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Die Erfindung betrifft einen Aktuator zum Betätigen einer im Bereich eines wärmeführenden Bauteils, wie einer Heißgasleitung, angeordneten Klappe, insbesondere einer Heißgasklappe zur Abgasrückführung bei einem Verbrennungsmotor, mit einem Gehäuse, in dem zumindest eine Antriebsvorrichtung, insbesondere ein Stellmotor, angeordnet ist.
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Bei Aktuatoren der vorgenannten Art besteht die Gefahr, dass diese durch zu große Hitzeeinwirkung beschädigt oder in ihrer Funktion beeinträchtigt werden.
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Eine Möglichkeit dieser Gefahr zu entgegnen besteht darin, den Aktuator in einem von dem wärmeführenden Bauteil, beispielsweise der Heißgasleitung, entfernten Bereich anzuordnen, in dem niedrigere Temperaturen vorherrschen. Eine solche Vorgehensweise macht es nachteiligerweise jedoch erforderlich, aufwendige Mechanismen, zur Übertragung der Verstellkräfte, wie beispielsweise Gestänge und Bowdenzüge, vorzusehen. Eine präzise Einstellung der Klappe ist bei solchen Lösungen zumindest schwierig oder oft nicht möglich.
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Die aus
DE 10 2004 040 817 A1 bekannte Vorrichtung löst das vorgenannte Problem auf andere Weise, nämlich durch eine Kupplung, mit der ein Verbinden der Abtriebswelle des Aktuators mit der Klappenwelle bzw. einem Lösen der Verbindung möglich ist. Diese Lösung ermöglicht es, nur zum Verschwenken der Abgasklappe eine Verbindung zwischen der Abtriebswelle und der Klappenwelle herzustellen, sodass auch nur während dieses kurzen Zeitraumes eine Wärmeübertragung über die Klappenwelle an die Abtriebswelle erfolgen kann. Nachteiligerweise ist diese Lösung sehr aufwendig und vermindert lediglich eine Wärmeübertragung durch Wärmeleitung; nicht die Wärmeübertragung durch Wärmestrahlung.
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Aus
DE 10 2009 011 951 A1 ist eine Abgasklappenvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem Abgasklappenmodul und einer darin verstellbar gelagerten Abgasklappe, sowie mit einer Antriebseinheit zum Verstellen der Abgasklappe bekannt. Das Gehäuse des Antriebs kann nach einer besonderen Ausführung als Kunststoffgehäuse ausgebildet sein, welches mittels eines Abschirm- und/oder Halteblechs vor der vom Abgasrohr abgegebenen Strahlungswärme geschützt wird.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aktuator zum Betätigen einer im Bereich eines wärmeführenden Bauteils angeordneten Klappe anzugeben, bei dem die Gefahr der Beschädigung oder der Funktionsbeeinträchtigung durch übermäßige Wärmebelastung gemindert ist.
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Die Aufgabe wird durch einen Aktuator gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gehäuse zumindest zwei Gehäuseteile mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit aufweist, wobei das Gehäuseteil mit der schlechteren Wärmeleitfähigkeit dazu bestimmt ist, in der Anbaustellung dem wärmeführenden Bauteil zugewandt zu sein und wobei das Gehäuseteil mit der besseren Wärmeleitfähigkeit dazu bestimmt ist, in der Anbaustellung von dem wärmeführenden Bauteil abgewandt zu sein.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das Abschirmen eines Aktuators gegenüber heißen Bauteilen allein nicht ausreichend ist, um einen effektiven Schutz vor den Auswirkungen übermäßiger Wärmebelastung zu gewährleisten. Demgemäß ist der erfindungsgemäße Aktuator in der Weise optimiert, dass bereits im Aktuator vorhandene Wärme zuverlässig und effektiv abgeleitet werden kann. Bei der im Aktuator vorhandenen Wärme kann es sich beispielsweise um Wärme handeln, die ausgehend von dem wärmeführenden Bauteil in der Nähe des Aktuators in das Aktuatorgehäuse eingedrungen ist. Es kann sich jedoch auch um Wärme handeln, die im Aktuator selbst, beispielsweise durch den Betrieb einer elektrischen Antriebsvorrichtung, entstanden ist.
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Das in der Anbaustellung dem wärmeführenden Bauteil zugewandte Gehäuseteil schützt das Aktuatorinnere durch seine schlechtere Wärmeleitfähigkeit vor dem Eindringen von belastender Wärme von außen aus Richtung des wärmeführenden Bauteils. Das in der Anbaustellung dem wärmeführenden Bauteil abgewandte Gehäuseteil weist zur Abführung der bereits im Aktuator vorhandenen Wärme eine gute Wärmeleitfähigkeit auf. Auf diese Weise ist insbesondere erreicht, dass es innerhalb des Aktuatorgehäuses nicht zu einem Wärmestau kommen kann, der beispielsweise die Antriebsvorrichtung oder andere Bauteile innerhalb des Aktuators belastet.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aktuators bestehen die Gehäuseteile aus unterschiedlichen Materialien. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Gehäuseteil mit der besseren Leitfähigkeit aus einem Metall und/oder einer Metalllegierung besteht und/oder zumindest ein Metall aufweist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Gehäuseteil mit der besseren Wärmeleitfähigkeit aus Aluminium gefertigt ist. Diese Ausführung hat den weiteren Vorteil, dass der Aktuator insgesamt sehr leicht ausgeführt sein kann.
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Eine Ausführung des erfindungsgemäßen Aktuators, der auf kostengünstige Weise in vielfältigen Formen, insbesondere als Spritzgussteil herstellbar ist, ist das Gehäuseteil mit der schlechteren Wärmeleitfähigkeit, zumindest teilweise aus einem hitzebeständigen Kunststoff hergestellt.
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Alternativ oder zusätzlich zur Auswahl von Materialien, die eine unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit aufweisen, kann die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit der Gehäuseteile in erfindungsgemäßer Weise auch dadurch erreicht sein, dass die Gehäuseteile eine unterschiedliche Dicke aufweisen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Aktuators ist das Gehäuseteil mit der besseren Wärmeleitfähigkeit dazu ausgebildet, bestimmt und angeordnet, Wärme aus dem Inneren des Aktuators nach außen abzuleiten.
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Insbesondere ist das Gehäuseteil mit der besseren Wärmeleitfähigkeit dazu ausgebildet und angeordnet, die Warme aus dem Inneren des Aktuators in einen von dem wärmeführenden Bauteil abgewandten Bereich, abzuleiten. Insbesondere hierzu kann das Gehäuseteil mit der besseren Wärmeleitfähigkeit vorteilhaft auf seiner Außenseite Kühlrippen aufweisen. Diese Kühlrippen habenden besonderen Vorteil, dass das Abstrahlverhalten bezüglich der aus dem Inneren des Aktuatorgehäuses stammenden Wärme wesentlich verbessert ist.
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Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aktuators ist vorgesehen, dass die Antriebsvorrichtung wärmeleitend an dem Gehäuseteil mit der besseren Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist und/oder dass die Antriebsvorrichtung wärmeleitend mit dem Gehäuseteil mit der besseren Wärmeleitfähigkeit verbunden ist. Diese Ausführungsform gewährleistet auf besonders effiziente Weise einen Übergang der Abwärme der Antriebsvorrichtung auf das Gehäuseteil mit der besseren Wärmeleitfähigkeit. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die beim Betrieb der Antriebsvorrichtung anfallende Abwärme zügig aus dem Aktuatorgehäuse hinausgeleitet wird. Die Temperatur innerhalb des Aktuatorgehäuses und insbesondere die Temperatur der Antriebsvorrichtung ist hierdurch vorteilhaft wesentlich reduziert.
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In erfindungsgemäßer Weise kann alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass andere Bauteile innerhalb des Aktuatorgehäuses wärmeleitend an dem Gehäuseteil mit der besseren Wärmeleitfähigkeit wärmeleitend angebunden sind. Beispielsweise kann die Wärmeabfuhr der Abwärme von Elektronikbauteilen in analoger Weise wie bei der Antriebsvorrichtung sichergestellt werden.
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Bei einer hinsichtlich der Wärmeableitung vorteilhaften und darüber hinaus einfach zusammenbaubaren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aktuators ist an dem Gehäuseteil mit der besseren Wärmeleitfähigkeit unmittelbar ein wärmeleitender Fortsatz angeordnet, an dem die Antriebsvorrichtung oder das weitere Funktionselement, dessen Abwärme abgeleitet werden soll, anliegt oder in unmittelbarer Nähe angeordnet ist. Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, dass ein unmittelbarer wärmeleitender Kontakt auf einfache und zuverlässige Weise mit dem zur Wärmeableitung bestimmten Gehäuseteil, nämlich dem Gehäuseteil mit der besseren Wärmeleitfähigkeit, gewährleistet ist.
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Besonders kostengünstig und auch in komplizierten Formen herstellbar ist eine Ausführung, bei der der Fortsatz einstückig mit dem Gehäuseteil hergestellt ist. Beispielsweise kann der Fortsatz aus Metall und/oder zylindrisch und/oder hohlzylindrisch ausgebildet sein. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Fortsatz so ausgebildet ist, dass die Endmontageposition der Antriebsvorrichtung und/oder des weiteren Funktionselements eindeutig definiert ist. Beispielsweise ist es von Vorteil, wenn die Antriebsvorrichtung und/oder das weitere Funktionselement durch Formschluss positioniert oder zumindest vorpositioniert werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Ausführung ist der Fortsatz zumindest teilweise als Hohlkörper oder als Teil eines Hohlkörpers, insbesondere als Rohr oder Rohrabschnitt, mit einer Innenseite und/oder einer Stirnfläche ausgebildet, wobei die Antriebsvorrichtung und/oder das weitere Funktionselement in der Zusammenbaustellung zumindest teilweise an der Innenseite und/oder an der Stirnfläche des Fortsatzes anliegt. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil einer vergleichsweise großflächigen Kontaktfläche zwischen dem Fortsatz und der Antriebsvorrichtung bzw. dem weiteren Funktionselement, sodass über diese Kontaktfläche große Wärmemengen in kurzer Zeit durch Wärmeleitung an das Gehäuseteil mit der besseren Leitfähigkeit abgegeben werden können.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, die insbesondere eine Falschmontage ausschließt, ist vorgesehen, dass der Fortsatz ein Führungs- und/oder Haltemittel, insbesondere eine Mehrkantaufnahme, bevorzugt eine Vierkantaufnahme, zum verdrehsicheren und/oder positionsgenauen Anordnen der Antriebsvorrichtung aufweist.
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Besonders vorteilhaft ist der erfindungsgemäße Aktuator in einer Klappenvorrichtung, insbesondere einer Abgasklappenvorrichtung eines Verbrennungsmotors einsetzbar. Die Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Aktuators sind jedoch nicht ausschließlich hierauf beschränkt. Vielmehr lässt sich der erfindungsgemäße Aktuator auch an anderen Stellen eines Verbrennungsmotors und/oder eines Kraftfahrzeuges vorteilhaft einsetzen.
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Gehäuseteile sind im Sinne der vorliegenden Erfindung solche Teile, die eine Innen- und eine Außenseite aufweisen und die derart zu dem Gehäuse des Aktuators zusammenfügbar sind, dass sie zumindest die Antriebsvorrichtung einhausen.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Es zeigen:
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1 einen erfindungsgemäßen Aktuator zum Betätigen einer im Bereich eines wärmeführenden Bauteils angeordneten Klappe,
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2 eine Innenansicht des erfindungsgemäßen Aktuators samt dem Gehäuseteil mit der besseren Wärmeleitfähigkeit und
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3 eine Innenansicht des Gehäuseteils mit der besseren. Wärmeleitfähigkeit.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Aktuator 1 zum Betätigen einer im Bereich eines (nicht dargestellten) wärmeführenden Bauteils angeordneten (ebenfalls nicht dargestellten) Klappe.
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Bezogen auf die gezeigte Figur sind demgemäß die nach unten gerichteten Flächen dem wärmeführenden Bauteil in einer Anbaustellung zugewandt, während die nach oben gerichtete Fläche in der Anbaustellung dem wärmeführenden Bauteil abgewandt sind.
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Der Aktuator 1 beinhaltet eine (in 1 nicht sichtbare) Antriebsvorrichtung 7, die von einem Gehäuseteil 3 mit einer schlechteren Wärmeleitfähigkeit umgeben ist.
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Darüber hinaus weist der Aktuator 1 ein anderes Gehäuseteil 5 mit einer besseren Wärmeleitfähigkeit auf. Das andere Gehäuseteil 5 mit der besseren Wärmeleitfähigkeit ist derart angeordnet, dass es in der Anbaustellung des Aktuators 1 an ein wärmeführendes Bauteil, in dem sich die zu steuernde Klappe befindet, von dem wärmeführenden Bauteil abgewandt ist. Im Gegensatz dazu ist das Gehäuseteil 3 mit der schlechteren Wärmeleitfähigkeit in der Anbaustellung des Aktuators 1 an ein wärmeführendes Bauteil dem wärmeführenden Bauteil zugewandt.
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Auf seiner Außenseite weist das andere Gehäuseteil 5 mit der besseren Wärmeleitfähigkeit Kühlrippen 6 auf, die die Abstrahlfähigkeit von Wärme, insbesondere von Wärme aus dem inneren des Aktuators, verbessern.
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In vorteilhafter Weise kann das andere Gehäuseteil 5 mit der besseren Wärmeleitfähigkeit beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung oder aus Aluminium bestehen. Das Gehäuseteil 3 mit der schlechteren Wärmeleitfähigkeit kann vorteilhaft beispielsweise aus wärmefestem Kunststoff bestehen.
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Insbesondere können diese Teile in einem Spritzgussverfahren bzw. Druckgussverfahren hergestellt sein. 2 zeigt einen Teil der Innenansicht des erfindungsgemäßen Aktuators 1. Der erfindungsgemäße Aktuator 1 beinhaltet eine Antriebsvorrichtung 7, nämlich einen Stellmotor 8. An dem anderen Gehäuseteil 5 mit der besseren Wärmeleitfähigkeit ist ein Fortsatz 9 angeordnet. Der Fortsatz 9 ist einstückig mit dem anderen Gehäuseteil 5 mit der besseren Wärmeleitfähigkeit hergestellt. An dem Fortsatz 9 ist der Stellmotor 8 wärmeleitend angeordnet. Der Aktuator 1 weist eine Welle 2 auf, die dazu bestimmt ist, mechanisch, vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Getriebes mit der zu verstellenden Klappe verkoppelt zu werden. Insoweit ist bei dem gezeigten Aktuator 1 vorgesehen, dass diese Welle 2 dem wärmeführenden Bauteil, beispielsweise der Abgasleitung eines Verbrennungsmotors, zugewandt ist, in der sich die zu verstellende Klappe befindet.
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3 zeigt die Innenseite des anderen Gehäuseteils 5 mit der besseren Wärmeleitfähigkeit. An der Innenseite dieses Gehäuseteils 5 ist der Fortsatz 9 angeordnet. Es ist zu erkennen, dass der Fortsatz 9 hohlzylindrisch mit einer Innenseite 11 und/oder einer Stirnfläche 10 ausgebildet ist. An der Innenseite 11 und/oder an der Stirnfläche 10 liegt in der Zusammenbaustellung ein Teil der Antriebsvorrichtung 7 an. Der Fortsatz 9 weist darüber hinaus zumindest eine Positionier- und Justierhilfe 12 auf, die ein verdrehsicheres und positionsgenaues Anbinden der Antriebsvorrichtung 7 an das andere Gehäuseteil 5 mit der besseren Wärmeleitfähigkeit gewährleistet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aktuator
- 2
- Welle
- 3
- Gehäuseteil mit schlechterer Wärmeleitfähigkeit
- 5
- anderes Gehäuseteil mit besserer Wärmeleitfähigkeit
- 6
- Kühlrippen
- 7
- Antriebsvorrichtung
- 8
- Stellmotor
- 9
- Fortsatz
- 10
- Stirnfläche
- 11
- Innenseite
- 12
- Positionier- und Justierhilfe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004040817 A1 [0004]
- DE 102009011951 A1 [0005]
