DE102011056102B4

DE102011056102B4 - Kopplungsvorrichtung zur Kopplung eines Klappenantriebes an eine Klappe eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102011056102B4
Application number: DE102011056102.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schmidt; Oliver Reymann; Martin Blücher; Kai Bullmann; Rene Engel; Oliver Schäfer
Original assignee: Kuester Holding GmbH
Current assignee: Kuester Holding GmbH
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2015-11-19
Anticipated expiration: 2031-12-07
Also published as: DE102011056102A1

Abstract

Kopplungsvorrichtung (1) zur Kopplung eines Klappenantriebes (2) an eine Klappe (3) eines Verbrennungsmotors, mit zwei jeweils drehbar gelagerten und derart miteinander verkoppelbaren Kopplungselementen (5, 6), wobei ein Drehmoment von einem Kopplungselement (5) auf das andere Kopplungselement (6) übertragbar ist und wobei eines der Kopplungselemente (5, 6) einen exzentrisch angeordneten und/oder von seiner Drehachse (7, 8) beabstandeten Vorsprung (11), aufweist, der in der Kopplungsstellung in eine Aufnahme (10), des anderen Kopplungselements eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (11) in der Kopplungsstellung relativ zu der Aufnahme (10) gegen die Kraft einer Federvorrichtung (12) beweglich angeordnet und die Federvorrichtung (12) an dem die Aufnahme (10) aufweisenden Kopplungselement festgelegt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung zur Kopplung eines Klappenantriebes an eine Klappe eines Verbrennungsmotors, insbesondere an eine Abgasklappe eines Kraftfahrzeuges, mit zwei jeweils drehbar gelagerten und derart miteinander verkoppelbaren Kopplungselementen, wobei ein Drehmoment von einem Kopplungselement auf das andere Kopplungselement übertragbar ist und wobei eines der Kopplungselemente einen exzentrisch angeordneten und/oder von seiner Drehachse beabstandeten Vorsprung, insbesondere einen Stift, aufweist, der in der Kopplungsstellung in eine Aufnahme, insbesondere eine Ausnehmung oder einen Durchbruch, des anderen Kopplungselements eingreift.
Aus EP 2 180 167 A1 ist ein Abgasklappenantrieb für ein Kraftfahrzeug bekannt. Der Abgasklappenantrieb weist einen Antriebsmotor für eine Abgasklappe des Kraftfahrzeuges auf, wobei der Antriebsmotor mit einer Motorausgangswelle ggf. über ein Getriebe mit einer ausgangsseitigen Abtriebswelle mit einer Abgasklappenwelle zur Betätigung der Abgasklappe wirkverbunden ist. Dabei ist in dem Antriebsstrang zwischen dem Abtriebsmotor und der Abgasklappe ein Koppelelement geschaltet, welches eine Federelastizität zum Aufbau einer auf die Abgasklappe wirkenden Vorspannung besitzt.
Dieser Abgasklappenantrieb hat den Nachteil, dass es durch das an der Abgasklappe vorbeiströmende Abgas zu einem Flattern, bzw. Aufschwingen des federelastischen Koppelelementes und/oder der Abgasklappe kommen kann, was unter anderem eine präzise Steuerung verhindert und insbesondere eine störende Geräuschentwicklung zur Folge haben kann. Außerdem ist eine exakte und winkelgesteuerte Betätigung der Klappe auf Grund der Federtoleranzen nicht möglich.
Aus DE 10 2004 040 817 B4 ist eine Abgasklappeneinrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt. Die Abgasklappeneinrichtung weist eine in einem Gehäuse angeordnete Abgasklappe auf, die mit einer Klappenwelle verbunden ist. 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. Die Stelleinrichtung ist über eine im Betrieb ein- und auskoppelbare Kupplung derart direkt mit der Klappenwelle verbunden, dass im ausgekoppelten Zustand eine Wärmeübertragung vermeidbar ist.
Diese Abgasklappeneinrichtung hat den Nachteil, dass kein Toleranzausgleich möglich ist, so dass die Klappenwelle und die Stelleinrichtung aufwändig genau zueinander fluchtend ausgerichtet werden müssen.
Aus JP H 02207147 A ist ein Öffnungs- und Schließmechanismus für eine Drosselklappe bekannt. Die Vorrichtung weist eine um eine erste Achse drehbar gelagerte Walze auf, die mit einem von der Drehachse beabstandeten Vorsprung versehen ist. Der Vorsprung greift passgenau in ein Langloch einer Platte ein, die um eine von der ersten Drehachse verschiedene eigene Drehachse verschwenkbar gelagert ist. Auch diese Ausführung weist nachteiliger Weise keinen Toleranzausgleich auf.
Diesen Nachteil weist auch das aus DE 10 2004 043 662 B3 bekannte Abgasrückführventil auf, das eine in einem Abgaskanal schwenkbar angeordnete Ventilklappe beinhaltet. Diese ist über eine Welle mit einem Klappenantrieb gekoppelt. Die Achse der Welle verläuft unter einem Winkel von 60° zur Achse des Abgaskanals. Zwischen der Welle und dem Klappenantrieb ist eine Klauenkupplung vorgesehen.
Aus US 5,033,433 A ist eine Vorrichtung zur Ankopplung eines Schrittmotors an die Welle einer Drosselklappe bekannt. Die Welle der Drosselklappe weist einen radial zu ihrer Längserstreckung abstehenden Stift auf, der in eine mit einer Drehwelle des Schrittmotors verbundene Gabel eingreift. Die Gabel ist beabstandet von der Drehachse des Schrittmotors angeordnet. Die Gabelzinken bilden zwischen sich eine Längsnut aus, die parallel zur Drehachse des Schrittmotors ausgerichtet ist.
Insbesondere bei der letztgenannten Vorrichtung, aber auch bei den meisten der anderen vorbekannten Vorrichtungen besteht der Nachteil, dass ein bei der Montage vorhandenes Spiel zwischen den Kopplungselementen, das insbesondere auf Grund von Fertigungstoleranzen immer vorhanden ist, sich insbesondere durch impulsartige Stöße, wie sie bei der Betätigung einer Abgasklappe auftreten können, vergrößert. Dies hat nicht nur störende Geräusche bei der Betätigung zur Folge, sondern ermöglicht auch ein ungewolltes Flattern der Klappe oder sogar, dass ein eingreifender Stift sich verkippt und/oder sich verklemmt.
Aus DE 42 02 406 C1 ist eine Vorrichtung zum Steuern der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine bekannt, die eine erste, in einem ersten Ansaugkanal angeordnete Drosselklappe und eine zweite, in einen zweiten Ansaugkanal angeordnete Drosselklappe umfasst. Zur konstruktiven Vereinfachung und zur Einsparung von Bauraum ist dort vorgeschlagen, für beide Drosselklappen eine gemeinsame Stelleinrichtung zu verwenden. Die Vorrichtung weist eine drehbar gelagerte Mitnehmerscheibe mit zwei Bogenschlitzen auf. In dem ersten Bogenschlitz wird ein mit der zweiten Drosselklappenachse drehfest verbundenes Kopplungselement und in den zweiten Bogenschlitz mit der ersten Drosselklappenachse drehfest verbundener Schlepphebel beweglich geführt. Die Drosselklappen werden jeweils gegen die Kräfte von Spiralfedern verstellt. Mit den durch Fertigungstolleranzen verursachten Problemen, wie sie oben erwähnt sind, befasst sich diese Druckschrift nicht.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kopplungsvorrichtung zur mittelbaren oder unmittelbaren Kopplung eines Klappenantriebes an eine Klappe eines Verbrennungsmotors, insbesondere an eine Abgasklappe eines Kraftfahrzeuges, anzugeben, die eine spielfreie, geräusch- und verschleißarme Übertragung von Drehmomenten ermöglicht und die außerdem einen Toleranzausgleich insbesondere für den Fall ermöglicht, dass die Abtriebswelle eines Klappenantriebs nicht exakt koaxial zur Drehachse der Klappe und/oder einer Antriebswelle der Klappe ausgerichtet ist.
Die Aufgabe wird durch eine Kopplungsvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Vorsprung in der Kopplungsstellung relativ zu der Aufnahme gegen die Kraft einer Federvorrichtung beweglich angeordnet und die Federvorrichtung an dem die Aufnahme aufweisenden Kopplungselement festgelegt ist.
Die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung hat den ganz besonderen Vorteil, dass eine Drehbewegung weitestgehend spielfrei übertragen werden kann, so dass eine winkelgenaue Einstellung, beispielsweise einer Abgasklappe, zuverlässig ermöglicht ist. Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung den weiteren Vorteil, dass sie einen Toleranzausgleich bzw. einen Ausgleich von Fertigungstoleranzen zur Verfügung stellt, so dass die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung auch dann einsetzbar ist, wenn die miteinander zu verkoppelnden Bauteile, wie etwa ein Abgasklappenantrieb und eine Abgasklappe, nicht ganz exakt in der Sollposition zueinander ausgerichtet sind.
Bei einer vorteilhaften Ausführung ist der Vorsprung in der Kopplungsstellung relativ zu der Aufnahme in radialer Richtung gegen die Kraft einer Federvorrichtung beweglich angeordnet. Diese Ausführung ermöglicht vorteilhaft insbesondere einen Ausgleich von Fertigungstoleranzen und/oder Fehlpositionierungen in radialer Richtung. Es kann alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass der Vorsprung in der Kopplungsstellung relativ zu der Aufnahme in tangentialer Richtung gegen die Kraft einer Federvorrichtung beweglich angeordnet ist. Diese Ausführung ermöglicht vorteilhaft insbesondere einen Ausgleich von Fertigungstoleranzen und/oder Fehlpositionierungen in tangentialer Richtung.
Bei einer ganz besonders flexibel einsetzbaren Ausführung, die insbesondere dadurch realisiert sein kann, dass der Vorsprung in der Kopplungsstellung relativ zu der Aufnahme sowohl in radialer Richtung (bezogen auf die Drehachse des ersten und/oder zweiten Kopplungselements), als auch in tangentialer Richtung (bezogen auf die Drehachse des ersten und/oder zweiten Kopplungselements) gegen die Kraft einer Federvorrichtung beweglich angeordnet ist, ist der Vorsprung relativ zu der Aufnahme in einer zur Drehachse eines ersten der beiden Kopplungselemente senkrechten Ebene gegen die Kraft einer Federvorrichtung beweglich angeordnet. Es kann vorteilhaft auch vorgesehen sein dass der Vorsprung relativ zu der Aufnahme in einer zur Drehachse einer zweiten der beiden Kopplungselemente senkrechten Ebene gegen die Kraft einer Federvorrichtung beweglich angeordnet ist.
Bei einer besonderen Ausführung ist die Aufnahme länglich, insbesondere als Längsnut oder als Langloch ausgebildet. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Aufnahme länglich ausgebildet ist und eine Längserstreckung aufweist, die bezogen auf die Drehachse eines ersten und/oder eines zweiten der Kopplungselemente tangential ausgerichtet ist. Eine solche Ausführung ermöglicht insbesondere eine vorübergehende Drehbewegung des einen Kopplungselements relativ zum andern Kopplungselement, wodurch insbesondere ruckartig auftretende Drehmomente und Kräfte abgefangen werden können. Dies vermeidet, dass die mit dem Vorsprung in Kontakt stehenden Teile der Aufnahme und der Vorsprung selbst beschädigt werden. Insbesondere ein Verschleiß der genannten Bauteile ist auch bei häufiger Verstellung weitgehend vermieden oder zumindest deutlich vermindert.
Aber selbst wenn ein Verschleiß an dem Vorsprung und/oder an der Aufnahme auftritt, kann vorteilhaft ein störendes Spiel zwischen diesen Bauteilen zuverlässig und dauerhaft vermieden werden. Dies – was im Folgenden noch detaillierter ausgeführt ist – beispielsweise dadurch, dass die Federvorrichtung in der Kopplungsstellung auf den Vorsprung stets eine Kraft in Richtung auf eine Sollposition ausübt und/oder den Vorsprung an einen Anschlag drückt. Eine verschleißbedingte Materialabtragung wird bei einer solchen Ausführung dadurch ausgeglichen, dass die Federvorrichtung den freiwerdenden Raum durch Verschieben des Vorsprungs relativ zur Aufnahme und/oder relativ zum dem Anschlag ausgleicht.
Wie bereits erwähnt kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Federvorrichtung in der Kopplungsstellung auf den Vorsprung eine Kraft in Richtung auf eine Sollposition ausübt. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die Federvorrichtung ein Federband mit einer c-förmigen Einbiegung aufweist, in der der als Stift ausgebildete Vorsprung liegt. Bei einem Verschieben des Stiftes parallel zur Basis der c-förmigen Einbiegung treten rücktreibende Kräfte auf. In Bezug auf diese Verschieberichtung, also parallel zur Basis der c-förmigen Einbiegung – und beispielsweise radial in Bezug auf eine der Drehachsen der Kopplungselemente –, ist die Sollposition durch die tiefste Stelle der c-förmigen Einbiegung definiert. Senkrecht dazu – beispielsweise tangential in Bezug auf eine der Drehachsen der Kopplungselemente – kann die Sollposition beispielsweise durch einen festen Anschlag definiert sein.
Insbesondere wenn eine Sollposition beispielsweise durch einen festen Anschlag definiert ist, hat die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung außerdem den ganz besonderen Vorteil, dass die Kopplungselemente in der Kopplungsstellung derart zusammenwirken können, dass eine Winkelsteuerung einer Klappe ermöglicht ist. Insbesondere kann beispielsweise eine zu betätigende Klappe, neben den beiden Einstellungen „Offen” und „Geschlossen”, auch präzise und zuverlässig auf bestimmte Öffnungswinkel eingestellt werden.
Bei einer besonderen Ausführung drückt die Federvorrichtung den Vorsprung in der Kopplungsstellung gegen einen Anschlag. Es kann alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass die Federvorrichtung in der Kopplungsstellung auf den Vorsprung eine Kraft in Richtung auf einen Anschlag ausübt; dies beispielsweise, wenn der Vorsprung von einer Sollposition, die durch den Anschlag definiert ist, wegbewegt wurde.
Bei einer vorteilhaften Ausführung, die insbesondere zum Abfedern von vorübergehenden Drehmomentspitzen geeignet ist, drückt die Federvorrichtung den Vorsprung bezogen auf die Drehachse eines ersten und/oder eines zweiten der Kopplungselemente in tangentialer Richtung gegen einen Anschlag.
Alternativ oder zusätzlich zu einem Anschlag kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Federvorrichtung in der Kopplungsstellung den Vorsprung in der Aufnahme zentriert oder dass die Federvorrichtung in der Kopplungsstellung den Vorsprung bezogen auf die Drehachse eines ersten und/oder eines zweiten der Kopplungselemente in radialer Richtung in der Aufnahme zentriert. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass die Federvorrichtung den Vorsprung in tangentialer Richtung gegen einen Anschlag drückt und in radialer Richtung, beispielsweise mit Hilfe einer Führungsaufnahme, die eine radiale Sollposition definiert – beispielsweise einer speziellen Einbiegung – in der Aufnahme fixiert und/oder zentriert.
Bei einer möglichen Ausführung ist vorgesehen, dass die Aufnahme wenigstens teilweise aus einem Teil der Federvorrichtung gebildet ist und/oder dass die Aufnahme wenigstens teilweise aus dem Anschlag gebildet ist.
Hinsichtlich der Ausbildung der Federvorrichtung gibt es keine grundsätzlichen Beschränkungen. Vielmehr kann die Federvorrichtung vorteilhaft individuell an die jeweils vorliegenden Randbedingungen angepasst ausgeführt sein.
Bei einer besonders robusten und zuverlässigen Ausführung ist die Federvorrichtung als Bügelfeder und/oder als Bandfeder ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Federvorrichtung eine Bügelfeder und/oder eine Bandfeder aufweist und/oder dass die Federvorrichtung aus einem Federband hergestellt ist. Die Verwendung von Federband erlaubt in vorteilhafter Weise durch einfaches Biegen außerdem ein kostengünstiges Herstellen auch komplizierterer und/oder mehrteiliger Ausführungen der Federvorrichtung.
Wie bereits erwähnt kann die Federvorrichtung vorteilhaft eine Führungsaufnahme, insbesondere eine Mulde und/oder eine Einbuchtung und/oder eine Nut aufweisen, die in der Kopplungsstellung an wenigstens einem Teil des Vorsprungs angeordnet ist.
Die Federvorrichtung ist an dem die Aufnahme aufweisenden Kopplungselement – insbesondere abnehmbar – festgelegt. Bei einer besonders aufwendigen Ausführung ist die Federvorrichtung mehrteilig aufgebaut, wobei beide Kopplungselemente jeweils mindestens ein Teil der Federvorrichtung tragen.
Bei einer besonderen Ausführungsform ist die Federvorrichtung an dem Vorsprung festgelegt. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Vorsprung die Federvorrichtung aufweist.
Bei einer besonders zuverlässigen und einfach zusammenbaubaren Ausführung hält sich die Federvorrichtung durch eine eigene Federkraft an dem die Aufnahme aufweisenden Kopplungselement fest. Hierzu kann beispielsweise wenigstens ein Halteelement an dem Kopplungselement vorgesehen sein, an dem sich die Federvorrichtung abstützt und/oder das die Federvorrichtung umgreift und/oder das einen Bund oder einen Kragen oder einen Vorsprung zum Halten der Federvorrichtung aufweist.
Auch unabhängig davon, ob sich die Federvorrichtung durch eine eigene Federkraft an dem die Aufnahme aufweisenden Kopplungselement festhält, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eines der Kopplungselemente, insbesondere das die Aufnahme aufweisende Kopplungselement, wenigstens ein Halteelement zum Festlegen der Federvorrichtung aufweist. Das Halteelement kann insbesondere zylinderförmig ausgeformt sein und/oder einen Bund oder einen Kragen oder einen Vorsprung zum Festlegen – insbesondere durch Begrenzen der Bewegungsmöglichkeiten – der Federvorrichtung aufweisen.
Bei einer bauteilsparenden Ausführungsform fungiert der Anschlag zusätzlich als Halteelement zum Festlegen der Federvorrichtung. Hierzu kann der Anschlag beispielsweise einen oder mehrere Vorsprünge aufweisen, die die Bewegungsmöglichkeiten der Federvorrichtung begrenzen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Anschlag wenigstens einen von einer Scheibe der Kopplungsvorrichtung, an der er angeordnet ist, beabstandeten Vorsprung aufweist, so dass die Federvorrichtung zwischen der Scheibe und dem Vorsprung positionierbar und festlegbar ist.
Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhaft auch vorgesehen sein, dass die Federvorrichtung zwischen zwei Haltelementen eingespannt ist.
Bei einer besonders kompakt ausbildbaren Ausführung ist die Federvorrichtung in der Kopplungsstellung zwischen den Kopplungselementen angeordnet. Eine solche Ausführung bietet außerdem den Vorteil, dass die Federvorrichtung – insbesondere, wenn die Kopplungselemente jeweils eine Scheibe (beispielsweise eine Mitnehmerscheibe bzw. eine Betätigungsscheibe) aufweisen – gegen Beschädigung und Verschmutzung geschützt ist.
Wie bereits erwähnt kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein erstes der Kopplungselemente eine erste – insbesondere kreisrunde – Scheibe aufweist, die die Aufnahme aufweist und/oder trägt, und/oder dass ein zweites der Kopplungselemente eine zweite – insbesondere kreisrunde – Scheibe aufweist, die den Vorsprung aufweist und/oder trägt. Die eine Scheibe kann beispielsweise als Mitnehmerscheibe ausgebildet sein, während die andere Scheibe beispielsweise als Betätigungsscheibe ausgebildet sein kann.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform weist zumindest eines der Kopplungselemente eine zur Drehachse des Kopplungselementes senkrechte Scheibe auf, an der das Kopplungsteil, insbesondere der Vorsprung oder der Stift, oder die Aufnahme, insbesondere die Längsnut oder das Langloch, exzentrisch angeordnet sein kann. Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform weisen beide Kopplungselemente jeweils eine Scheibe auf, die in der Kopplungsstellung parallel und/oder koaxial zueinander ausgerichtet sind.
Bei einer besonderen Ausführung sind die Kopplungselemente in der Kopplungsstellung – insbesondere die Scheiben der Kopplungselemente – parallel zueinander angeordnet. Es kann alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass die Drehachsen der Kopplungselemente in der Kopplungsstellung koaxial zueinander angeordnet sind.
Insbesondere zur Abgabe von Wärme an die Umgebung kann vorteilhaft vorgesehen sein, eines der Kopplungselemente, insbesondere das die Aufnahme aufweisende Kopplungselement, – abgesehen von der Aufnahme – wenigstens einen Durchbruch, insbesondere eine Durchgangsbohrung aufweist. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass eines der Kopplungselemente, insbesondere das die Aufnahme aufweisende Kopplungselement, – abgesehen von der Aufnahme – mehrere Durchbrüche, insbesondere Durchgangsbohrungen aufweist und/oder dass eines der Kopplungselemente, insbesondere das die Aufnahme aufweisende Kopplungselement, – abgesehen von der Aufnahme – mehrere Durchbrüche, insbesondere Durchgangsbohrungen aufweist, die – insbesondere symmetrisch – entlang einer gedachten Kreislinie angeordnet sind.
Durch diese Maßnahme ist es ermöglicht, ein hitzebeständiges Kunststoffgehäuse beispielsweise für einen Klappenantrieb einzusetzen, wodurch eine Kosten- und Gewichtsersparnis gegeben ist.
Die an die Umgebung abzugebende Wärme kann beispielsweise über die der Kopplungsvorrichtung nachgeschalteten Mechanik zum Übertragen von Drehbewegungen an eine in einer Heißgasleitung angeordnete, zu betätigende Abgasklappe in die Kopplungsvorrichtung eingetragen worden sein, wobei es insbesondere auch durch den Kontakt des Vorsprungs des einen Kopplungselements mit dem anderen Kopplungselement zu einer Wärmeübertragung kommt.
Bei einer besonders einfach zusammenbaubaren, übersichtlichen und robusten Ausführung ist der Vorsprung als Stift ausgebildet, dessen Längserstreckung parallel zur Drehachse des Kopplungselements, an dem er angeordnet ist, ausgerichtet ist.
Die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung lässt sich in vorteilhafter Weise in Kombination oder als Bestandteil eines Abgasklappenantriebs und/oder eines Verbrennungsmotors und/oder eines Kraftfahrzeugmotors einsetzen.
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.
Es zeigen:
1 in einer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung, die einen Klappenantrieb an eine Klappe koppelt,
2 eine Schnittdarstellung der in 1 dargestellten Kopplungsvorrichtung bezüglich einer ersten Schnittebene,
3 eine Schnittdarstellung der in 1 dargestellten Kopplungsvorrichtung bezüglich einer anderen Schnittebene und
4 eine perspektivische Detailansicht der in 1 dargestellten Kopplungsvorrichtung.
1 zeigt in einer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung 1, die einen Klappenantrieb 2 an eine Klappe 3 koppelt, die in einer Heißgasleitung 4 angeordnet ist.
Die Kopplungsvorrichtung 1 weist ein erstes Kopplungselement 5 und ein zweites Kopplungselement 6 auf. Die Kopplungselemente 5, 6 sind in der dargestellten Kopplungsstellung derart miteinander verkoppelt, dass ein Drehmoment von dem ersten Kopplungselement 5 auf das zweite Kopplungselement 6 übertragbar ist. Jedes der Kopplungselemente 5, 6 ist um eine eigene Drehachse 7, 8 drehbar gelagert. Der Klappenantrieb 2 treibt je nach gewünschter Stellung der Klappe 3 das erste Kopplungselement 5 drehend an.
Das erste Kopplungselement 5 weist eine erste Scheibe 9, nämlich eine Betätigungsscheibe, mit einer bezüglich der Drehachse 7 exzentrisch angeordneten Aufnahme 10 auf.
Das zweite Kopplungselement 6 weist einen exzentrisch an einer zweiten Scheibe 13, nämlich einer Mitnehmerscheibe, angeordneten und von seiner Drehachse 8 beabstandeten Vorsprung 11, nämlich einen Stift auf, der in der dargestellten Kopplungsstellung in die Aufnahme 10 des ersten Kopplungselements 5 eingreift. Der Vorsprung 11 ist relativ zu der Aufnahme 10 gegen die Kraft einer Federvorrichtung 12 bewegbar.
2 zeigt eine Schnittdarstellung der in 1 dargestellten Kopplungsvorrichtung bezüglich einer ersten Schnittebene, die in 1 mit AE gekennzeichnet ist. In dieser Darstellung ist besonders gut zu erkennen, wie der Vorsprung 11 in der Aufnahme 10 durch die Federvorrichtung 12 in einer Sollposition gehalten ist.
Die Federvorrichtung 12 ist als im Wesentlichen u-förmige Bügelfeder ausgebildet, die zwei Schenkel aufweist. Die freien Enden der Schenkel sind zueinanderweisend umgebogen und überlappen sich. Die Federvorrichtung 12 ist sich selbst haltend zwischen einem zylinderförmigen Haltelement 14 und dem Vorsprung 11 eingespannt. Dies derart, dass ein erster Schenkel der Federvorrichtung 12 sich an dem Haltelement 14 abstützt, während ein zweiter Schenkel der Federvorrichtung 12 den Vorsprung 11 im Wesentlichen tangential gegen einen c-förmigen Anschlag 15 drückt.
Der c-förmige Anschlag 15 ist an der ersten Scheibe 9 befestigt und fluchtend zu einem Teil des Randes des Durchbruchs ausgerichtet, in den der Vorsprung 11 eingreift. Zusammen mit dem gegen ihn drückenden Schenkel der Federvorrichtung 12 und mit dem Durchbruch 16 in der Scheibe 9 bildet der Anschlag 15 die Aufnahme 10 für den Vorsprung 11.
Der mit dem Vorsprung 11, nämlich dem Stift, in Kontakt stehende Schenkel der Federvorrichtung 12 weist eine Einbiegung 17 auf, die als Führungsaufnahme für den Vorsprung 11 fungiert. Durch die Einbiegung 17 wird der Vorsprung 11 in radialer Richtung zentriert; dennoch kann der Vorsprung 11 gegen die Kraft der Federvorrichtung 12 in radialer Richtung aus der gezeigten Sollstellung heraus bewegt werden.
Auch der andere Schenkel der Federvorrichtung 12 weist eine weitere Einbiegung 18 auf, die an dem Halteelement 14 anliegt und dieses teilweise umgreift. Insbesondere durch die Einbiegungen 17, 18 ist Federvorrichtung 12 in der gezeigten Ebene sicher festgelegt. In axialer Richtung – in Bezug auf 2 also senkrecht zur Zeichenebene – ist die Federvorrichtung 12 einerseits durch einen überstehenden und von der ersten Scheibe 9 beabstandeten Bund 19 des Haltelements 14 – und andererseits durch zwei von der ersten Scheibe 9 beabstandete Vorsprünge 20 des Anschlags 15 gehalten.
Die erste Scheibe 9 weist, insbesondere um eine Abgabe von Wärme an die Umgebung zu ermöglichen, eine Vielzahl von Durchbrüchen 21 auf.
3 zeigt eine Schnittdarstellung der in 1 dargestellten Kopplungsvorrichtung bezüglich einer zweiten Schnittebene, die in 1 mit AG gekennzeichnet ist.
Es ist in dieser Figur besonders deutlich zu erkennen, wie sie die Federvorrichtung 12 an dem Haltelement 14 abstützt und den Vorsprung 11 gegen den Anschlag 15 drückt. Der Vorsprung 11 ist fest an der als Mitnehmerscheibe ausgeführten Scheibe 13 exzentrisch angeordnet.
Die Scheibe 13 ist mit einem Ende einer Klappenwelle 22 drehfest verbunden, an deren anderem Ende die zu betätigende Klappe 3 angeordnet ist.
Durch eine derartige Ausgestaltung ist die Klappenwelle 22 spielfrei betätigbar, wodurch Klappergeräusche und ein Verkippen oder ein Abkippen des Stiftes ausgeschlossen ist. Zusätzlich ist ein radialer und axialer Toleranzausgleich vom ersten Kopplungselement (Betätigungsscheibe) zum zweiten Kopplungselement (Mitnehmerscheibe) sichergestellt. Damit kann eine zu betätigende Klappe, neben den beiden Einstellungen „Offen” und „Geschlossen”, auch auf bestimmte Öffnungswinkel eingestellt werden.
4 zeigt eine perspektivische Detailansicht der in 1 dargestellten Kopplungsvorrichtung. Der Klappenantrieb 2 weist eine Abtriebswelle 23 auf, die drehfest mit der ersten Scheibe 9 verbunden ist. Die erste Scheibe 9 weist die Aufnahme 10 für den in dieser Figur nicht dargestellten Vorsprung 11 auf.
Bezugszeichenliste

1: Kopplungsvorrichtung
2: Klappenantrieb
3: Klappe
4: Heißgasleitung
5: Erstes Kopplungselement
6: Zweites Kopplungselement
7: Drehachse
8: Drehachse
9: erste Scheibe
10: Aufnahme
11: Vorsprung
12: Federvorrichtung
13: zweite Scheibe
14: Haltelement
15: Anschlag
16: Durchbruch
17: Erste Einbiegung
18: Zweite Einbiegung
19: Bund
20: Vorsprünge
21: Durchbrüche
22: Klappenwelle
23: Abtriebswelle

Claims

Kopplungsvorrichtung (1) zur Kopplung eines Klappenantriebes (2) an eine Klappe (3) eines Verbrennungsmotors, mit zwei jeweils drehbar gelagerten und derart miteinander verkoppelbaren Kopplungselementen (5, 6), wobei ein Drehmoment von einem Kopplungselement (5) auf das andere Kopplungselement (6) übertragbar ist und wobei eines der Kopplungselemente (5, 6) einen exzentrisch angeordneten und/oder von seiner Drehachse (7, 8) beabstandeten Vorsprung (11), aufweist, der in der Kopplungsstellung in eine Aufnahme (10), des anderen Kopplungselements eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (11) in der Kopplungsstellung relativ zu der Aufnahme (10) gegen die Kraft einer Federvorrichtung (12) beweglich angeordnet und die Federvorrichtung (12) an dem die Aufnahme (10) aufweisenden Kopplungselement festgelegt ist.
Kopplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kopplungsstellung a. der Vorsprung (11) relativ zu der Aufnahme (10) in radialer Richtung gegen die Kraft einer Federvorrichtung (12) beweglich angeordnet ist und/oder dass b. der Vorsprung (11) relativ zu der Aufnahme (10) in tangentialer Richtung gegen die Kraft einer Federvorrichtung (12) beweglich angeordnet ist und/oder dass c. der Vorsprung (11) relativ zu der Aufnahme (10) in einer zur Drehachse (7) eines ersten der beiden Kopplungselemente (5, 6) senkrechten Ebene gegen die Kraft einer Federvorrichtung (12) beweglich angeordnet ist und/oder dass d. der Vorsprung (11) relativ zu der Aufnahme (10) in einer zur Drehachse (8) einer zweiten der beiden Kopplungselemente (5, 6) senkrechten Ebene gegen die Kraft einer Federvorrichtung (12) beweglich angeordnet ist.
Kopplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Aufnahme (10) länglich ausgebildet ist und/oder dass b. die Aufnahme als Längsnut oder Langloch ausgebildet ist.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (12) in der Kopplungsstellung auf den Vorsprung (11) eine Kraft in Richtung auf eine Sollposition ausübt.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kopplungsstellung a. die Federvorrichtung (12) den Vorsprung (11) gegen einen Anschlag (15) drückt und/oder dass b. die Federvorrichtung (12) auf den Vorsprung (11) eine Kraft in Richtung auf einen Anschlag (15) ausübt und/oder dass c. die Federvorrichtung (12) den Vorsprung (11) bezogen auf die Drehachse eines ersten und/oder eines zweiten der Kopplungselemente in tangentialer Richtung gegen einen Anschlag (15) drückt.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (12) in der Kopplungsstellung den Vorsprung (11) in der Aufnahme (10) zentriert oder dass die Federvorrichtung (12) in der Kopplungsstellung den Vorsprung (11) bezogen auf die Drehachse eines ersten und/oder eines zweiten der Kopplungselemente (5, 6) in radialer Richtung in der Aufnahme (10) zentriert.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Federvorrichtung (12) als Bügelfeder und/oder als Bandfeder ausgebildet ist und/oder dass b. die Federvorrichtung (12) eine Bügelfeder und/oder eine Bandfeder aufweist und/oder dass c. die Federvorrichtung (12) aus einem Federband hergestellt ist.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Federvorrichtung (12) eine Führungsaufnahme aufweist, in der in der Kopplungsstellung wenigstens ein Teil des Vorsprungs (11) angeordnet ist, und/oder dass b. die Federvorrichtung (12) eine als Mulde und/oder eine Einbuchtung und/oder eine Nut ausgebildete Führungsaufnahme aufweist, in der in der Kopplungsstellung wenigstens ein Teil des Vorsprungs (11) angeordnet ist.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Federvorrichtung (12) an dem die Aufnahme (10) aufweisenden Kopplungselement abnehmbar festgelegt ist und/oder dass b. die Federvorrichtung (12) sich durch eine eigene Federkraft an dem die Aufnahme (10) aufweisenden Kopplungselement festhält.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass a. eines der Kopplungselemente (5, 6) wenigstens ein Halteelement zum Festlegen der Federvorrichtung (12) aufweist und/oder dass b. eines der Kopplungselemente (5, 6) wenigstens ein – vorzugsweise zylinderförmiges – Halteelement (14) zum Festlegen der Federvorrichtung (12) aufweist, das einen Bund (19) oder einen Kragen oder einen Vorsprung zum Halten der Federvorrichtung (12) aufweist und/oder dass c. der Anschlag (15) zusätzlich als Halteelement zum Festlegen der Federvorrichtung (12) fungiert und/oder dass d. die Federvorrichtung (12) zwischen zwei Haltelementen eingespannt ist.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (12) an dem Vorsprung (11) festgelegt ist und/oder dass der Vorsprung (11) die Federvorrichtung (12) aufweist.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (12) in der Kopplungsstellung zwischen den Kopplungselementen angeordnet ist.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes der Kopplungselemente (5, 6) eine erste Scheibe (9) aufweist, die den Vorsprung (11) aufweist und/oder trägt, und/oder dass ein zweites der Kopplungselemente (5, 6) eine zweite Scheibe (13) aufweist, die die Aufnahme (10) aufweist und/oder trägt.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungselemente (5, 6) in der Kopplungsstellung parallel zueinander angeordnet sind und/oder dass die Drehachsen der Kopplungselemente (5, 6) in der Kopplungsstellung koaxial zueinander angeordnet sind.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass a. eines der Kopplungselemente (5, 6) – abgesehen von der Aufnahme (10) – wenigstens einen Durchbruch (21), aufweist und/oder dass b. eines der Kopplungselemente (5, 6) – abgesehen von der Aufnahme (10) – mehrere Durchbrüche, aufweist, die entlang einer gedachten Kreislinie angeordnet sind.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (11) als Stift ausgebildet ist, dessen Längserstreckung parallel zur Drehachse des Kopplungselements, an dem er angeordnet ist, ausgerichtet ist.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (10) wenigstens teilweise aus einem Teil der Federvorrichtung (12) gebildet ist und/oder dass die Aufnahme (10) wenigstens teilweise aus dem Anschlag (15) gebildet ist.
Abgasklappenantrieb und/oder Verbrennungsmotor und/oder Kraftfahrzeugmotor mit einer Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17.