eine Abtriebswelle der Stelleinrichtung mit der Klappenwelle, wobei die Stelleinrichtung in der Nähe der Abgasklappe angeordnet ist. Die Stelleinrichtung ist.über eine im Betrieb der Abgasklappe ein- und auskoppelbare Kupplung direkt mit der Klappenwelle verbunden. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass nur während einer Betätigung der Abgasklappe eine Verbindung zwischen der Abtriebswelle und der Klappenwelle hergestellt ist und somit auch nur während dieses kurzen Zeitraums eine Wärmeübertragung über die von heißen Abgasen angeströmte Klappenwelle hin zur Abtriebswelle und somit zur Stelleinrichtung erfolgen kann. Daher kann die Stelleinrichtung in der Nähe der Abgasklappe angeordnet sein und ist daher nicht einer zur starken Erwärmung ausgesetzt.
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Aus
DE 102 07 060 A1 ist eine Antriebseinheit einer Stelleinheit bekannt, bei der zur Entkopplung der Antriebswelle des Stellantriebs von der Schaltklappen-Antriebswelle eine drehelastische Kupplung in Form einer Schraubenfeder verwendet wird, die formschlüssig mit den beiden Wellenenden verbunden ist. Hierdurch werden Beschädigungen am Stellantrieb vermieden, da Schwingungen, Torsionen und Kräfte, die von der Schaltklappen-Antriebswelle sonst direkt auf die Antriebseinheit übertragen würden, durch die drehelastische Kupplung in weitem Maße gedämpft werden. Des Weiteren wird der Montageaufwand reduziert.
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Aus
DE 10 2004 062 099 A1 ist eine Stelleinrichtung für in Kraftfahrzeugen angeordnete Klappen, wie Drossel-, Drall- oder Abgasklappen bekannt. Die Stelleinrichtung weist ein Antriebselement auf, das über ein zwischengeschaltetes Getriebe mit einem Übertragungselement verbunden ist. Um bei Erreichen einer Endposition der Klappe aufgrund der Trägheit des Antriebselements verbleibende Energie aufnehmen zu können, ist ein Energiespeicherelement zur Aufnahme von Rotationsenergie zwischen dem Antriebselement und dem Übertragungselement angeordnet. Das Energiespeicherelement kann beispielsweise als Drehfeder ausgebildet sein.
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Der
DE 10 2009 013 815 A1 ist ein Abgasklappenventil für ein Kraftfahrzeug zu entnehmen, bei dem eine Wirkverbindung zwischen einer Motorausgangswelle und einer Abgasklappenwelle dadurch erzielt wird, dass eine C-förmiger Bügel in Form einer Biegefeder sowohl als auch mit seinen Schenkeln exakt in entsprechende Aufnahmen der Motorausgangwelle und der Abgasklappenwelle platziert werden muss.
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Dabei ist der C-Bügel mit einer Abgasklappenwelle verbunden und unter axialer Vorspannung in Richtung der Klappenachse zwischen der Klappe und dem Stellantrieb eingesetzt. Der C-Bügel ist durch zwei Schenkel gebildet, die durch einen Bogenabschnitt miteinander verbunden sind, und die unter leichter Vorspannung in zwei jeweils in der Antriebswelle und der Klappenwelle vorgesehenen Schlitzen gehalten werden. Die
DE 10 2009 013 815 A1 lehrt, dass eine definierte Klappenstellung in Drehrichtung dadurch gewährleistet werden kann, dass der C-förmige Bügel torsionssteif ausgebildet ist.
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Die
US 2003/0056836 A1 offenbart eine Abgasklappe, die von einem Antriebsmotor verdreht wird, wobei die Abtriebsweite des Antriebsmotors durch ein Koppelelement mit einer Klappenwelle verbunden ist. In einer ersten Ausführungsform weist das Koppelelement eine C-Bügelform auf. Das Koppelelement ist sowohl mit der Motorabtriebswelle als auch mit der Klappenwelle verbunden. Dabei verbinden die Schenkel des C-Bügels die Motorabtriebswelle und die Klappenwelle, um die Drehbewegung der Motorabtriebswelle auf die Klappenwelle zu übertragen. In einer zweiten Ausführungsform besteht das Koppelelement aus einem Blechkasten mit einem etwa quadratischen Profil und offenen Enden, bei dem zwei spinnenförmige Auslassungen vorgesehen sind, die Zungen bilden, welche sowohl an der Motorabtriebswelle als auch an der Klappenwelle angreifen. Beide Koppelelemente bringen eine axiale Vorspannung zwischen der Motorabtriebswelle und der Klappenwelle auf.
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Die
EP 1 887 200 A1 beschreibt eine Ventilbaugruppe für ein Durchflussregelventil, welches von einem elektrischen Aktuator über eine Drehfeder angesteuert wird. Dabei weist der elektrische Aktuator eine Abtriebswelle auf, die über eine Drehfeder mit der Ventilwelle verbunden ist. Sowohl in der Motorabtriebswelle als auch in der Ventilwelle ist jeweils ein Schlitz angeordnet, in den die Drehfeder eingreift. Die Drehfeder kann sowohl als Blattfeder als auch als eine gewundene Drehfeder ausgebildet sein.
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Die
DE 10 2004 032 845 A1 betrifft ein Klappenventil für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine Ventilklappe durch eine Welle betätigt wird. Ein äußeres Ende der Welle ist für eine Anbindung an ein Antriebsaggregat vorgesehen. Eine Spiralfeder umgibt die Welle, mit der die Ventilklappe betätigt wird, und ist zum Vorspannen einer Dichtscheibe in Richtung einer Bohrung zur Abdichtung des Ventils vorgesehen.
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Die
DE 100 13 426 C2 betrifft eine Vorrichtung zur Unterstützung einer Blindmontage von zwei zueinander auszurichtenden Bauteilen, um einen zusätzliche manuellen Eingriff bei der Montage zu eliminieren.
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Die
DE 696 11 604 T2 beschreibt ein Drosselklappenventil für eine Abgasrückführung, bei dem gemäß eine Motorabtriebswelle mit einer Ventilklappenwelle über einen Clip verbunden wird. Die Verbindung der beiden Wellen soll mittels des Clips besonders präzise ausgeführt sein, um eine allenfalls vorhandene Totgangbewegung vernachlässigbar und unbedeutend zu machen.
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Die
EP 1 245 820 A1 betrifft ein Abgasrückführventil, bei dem eine U-förmige Klammer eine Klappenwelle mit einer Motorabtriebswelle über eine Vierkantverbindung verbindet. Die Klammer weist jeweils an den Schenkeln eine Vierkantöffnung auf, um in Eingriff mit der Abgasklappenwelle und der Welle des Antriebsmotors zukommen.
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Die
DE 669 27 323 T2 bezieht sich auf ein stufenlos regelbares, elektrisch gesteuertes Ventil für Hochtemperaturanwendungen, bei dem ein Torsionsfedermechanismus vorgesehen ist, der über eine Flexibilität in axialer Richtung sowie in Richtung des Drehwinkels verfügt, so dass Translationen in diesen Richtungen möglich sind.
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In der
US 5,334,095 ist ein Koppelelement offenbart, welches für einen Ausgleich einer Achsverschiebung zwischen zwei Wellen sowie einem Ausgleich beim Nachlaufen gewährleisten soll. Das Koppelelement besteht aus einer Klinge die über eine Faltlinie gefaltet wird. Dabei wird ein Schlitz vorgesehen, der zwei Schenkel der Klinge trennt, die.in der Blechebene zueinander verbogen werden können.
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Die
US 7,374,147 B2 offenbart eine mit einem Seilzug betätige Abgasklappe, welche über zwei separate Drehfedern verfügt. Die erste Drehfeder dient dabei als Überlastfeder, die bei Erreichen des Ventilklappenanschlags eine fortgesetzte Bewegung des Aktuators ausgleichen soll. Die zweite Feder dient als Rückstellfeder, um bei einem Deaktivieren des Aktuators, die Abgasklappe in die Öffnungsstelle zurückzudrehen.
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Die
DE 199 12 231 A1 offenbart eine Drosselklappeneinrichtung, bei der eine in axialer Richtung der Drosselklappenventilwelle vorgespannte Entlastungs- bzw. Entspannungsfeder vorgesehen ist, die ein Zahnrad gegen einen Drosselklappenventilarm axial vorspannt.
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Die
DE 44 42 109 A1 offenbart einen Betätigungsmechanismus für eine Drosselklappe eines Verbrennungsmotors, wobei ein Auspuffventil über eine Welle drehbar verstellt wird, und die Welle über ein auf einem Rotor laufendes Drosselseil betätigt wird. Es ist auch eine Feder zum Drücken der Trommel bzw. des Rotors vorgesehen, die unter Kompression, also auf Druck belastet zwischen der Trommel und einem Träger eingesetzt ist.
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Die nachveröffentlichten
DE 10 2008 052 846 A1 und
EP 2 180 167 A1 offenbaren jeweils einen Abgasklappenantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einer gewundenen Feder als Koppelelement zwischen dem Antrieb und einer Klappenwelle.
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Nachteilig an diesem bekannten Abgasklappenantrieb bzw. der Abgasklappeneinrichtung erweist sich jedoch die komplizierte Montage, wenn der Abgasklappenantrieb an der Abgasklappenwelle bzw. dem Abgasrohr zu einem Modul montiert wird.
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Aufgabe
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Abgasklappenantrieb mit den eingangs genannten Merkmalen derart weiterzubilden, dass eine schnelle, sichere und bevorzugt auch selbstzentrierende Anbindung des Abgäsklappenantriebs bzw. Aktuators an der Abgasklappe ermöglicht ist. Insbesondere soll eine sogenannte Blindmontage ermöglicht werden, mit der eine einfache Antriebsverbindung zwischen Antriebsmotor und Abgasklappe zum Zwecke der Montage ohne aufwendige Justierarbeiten erfolgen kann. Nach Nebenaspekten der Erfindung soll auch ein Anschlag für die in vollständig geöffneter Stellung befindliche Abgasklappe geschaffen werden. Auch soll der Aktuator bzw. Antriebsmotor oder Abgasklappenantrieb vor zu großer Wärmebelastung geschützt werden.
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Erfindung und vorteilhafte Wirkungen
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Die vorgenannte Aufgabe wird nach der Erfindung mit einem Abgasklappenantrieb mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Dadurch, dass das Koppelelement Federelastizität besitzt und mit einer drehfest mit der Abgasklappenwelle verbundenen Wand nach der Montage dauerhaft wenigstens im Formschluss in Eingriff steht, wird eine Anbindung des Koppelelements an den Aktuator und an die Abgasklappe angegeben, welches eine schnelle, sichere und selbstzentrierende Anbindung von Aktuator und Abgasklappe bei der Montage ermöglicht. Insbesondere wird eine Blindmontage ermöglicht, indem der Aktuator mit dem Koppelelement mit einer mit der Abgasklappenwelle verbundenen Wand formschlüssig in Eingriff gebracht wird. Sofern der formschlüssige Eingriff zwischen Koppelelement und Wand nicht unmittelbar erfolgt, lässt sich dieser durch eine Bewegung von Koppelelement relativ zur Wand selbsttätig herbeiführen, ohne dass spezielle weitere Justiermaßnahmen eingeleitet werden müssten.
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Es ist vorgesehen, dass die Wand, Ringwand oder Hülse mehrere Ausnehmungen aufweist. Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die insbesondere als Ringwand ausgebildete Wand, bevorzugt zwei bis acht, insbesondere vier Ausnehmungen aufweist, die insbesondere paarweise diametral einander gegenüberliegend angeordnet sind. Diese Ausnehmungen oder Nuten in der Wand, Ringwand oder Hülse dienen als Aufnahme für Abschnitte des Koppelelements bzw. für Endabschnitte des als Feder ausgebildeten. Koppelelements. Wird der formschlüssige Eingriff zwischen Koppelelement und Wand nicht unmittelbar herbeigeführt, ist das Koppelelement lediglich relativ zur Wand um einen Winkelbereich im oder gegen den Uhrzeigersinn zu verdrehen, bis das Koppelelement formschlüssig in die Ausnehmung eingreift. Je mehr Ausnehmungen an der Wand vorgesehen sind, umso geringer wird der Drehwinkel zum Herbeiführen des formschlüssigen Eingriffs. Die Ausnehmungen können paarweise diametral einander gegenüberliegend angeordnet sein, allerdings besteht auch die Möglichkeit, diese in anderer Form, beispielsweise diametral einander versetzt anzuordnen.
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Von Vorteil sind die Ausnehmungen über den Umfang der Wand im Wesentlichen gleich verteilt angeordnet, so dass der maximale Verdrehwinkel von Koppelelement relativ zur Wand zur Herbeiführung eines formschlüssigen Eingriffs durch die Anzahl der Ausnehmungen, bezogen auf den Vollkreis, bestimmt wird.
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Erfindungsgemäß ist die Wand Bestandteil einer im Querschnitt bevorzugt kreisförmig ausgebildeten Hülse, welche über einen angeformten oder sonst wie verbundenen Boden mit der Abgasklappenwelle drehfest verbunden ist.
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Es bietet sich nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung an, dass die Ausnehmungen der Wand im Kopfabschnitt der Hülse sich bis hin zu dem Boden erstrecken, sodass das Koppelelement im montierten Zustand satt dem Boden der Hülse aufsitzt.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Hülse sich mit dem der Wand abgewandten Fußabschnitt hin zum Abgasrohr erstreckt und einen Stutzen, aus dem die Abgasklappenwelle austritt, wenigstens entlang eines Teils der axialen Erstreckung des Stutzens übergreift. Aufgrund dieser Maßnahme können etwaig aufsteigende heiße Abgasströme, welche zwischen der Bohrung des Stutzens und der aus dem Stutzen austretenden Klappenwelle aus dem Abgasrohr hervortreten, umgelenkt werden bzw. von dem Aktuator bzw. Abgasklappenantrieb ferngehalten werden. Somit führt der heiße Abgasstrom nicht zu einer Funktionsbeeinträchtigung des Aktuators bzw. Abgasklappenantriebs und auch des Antriebsmotors.
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Dabei bietet es sich von Vorteil an, dass der Boden und die Abgasklappenwelle gasdicht verbunden, zum Beispiel verschweißt, verschraubt oder verklebt sind. Aufgrund dieser Maßnahme wird der Durchtritt heißen Abgases durch den Boden hin zum Aktuator unterbunden.
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Das Koppelelement ist als Feder ausgebildet. Von besonderem Vorteil ist das Koppelelement beispielsweise als gewundene Torsionsfeder, Zylinderfeder, gewundene Biegefeder, insbesondere auch als Schenkelfeder oder Spiralfeder, welche auch, aber gegebenenfalls nicht ausschließlich, auf Torsion beansprucht wird. Diese Maßnahme dient zum Aufbau einer auf die Abgasklappe wirkenden Vorspannung, wodurch ein sicheres Anliegen der Abgasklappe an einem Endanschlag selbst dann erreicht wird, wenn der Antriebsmotor abgeschaltet sein sollte. Auch sind aufgrund dieser Maßnahme Toleranzausgleiche möglich. Schließlich wird eine Vibrationsdämpfung der Abgasklappe bewirkt, sodass ansonsten etwaig auftretende Vibrationsgeräusche vermieden werden.
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Von besonderem Vorteil ist das Koppelelement als Kegelfeder ausgebildet, welche nicht nur auf Torsion, sondern in axialer Richtung der Federachse auch auf Zug oder Druck, bevorzugt jedoch auf Druck beansprucht wird. Aufgrund dieser Maßnahme sitzt das Koppelelement nach Beendigung der Montage unter Vorspannung, insbesondere auch in axialer Richtung der Federachse zwischen der Wand und einer Abtriebswelle des Aktuators, sodass Toleranzen ausgeglichen werden und auch für einen sicheren Formschlusseingriff zwischen Koppelelement und Wand auch nach längerer Betriebsdauer unter Berücksichtigung der rauen Bedingungen des Kraftfahrzeugbetriebes mit Erschütterungen, Kälte- und Hitzeeinflüssen und dergleichen gesorgt ist.
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Bevorzugt besteht die Biegefeder, Schenkelfeder oder dergleichen aus einem Federdraht.
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Nach einer weiteren eigenständigen Ausgestaltung der Erfindung, die auch unabhängig von den vorerwähnten Maßnahmen zum Einsatz gelangen kann, ist am Abgasrohr ein Gegenanschlag angeordnet, der mit einem Anschlag, welcher mit der Wand oder der Hülse verbunden ist, zusammenwirkt. Aufgrund dieser Maßnahme wird ein Anschlag für die in der geöffneten Stellung befindliche Abgasklappe bereitgestellt und selbst in der geöffneten Stellung der Abgasklappe für einen definierten Durchlassquerschnitt gesorgt.
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Bevorzugt ist der Gegenanschlag an einer Konsole angeordnet, die an der Außenwand des Abgasrohres befestigt ist.
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Weiterhin bietet es sich an, dass diese Konsole im Wesentlichen eine U-förmige Grundform besitzt, wobei ein Mittelabschnitt der Grundform eine Durchbrechung aufweist, durch die sich der Stutzen des Abgasrohres, welcher die Abgasklappenwelle aufnimmt, erstreckt.
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Diese Konsole dient nicht nur zur Bereitstellung eines Anschlages für die Begrenzung der Schwenkbewegung der Abgasklappe in der Öffnungsstellung, sondern sorgt auch für eine weitere Wärmeabschirmung des Aktuators, da sich die Konsole insbesondere mit ihrem Mittelabschnitt zwischen Abgasrohr und Aktuator erstreckt.
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Insofern ist es auch vorteilhaft, dass die Hülse oder Ringrand im Wesentlichen bündig an die im Querschnitt entsprechend angepasste Durchbrechung anschließt.
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Insbesondere ist der Anschlag als sich von einem Fußabschnitt der Hülse hin zum Abgasrohr erstreckender Zapfen ausgebildet.
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Der Gegenanschlag ist als an der Konsole vorgesehene Stufe oder angebrachter Vorsprung ausgebildet und insbesondere in einem Randbereich der Durchbrechung angeordnet.
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Des Weiteren bietet es sich an, dass die Motorausgangswelle direkt mit der Abgasklappe oder der Abgasklappenwelle gekoppelt ist. Durch diese Maßnahme wird die Anzahl der erforderlichen Bauteile verringert, wodurch auch die Kosten des Moduls insgesamt reduziert werden.
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Alternativ kann die Motorausgangswelle auch über ein Getriebe mit einer Getriebeabtriebswelle mit der Abgasklappe oder der Abgasklappenwelle gekoppelt sein. Aufgrund dieser Maßnahmen lassen sich insbesondere die Drehzahl des Antriebsmotors an die Betätigungsgeschwindigkeit und die gewünschten Drehmomente der Abgasklappe anpassen.
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Von Vorteil ist der Antriebsmotor als Elektromotor, bevorzugt als Servomotor ausgebildet; wodurch sich eine besonders exakte Steuerung der Abgasklappe erreichen lässt. Zudem sind diese Motoren überaus drehmomentstark.
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Bevorzugt ist das Koppelelement unmittelbar zwischen die Motorausgangswelle des Aktuators und die Abgasklappenwelle der Abgasklappe geschaltet.
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Sofern jedoch ein Getriebe zwischen Antriebsmotor und Abgasklappe eingesetzt wird, bietet es sich an, das Koppelelement bevorzugt unmittelbar zwischen die ausgangsseitige Abtriebswelle des Getriebes und die Abgasklappenwelle zu schalten.
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Gemäß einer anderen besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, das Koppelelement bzw. die Schenkelfeder als gewundene konische Spiralfeder oder als Kegelfeder auszubilden, mit zwei endseitigen Endabschnitten, wobei ein erster Endabschnitt im Bereich des Federendes mit kleinerem Radius im Wesentlichen geradlinig ausgebildet ist. Dieser geradlinige erste Endabschnitt dient zur Anbindung des Koppelelements an den Aktuator.
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Von Vorteil ist der erste Endabschnitt mittels einer Clipsverbindung an der Motorausgangswelle oder einer Getriebeabtriebswelle lösbar befestigt. Zum Zwecke der Montage wird die Feder mit diesem ersten Endabschnitt an der Abtriebsseite des Aktuators angeclipst, wofür der geradlinig ausgebildete Endabschnitt besonders geeignet ist.
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Der zweite Endabschnitt im Bereich des Federendes mit größerem Radius besitzt im Wesentlichen zwei geradlinige Teilabschnitte mit einer dazwischen liegenden, im Wesentlichen bogenförmigen oder auch nahezu halbkreisförmigen Umbiegung. Zur Montage wird der Aktuator mit dem Koppelelement auf die Wand bzw. Hülse der Abgasklappe, in der die Ausnehmungen eingelassen sind, aufgesetzt, wobei sich die bogenförmige oder nahezu halbkreisförmige Umbiegung innerhalb der Ringwand oder Hülse ausrichtet und so eine selbstzentrierende Anbindung des Aktuators an die Abgasklappe ermöglicht. An diese bogenförmige Umbiegung schließen sich beidseitig die beiden geradlinigen Teilabschnitte an, welche bei entsprechender Ausrichtung in die in der Wand bzw. Ringwand oder Hülse vorgesehenen Ausnehmungen greifen. Sind beispielsweise vier Ausnehmungen gleich verteilt über die eine Kreisform aufweisende Ringwand angeordnet, genügt maximal eine Drehung des Aktuators mit dem Koppelelement um ca. 90°, um den formschlüssigen Eingriff zwischen Koppelelement und Wand herbeizuführen. Nach einer solchen Drehung, bei der die zunächst auf der Wand aufliegenden und nicht in die Ausnehmungen eingreifenden Teilabschnitte dann sozusagen selbsttätig oder durch Blindmontage in die Ausnehmungen hineinrutschen und einen formschlüssigen Eingriff herbeiführen, greifen dann die beiden geradlinigen Teilabschnitte in die Ausnehmung der Wand im montierten Zustand des Moduls ein.
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Von Vorteil ist die Krümmung der Umbiegung der Form der Innenwandung bzw. Ringwand oder Kreiswand angepasst, wodurch die Zentrierung des Koppelelements zur Wand oder Hülse begünstigt wird.
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Auch bietet es sich an, dass die Umbiegung gegenüber den ersten und zweiten geradlinigen Teilabschnitten in Richtung der Federachse hin zur Wand oder dem Boden versetzt angeordnet ist und sozusagen stufig aus der Ebene, in der die beiden geradlinigen Teilabschnitte des zweiten Endabschnitts angeordnet sind, hervorragt. Durch diese Maßnahme wird die Selbstzentrierung des Koppelelements bezüglich der Wand weiter verbessert, insbesondere dann, wenn die geradlinigen ersten und zweiten Teilabschnitte noch nicht formschlüssig in die Ausnehmungen der Wand eingreifen. Aufgrund der stufigen Anordnung sitzt dann die Umbiegung zumindest über Teile der Federdrahtstärke in der durch die Wand, Ringwand oder Hülse gebildeten Aufnahme, sodass bereits bei nicht formschlüssigen Eingriff eine Selbstzentrierung des Koppelelements in Bezug auf die Abgasklappenwelle bzw. die damit drehfest verbundene Wand erreicht wird.
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Abschließend soll nicht unerwähnt bleiben, dass der Antriebsmotor und ein Anschlusssegment des Abgasrohres als Modul ausgebildet sind und als komplette Baueinheit in ein Abgasrohr eingebaut werden können, wobei sich links und rechts an das Anschlusssegment die Abgasrohre des Kraftfahrzeugs anschließen.
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Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Dabei bilden sämtliche beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale in ihrer sinnvollen Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von den Patentansprüchen und deren Rückbezügen.
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Ausführungsbeispiele
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Die Erfindung wird anhand der Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigen in schematischer Darstellung:
- 1 einen erfindungsgemäßen Abgasklappenantrieb in Modulbauweise, bei dem die Konsole aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist,
- 2 ein Abgasrohr mit Stutzen, Abgasklappenwelle und daran drehfest befestigter Hülse mit Ausnehmungen, ähnlich zu 1, jedoch im vom Aktuator entkoppelten unmontierten Zustand,
- 3 den Aktuator der 1 im unmontierten Zustand in einer Ansicht von unten mit angeclipstem Koppelelement,
- 4 ein zu 2 ähnliches Abgasrohr mit Hülse und Ausnehmungen, in welche das Koppelelement in Form einer kegelförmigen gewundenen Biegefeder oder Schenkelfeder mit den Teilabschnitten des zweiten Endabschnitts eingreift, wobei die Konsole nicht dargestellt ist,
- 5 ein zu 4 vergleichbares Ausführungsbeispiel, jedoch mit Konsole und Gegenanschlag, welcher mit einem Anschlag der Hülse zusammenwirkt,
- 6 ein Ausführungsbeispiel, ähnlich dem der 4, nun jedoch in Seitenansicht, wobei wiederum die Konsole nicht dargestellt ist, und
- 7 ein zu 6 vergleichbares Ausführungsbeispiel in Seitenansicht, jedoch um ca. 90° gedreht und entlang der Abgasklappenwelle geschnitten.
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In den Figuren sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Abgasklappenantriebes 2 gezeigt. Der Abgasklappenantrieb 2 bzw. Aktuator ist unmittelbar auf einem als Anschlusssegment ausgebildeten Abgasrohr 6 angeordnet und bildet im montierten Zustand ein Modul 4, welches in das Abgassystem eines Kraftfahrzeuges als eigenständige Baueinheit eingesetzt werden kann.
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Der Abgasklappenantrieb 2 für einen Kraftfahrzeugmotor weist einen Aktuator, insbesondere einen Antriebsmotor 32 für eine Abgasklappe 8 auf. Der Antriebsmotor 32 mit einer Motorausgangswelle 34 ist mittelbar oder unmittelbar mit einer Abgasklappenwelle 10 zur Betätigung der Abgasklappe 8 wirkverbunden, wobei in den Antriebsstrang zwischen Antriebsmotor 32 und Abgasklappe 8 ein Koppelelement 48 geschaltet ist. Das Koppelelement 48 ist bevorzugt als Feder ausgebildet und besitzt eine Federelastizität. Weiterhin ist dieses Koppelelement 48 mit einer drehfest mit der Abgasklappenwelle 10 verbundenen Wand 12 nach der Montage von Aktuator und Abgasrohr 6, Abgasklappe 8 sowie Abgasklappenwelle 10 zur Herstellung des Moduls 4 dauerhaft gekoppelt und steht wenigstens über Formschlussmittel in Eingriff mit der Wand 12.
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Die Wand 12 ist als Ringwand 14, bevorzugt in Kreisform ausgebildet und besitzt in den Ausführungsbeispielen vier Ausnehmungen 16, die bevorzugt, aber nicht zwingend, paarweise diametral einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Ausnehmungen 16 sind über den Umfang der Wand 12 im Wesentlichen gleich verteilt angeordnet. Die Wand 12 ist bevorzugt Bestandteil einer im Querschnitt kreisförmigen Hülse 18, die über einen angeformten oder verbundenen Boden 20 mit der Abgasklappenwelle 10 verbunden ist. Dabei erstrecken sich die Ausnehmungen 16 der Wand 12 im Kopfabschnitt der Hülse 18 bis hin zum Boden 20.
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Die Hülse 18 erstreckt sich mit dem der Wand 12 abgewandten Fußabschnitt hin zum Abgasrohr 6. Auch übergreift die Hülse 18 einen Stutzen 22, in dem die Abgasklappenwelle 10 geführt ist und aus diesem austritt, wenigstens entlang eines Teils der axialen Erstreckung des Stutzens 22. Weiterhin sind der Boden 20 und die Abgasklappenwelle 10 gasdicht miteinander verbunden, zum Beispiel verschweißt, verschraubt oder verklebt.
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Das Koppelelement 48 ist als Feder, insbesondere als gewundene Biegefeder 50 oder Schenkelfeder bzw. Spiralfeder ausgebildet, welche auf Torsion beansprucht wird und zum Aufbau einer auf die Abgasklappe 8 wirkenden Vorspannung dient. Aus den Figuren ist auch ersichtlich, dass das Koppelelement 48 die Form einer Kegelfeder aufweisen kann, welche eine Federelastizität zumindest auch in axialer Richtung der Federachse besitzt und insbesondere auf Druck beansprucht wird. Die Feder bzw. Biegefeder 50 besteht bevorzugt aus Federdraht.
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Weiterhin ist am Abgasrohr 6 ein Gegenanschlag 24 angeordnet, der mit einem Anschlag 26, der seinerseits mit der Wand 12 oder der Hülse 18 verbunden ist, zusammenwirkt. Der Gegenanschlag 24 ist an einer Konsole 36 angeordnet, die an der Außenwand des Abgasrohres 6 befestigt ist. Die Konsole 36 besitzt eine U-förmige Grundform, wobei ein Mittelabschnitt der Grundform eine Durchbrechung 38 aufweist, durch die sich der Stutzen 22 des Abgasrohres 6 erstreckt. Auch ist aus den Figuren ersichtlich, dass die Hülse 18 oder Ringwand 14 im Wesentlichen bündig an die im Querschnitt angepasste Durchbrechung 38 anschließt. Der Anschlag 26 ist als sich von einem Fußabschnitt der Hülse hin zu dem Abgasrohr 6 erstreckender Zapfen 40 ausgebildet. Der Gegenanschlag 24 ist eine Stufe 42 oder ein Vorsprung, der an der Konsole 36 vorgesehen ist und insbesondere in einem Randbereich der Durchbrechung 38 angeordnet ist.
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Bei den Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Abgasklappenantriebs 2 ist nach einer ersten Alternative die Motorausgangswelle 34 direkt mit der Abgasklappe 8 oder der Abgasklappenwelle 10 gekoppelt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Motorausgangswelle 34 über ein Getriebe 28 mit einer Getriebeabtriebswelle mit der Abgasklappe 8 oder der Abgasklappenwelle10 gekoppelt ist.
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Von Vorteil ist der Aktuator bzw. Antriebsmotor 32 als Elektromotor ausgebildet.
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Auch sind verschiedene Alternativen vorgesehen, nach denen das Koppelelement 48 in dem Modul 4 angeordnet ist. Einerseits besteht die Möglichkeit, das Koppelelement 48 unmittelbar zwischen der Motorausgangswelle 34 und die Abgasklappenwelle 10 zu schalten. Auch kann das Koppelelement 48 bevorzugt unmittelbar zwischen die ausgangsseitige Getriebeabtriebswelle des Getriebes 28 und die Abgasklappenwelle 10 geschaltet werden.
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Wie beispielsweise den 3 bis 5 entnommen werden kann, ist das Koppelelement 48 bevorzugt als Schenkelfeder bzw. als gewundene konische Spiralfeder oder als Kegelfeder ausgebildet mit zwei endseitigen Endabschnitten 46, 54, wobei ein erster Endabschnitt 46 im Bereich des Federendes mit kleinerem Radius im Wesentlichen geradlinig ausgebildet ist. Dieser erste Endabschnitt 46 ist, wie 3 zeigt, mittels einer Clipsverbindung 44 an der Motorausgangswelle 34 oder der Getriebeabtriebswelle lösbar befestigt.
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Der zweite Endabschnitt 54 im Bereich des Federendes mit größerem Radius besitzt im Wesentlichen zwei geradlinige erste und zweite Teilabschnitte 56, 58 mit einer dazwischen angeordneten, im Wesentlichen bogenförmigen oder nahezu halbkreisförmigen Umbiegung 60.
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Es bleibt zu erwähnen, dass die zwei geradlinigen Teilabschnitte 56, 58 des zweiten Endabschnitts 54 in die Ausnehmungen 16 der Wand 12 im montierten Zustand eingreifen. Auch ist die Krümmung der Umbiegung 60 der Innenwandung der Wand 12 oder Ringwand 14 angepasst. Auch kann nach einem in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel die Umbiegung 60 gegenüber den geradlinigen ersten und zweiten Teilabschnitten 56, 58 der Kegelfeder 52 in Richtung der Federachse hin zur Wandung 12 oder dem Boden 20 versetzt angeordnet sein, wodurch eine selbstzentrierende Anbindung des Aktuators mit Koppelelement 48 bereits dann erreicht werden kann, wenn das Koppelelement mit den Ausnehmungen 16 der Wand 12 noch nicht formschlüssig in Eingriff steht. Die geradlinigen ersten und zweiten Teilabschnitte 56, 58 sind nämlich noch auf dem Rand der Wand 12 abseits der Ausnehmungen 16 positioniert und es ist eine Drehung des Koppelelements 48 bzw. Aktuators erforderlich, um eine Formschlussverbindung zwischen Wand 12 und Koppelelement 48 in Form der Blindmontage zu erreichen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Abgasklappenantrieb
- 4
- Modul
- 6
- Abgasrohr
- 8
- Abgasklappe
- 10
- Abgasklappenwelle
- 12
- Wand
- 14
- Ringwand
- 16
- Ausnehmungen
- 18
- Hülse
- 20
- Boden
- 22
- Stutzen
- 24
- Gegenanschlag
- 26
- Anschlag
- 28
- Getriebe
- 32
- Antriebsmotor
- 34
- Motorausgangswelle
- 36
- Konsole
- 38
- Durchbrechung
- 40
- Zapfen
- 42
- Stufe
- 44
- Clipsverbindung
- 46
- erster Endabschnitt
- 48
- Koppelelement
- 50
- Gewundene Biegefeder
- 52
- Kegelfeder
- 54
- zweiter Endabschnitt
- 56
- erster Teilabschnitt
- 58
- zweiter Teilabschnitt
- 60
- Umbiegung.
