DE10348839B4

DE10348839B4 - Klappenanordnung

Info

Publication number: DE10348839B4
Application number: DE10348839A
Authority: DE
Inventors: Frank Langner
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2023-10-22
Also published as: DE10348839A1

Abstract

Klappenanordnung, insbesondere zur Anordnung in einem Luftansaugkanalsystem für Brennkraftmaschinen, mit
einer mit einer Schaltwelle (12) verbundenen Klappe (10),
einem mit der Schaltwelle (12) drehfest verbundenen Arretierungselement (18) zum Arretieren der Klappe (10) in einer Endstellung und
einem ortsfesten Anschlag (32) an dem in der Endstellung ein Ansatz (30) des Arretierungselements (18) anliegt,
wobei das Arretierungselement (18) zum Verändern der Klappenstellung auf der Schaltwelle (12) axial verschiebbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klappenanordnung, insbesondere zum Anordnen in einem Luftansaugkanalsystem für Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen.
Es ist bekannt in Luftansaugkanälen von Brennkraftmaschinen zur Beeinflussung des Strömungsverhaltens der angesaugten Luft Drossel-, Drall- und oder Tumbleklappen vorzusehen. Durch derartige Klappen kann die Luftmenge, sowie die Verwirbelung der Luftströmung gesteuert werden. Ferner ist das Vorsehen von Schaltklappen in Luftansaugkanalsystemen bekannt. Durch derartige Schaltklappen kann die Länge von Ansaugkanälen variiert werden.
Auf die Klappen wirken starke Strömungskräfte, die ein Verändern der Lage der Klappe bewirken können. Hierdurch wird das Strömungsverhalten, die Luftmenge, negativ beeinflusst. Beispielsweise werden Klappen, insbesondere Schaltklappen über einen mit einem elektrischen Antriebsmodul verbundenen Schneckentrieb betätigt. Durch diese Selbsthemmung des Schneckentriebs soll die Stellung der Klappe arretiert werden. Bei Schaltklappen sind insbesondere die Endstellungen d.h. bei einer geöffneten oder geschlossenen Schaltklappe, relevant. Aufgrund der Vibrationen, ausgelöst durch die Druckpulsationen der Strömung und der Motorschwingungen treten Belastungen auf, die die Selbsthemmung in einem Schneckentrieb des Antriebsmoduls teilweise aufheben. Dies führt aufgrund der in dem Strömungskanal auf die Klappe wirkenden Strömungskräfte, beispielsweise bei einer geöffneten Schaltklappe dazu, dass die Klappe zumindest teilweise geschlossen d.h. in Richtung der anderen Endstellung gedrückt wird. Mit verwendeten Ansteuerbauteile kann das ungewollte Verschwenken bzw. Betätigen der Klappe nicht überwacht werden. Insbesondere bei Schaltklappen wäre das Vorsehen eines Drehungssensors an einer Schaltwelle um die Stellung der Schaltklappe zu kontrollieren und gegebenenfalls gegensteuern zu können, aufwendig und teuer.

Aus EP 1 074 711 B1 ist eine Klappenanordnung mit einer Klappe bekannt, die über eine Schaltwelle mit einem Hebel verbunden ist. Der Hebel kann außerhalb eines Klappengehäuses in einer Endstellung der Klappe an einem Anschlag anliegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Klappenanordnung zu schaffen, bei der die Klappenstellung aufgrund von Strömungskräften im Wesentlichen nicht verändert wird.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Die erfindungsgemäße Klappenanordnung bei der es sich insbesondere um eine Schaltklappenanordnung zur Anordnung in einem Luftansaugkanal für Brennkraftmaschinen handelt weist eine Schaltwelle auf, mit der mindestens eine Klappe verbunden ist. Die Klappe ist vorzugsweise fest mit der Schaltwelle verbunden. Insbesondere können auch mehrere Klappen mit einer gemeinsamen Schaltwelle verbunden sein. Insbesondere bei V-Motoren sind zwei Schaltwellen vorgesehen, die jeweils mehrere Klappen tragen. Mit der Schaltwelle ist ein Arretierungselement zum Arretieren der Klappe in einer definierten Stellung d.h. in einer Endstellung, verbunden. Bei der Endstellung von Schaltklappen handelt es sich um die Stellung, in der die Klappe vollständig offen oder vollständig geschlossen ist. Das Arretierungselement ist drehfest mit der Schaltwelle verbunden. Ferner weist das Arretierungselement einen Ansatz, wie beispielsweise eine Nocke auf. In einer Endstellung drückt der Ansatz gegen einen ortsfesten Anschlag. Der Anschlag kann beispielsweise Teil eines Gehäuses oder eines die Klappenanordnung tragenden Rahmens sein. Der Ansatz des Arretierungselements und der Anschlag sind derart angeordnet, dass auftretende Strömungskräfte dazu führen, dass der Ansatz gegen den Anschlag gedrückt wird und somit die Klappe durch die Strömungskräfte nicht aus der definierten Stellung gedreht bzw. geschwenkt werden kann. Durch das Vorsehen eines Arretierungselements, dessen Ansatz mit einem Anschlag zusammenwirkt, ist ein Verdrehen oder Verschwenken der Klappe durch Strömungskräfte vermieden.

Erfindungsgemäß ist das Arretierungselement auf der Schaltwelle axial verschiebbar. Es ist hierdurch beispielsweise mit Hilfe eines Betätigungselements möglich, den an dem Arretierungselement vorgesehenen Ansatz in axialer Richtung zu verschieben. Hierdurch kann der Ansatz gegenüber dem ortsfesten Anschlag derart verschoben werden, dass diese nicht mehr in Eingriff sind und der Ansatz und damit auch das Arretierungselement an dem Anschlag vorbeigedreht werden können. Durch das axiale Verschieben des Arretierungselements kann die definierte Endstellung der Klappe somit aufgehoben und die Klappe in eine andere definierte Stellung verdreht bzw. verschwenkt werden. Bei einer definierten Stellung bzw. einer Endstellung kann es sich um unterschiedliche vorgegebene bzw. definierte Stellungen einer Klappe handeln.

Das vorzugsweise vorgesehene Betätigungselement zum Lösen bzw. Arretieren des Arretierungselements weist vorzugsweise eine Ausnehmung auf. Die Ausnehmung ist insbesondere axial ausgerichtet, so dass eine Nase, eine Nocke, ein Ansatz oder dergleichen des Arretierungselements in gelöstem Zustand der Klappe in der Ausnehmung angeordnet ist. Das Arretierungselement kann somit nach einem entsprechendem Betätigen, insbesondere Drehen des Betätigungselements in Richtung des Betätigungselements verschoben werden. Zum Arretieren des Arretierungselements und somit der Stellung der Klappe kann die Nase aus der Ausnehmung heraus geschoben bzw. gedrückt werden und liegt sodann nach einem Betätigen bzw. Verdrehen des Betätigungselements an einer Anlagefläche an. In dieser Stellung des Arretierungselements in der das Arretierungselement in der gelösten Stellung vom Betätigungselement weg bzw. aus der Ausnehmung herausgeschoben ist kann das Arretierungselement zusammen mit der Schaltwelle gedreht werden, bis das Arretierungselement an dem ortsfesten Anschlag anliegt.

Gegebenenfalls sind mehrere Anschläge für unterschiedliche Stellungen der Klappe vorgesehen. Hierbei ist es möglich, einen einzigen ortsfesten Ansatz mit mehreren, vorzugsweise zwei Anlageflächen vorzusehen. Auch das Betätigungselement kann mehrere Ausnehmungen sowie gegebenenfalls mehrere Anlageflächen aufweisen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen, näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Klappenanordnung in offener Klappenstellung, 2–4 eine schematische, perspektivische Ansicht des Arretierungselements und des Betätigungselements in unterschiedlichen Stellungen und
5 eine schematische, perspektivische Ansicht der Klappenanordnung in geschlossener Klappenstellung.
Die Klappenanordnung weist eine Klappe 10 auf, die fest mit einer Schaltwelle 12 verbunden ist. Die Schaltwelle 12 ist in einem Rahmen 14 gehalten, wobei in einer geöffneten Stellung der Klappe 10 Luft durch die im dargestellten Ausführungsbeispiel rechteckige Öffnung 16 strömt. Ferner ist auf der Schaltwelle 12 ein Arretierungselement 18 vorgesehen. Das Arretierungselement 18 ist mit der Welle 12 drehfest verbunden und axial in Richtung eines Pfeils 20 verschiebbar. Des weiteren ist auf der Schaltwelle 12 ein Betätigungselement 22 vorgesehen, dass auf der Welle 12 frei drehbar gelagert ist. Das Betätigen der Klappe 10 erfolgt durch Drehen des Betätigungselements 22 in eine der beiden durch den Pfeil 24 angeordnete Richtungen.
Mit der Schaltwelle 12 ist ferner ein Anschlagelement 26 fest verbunden, das in den beiden Endstellungen (1 bzw. 5) mit unterschiedlichen Anschlagflächen gegen einen am Rahmen angeordneten Anschlage (28) drückt. Hierdurch sind die beiden Endstellungen einer offenen oder einer geschlossenen Schaltklappe definiert und ein weiteres Drehen der Klappe in diesen Stellungen vermieden.
In einer offenen Klappenstellung (1) drückt ein Ansatz 30, der fest mit dem Arretierungselement 18 verbunden ist, gegen einem am Rahmen bzw. Gehäuse 14 angeordneten Anschlag 32. Hierdurch ist ein Verdrehen der Klappe 10 in Richtung einer geschlossenen Stellung, die in 5 dargestellt ist, vermieden.
Zum Betätigen der Klappe 10 wird das frei auf der Schaltwelle 12 drehbare Betätigungselement 22 in die in 2 dargestellte Lage gedreht. Dies hat zur Folge, dass eine Nase 34 des Arretierungselements 18 an einer Anlagefläche 36 entlang in eine Ausnehmung 38 des Betätigungselements gleitet. Da das Arretierungselement 18 in Richtung eines Pfeils 40, d.h. auf das Betätigungselement 22 zu, insbesondere durch Vorsehen einer innenliegenden Druckfeder, federbelastet ist, ist die Bewegung der Nase 34 des Arretierungselements 18 in die Ausnehmung 38 des Betätigungselements 22 hinein erzwungen. In dieser Stellung liegt der Ansatz 30 des Arretierungselements 18 nicht mehr an dem Anschlag 32 an, so dass das Arretierungselement 18 an dem Anschlag 32 vorbeigedreht werden kann (3).
Vorzugweise ist die Nase 34 und der Ansatz 30 in Pfeilrichtung hintereinander angeordnet. Insbesondere ist die Nase 34 und der Ansatz 30 durch ein einziges Bauteil gebildet.
Das Drehen des Arretierungselements 18 in die in 3 dargestellte Stellung und somit ein Drehen der Welle 12 bzw. der Klappe 10 erfolgt durch ein weiteres Drehen des Betätigungselements 22. Hierbei liegt die Nase 34 an einer Mitnahmefläche 42 des Betätigungselements 22 an, Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich beider Mitnahmefläche 42 um eine Seitenwand der Ausnehmung 38.
Das Betätigungselement 22 wird weiter in die in 4 dargestellte Stellung gedreht, in der der Ansatz 30 des Arretierungselements 18 den Anschlag 32 passiert hat. In dieser Stellung ist eine Endstellung der Klappe 10 erreicht, da das Anschlagelement 26 an dem Ansatz 28 anliegt (5). Ein Weiterdrehen des Arretierungselements 18 und somit ein Weiterdrehen der Welle 12 ist nicht möglich. Die Klappe 10 ist in dieser Stellung (4) jedoch noch nicht arretiert, bzw. verriegelt. Erfindungsgemäß wird das Betätigungselement 22 daher weitergedreht, so dass die Nase 34 durch die Mitnahmefläche 42 in 4 nach rechts gedrückt wird. Dies hat zur Folge, dass das gesamte Arretierungselement 18 nach rechts bzw. von dem Betätigungselement 22 weg verschoben wird. Hierbei wird der Ansatz 30 hinter den ortsfesten Anschlag 32 verschoben und liegt somit wiederum an dem Anschlag 32 an, wobei der Ansatz 30 in dieser Stellung an der gegenüberliegenden Anschlagfläche des Anschlags 32 anliegt.
In der geschlossenen Endstellung liegt die Nase 34 somit an einer weiteren Anlagefläche 44 des Betätigungselement 22 an. Bei den Anlageflächen 36, 44 kann es sich um Anschlagflächen handeln, die auf derselben Ebene angeordnet sind. Ebenso kann es sich um dieselbe Anschlagfläche handeln.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann das Arretierungselement mehrere Ansätze 30 aufweisen, die in der Endstellung an mehreren ortsfesten Anschlägen 32 anliegen. Die Ansätze 30 sind hierbei vorzugsweise regelmäßig an dem Arretierungselement 18 in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Ferner kann das Arretierungselement auch mehrere Nasen 34 aufweisen, die entsprechend den Ansätzen 30, vorzugsweise am Umfang des insbesondere zylindrischen Arretierungselements 18, angeordnet sind. Entsprechend sind auch mehrere Ausnehmungen 34 vorgesehen. Hierbei ist vorzugsweise jeweils ein Ansatz 30 und eine Nase 34 in Längsrichtung einander gegenüberliegend angeordnet.

Claims

Klappenanordnung, insbesondere zur Anordnung in einem Luftansaugkanalsystem für Brennkraftmaschinen, mit einer mit einer Schaltwelle (12) verbundenen Klappe (10), einem mit der Schaltwelle (12) drehfest verbundenen Arretierungselement (18) zum Arretieren der Klappe (10) in einer Endstellung und einem ortsfesten Anschlag (32) an dem in der Endstellung ein Ansatz (30) des Arretierungselements (18) anliegt, wobei das Arretierungselement (18) zum Verändern der Klappenstellung auf der Schaltwelle (12) axial verschiebbar ist.
Klappenanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Betätigungselement (22) zum Lösen und Arretieren des Arretierungselements (18).
Klappenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (22) eine Ausnehmung (38) aufweist, in der eine Nase (34) des Arretierungselements (18) in gelöstem Zustand der Klappe (10) angeordnet ist.
Klappenanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (22) eine Anlagefläche (36, 44) aufweist, an der die Nase (34) des Arretierungselements (18) in aritiertem Zustand der Klappe (10) anliegt.
Klappenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement eine Mitnahmefläche (42) aufweist, an der die Nase (34) beim Betätigen des Betätigungselements (22) anliegt, so dass das Arretierungselement betätigt wird.
Klappenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement frei drehbar ist.
Klappenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierungselement (18) in Richtung des Betätigungselments (22) federbelastet ist.
Klappenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierungselement (18) mehrere, vorzugsweise am Umfang verteilt angeordnete, Ansätze (30) aufweist, wobei jeder Ansatz mit einem ortsfesten Anschlag (32) zusammenwirkt.
Klappenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (22) mehrere, vorzugsweise am Umfang verteilte, Ausnehmungen (38) aufweist, in denen jeweils eine Nase (34) des Arretierungselements (18) in gelöstem Zustand der Klappe (10) angeordnet ist.