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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftklappenantrieb zur Verstellung wenigstens einer an einem Rahmen relativ zu diesem beweglich vorgesehenen Luftklappe zwischen wenigstens zwei unterschiedlichen Relativstellungen, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen Aktuator mit einem Aktuatorgehäuse und einem darin aufgenommenen Bewegungsausgabeglied und weiter umfassend einen mit dem Aktuator flüssigkeitsdicht gekoppelten oder koppelbaren, sich längs einer Kanalbahn erstreckenden Kanal mit einer Kanalhülle und mit einem von dieser umgebenen Kanalvolumen.
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Luftklappen, wie die oben genannte, zu deren Verstellung der hier diskutierte Luftklappenantrieb geeignet ist, sind vor allem im Kraftfahrzeugbereich bekannt, um einen Kühlluftmengenstrom zu einem in Kühlluftströmungsrichtung hinter der Luftklappe gelegenen Aggregat durch Verstellung der Luftklappe(n) zu verändern.
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Da derartige Luftklappen und ihre Antriebe häufig im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind, sind die Luftklappenantriebe im Betrieb betriebsgefährdenden Umwelteinflüssen ausgesetzt, wie etwa Spritzwasser und Schmutz. Der Aktuator und der Kanal, welcher im Stand der Technik in der Regel zur Übertragung von Antriebsenergie oder/und Betriebssignalen zum Aktuator verwendet wird, sind daher in der Regel flüssigkeitsdicht ausgebildet und auch flüssigkeitsdicht miteinander koppelbar.
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Allerdings erhöht sich beim Betrieb des Aktuators durch Wärmedissipation dessen Temperatur, was auch die Temperatur und damit verbunden den Druck des im Aktuatorgehäuse vorhandenen Gases, in der Regel Luft, erhöht.
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Da der Kanal und das Aktuatorgehäuse häufig lösbar miteinander gekoppelt sind, etwa durch eine Stecker-Buchse-Verbindung, ist die Kopplung zwar flüssigkeitsdicht, in vielen Fällen jedoch nicht gasdicht. Deshalb kann Luft aus dem Aktuator-Innenvolumen unter dem oben geschilderten betriebsmäßig erhöhten Druck aus dem vom Aktuatorgehäuse und dem Kanal gebildeten System entweichen.
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In der Folge entsteht bei der Abkühlung des Aktuators in Phasen länger dauernder Betriebsruhe im Aktuator-Innenvolumen, bezogen auf den Atmosphären-Umgebungsdruck, ein Unterdruck, sodass in der Regel über dieselben Pfade Luft aus der Umgebung in das Aktuatorgehäuse einströmt.
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Würde das von dem Aktuatorgehäuse und dem damit gekoppelten Kanal gebildete System zwischenzeitlich verschmutzt und haftet der Kopplungsstelle Schmutz oder/und Spritzwasser an, so kann in der Abkühlungsphase, getrieben durch die durch Abkühlung des Aktuators bewirkte Druckdifferenz, der außen anhaftende Schmutz oder/und das Spritzwasser in das Aktuator-Innenvolumen gelangen und die dort vorhandene Elektronik oder/und Mechanik beschädigen.
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Die oben erwähnte Flüssigkeitsdichtigkeit der Kopplung von Kanal und Aktuatorgehäuse ist eine Flüssigkeitsdichtigkeit, die dann besteht, wenn zwischen dem Aktuator-Innenvolumen und der Atmosphären-Umgebung keine größere Druckdifferenz als ein Meter Wassersäule besteht. Das Bestehen der Flüssigkeitsdichtigkeit in Phasen einer Abkühlung des Aktuators nach einem Betrieb ist jedoch aufgrund der dann möglicherweise auftretenden hohen Druckunterschiede nicht notwendigerweise gewährleistet.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Luftklappenantrieb der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass das Problem eines gasdruckdifferenzgetriebenen Eindringens von Schmutz oder/und Spritzwasser von außen in das Aktuatorgehäuse verringert oder sogar ganz beseitigt wird. Mit anderen Worten soll die Flüssigkeitsdichtigkeit des Luftklappenantriebs erhöht werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen gattungsgemäßen Luftklappenantrieb, bei welchem die Kanalhülle derart flüssigkeitsdicht mit dem Aktuatorgehäuse gekoppelt oder koppelbar ist, dass das Kanalvolumen mit einem vom Aktuatorgehäuse umgebenen Aktuator-Innenvolumen kommuniziert, und dass der Luftklappenantrieb ein Ausgleichsgehäuse aufweist, mit dem die Kanalhülle flüssigkeitsdicht derart verbunden oder verbindbar ist, dass das Kanalvolumen mit einem vom Ausgleichsgehäuse umgebenen Ausgleichsvolumen kommuniziert, so dass der Kanal das Aktuator-Innenvolumen und das Ausgleichsvolumen fluidmechanisch verbindet.
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Durch diese Maßnahme wird das vom Luftklappenantrieb eingeschlossene Gasvolumen um das Ausgleichsvolumen erhöht. Durch diese einfache Maßnahme steht in dem nun aus Aktuatorgehäuse, Kanal und Ausgleichsgehäuse gebildeten flüssigkeitsdichten System eine verglichen mit dem Stand der Technik größere Luftmasse zur Verfügung, die sich bei gleichem Betrieb des Aktuators entsprechend weniger stark erwärmt. Mit dem dadurch verringerten Temperaturanstieg gegenüber der Ruhetemperatur des Luftklappenantriebs kann der Druckanstieg im Aktuator-Innenvolumen, Kanalvolumen und Ausgleichsvolumen verringert werden. Somit kann im Betrieb, wie in der Abkühlphase, die zwischen dem Gesamtinnenvolumen und der Atmosphärenumgebung herrschende Druckdifferenz betragsmäßig verringert werden. Dies verringert in der Folge erkennbar das Risiko eines Schmutz- oder/und Spritzwassereintritts in das Aktuatorgehäuse.
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Um zu verhindern, dass eine kritische Druckdifferenz zwischen dem Gas im Gesamtvolumen aus Aktuator-Innenvolumen, Kanalvolumen und Ausgleichsvolumen einerseits und der Atmosphärenumgebung andererseits erreicht wird, wie dies trotz Vorsehens des Ausgleichsgehäuses immer noch bei besonders lang andauerndem Betrieb des Aktuators möglich sein könnte, kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das Ausgleichsgehäuse eine Ausgleichsöffnung aufweist, welche mit einem gasdurchlässigen, aber flüssigkeitsundurchlässigen Material, insbesondere Textil, bedeckt ist. Durch die wie beschrieben bedeckte Ausgleichsöffnung kann ein Gasaustausch zwischen dem Gesamtinnenvolumen und der Atmosphärenumgebung stattfinden, ohne dass hierdurch Feuchtigkeit oder gar Schmutz in das Gesamtinnenvolumen eindringen könnte. Das gasdurchlässige, aber flüssigkeitsundurchlässige Material kann beispielsweise ein Funktionstextil sein, welches zwar atmungsaktiv, jedoch eine Flüssigkeitsbarriere ist.
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Sofern Materialien, beispielsweise Funktionstextilien, verwendet werden, welche nur in eine Richtung gasdurchlässig sind, jedoch in der entgegengesetzten Richtung gasundurchlässig sind, können auch mehrere Ausgleichsöffnungen vorgesehen sein, von welchen wenigstens eine derart mit flüssigkeitsdurchlässigem, aber gasundurchlässigem Material bedeckt ist, das Gas aus dem Ausgleichsvolumen in die Atmosphärenumgebung entweichen kann, und von denen wenigstens eine weitere derart mit gasdurchlässigem, aber flüssigkeitsundurchlässigem Material bedeckt ist, das Gas von der Atmosphärenumgebung in das Ausgleichsvolumen einströmen kann.
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Zwar erfolgt ein Druckausgleich aufgrund des durch das bedeckende Material bereitgestellten Strömungswiderstands nicht instantan. Jedoch kann mit der vorgeschlagenen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ein Druckanstieg und ein Druckabfall bezüglich der Atmosphärenumgebung im Ausgleichsvolumen und damit in den fluidmechanisch kommunizierenden Volumina: Kanalvolumen und Aktuator-Innenvolumen derart begrenzt werden, dass ein kritisches Ansaugen von Schmutz oder/und Spritzwasser in das Aktuatorgehäuse hinein mit fast an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden kann.
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Um zu ermöglichen, dass gerade heißes Gas im Gesamtinnenvolumen besonders schnell aus diesem entweichen kann, ohne dort einen übermäßig hohen Druck aufzubauen, kann gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass der Luftklappenantrieb, insbesondere das Ausgleichsgehäuse ein Überdruckventil aufweist, welches bei Überschreiten einer vorbestimmten Schwellendruckdifferenz zwischen einem Atmosphären-Umgebungsdruck außerhalb des Ausgleichsgehäuses und einem Betriebsdruck im Ausgleichsvolumen öffnet, und welches dann geschlossen ist, wenn der Druckdifferenz zwischen Atmosphären-Umgebungsdruck und Betriebsdruck im Ausgleichsvolumen kleiner ist als die Schwellendruckdifferenz. In der Regel ist nämlich der Abkühlvorgang nach einer Betriebsphase langsamer als die Aufheizphase während eines Aktuatorbetriebs, so dass ein möglicherweise im Gesamtinnenvolumen auftretender Unterdruck nach Ende einer Betriebsphase durch die oben genannte Ausgleichsöffnung stets ausreichend schnell abgebaut werden kann.
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Wenngleich die Flüssigkeitsdichtigkeit des Luftklappenatriebs durch die oben vorgeschlagenen Maßnahmen erhöht ist, kann dennoch Flüssigkeit im Inneren des Luftklappenantriebs auftreten, etwa in Form von Kondenswasser. Dieses Kondenswasser kann dann aus dem Luftklappenantrieb ausgeleitet werden, wenn das Überdruckventil am geodätisch tiefsten Punkt des Ausgleichsgehäuses vorgesehen ist. Dann nämlich sammelt sich das Kondenswasser am Überdruckventil, weil es schwerkraftgetrieben dem geodätisch tiefsten Punkt zufließt. Wird dann das Überdruckventil in einer Betriebsphase geöffnet, wird mit dem unter Überdruck stehenden Gas im Ausgleichsvolumen auch etwaig am Ventil vorhandene Flüssigkeit mit ausgestoßen, ohne dass diese die Möglichkeit hätte, wieder in das Ausgleichsvolumen zurück zu gelangen.
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Im einfachsten Fall kann daran gedacht sein, dass die Kanalhülle ein Gas, insbesondere Luft, enthaltender Schlauch ist. Beispielsweise kann die Kanalhülle ausschließlich Gas, insbesondere Luft, enthalten, wie dies bei einem gewöhnlichen Luftschlauch der Fall ist.
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Allerdings ist es für einen funktionierenden Druckausgleich von Gas im Aktuator-Innenvolumen und Ausgleichsvolumen nicht notwendig, dass die Kanalhülle ausschließlich mit Gas gefüllt ist. So kann im Kanalvolumen beispielsweise ein elektrisch leitendes Material aufgenommen sein, etwa in Form von metallischen Litzen, wie dies bei elektrischen Leitungen der Fall ist. Als der oben genannte Schlauch kann dann bevorzugt eine an elektrischen Leitungen üblicherweise ohnehin vorgesehene elektrische Isolation dienen. In diesem Falle kann also ein gewöhnlicher isolierter Litzendraht als der druckausgleichende fluidmechanisch verbindende Kanal verwendet werden, da in der Regel bei der Verwendung von Litzendrähten das von der elektrischen Isolierung umschlossene Volumen nicht vollständig von Litzen ausgefüllt ist, sondern zwischen diesen Zwickelräume bestehen bleiben, durch die Gas strömen kann.
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Sofern der Kanal keine weitere Funktion als die Herstellung einer fluidmechanischen Kommunikation zwischen dem Ausgleichsvolumen und dem Aktuator-Innenvolumen hat, kann der Kanal am Ausgleichsgehäuse oder in diesem enden. Dies gilt insbesondere für den oben genannten ausschließlichen gasgefüllten Schlauch.
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Insbesondere dann jedoch, wenn der Kanal eine elektrische Leitung ist, die die Herstellung einer fluidmechanischen Kommunikation zwischen Ausgleichsvolumen und Aktuator-Innenvolumen eher als Nebenfunktion zu ihrer Energie- oder/und Signalübertragung aufweist, kann vorgesehen sein, dass der Kanal das Ausgleichsgehäuse durchsetzt, wobei sowohl die Eintrittsstelle des Kanals in das Ausgleichsgehäuse wie auch die Austrittsstelle des Kanals aus dem Ausgleichsgehäuse flüssigkeitsdicht gegen die Umgebung abgedichtet sind, und wobei ferner die Kanalhülle im Inneren des Ausgleichsgehäuse einen sie durchsetzenden Durchgang aufweist. Der Durchgang durchsetzt dabei die Kanalhülle in Dickenrichtung, so dass der Durchgang wiederum eine fluidmechanische Kommunikation zwischen dem Kanalvolumen und dem Ausgleichsvolumen herstellt.
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Wenngleich eine elektrische Leitung, etwa in Form des oben genannten Litzendrahtes, zur Realisierung der vorliegenden Erfindung ausreichend ist, findet mittels einer einzigen elektrischen Leitung der gewünschte Druckausgleich zwischen Aktuator-Innenvolumen und Ausgleichsvolumen mitunter langsam statt. Die Geschwindigkeit des Druckausgleichs kann dadurch erhöht werden, dass der Luftklappenantrieb eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen aufweist, von welchen jede mit einer Isolierung versehen ist. In diesem Falle können mehrere oder sogar alle elektrischen Leitungen in der zuvor genannten Form ausgebildet sein, also das Ausgleichsgehäuse durchsetzen und einen die elektrische Isolierung in Dickenrichtung durchsetzenden Durchgang aufweisen. Um zu verhindern, dass die elektrischen Leitungen an dem sie durchsetzenden Durchgang miteinander in Kontakt gelangen und so einen unerwünschten Kurzschluss herstellen, kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung daran gedacht sein, im Inneren des Ausgleichsgehäuses Abstandsmittel bereitzustellen, welche die mit Durchgang versehenen elektrischen Leitungen voneinander beabstandet anordnen.
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Als eine die Kanalhülle bzw. die elektrische Isolierung durchsetzender Durchgang im Sinne der vorliegenden Anmeldung gilt auch eine abschnittsweise vollständig abisolierte elektrische Leitung. In diesem Falle ist der Durchgang in Umfangsrichtung um die elektrische Leitung vollständig umlaufend.
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Zur erleichterten Anordnung der Mehrzahl von elektrischen Leitungen kann vorgesehen sein, dass diese in einem gemeinsamen, die Leitungen umgebenden Mantel aufgenommen sind. Auch der Mantel kann dann das Ausgleichsgehäuse durchsetzen, wobei in diesem Falle bevorzugt die einzelnen elektrischen Leitungen, die an dem Druckausgleich, also an der fluidmechanischen Verbindung, zwischen Aktuator-Innenvolumen und Ausgleichsvolumen beteiligt sind, im Inneren des Ausgleichsgehäuses aus dem Mantel herausgeführt sind, um mit ihrem Durchgang unmittelbar im Ausgleichsvolumen frei zu liegen.
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Als eine weitere Montageerleichterung kann vorgesehen sein, dass die Mehrzahl von elektrischen Leitungen mittels eines gemeinsamen elektrischen Steckers mit einer entsprechenden Buchse am Aktuatorgehäuse gekoppelt sind. Dabei kann die Buchse am Aktuatorgehäuse im Bereich der sie durchsetzenden elektrischen Kontakte oder/und an einer von den elektrischen Kontakten mit Abstand angeordneten Stelle mit einer die Aktuatorgehäusewand durchsetzenden Durchbrechung versehen sein, durch welche hindurch ein Druckausgleich zwischen dem Aktuator-Innenvolumen und dem Kanalvolumen stattfinden kann.
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Die elektrischen Leitungen werden in der Regel benötigt, um Energie oder/und Steuersignale zum Aktuator zu übertragen. Häufig ist es dabei der Fall, dass die Buchse mehr elektrische Kontakte aufweist als für den Betrieb des Luftklappenantriebs zur Verstellung wenigstens einer Luftklappe relativ zu dem sie tragenden Rahmen benötigt werden. In diesem Falle kann ein zu dem nicht benötigten elektrischen Kontakt hin führender Kanal und seine Kanalhülle zur Herstellung der fluidmechanischen Verbindung zwischen Aktuator-Innenvolumen und Ausgleichsvolumen herangezogen werden. Da an den nicht benötigten elektrischen Kontakt weder Signale, noch Energie zu übertragen ist, kann an diesen eine ausschließlich mit Gas gefüllte Kanalhülle angekoppelt sein. In diesem Fall ist es weiter bevorzugt, wenn eine Durchbrechung als Gasdurchlassöffnung in der Buchse in der Nähe oder unmittelbar an dem nicht benötigten elektrischen Kontakt vorgesehen ist, um den Strömungswiderstand zwischen dem Aktuator-Innenvolumen, dem an den nicht benötigten elektrischen Kontakt angekoppelten Kanal und dem Ausgleichsvolumen möglichst gering zu halten.
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Ein Luftklappenantrieb, wie er oben beschrieben ist, kann Teil einer Luftklappenvorrichtung sein, die außerdem einen Rahmen und wenigstens eine Luftklappe aufweist, welche relativ zum Rahmen beweglich an diesem vorgesehen ist. Fertigungstechnisch vorteilhaft kann der Rahmen als Montageort des Ausgleichsgehäuses genutzt werden, wenngleich dies nicht zwingend ist. Jedoch stellt üblicherweise ein Rahmen einer Luftklappenvorrichtung eine ausreichend große Montagefläche für das hier beschriebene Ausgleichsgehäuse bereit. In einem besonders vorteilhaften, weil die beteiligten Bauteile reduzierten Fall kann außerdem daran gedacht sein, dass ein Abschnitt des Rahmens Teil des Ausgleichsgehäuses ist. So kann also eine Wand des Ausgleichsgehäuses einstückig mit dem Rahmen ausgebildet sein.
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Um unmittelbare Wärmeübertragung zwischen dem Aktuator und dem Ausgleichsgehäuse zu vermeiden, kann das Ausgleichsgehäuse vorteilhaft mit Abstand von mehreren, insbesondere mehreren 10 cm vom Aktuator vorgesehen sein.
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Wie eingangs erläutert, kann der oben beschriebene Luftklappenantrieb, insbesondere die oben beschriebene Luftklappenvorrichtung, an einem Kraftfahrzeug vorgesehen sein. Dann kann das Ausgleichsgehäuse unmittelbar an ein Kraftfahrzeugteil montiert sein und braucht nicht an Rahmen der Luftklappenvorrichtung vorgesehen sein. Zwar erleichtert insbesondere die Verwendung eines Rahmenabschnitts als Teil des Ausgleichsgehäuses die Herstellung und Montage der hier diskutierten Luftklappenvorrichtung. Jedoch ist mit einer Anbringung des Ausgleichsgehäuses an einem vom Rahmen verschiedenen Kraftfahrzeugteil eine noch größere Entfernung zwischen Ausgleichsgehäuse und Aktuator möglich, was den unmittelbaren Wärmeübergang abseits der im gesamten Innenvolumen gewollten Konvektion verringert.
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Das Aktuatorgehäuse, das Ausgleichsgehäuse und der deren Innenvolumina fluidmechanisch verbindende Kanal bilden im gekoppelten Zustand eine flüssigkeitsdichte Hülle des erfindungsgemäßen Luftklappenantriebs.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar:
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1 eine grobschematische Draufsicht auf eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftklappenvorrichtung mit einem Luftklappenantrieb der vorliegenden Anmeldung,
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2 eine grobschematische Querschnittsansicht durch das Ausgleichsgehäuse des Luftklappenantriebs von 1,
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3 eine in der Perspektive der 1 entsprechende grobschematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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4 eine in der Perspektive der 2 entsprechende Querschnittsansicht durch das Ausgleichsgehäuse von 3, und
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5 eine grobschematische Längsschnittansicht durch das Aktuatorgehäuse der Ausführungsformen der 1 und 3.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform einer Luftklappenvorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Die Luftklappenvorrichtung 10 umfasst einen Luftklappenantrieb 12 sowie einen Rahmen 14, welcher üblicherweise im montierten Zustand ortsfest, etwa an einem Kraftfahrzeug karosseriefest, angeordnet ist.
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Der Rahmen 14 definiert eine Durchtrittsöffnung 16, die er umgibt. Im Inneren des Rahmens 14, also im Bereich der Durchtrittsöffnung 16, ist wenigstens eine Luftklappe 18, im dargestellten Beispiel genau sechs Luftklappen 18, grundsätzlich jedoch auch eine beliebige Mehrzahl von Luftklappen 18, relativ zum Rahmen 14 beweglich an diesem angeordnet. Die Luftklappen 18 sind zur Veränderung des durchströmbaren Querschnitts der Durchtrittsöffnung 16 relativ zum Rahmen 14 verstellbar, beispielsweise um Drehachsen D drehbar, am Rahmen 14 vorgesehen.
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Vorzugsweise sind die Drehachsen D der Luftklappen 18 zueinander parallel, so dass es ausreicht, lediglich eine Luftklappe 18 unmittelbar zur Relativverstellung anzutreiben und die Bewegung der übrigen Luftklappen 18 mittelbar von der unmittelbar angetriebenen Luftklappe 18 abzuleiten, wie dies in an sich bekannter Weise durch Gestänge oder/und Getriebe realisierbar ist.
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Der zur Verstellung der Luftklappen 18 zwischen wenigstens zwei unterschiedlichen Relativstellungen relativ zum Rahmen 14 vorgesehene Luftklappenantrieb 12 umfasst einen Aktuator 20 mit einem Aktuatorgehäuse 22 auf. Der Aktuator 20 weist ein nicht dargestelltes, aber an sich bekanntes Bewegungsausgabeglied, etwa eine Ausgangswelle oder eine Kolbenstange oder dergleichen auf, welches mit einem Bewegungseingabeteil einer Luftklappe 18 zur Bewegungsübertragung gekoppelt oder koppelbar ist. Im vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel sei von einem elektrischen Aktuator 20 in Form eines Elektromotors mit rotierender Ausgangswelle ausgegangen.
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Der Luftklappenantrieb 12 weist weist weiter einen Kanal 24 auf, welcher sich längs einer Kanalbahn K vom Aktuatorgehäuse 22 bis zu einem Ausgleichsgehäuse 26 erstreckt.
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Im vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel der 1 und 2 kann der Kanal 24 das Ausgleichsgehäuse 26 durchsetzen.
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An seinem dem Aktuator 20 zugewandten und zur Kopplung mit diesem bestimmten Längsende 26 ist der Kanal 24 über eine Tülle 28 flüssigkeitsdicht mit einem Stecker 30 verbunden, welcher mit einer Buchse 32 am Aktuatorgehäuse 22 gekoppelt sein kann. Stecker 30 und Buchse 32 sind konstruktiv wiederum in an sich bekannter Weise derart aufeinander abgestimmt, dass die korrekt hergestellte Verbindung von Stecker 30 und Buchse 32 flüssigkeitsdicht ist.
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Die Eigenschaft der Flüssigkeitsdichtigkeit im Sinne der vorliegenden Anmeldung bedeutet, dass eine flüsigkeitsdichte Verbindung bis zu einem Meter unter Wasser getaucht werden kann, ohne dass durch den so auf die Verbindung einwirkenden Wasserdruck Wasser durch die Verbindung hindurchdringt.
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Der Aktuator 20 ist somit über seine Buchse 32, dem Stecker 30 und die Tülle 28 flüssigkeitsdicht mit dem Kanal 24 verbunden.
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Ebenso ist der Eintritt des Kanals 24 in das Ausgleichsgehäuse 26 durch eine Tülle 34 in an sich bekannter Weise flüssigkeitsdicht ausgebildet. Entsprechendes gilt für den Austritt des Kanals 24 aus dem Ausgleichsgehäuse 26 und die zu deren Flüssigkeitsabdichtung verwendete Tülle 36.
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An seinem vom Aktuator 20 fern liegenden Längsende 38 kann der Kanal 24 wiederum mit einem Stecker 40 verbunden sein, wobei auch hier eine Tülle 42 zwischenangeordnet sein kann, um den Kanal 24 flüssigkeitsdicht mit dem Stecker 40 zu verbinden. Der Stecker 40 kann wie der Stecker 30 am anderen Ende 26 des Kanals 24 ausgebildet sein oder kann auch verschieden von diesem ausgebildet sein. Er dient zur Kopplung mit einer Energie oder/und Signalversorgung, etwa einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs.
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Das Aktuatorgehäuse 22 ist vorzugsweise flüssigkeitsdicht ausgebildet, um den Eintritt von Flüssigkeit oder sogar Schmutz ins Innere des Aktuatorgehäuses 22 zu verhindern, wo Schmutz oder Flüssigkeit zu einer Beschädigung des Aktuators 20 führen könnte.
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In Betriebsphasen des Aktuators 20 wirkt dieser aufgrund seiner verlustbehafteten Energieumwandlung als Wärmequelle, wodurch die Temperatur und in der Folge auch der Druck des im Aktuatorgehäuse 22 vorhandenen Gases, in der Regel Luft, steigt.
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Bei Luftklappenantrieben des Standes der Technik kann ein derartiger Druckanstieg im Inneren des Aktuatorgehäuses zu einem Abblasen von Luft über Dichtungsspalte, etwa zwischen Buchse 32 und Stecker 30 oder zwischen Tülle 28 und Kanal 24 erfolgen. Dadurch wird der Gasdruck im Inneren des Aktuators 20 und auch im Kanal 24 abgebaut bzw. der Druckanstieg verlangsamt.
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Dann jedoch, wenn in Betriebsruhephasen der Aktuator 20 wieder abkühlt, kann im Inneren des Aktuatorgehäuses 22 ein Unterdruck des dort vorhandenen Gases bezogen auf den Druck der Atmosphärenumgebung entstehen, was zu einer Druckdifferenz an den zuvor genannte dem Abblasen dienenden Dichtungsspalte führen kann, die größer ist als die zuvor durch ein Meter Wassersäule erreichbare Grenzdruckdifferenz. Als Konsequenz kann dann Flüssigkeit oder sogar Schmutz in das Aktuatorgehäuseinnere eingesaugt werden.
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Um diesen Effekt zu reduzieren oder sogar zu vermeiden, ist erfindungsgemäß das Ausgleichsgehäuse 26 vorgesehen. Dieses ist in einer ersten Ausführungsform in 2 im Querschnitt dargestellt.
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Der Kanal 24 kann im vorliegenden Beispiel einen Mantel 44 umfassen, etwa in Form eines feuerfesten Gewebeschlauchs, in dem eine Mehrzahl von Kanalhüllen 46, 48 und 50 geführt sein können. Die Kanalhüllen 46, 48 und 50 können Isolationen einer elektrischen Leitung 52, 54 und 56 sein, bei welchem im Inneren der innen hohlen Kanalhüllen 46, 54 und 50 metallische Drahtlitzen 58, 60 und 62 geführt sein können.
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Die derart ausgestaltet, dass zusätzlich zu den metallischen Drahtlitzen 58, 60 und 62 auch Gas von den Kanalhüllen 52, 54 und 50 umschlossen ist, so dass diese als Gasleitungen dienen können, durch welche eine fluidmechanische Verbindung zwischen dem Ausgleichsvolumen 64 im Inneren des Ausgleichsgehäuses 26 und dem Aktuator-Innenvolumen 66 (siehe 5) herstellbar ist.
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Zur Herstellung einer fluidmechanischen Verbindung zwischen dem Aktuator-Innenvolumen 66 und dem Ausgleichsvolumen 64 können die Kanalhüllen 46 oder/und 48 oder/und 50 diese durchsetzende Durchgänge 68, 70 und 72 aufweisen, welche die Kanalhüllen vollständig zu dem von dem unverletzten Kanal umschlossenen Kanalvolumen hin durchsetzen. Im vorliegenden Beispiel von 2 kann ein Durchgang auch durch abschnittsweises vollständiges Abisolieren der elektrischen Leitungen 52, 54 und 56 gebildet sein.
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Es liegt somit ein durchgängiges Gasvolumen vor, welches über das Aktuator-Innenvolumen 66, das von Stecker 30 und Buchse 32 umschlossene Volumen, dem Gasvolumen in den Kanalhüllen 46, 48 und 50 bis einschließlich zum Ausgleichsvolumen 64 reicht. Zusätzlich kann auch der Mantel 44 als fluidmechanisch verbindender Kanal verwendet werden, wenn er selbst flüssigkeitsdicht ist.
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Sofern im Mantel 44 des Kanals 24 ausreichend Raum vorhanden ist, kann in diesem zusätzlich zu den elektrischen Leitungen 52, 54 und 56 ein ausschließlich mit Gas gefüllter Schlauch 74 aufgenommen sein, welcher aufgrund seines optionalen Charakters in 2 strichliniert dargestellt ist.
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Der Schlauch 74 kann beispielsweise gebildet sein durch einen durchgehend hohlen Schlauch. Der Schlauch 74 kann auch alternativ zu den elektrischen Leitungen 52, 54 und 56 mit dem Mantel 44 in das Ausgleichsvolumen 64 hineingeführt sein.
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Um einen unerwünschten elektrischen Kontakt der abisolierten Abschnitte der elektrischen Leitungen 52, 54 und 56 zu vermeiden, kann im Inneren des Ausgleichsgehäuses 26 ein Trennelement 76 vorgesehen sein, beispielsweise aus Kunststoff oder einem anderen elektrisch nicht leitenden Material, welches voneinander mit Abstand vorgesehene Öffnungen aufweist, die von den elektrischen Leitungen 52, 54 und 56, insbesondere von den durch Bildung der Durchgänge 68, 70 und 72 abisolierten Abschnitten derselben, durchsetzt sein können. Durch das Trennelement 76 werden die elektrischen Leitungen 52, 54 und 56 im Inneren des Ausgleichsgehäuses 26 körperlich zwangsweise auf Abstand gehalten.
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Das Ausgleichsgehäuse 26 kann einen im montierten Zustand geodätisch tiefsten Ort 78 aufweisen, an welchem eine Ventilöffnung 80 mit einem Überdruckventil 82 vorgesehen sein kann. Das Überdruckventil 82 ist im vorliegenden Beispiel als bezogen auf das Ausgleichsvolumen 64 nach außen öffnendes Blattfederventil ausgebildet, bei dem ein Blattfederelement als Ventilelement die Ventilöffnung 80 so lange verschließt, wie eine Druckdifferenz zwischen dem Gasdruck im Ausgleichsvolumen 64 und der das Ausgleichsgehäuse 26 umgebenen Atmosphärenumgebung einen vorbestimmten Schwellendifferenzdruck nicht übersteigt. Der Schwellendifferenzdruck kann durch die Abmessungen und Materialeigenschaften des Ventilkörpers, also im vorliegenden Fall des Blattfederventilelements, eingestellt sein.
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Sollte sich in dem Ausgleichsgehäuse 26 unerwarteterweise Flüssigkeit sammeln, sei es durch unerwünschten Feuchtigkeitseintritt in das Ausgleichsgehäuse 26 oder sei es durch Kondensation und Niederschlag von Feuchtigkeit an den Innenwänden des Ausgleichsgehäuses 26, dann wird dieses zu dem geodätisch tiefsten Punkt 78 des Ausgleichsgehäuses 26 ablaufen und dort im Falle einer ausreichend großen Druckdifferenz durch das Überdruckventil 82 nach außen in die Atmosphärenumgebung abgegeben.
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Weiter kann in einer Wandung des Ausgleichsgehäuses 26 eine erste Ausgleichsöffnung 84 vorgesehen sein, welche mit einem gasdurchlässigen, aber flüssigkeitsundurchlässigen Material 86 bedeckt ist. Ein solches Material kann beispielsweise ein Funktionstextil sein, wie es von Gore-Tex® oder ähnlichen Fabrikaten bekannt ist.
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Durch die Ausgleichsöffnung 84 kann Gas aus dem Ausgleichsvolumen 64 im Falle eines Überdrucks in die Atmosphärenumgebung außerhalb des Ausgleichsgehäuses 26 abgegeben werden und kann ggf. bei einer negativen Druckdifferenz zwischen dem Gasdruck im Ausgleichsvolumen 64 und jenem der Atmosphärenumgebung in das Ausgleichsvolumen 64 eingesaugt werden, ohne dass ein Feuchtigkeitsdurchtritt durch die Ausgleichsöffnung zu befürchten sei.
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In dem Falle, dass das flüssigkeitsundurchlässige Material Gas nur in eine Richtung durchlassen sollte, kann eine zweite Ausgleichsöffnung 88 in der Wandung des Ausgleichsgehäuses 26 diese durchsetzend vorgesehen sein, wobei diese zweite Ausgleichsöffnung mit dem selben Material 86 bedeckt sein kann, jedoch verglichen mit der ersten Ausgleichsöffnung 84 mit entgegengesetzter Orientierung. Somit kann Gas durch eine der Ausgleichsöffnungen 84 und 88 aus dem Ausgleichsvolumen in die Atmosphärenumgebung austreten und kann durch die jeweils andere Ausgleichsöffnung in das Ausgleichsvolumen 64 eintreten.
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Durch diese Maßnahmen kann ein übermäßiger Druckunterschied zwischen dem Gasdruck im Inneren des Luftklappenantriebs 12 und seiner Atmosphärenumgebung in beiden Richtungen vermieden werden, was das Risiko eines Ansaugens von Feuchtigkeit oder/und Schmutz in Abkühlphasen, wie dies beim Stand der Technik zu befürchten war, erheblich mindert oder gar beseitigt.
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Obwohl in 2 nicht dargestellt, kann die im montierten Zustand dem Rahmen 14 nächstgelegene Wand 26a des Ausgleichsgehäuses 26 durch einen Abschnitt des Rahmens 14 gebildet sein.
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In 3 ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei welcher gleiche oder funktionsgleiche Bauteile oder Bauteilabschnitte mit gleichen Bezugszahlen versehen sind, jedoch erhöht um die Zahl 100. Die zweite Ausführungsform der 3 und 4 wird nachfolgend nur insofern beschrieben werden, als sie sich von der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform unterscheidet, auf deren Beschreibung ansonsten ausdrücklich verwiesen wird.
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Die zweite Ausführungsform der 3 und 4 unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von der ersten Ausführungsform der 1 und 2, dass in dem Mantel 144 des Kanals 124 ausschließlich elektrische Leitungen geführt sind, während zum Druckausgleich ein außerhalb des Mantels 144 geführter Schlauch 174 vom Stecker 130 in das Ausgleichsgehäuse 126 geführt ist.
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Zur flüssigkeitsdichten Anbindung des Schlauchs 174 an den Stecker 130 kann dieser in an sich bekannter Weise von einer Tülle 129 umschlossen sein, wie dies im Grundsatz auch bei dem Kanal 124 und der Tülle 128 der Fall ist.
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Der Kanal 124 mit den elektrischen Leitungen ist in 3 lediglich exemplarisch dargestellt und kann länger oder kürzer als in 3 dargestellt ausgebildet sein.
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Der Vorteil der zweiten Ausführungsform der 3 und 4 liegt darin, dass der Schlauch 174 als gesonderter Kanal mit ausreichend großem Durchmesser ausgebildet sein kann, was zu einem vorteilhaft reduzierten Strömungswiderstand führt. Dadurch kann ein Druckausgleich zwischen dem Gasdruck im Inneren des Aktuatorgehäuses 122 und dem Gasdruck im Inneren des Ausgleichsgehäuses 126 besonders schnell erfolgen.
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Der Schlauch 174 kann beispielsweise die gleiche Außen- und Innenabmessung aufweisen wie der Mantel 144 oder kann sogar eine größere Abmessung aufweisen.
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Das Ausgleichsgehäuse 126 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von jenem der ersten Ausführungsform lediglich dadurch, dass es nur den mit der Tülle 134 versehenen Einlass aufweist, jedoch keinen weiteren Ein- oder Auslass, da es eines solchen nicht bedarf.
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In 5 ist grobschematisch ein Längsschnitt durch das Aktuatorgehäuse 22 oder 122 gezeigt. Darin kann ein erster Raum 90 bzw. 190 vorgesehen sein, in welchem beispielsweise Steuerelektronik zur Steuerung eines in 5 nicht dargestellten Aktuatormotors im zweiten Raum 92 bzw. 192 aufgenommen sein kann. Eine etwaig vorhandene Trennwand 22a, 122a kann Durchbrechungen 94, 194 aufweisen, durch welche nicht nur elektrische oder/und pneumatische Leitungen hindurchgeführt sein können, sondern welche auch eine fluidmechanische Verbindung zwischen den beiden Räumen 90, 190 und 92, 192 herstellen.
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Ebenso kann in der Wandung 32a, 132a, welche die Buchse 32, 132 vom Aktuator-Innenvolumen 66, 166 trennt, ein die Wandung 32a, 132a durchsetzendes Belüftungsloch 95, 195 vorgesehen sein, welches auch als Durchgangsloch 96, 196 für eine oder mehr Kontaktelektroden 98, 198 dienen kann. Durch derartige Durchgangslöcher 95, 195 oder 96, 196 kann ein über einen Stecker 30, 130 mit dem Aktuatorgehäuse 22, 122 verbundener Kanal 24 oder 174 das Aktuator-Innenvolumen 66, 166 mit dem Ausgleichsvolumen 64, 164 verbinden.
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Über eine seitliche Öffnung 99, 199 im Aktuatorgehäuse 22, 122 kann ein Betätigungsglied, etwa eine Ausgangswelle oder ein Kolben zur Ankopplung an eine unmittelbar bewegungsangetriebene Luftklappe 18, 118 aus dem Inneren des Aktuatorgehäuses 22, 122 herausgeführt sein. An dieser Stelle ist durch geeignete, an sich bekannte Dichtungsmittel eine Abdichtung des Aktuatorgehäuses 22, 122 gegenüber der Atmosphärenumgebung bewirkt.
