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Die Erfindung betrifft eine Koppelstange für die Betätigung einer Abgasklappe einer Abgasrückführungseinrichtung einer Brennkraftmaschine, wobei die Koppelstange auf einer ersten Seite einen ersten Anlenkpunkt zur Herstellung einer Wirkverbindung mit einer Stelleinrichtung und auf einer der ersten Seite in Längsrichtung der Koppelstange gegenüberliegenden zweiten Seite einen zweiten Anlenkpunkt zur Herstellung einer Wirkverbindung mit der Abgasklappe aufweist.
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Die Koppelstange liegt in der Wirkverbindung zwischen der Stelleinrichtung und der Abgasklappe der Abgasrückführungseinrichtung vor beziehungsweise bildet einen Teil von dieser aus. Über die Koppelstange kann mithin eine Kraft und/oder ein Drehmoment von der Stelleinrichtung auf die Abgasklappe übertragen werden, sodass mit Hilfe der Stelleinrichtung ein Verstellen der Abgasklappe möglich ist. Die Abgasklappe ist Bestandteil der Abgasrückführungseinrichtung der Brennkraftmaschine. Die Abgasrückführungseinrichtung dient dazu, von der Brennkraftmaschine erzeugtes und ausgestoßenes Abgas erneut der Brennkraftmaschine zuzuführen. Auf diese Art und Weise kann die Emission von Stickoxiden, welche bei der Verbrennung von Kraftstoff in der Brennkraftmaschine zusammen mit Frischluft anfällt, verringert werden. Die Abgasklappe ist dabei dazu vorgesehen, den Durchsatz, also den Massenstrom beziehungsweise den Volumenstrom, des Abgases, welcher der Brennkraftmaschine erneut zugeführt wird, einzustellen. Die Abgasklappe bildet insoweit beispielsweise einen Bestandteil einer Querschnittsverstelleinrichtung und dient dazu, einen Durchströmungsquerschnitt derselben auf einen gewünschten Wert einzustellen.
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Die Koppelstange weist zwei voneinander beabstandete Anlenkpunkte, nämlich den ersten Anlenkpunkt und den zweiten Anlenkpunkt auf, welche sich auf gegenüberliegenden Seiten der Koppelstange befinden. Der Begriff Anlenkpunkt ist dabei bevorzugt nicht im Wortsinne als Punkt zu verstehen, sondern vielmehr als Bereich der Koppelstange, an welchem die Wirkverbindung zu der Stelleinrichtung beziehungsweise der Abgasklappe hergestellt wird. Über den ersten Anlenkpunkt ist die Koppelstange mit der Stelleinrichtung, über den zweiten Anlenkpunkt mit der Abgasklappe wirkverbunden beziehungsweise wirkverbindbar. Das bedeutet, dass die Wirkverbindung zwischen dem ersten Anlenkpunkt und der Stelleinrichtung sowie die Wirkverbindung zwischen dem zweiten Anlenkpunkt und der Abgasklappe jeweils nicht über die Koppelstange verläuft. Bedingt durch Pulsationen des aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgases treten jedoch Schwingungen der Abgasklappe auf, welche über die Koppelstange in die Stelleinrichtung eingeleitet werden. Diese Schwingungen können zu einer Beeinträchtigung oder sogar zu einer Beschädigung der Stelleinrichtung führen.
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Aus dem Stand der Technik ist die Druckschrift
DE 10 2006 028 488 A1 bekannt, welche eine Verstellstange beschreibt, die auf einer Seite ein Elastomerlager und auf einer anderen Seite ein Gelenklager aufweist. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann jedoch die Dämpfungswirkung der Koppelstange beziehungsweise Verstellstange nur eingeschränkt verändert werden. Außerdem erfolgt die Anbindung der Betätigungseinrichtung beziehungsweise Stelleinrichtung unmittelbar über das als Elastomerlager ausgeführte Dämpfungselement, sodass dieses sowohl eine Drehbewegung ausgleichen als auch die Schwingungsdämpfung vornehmen können muss.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Koppelstange für die Betätigung einer Abgasklappe einer Abgasrückführungseinrichtung einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welche den eingangs genannten Nachteil nicht aufweist, sondern insbesondere eine bessere Dämpfungswirkung aufweist und zudem flexibler zu handhaben ist.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Koppelstange mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der erste Anlenkpunkt an einem ersten Koppelstangenelement und der zweite Anlenkpunkt an einem separaten zweiten Koppelstangenelement vorliegt, wobei das erste Koppelstangenelement über zumindest ein Dämpfungselement zumindest in Längsrichtung mit einem bestimmten Spiel verlagerbar an dem zweiten Koppelstangenelement befestigt ist. Die erfindungsgemäße Koppelstange ist mithin mehrteilig ausgeführt und weist wenigstens das erste Koppelstangenelement und das zweite Koppelstangenelement auf. Die beiden Koppelstangenelemente sind mit Hilfe des Dämpfungselements aneinander befestigt, sodass über die beiden Koppelstangenelemente eine Kraftübertragung zwischen dem ersten Anlenkpunkt und dem zweiten Anlenkpunkt erfolgen kann.
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Die beiden Koppelstangenelemente liegen separat voneinander vor und sind dabei grundsätzlich zumindest in ihrer Längsrichtung beziehungsweise in Längsrichtung der Koppelstange gegeneinander verlagerbar. Diese Verlagerung wird mit Hilfe des Dämpfungselements auf das bestimmte Spiel begrenzt. Das Dämpfungselement lässt bevorzugt lediglich ein Spiel zu, welches ausreichend ist, um die gewünschte Dämpfungswirkung der Koppelstange zu erzielen. Dazu stellt es eine elastische Verbindung zwischen dem ersten Koppelstangenelement und dem zweiten Koppelstangenelement her. Diese erlaubt die Verlagerung der beiden Koppelstangenelemente zumindest in Längsrichtung im Rahmen des bestückten Spiels, verhindert jedoch ein weitergehendes Verlagern.
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Bedingt durch die elastische Ausgestaltung des Dämpfungselements erfolgt bei einem Wegfallen einer die Koppelstange beaufschlagenden Kraft ein Rückstellen der beiden Koppelstangenelemente zueinander aufgrund einer von dem Dämpfungselement bewirkten Rückstellkraft. Bevorzugt ist die Koppelstange derart ausgeführt, dass die beiden Koppelstangenelemente ausschließlich in Längsrichtung mit Kraft beaufschlagt werden. Zu diesem Zweck ist zumindest einer der Anlenkpunkte als Gelenk ausgeführt beziehungsweise liegt an einem solchen vor; bevorzugt gilt dies jedoch für beide Anlenkpunkte. Insbesondere in letzterer Ausführungsform werden die beiden Koppelstangenelemente lediglich auf Zug beziehungsweise auf Druck belastet, mithin also in Längsrichtung mit einer Kraft beaufschlagt, weil über die Gelenke kein Drehmoment in die Koppelstange eingeleitet wird.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Koppelstangenelement zumindest in Längsrichtung verschieblich an dem zweiten Koppelstangenelement anliegt. Es liegt also ein unmittelbarer Berührkontakt, insbesondere Gleitkontakt, zwischen dem ersten Koppelstangenelement und dem zweiten Koppelstangenelement vor. Insbesondere weist das erste Koppelstangenelement eine dem zweiten Koppelstangenelement zugewandte erste Gleitfläche und das zweite Koppelstangenelement eine dem ersten Koppelstangenelement zugewandte zweite Gleitfläche auf. Diese beiden Gleitflächen sind bevorzugt plan ausgebildet. Die beiden Gleitflächen liegen nun derart aneinander an, dass eine Gleitführung der beiden Koppelstangenelemente aneinander realisiert ist.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Koppelstangenelement über einen Bolzen, insbesondere einen Gewindebolzen, an dem zweiten Koppelstangenelement befestigt ist. Die Wirkverbindung zwischen den beiden Koppelstangenelementen ist also zumindest teilweise über den wenigstens einen Bolzen beziehungsweise Gewindebolzen hergestellt. Der Bolzen sorgt für eine zuverlässige Kraftübertragung zwischen den beiden Koppelstangenelementen und hat zudem die Vorteile, dass er äußerst belastbar ist, sodass mithin eine große Kraft über die Koppelstange übertragbar ist, und eine lange Lebensdauer auch bei starker Belastung aufweist. Der Bolzen ist beispielsweise als Gewindebolzen ausgeführt, verfügt also an zumindest einem Ende über ein Gewinde. Dieses Gewinde wirkt beispielsweise mit einem Gegengewinde des ersten Koppelstangenelements oder des zweiten Koppelstangenelements zusammen, um den Bolzen an diesem zu befestigen, insbesondere starr – also ohne Spiel – zu befestigen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Wirkverbindung zwischen dem Bolzen und dem ersten Koppelstangenelement über das Dämpfungselement vorliegt. Der Bolzen stellt also nicht die gesamte Wirkverbindung zwischen den beiden Koppelstangenelementen dar. Um die gewünschte Dämpfungswirkung der Koppelstange zu realisieren, ist es vielmehr notwendig, dass auch das Dämpfungselement in dieser Wirkverbindung angeordnet ist. Vorzugsweise verläuft die Wirkverbindung von dem ersten Koppelstangenelement zu dem zweiten Koppelstangenelement sowohl über das Dämpfungselement als auch über den Bolzen. Beispielsweise ist ein Bereich des Dämpfungselements an dem ersten Koppelstangenelement befestigt, während der Bolzen das zweite Koppelstangenelement mit einem zweiten Bereich des Dämpfungselements verbindet.
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Zudem kann vorgesehen sein, dass der Bolzen unmittelbar an dem zweiten Koppelstangenelement befestigt ist, insbesondere in dieses eingreift. Der Bolzen greift also vorzugsweise starr an dem zweiten Koppelstangenelement an. Beispielsweise greift er in das zweite Koppelstangenelement ein beziehungsweise durchgreift dieses vollständig. Der Bolzen ist bei einer derartigen Ausführungsform bevorzugt als Gewindebolzen ausgeführt, wobei das Gewinde des Gewindebolzens in ein Gegengewinde des zweiten Koppelstangenelements eingeschraubt ist.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Bolzen eine Führungsbuchse durchgreift, welche in radialer Richtung bezüglich einer Längsmittelachse des Bolzens zwischen dem Bolzen und dem Dämpfungselement vorliegt. Die Führungsbuchse umgreift den Bolzen in dessen Umfangsrichtung zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig. Dabei kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass der Bolzen nicht in unmittelbarem Berührkontakt mit dem Dämpfungsmittel steht, sondern dass über die gesamte Erstreckung des Dämpfungselements in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse des Bolzens die Führungsbuchse zwischen dem Bolzen und dem Dämpfungselement angeordnet ist.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Führungsbuchse Bestandteil einer Führungseinrichtung für den Bolzen ist, welche ein Verkippen des Bolzens bezüglich des ersten Koppelstangenelements verhindert. Die Führungsbuchse beziehungsweise die Führungseinrichtung stellt dabei insbesondere sicher, dass eine Verlagerung des Bolzens bezüglich des ersten Koppelstangenelements lediglich in einer Ebene erfolgen kann, welche senkrecht auf der Längsmittelachse des Bolzens steht und/oder parallel zu den Gleitebenen liegt. Mithin ist kein Verkippen des Bolzens bezüglich des ersten Koppelstangenelements möglich, welches zu einer Funktionsbeeinträchtigung, insbesondere zu einer Verringerung der Dämpfungswirkung der Koppelstange, führen könnte.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Dämpfungselement in einer Lagerausnehmung des ersten Koppelstangenelements angeordnet ist und dabei das erste Koppelstangenelement in Richtung der Längsmittelachse des Bolzens vollständig durchgreift. Das Dämpfungselement liegt bevorzugt unmittelbar an dem ersten Koppelstangenelement an, insbesondere an einer Innenwand einer Ausnehmung, in welcher das Dämpfungselement angeordnet ist. Diese Ausnehmung durchgreift das erste Koppelstangenelement in Richtung der Längsmittelachse des Bolzens zumindest teilweise, besonderes bevorzugt jedoch vollständig. Auf diese Art und Weise wird sichergestellt, dass eine gleichmäßige und besonders gute Dämpfungswirkung der Koppelstange erzielt wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Dämpfungselemente in Längsrichtung der Koppelstange voneinander beabstandet vorgesehen sind. Je nach Ausgestaltung der Dämpfungselemente kann es notwendig sein, wenigstens zwei Dämpfungselemente vorzusehen, um ein Verdrehen der beiden Koppelstangenelemente gegeneinander, insbesondere um eine Drehachse, welche parallel zu der Längsmittelachse des Bolzens liegt, zu verhindern. Das Anordnen mehrerer Dämpfungselemente hat zudem den Vorteil, dass die gewünschte Dämpfungswirkung auf einfache Art und Weise eingestellt werden kann. Je mehr Dämpfungselemente in der Wirkverbindung zwischen dem ersten Koppelstangenelement und dem zweiten Koppelstangenelement vorliegen, desto steifer wird die Koppelstange. Entsprechend nimmt die Dämpfungswirkung ab. Weiterhin kann selbstverständlich das Einstellen der Dämpfungswirkung über die Wahl eines entsprechenden Materials für das Dämpfungselement vorgenommen werden.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass zumindest ein aus dem ersten Anlenkpunkt und dem zweiten Anlenkpunkt ausgewählter Anlenkpunkt an einer Gelenkpfanne eines Kugelgelenklagers oder an einem Elastomerlager ausgebildet ist, wobei die Gelenkpfanne oder das Elastomerlager an dem jeweiligen Koppelstangenelement befestigt ist. Beispielsweise weisen beide Koppelstangen jeweils eine Ausnehmung auf, welche einen Teil eines Gelenks bildet, beispielsweise die Aufnahme für einen Gelenkzapfen oder die Gelenkpfanne des Kugelgelenklagers. In der Ausnehmung kann jedoch alternativ auch das Elastomerlager angeordnet sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Koppelstange für die Betätigung einer Abgasklappe einer Abgasrückführungseinrichtung einer Brennkraftmaschine, und
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2 eine im Bereich von Dämpfungselementen geschnittene Darstellung der Koppelstange.
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Die 1 zeigt eine Koppelstange 1, wie sie beispielsweise für die Betätigung einer hier nicht dargestellten Abgasklappe einer Abgasrückführungseinrichtung eingesetzt wird. Die Koppelstange ist mithin Bestandteil einer ebenfalls nicht näher gekennzeichneten Brennkraftmaschine. Die Koppelstange weist auf ihrer einen Seite einen ersten Anlenkpunkt 2 auf. Auf einer der ersten Seite in Längsrichtung der Koppelstange 1 gegenüberliegenden zweiten Seite ist ein zweiter Anlenkpunkt 3 vorgesehen. Beispielsweise liegen die Anlenkpunkte 2 und 3 jeweils an einem Gelenk vor, insbesondere an einer Gelenkpfanne 4 beziehungsweise 5, das an der Koppelstange 1 vorgesehen ist. Insbesondere sind die Gelenkpfannen 4 und 5 in Ausnehmung 6 und 7 der Koppelstange 1 befestigt, insbesondere kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig.
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Die Koppelstange weist ein erstes Koppelstangenelement 8 und ein zweites Koppelstangenelement 9 auf. Dieses sind über Dämpfungselemente 10, 11 und 12 (hier nicht zu erkennen) in Längsrichtung mit einem bestimmten Spiel verlagerbar aneinander befestigt. Die Längsrichtung der Koppelstange 1 ist dabei insbesondere diejenige Richtung, welche sich zwischen den Anlenkpunkten 2 und 3, insbesondere zwischen Drehachsen 13 und 14 der Anlenkpunkte 2 und 3 beziehungsweise der Gelenkpfannen 4 und 5, erstreckt. An dem ersten Koppelstangenelement 8 ist beispielsweise eine erste Gleitfläche 15 und an dem zweiten Koppelstangenelement 9 eine zweite Gleitfläche 16 vorgesehen. Diese beiden Gleitflächen 15 und 16 liegen gleitverschieblich aneinander an. Zur Befestigung der Koppelstangenelemente 8 und 9 aneinander sind Bolzen 17, 18 und 19 vorgesehen, welche sich jeweils mit einem Kopf 20 an einem Stützkragen 21 einer Führungseinrichtung 22, 23 beziehungsweise 24 abstützen. Die Führungseinrichtung 22 ist dabei dem Bolzen 17, die Führungseinrichtung 23 dem Bolzen 18 und die Führungseinrichtung 24 dem Bolzen 19 zugeordnet.
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Die 2 zeigt einen Schnitt durch die Koppelstange 1 im Bereich der Dämpfungselemente 10, 11 und 12. Es wird nun deutlich, dass die Dämpfungselemente 10, 11 und 12 in Ausnehmungen 25, 26 und 27 des ersten Koppelstangenelements 8 angeordnet sind. Die Ausnehmungen 25, 26 und 27 sowie die Dämpfungselemente 10, 11 und 12 sind dabei derart ausgestaltet, dass sie das erste Koppelstangenelement 8 in Richtung von Längsmittelachsen 28 der Bolzen 17, 18 und 19 vollständig durchgreifen. Die Bolzen 17, 18 und 19 weisen auf ihrer dem Kopf 20 abgewandte Seite jeweils ein Gewinde 29 auf, dass mit einem Gegengewinde 30 des zweiten Koppelstangenelements 9 zum Halten des jeweiligen Bolzens 17, 18 beziehungsweise 19 zusammenwirkt. Wie bereits vorstehend ausgeführt, stützt sich der Kopf 20 jedes Bolzens 17, 18 und 19 auf dem Stützkragen 21 der jeweiligen Führungseinrichtung 22, 23 beziehungsweise 24 ab.
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Der Stützkragen 21 jeder Führungseinrichtung 22, 23 beziehungsweise 24 ist dabei derart ausgestaltet, dass er in zumindest einer Richtung, bevorzugt alle Richtungen, die jeweilige Ausnehmung 25, 26 beziehungsweise 27 vollständig übergreift beziehungsweise abdeckt. Das bedeutet, dass sich der Stützkragen 21 grundsätzlich an einem Stützbereich des zweiten Koppelstangenelements 9 abstützt, welcher bevorzugt die Ausnehmungen 25, 26 und 27 umgibt. An dem Stützkragen 21 jeder Führungseinrichtung 22, 23 beziehungsweise 24 ist jeweils eine Führungsbuchse 31 befestigt. Diese wird auf ihrer Innenseite von dem jeweiligen Bolzen 17, 18 beziehungsweise 19 durchgriffen, während sie ihrerseits wenigstens bereichsweise von dem jeweiligen Dämpfungselement 10, 11 beziehungsweise 12 umgriffen ist. Eine Wirkverbindung zwischen den Bolzen 17, 18 und 19 und dem ersten Koppelstangenelement liegt mithin lediglich über das jeweilige Dämpfungselement 10, 11 beziehungsweise 12 vor.
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Die Dämpfungselemente 10, 11 und 12 bestehen aus einem elastischen Material. Entsprechend lassen sie eine Bewegung des ersten Koppelstangenelements 8 bezüglich des zweiten Koppelstangenelements 9 mit einem gewissen Spiel zu. Eine Verlagerung der Koppelstangenelemente 8 und 9 gegeneinander kann dazu lediglich entlang der Gleitflächen 15 und 16 erfolgen. Ein Verlagern in Richtung der Längsmittelachse 19 ist durch die Bolzen 17, 18 und 19 ausgeschlossen. Die Führungseinrichtungen 22, 23 und 24 verhindern dagegen ein Verkippen des Bolzens 17, 18 beziehungsweise 19 bezüglich des ersten Koppelstangenelements 8.
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Prinzipiell kann selbstverständlich jede beliebige Anzahl an Dämpfungselementen 10, 11 und 12 sowie an Bolzen 17, 18 und 19 vorgesehen sein. Beispielsweise kann auch bereits ein einziges Dämpfungselement im Zusammenspiel mit einem einzigen Bolzens ausreichend sein, um eine sichere Befestigung der Koppelstangenelemente 8 und 9 aneinander zu gewährleisten. Insbesondere in diesem Fall kann es vorteilhaft sein, den Gleitflächen 15 und 16 eine weitere Führung zuzuordnen, welche ein Verdrehen der Koppelstangenelemente 8 und 9 um eine Drehachse, welche zu den Längsmittelachsen 28 parallel verläuft, verhindert.
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Die hier vorgestellte Koppelstange 1 weist gegenüber bekannten Koppelstangen den Vorteil auf, dass über die Dämpfungselemente 10, 11 und 12 lediglich Kräfte übertragen werden, welche in Längsrichtung der Koppelstange 1 gerichtet sind. Das Einleiten eines Drehmoments in die Koppelstange 1 wird durch die Anordnung der Anlenkpunkte 2 und 3 in den Gelenken beziehungsweise den Gelenkpfannen 4 und 5 verhindert. Insoweit wird mit der vorgeschlagenen Koppelstange 1 eine längere Lebensdauer erzielt. Zudem ist eine bessere Einstellbarkeit der Dämpfungseigenschaften der Koppelstange 1 realisiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006028488 A1 [0004]
