EP3008313A1 - Betätigungsvorrichtung sowie klappenvorrichtung mit einer derartigen betätigungsvorrichtung - Google Patents

Betätigungsvorrichtung sowie klappenvorrichtung mit einer derartigen betätigungsvorrichtung

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EP3008313A1
EP3008313A1 EP14711504.2A EP14711504A EP3008313A1 EP 3008313 A1 EP3008313 A1 EP 3008313A1 EP 14711504 A EP14711504 A EP 14711504A EP 3008313 A1 EP3008313 A1 EP 3008313A1
Authority
EP
European Patent Office
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gear
drive
actuating device
output shafts
transmitting torque
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14711504.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bastian HOBUSCH
Thomas Schröder
Thomas Brehme
Ringo Uhlendorf
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Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Pierburg GmbH filed Critical Pierburg GmbH
Publication of EP3008313A1 publication Critical patent/EP3008313A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F02D9/1065—Mechanical control linkage between an actuator and the flap, e.g. including levers, gears, springs, clutches, limit stops of the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/64—Systems for actuating EGR valves the EGR valve being operated together with an intake air throttle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
    • F16H19/001—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for conveying reciprocating or limited rotary motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
    • F02D2009/0201—Arrangements; Control features; Details thereof
    • F02D2009/0276—Throttle and EGR-valve operated together

Definitions

  • the invention relates to an actuating device for torque transmission from a drive to two output shafts with a drive, a first output shaft, a second output shaft, a coupling device, via which the rotational movement of the drive to the first output shaft and the second output shaft is transferable, and a flap device for a Internal combustion engine having a first output shaft, on which a first flap is arranged with a first rotation angle range, a second output shaft, on which a second flap is arranged with a second rotation angle range, wherein the first rotation angle range is a subset of the second rotation angle range.
  • Such actuators serve, for example, to transmit torque to two flaps which are to be actuated via a common drive, but do not have the same rotational angle range to be traveled through.
  • flap devices are known in which two mutually coupled flaps, each of which controls a channel and have a different rotation angle range, are actuated via a common actuator.
  • Such a flap device is described for example in DE 10 2005 002 266 AI.
  • an exhaust gas recirculation flap and an exhaust gas flap are actuated via a common actuator, wherein different adjustment angle ranges o of the flaps can be adjusted via two different lever linkage.
  • Actuating speeds of the two flaps are to be realized. there should be easily adaptable to changing specifications and thus a use for different areas with simple modifications possible.
  • one of the flaps should be able to remain at a standstill, while the other flap is rotated further, without the need for sliding coupling members are required.
  • the required space is to be reduced.
  • the coupling device is formed by a planetary gear which is drivable via a meshing with the planetary gear drive gear
  • an actuating device is provided in which different translations can be realized depending on which elements are fixed or driven.
  • the two output shafts are connected to different elements of the planetary gear, which perform defined movements that may differ from each other in different areas or may be uniform. On other components can be omitted. This results in a very high flexibility with regard to the possible uses of such an actuator.
  • a flap device is provided with the two flaps can be coupled together without additional linkage so that they have different rotational angle ranges or different rotational speeds.
  • Planetary gear with the drive gear engaged Such a design results in a defined translation of the ring gear to the sun gear. With appropriate attachment of the output shafts thus different or equal rotational movements over selected rotational angle ranges are generated.
  • At least two toothed portions arranged one behind the other in the circumferential direction are formed on the planet gear carrier and the drive gear is formed as a stepped gear, one gear in a first rotation angle range with a first toothed portion of the planet carrier and each other gear of the stepped gear in a subsequent rotation angle range with another toothed portion of the planet carrier is engaged.
  • a particularly simple design for constructive implementation of the two differing translations is achieved by the toothed portions of the planet carrier and the gears of the drive gear are arranged axially one behind the other, so that in each case a gear of the drive gear is engaged with the respective toothed portion of the planet carrier.
  • the ring gear is on the successive rotational angle ranges with the first gear of the double gear in Intervention.
  • the two output shafts can be arranged on a common axis without additional translations.
  • the first output shaft is rotatably connected to the drive gear.
  • the two output shafts offset from each other or one behind the other lying to each other can be arranged.
  • the ratio of the drive gear to the ring gear is 1: 1, whereby this independent of the connection of an output shaft, this is always moved at the same rotational speed.
  • the second output shaft is rotatably connected to a sun gear of the planetary gear.
  • the sun gear By a suitable choice of the translations, it is possible that the sun gear and thus set the output shaft in spite of rotation of the ring gear, so that different rotational angle ranges arise in which rotates either both output shafts or only one of the output shafts.
  • the sun gear is fixedly connected to a gear segment, which meshes with a follower gear segment, which is rotatably connected to the second output shaft. That way, the two can Output shafts are offset parallel to each other and an additional translation of the rotation angle between the first and second
  • a particularly compact design without additionally provided bearings results when the sun gear is rotatably mounted on the first output shaft.
  • sun gear has a non-toothed axial portion on which the planet carrier is radially mounted.
  • the stepped drive gear as a double gear and to form on the planet two axially and circumferentially successive toothed sections, so that exactly two different rotational angle ranges of the output shafts are provided.
  • the ratio of the ring gear to the planet carrier in the first rotation angle range is 1: 1, whereby the same movements of ring gear and sun gear and thus follow in this case both output shafts.
  • the ratio of the ring gear to the planet carrier in a second rotation angle range is selected such that the sun gear stands still. This has the consequence that the second output shaft is stationary, while the first output shaft whose movement is coupled to the drive gear or the ring gear, performs a uniform movement over both rotational angle ranges.
  • the drive is formed by an electric motor with a drive pinion, which meshes with a ratio gear, which is rotatably connected to the drive gear.
  • an actuating device and a flap device with such an actuating device with which two output shafts can be actuated differently by means of a drive.
  • an automatic coupling in of the movement of the second output shaft is produced even after passing through the second rotation angle range.
  • different rotational movements of setting angle and speeds of the two output shafts can be realized.
  • the actuator is compact and easy to assemble.
  • Figure 1 shows a perspective view of a flap device according to the invention with inventive actuator with cut away housings.
  • Figure 2 shows the perspective view of the flap device according to the invention with inventive actuator according to Figure 1 with partially cutaway planetary gear.
  • Figure 3 shows a side view of the flap device with the actuating device according to the invention according to Figures 1 and 2 in a sectional view.
  • the flap device consists of a o actuator 10, which has two output shafts 12, 14, on each of which a flap 16, 18 is arranged.
  • the flaps 16, 18 each dominate a channel 20, 22 of an exhaust system of an internal combustion engine.
  • a rotational movement of the output shafts 12, 14 is generated by a drive 23, which has an electric motor 24, on the output shaft 26, a drive pinion 28 is arranged.
  • This drive pinion 28 meshes with a ratio gear 30, which is arranged on an axis 32 of the actuator 10.
  • This axis 32 is mounted in a housing 34 of the actuator 10.
  • double gear is rotatably mounted, which is rotatably connected to the transmission gear 30, or is formed with this as a triple gear.
  • the drive gear 36 is operatively connected to a coupling device in the form of a planetary gear 38, which in the present embodiment, a ring gear 40, a sun gear 42, a planet carrier 44 and three arranged on axles 46 of the planet carrier 44 planetary gears 48, in a known manner in the Gears of the sun gear 42 and the ring gear 40 engage.
  • a first gear 50 of the drive gear 36 engages to drive the planetary gear 38 in an outer toothing 51 of the ring gear 40.
  • this first gear 50 or the second gear 52 of the drive gear 36 engages in an outer toothing 54 of the Planetenradongs 44.
  • the first output shaft 12 is rotatably connected to the ring gear 40, wherein it would alternatively be possible to connect them with the meshing with the ring gear 40 first gear 50 of the drive gear 36.
  • the sun gear 42 forms a first of three consecutive sections of a component 60, which is rotatable
  • the third axial portion is formed as a gear segment 64 which meshes with a follower gear segment 66, which is rotatably connected to the second output shaft 14.
  • the outer teeth 54 of the planet carrier 44 has two circumferentially successive toothed portions 56, 58, of which the first toothed portion 56 with the first gear 50 of the drive gear
  • an actuator or a flap device is provided with such an actuator, carried out by means of a drive two output shafts and thus two flaps clearly defined different movements.
  • different rotational speeds represent, but also different relative movements of the output shafts to each other.

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Abstract

Es sind Betätigungsvorrichtungen (10) zur Drehmomentübertragung von einem Antrieb (23) auf zwei Abtriebswellen (12, 14) mit einem Antrieb (23), einer ersten Abtriebswelle (12), einer zweiten Abtriebswelle (14) und einer Kopplungseinrichtung, über welche die Drehbewegung des Antriebs (23) auf die erste Abtriebswelle (12) und die zweite Abtriebswelle (14) übertragbar ist, bekannt. Um eine möglichst hohe Flexibilität zur Verwendung einer derartigen Betätigungsvorrichtung zu erreichen, mit der unterschiedliche oder gleiche Bewegungen der zwei Abtriebswellen (12, 14) zueinander und unterschiedliche Bewegungen der zwei Abtriebswellen (12, 14) in unterschiedlichen Stellwinkelbereichen realisiert werden können, wird vorgeschlagen, dass die Kopplungseinrichtung durch ein Planetengetriebe ( 38) gebildet ist, welches über ein mit dem Planetengetriebe (38) kämmenden Antriebszahnrad (36) antreibbar ist. Eine derartige Betätigungsvorrichtung eignet sich insbesondere zur Aktuierung zweier zu koppelnder Klappen (16, 18) in einer Verbrennungskraftmaschine.

Description

B E S C H R E I B U N G
Betätigungsvorrichtung sowie Klappenvorrichtung mit einer derartigen Betätigungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zur Drehmomentübertragung von einem Antrieb auf zwei Abtriebswellen mit einem Antrieb, einer ersten Abtriebswelle, einer zweiten Abtriebswelle, einer Kopplungseinrichtung, über welche die Drehbewegung des Antriebs auf die erste Abtriebswelle und die zweite Abtriebswelle übertragbar ist, sowie eine Klappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer ersten Abtriebswelle, auf der eine erste Klappe mit einem ersten Drehwinkelbereich angeordnet ist, einer zweiten Abtriebswelle, auf der eine zweite Klappe mit einem zweiten Drehwinkelbereich angeordnet ist, wobei der erste Drehwinkelbereich eine Teilmenge des zweiten Drehwinkelbereiches ist.
Derartige Betätigungsvorrichtungen dienen beispielsweise zur Drehmomentübertragung auf zwei Klappen, welche über einen gemeinsamen Antrieb betätigt werden sollen, jedoch nicht den gleichen zu durchfahrenden Drehwinkelbereich aufweisen.
Solche gekoppelten Drehbewegungen zweier Klappen können in Verbrennungskraftmaschinen beispielsweise beim Antrieb von Abgasstauklappen oder Drosselklappen mit einem gekoppelten Abgasrückführventil oder Schubumluftventil oder bei der Wärmerückgewinnung Verwendung finden. Entsprechend sind Klappenvorrichtungen bekannt, bei denen zwei miteinander gekoppelte Klappen, welche jeweils einen Kanal beherrschen und einen unterschiedlichen Drehwinkelbereich aufweisen, über einen gemeinsamen Aktor betätigt werden.
5
Eine derartige Klappenvorrichtung wird beispielsweise In der DE 10 2005 002 266 AI beschrieben. Hier werden eine Abgasrückführklappe und eine Abgasstauklappe über einen gemeinsamen Aktor betätigt, wobei über zwei verschiedene Hebelgestänge unterschiedliche Stellwinkelbereiche o der Klappen eingestellt werden können.
Aus der DE 10 2010 020 709 ist eine Kopplung einer Abgasstauklappe mit einem Schubumluftventil eines Turboladers bekannt, die über einen gemeinsamen Aktor betätigt werden, wobei dieser Aktor ein Langloch am Gestänge zur Bewegungsübertragung aufweist, wodurch die Abgasstauklappe über einen definierten Drehwinkelbereich gedreht wird, ohne dass das Schubumluftventil betätigt wird und beide Klappen gleichzeitig in einem zweiten Drehwinkelbereich betätigt werden.
Für diese in verschiedenen Drehwinkelbereichen betätigten, zum Teil voneinander unabhängig betätigbaren Klappen werden jedoch immer zusätzliche Gestänge benötigt, welche Bauraum im Motor benötigen und dort Verschmutzungen ausgesetzt sind.
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Betätigungsvorrichtung und eine Klappenvorrichtung mit einer derartigen Betätigungsvorrichtung bereit zu stellen, bei der auf zusätzliche Hebelgestänge verzichtet werden kann und stattdessen eine direkte Kopplung der beiden Klappenwellen über den Antrieb vorhanden ist, wobei dennoch unterschiedliche definierte Bewegungen, insbesondere Stellwinkelbereiche oder
Stellgeschwindigkeiten der beiden Klappen realisiert werden sollen. Dabei soll eine einfache Anpassbarkeit auf geänderte Vorgaben und somit eine Verwendung für verschiedene Bereiche mit einfachen Modifikationen möglich sein. Insbesondere soll eine der Klappen im Stillstand verharren können, während die andere Klappe weitergedreht wird, ohne dass hierzu verschiebliche Kupplungsglieder erforderlich sind. Zusätzlich soll der benötigte Bauraum reduziert werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 und eine Klappenvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 17 gelöst.
Dadurch, dass die Kopplungseinrichtung durch ein Planetengetriebe gebildet ist, welches über ein mit dem Planetengetriebe kämmenden Antriebszahnrad antreibbar ist, wird eine Betätigungsvorrichtung geschaffen, bei der in Abhängigkeit davon, welche Elemente fixiert oder angetrieben werden, unterschiedliche Übersetzungen realisiert werden können. Hierzu werden die beiden Abtriebswellen mit unterschiedlichen Elementen des Planetengetriebes verbunden, welche definierte Bewegungen vollziehen, die sich in unterschiedlichen Bereichen voneinander unterscheiden können oder gleichförmig verlaufen können. Auf weitere Bauteile kann verzichtet werden. Es entsteht eine sehr hohe Flexibilität bezüglich der möglichen Verwendungen einer derartigen Betätigungsvorrichtung. Dadurch, dass die Abtriebswellen über eine Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche antreibbar sind, wird eine Klappenvorrichtung geschaffen, mit der zwei Klappen ohne zusätzliche Hebelgestänge so miteinander gekoppelt werden können, dass diese unterschiedliche Drehwinkelbereiche oder unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten aufweisen. Vorzugsweise stehen ein Hohlrad und ein Planetenradträger des
Planetengetriebes mit dem Antriebszahnrad in Eingriff. Durch eine derartige Ausführung entsteht eine definierte Übersetzung des Hohlrades zum Sonnenrad. Bei entsprechender Befestigung der Abtriebswellen werden somit unterschiedliche oder gleiche Drehbewegungen über ausgewählte Drehwinkelbereiche erzeugt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind am Planetenradträger mindestens zwei in Umfangsrichtung hintereinander liegende gezahnte Abschnitte ausgebildet und das Antriebszahnrad ist als gestuftes Zahnrad ausgebildet, dessen eines Zahnrad in einem ersten Drehwinkelbereich mit einem ersten gezahnten Abschnitt des Planetenradträgers in Eingriff steht und jedes weitere Zahnrad des gestuften Zahnrades in einem folgenden Drehwinkelbereich mit einem weiteren gezahnten Abschnitt des Planetenradträgers in Eingriff steht. Durch eine unterschiedliche Wahl der Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Planetenradträger und den vorhandenen Antriebszahnrädern entsteht in den beiden aufeinander folgenden Drehwinkelbereichen eine andere Übersetzung des Hohlrades zum Sonnenrad, wodurch auch die Abtriebswellen in unterschiedlicher Weise relativ zueinander gedreht werden.
Eine besonders einfache Ausführung zur konstruktiven Umsetzung der beiden sich unterscheidenden Übersetzungen wird erreicht, indem die gezahnten Abschnitte des Planetenradträgers und die Zahnräder des Antriebszahnrades axial hintereinander angeordnet sind, so dass jeweils ein Zahnrad des Antriebszahnrades mit dem jeweiligen Verzahnungsabschnitt des Planetenradträgers in Eingriff steht. Vorzugsweise steht das Hohlrad über die aufeinander folgenden Drehwinkelbereiche mit dem ersten Zahnrad des Doppelzahnrades in Eingriff. Somit erfolgt ein ständiger Antrieb des Hohlrades und somit bei Kopplung des Hohlrades mit einer der Abtriebswellen auch ein ständiger Antrieb der entsprechenden Abtriebswelle über den gesamten Betätigungsbereich des Antriebs.
In einer ersten Ausführungsform ist entsprechend die erste Abtriebswelle mit einem Hohlrad des Planetengetriebes drehfest verbunden. Bei dieser Ausführung können ohne zusätzliche Übersetzungen die beiden Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Achse angeordnet werden.
In einer hierzu alternativen Ausführungsform ist die erste Abtriebswelle drehfest mit dem Antriebszahnrad verbunden. So können die beiden Abtriebswellen versetzt zueinander beziehungsweise hintereinander liegend zueinander angeordnet werden.
In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform beträgt die Übersetzung vom Antriebszahnrad zum Hohlrad 1 : 1, wodurch unabhängig von der Verbindung der einen Abtriebswelle diese immer mit der gleichen Drehgeschwindigkeit bewegt wird.
Vorzugsweise ist die zweite Abtriebswelle mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes dreh fest verbunden. Durch eine geeignete Wahl der Übersetzungen ist es möglich, dass Sonnenrad und damit die Abtriebswelle trotz Drehung des Hohlrades still zu setzen, so dass unterschiedliche Drehwinkelbereiche entstehen, in denen sich entweder beide Abtriebswellen oder lediglich eine der Abtriebswellen dreht.
In einer vorteilhaften alternativen Ausgestaltung ist das Sonnenrad fest mit einem Zahnradsegment verbunden, welches mit einem Folgezahnradsegment kämmt, welches dreh fest mit der zweiten Abtriebswelle verbunden ist. Auf diese Weise können die beiden Abtriebswellen parallel versetzt zueinander angeordnet werden und eine zusätzliche Übersetzung des Drehwinkels zwischen erster und zweiter
Abtriebswefle vorgesehen werden. Ein besonders kompakter Aufbau ohne zusätzlich vorzusehende Lagerungen ergibt sich, wenn das Sonnenrad auf der ersten Abtriebswelle drehbar gelagert ist.
Eine weitere Vereinfachung des Aufbaus und größere Kompaktheit der Betätigungsvorrichtung wird dadurch erreicht, dass das Sonnenrad einen nicht gezahnten axialen Abschnitt aufweist, auf dem der Planetenradträger radial gelagert ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, das gestufte Antriebszahnrad als Doppelzahnrad auszubilden und am Planetenradträger zwei axial und in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende verzahnte Abschnitte auszubilden, so dass genau zwei unterschiedliche Drehwinkelbereiche der Abtriebswellen zur Verfügung gestellt werden. In einer vorteilhaften Ausführung beträgt die Übersetzung vom Hohlrad zum Planetenradträger im ersten Drehwinkelbereich 1 : 1, wodurch gleiche Bewegungen von Hohlrad und Sonnenrad und damit in diesem Fall beider Abtriebswellen folgen. In einer weiterführenden vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Übersetzung vom Hohlrad zum Planetenradträger in einem zweiten Drehwinkelbereich derart gewählt, dass das Sonnenrad still steht. Dies hat zur Folge, dass die zweite Abtriebswelle still steht, während die erste Abtriebswelle, deren Bewegung mit dem Antriebszahnrad beziehungsweise dem Hohlrad gekoppelt ist, eine gleichförmige Bewegung über beide Drehwinkelbereiche vollzieht. Vorzugsweise ist der Antrieb durch einen Elektromotor mit einem Antriebsritzel gebildet, welches mit einem Übersetzungszahnrad kämmt, das drehfest mit dem Antriebszahnrad verbunden ist. Durch dieses Vorschalten einer weiteren Übersetzungsstufe ist eine sehr genaue Stellungsregelung der Abtriebswellen möglich.
Es wird somit eine Betätigungsvorrichtung sowie eine Klappenvorrichtung mit einer derartigen Betätigungsvorrichtung geschaffen, mit denen zwei Abtriebswellen mittels eines Antriebs unterschiedlich betätigt werden können. Insbesondere ist es möglich, eine Klappe beziehungsweise eine Abtriebswelle über einen ersten und zweiten Drehwinkelbereich zu verstellen, während die andere Abtriebswelle beziehungsweise Klappe lediglich im ersten Drehwinkelbereich mitgedreht wird. Bei Umkehr des Antriebs entsteht auch nach Durchfahren des zweiten Drehwinkelbereichs ein automatisches Einkoppeln der Bewegung der zweiten Abtriebswelle. Je nach Anwendung können verschiedene Drehbewegungen Stellwinkel und Geschwindigkeiten der beiden Abtriebswellen realisiert werden. Dabei ist die Betätigungsvorrichtung kompakt aufgebaut und einfach zu montieren.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung und einer Klappenvorrichtung mit einer derartigen Betätigungsvorrichtung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäßen Klappenvorrichtung mit erfindungsgemäßer Betätigungsvorrichtung mit weggeschnittenen Gehäusen. Figur 2 zeigt die perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Klappenvorrichtung mit erfindungsgemäßer Betätigungsvorrichtung gemäß Figur 1 mit teilweise aufgeschnittenem Plantentgetriebe.
5 Figur 3 zeigt eine Seitenansicht der Klappenvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung gemäß Figur 1 und 2 in geschnittener Darstellung.
Die erfindungsgemäße Klappenvorrichtung besteht aus einer o Betätigungsvorrichtung 10, welche zwei Abtriebswellen 12, 14 aufweist, auf denen jeweils eine Klappe 16, 18 angeordnet ist. Die Klappen 16, 18 beherrschen jeweils einen Kanal 20, 22 eines Abgassystems eines Verbrennungsmotors. Eine Drehbewegung der Abtriebswellen 12, 14 wird durch einen Antrieb 23 erzeugt, der einen Elektromotor 24 aufweist, auf dessen Ausgangswelle 26 ein Antriebsritzel 28 angeordnet ist. Dieses Antriebsritzel 28 kämmt mit einem Übersetzungszahnrad 30, welches auf einer Achse 32 der Betätigungsvorrichtung 10 angeordnet ist. Diese Achse 32 ist in einem Gehäuse 34 der Betätigungsvorrichtung 10 gelagert. Auf der Achse 32 ist zusätzlich zum Übersetzungszahnrad 30 ein als Antriebszahnrad 36 dienendes Doppelzahnrad drehfest angeordnet, welches dreh fest mit dem Übersetzungszahnrad 30 verbunden ist, beziehungsweise mit diesem als Dreifachzahnrad ausgebildet ist.
Das Antriebszahnrad 36 ist mit einer Kopplungseinrichtung in Form eines Planetengetriebes 38 wirkverbunden, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Hohlrad 40, ein Sonnenrad 42, einen Planetenradträger 44 sowie drei auf Achsen 46 des Planetenradträgers 44 angeordnete Planetenräder 48 aufweist, die in bekannter Weise in die Verzahnungen des Sonnenrades 42 und des Hohlrades 40 greifen. Ein erstes Zahnrad 50 des Antriebszahnrades 36 greift zum Antrieb des Planetengetriebes 38 in eine Außenverzahnung 51 des Hohlrades 40. Zusätzlich greift dieses erste Zahnrad 50 oder das zweite Zahnrad 52 des 5 Antriebszahnrades 36 in eine Außenverzahnung 54 des Planetenradträgers 44. Somit wird eine Übersetzung zwischen dem Planetenradträger 44 und dem Hohlrad 40 festgelegt, was zu einer definierten Drehbewegung des Sonnenrades 42 führt. io Die erste Abtriebswelle 12 ist drehfest mit dem Hohlrad 40 verbunden, wobei es alternativ auch möglich wäre, diese mit dem mit dem Hohlrad 40 kämmenden ersten Zahnrad 50 des Antriebszahnrades 36 zu verbinden. Das Sonnenrad 42 bildet einen ersten von drei hintereinanderliegenden Abschnitten eines Bauteils 60, welches drehbar
15 auf der ersten Abtriebswelle 12 gelagert ist, und ist im Innern des Hohlrades 40 angeordnet. Der darauf folgende zweite zylindrische Abschnitt 62 dient zur drehbaren radialen Lagerung des Planetenradträgers 44. Der dritte axiale Abschnitt ist als Zahnradsegment 64 ausgebildet, welches mit einem Folgezahnradsegment 66 kämmt, 20 welches dreh fest mit der zweiten Abtriebswelle 14 verbunden ist.
Um nun in unterschiedlichen Drehwinkelbereichen nicht nur verschiedene Winkelgeschwindigkeiten der beiden Abtriebswellen 12, 14 realisieren zu können, sondern auch die Relativgeschwindigkeiten der beiden
25 Abtriebswellen 12, 14 in zwei verschiedenen Drehwinkelbereichen unterschiedlich gestalten zu können, weist die Außenverzahnung 54 des Planetenradträgers 44 zwei in Umfangsrichtung betrachtet aufeinanderfolgende gezahnte Abschnitte 56, 58 auf, von denen der erste gezahnte Abschnitt 56 mit dem ersten Zahnrad 50 des Antriebszahnrades
30 36 im ersten Drehwinkelbereich in Eingriff steht und der zweite gezahnte Abschnitt 58 mit dem zweiten, kleineren Zahnrad 52 des fachen Geschwindigkeit des Hohlrades 40 angetrieben, wodurch die Planetenräder 48 zwangsweise um Ihre Achsen 46 gedreht werden. Hierzu müssen die Planetenräder 48 auf dem Sonnenrad 42 abrollen, welches durch diese Bewegung festgesetzt wird und sich nicht mehr drehen kann. Entsprechend wird die erste mit der Bewegung des Hohlrades 40 gekoppelte Abtriebswelle 12 gleichförmig weitergedreht, während die zweite Abtriebswelle 14, deren Bewegung mit dem Sonnenrad 42 gekoppelt ist, still steht. Entsprechend vollzieht die erste Klappe 16 im Kanal 20 über einen Drehwinkel von 180° eine gleichförmige Drehung, während die zweite Klappe 18 lediglich um 90° gedreht wird und anschließend in der den zweiten Kanal 22 verschließenden Stellung verharrt. Ein Zurückdrehen der Ausgangswelle 26 in entgegengesetzter Richtung führt entsprechend dazu, dass zunächst lediglich die erste Klappe 16 in entgegengesetzter Richtung gedreht wird und mit Erreichen des ersten Drehwinkelbereiches auch die zweite Klappe 18 wieder mit der ersten Klappe 16 in die den jeweiligen Kanal 20, 22 öffnende Position gedreht wird.
Entsprechend wird eine Betätigungsvorrichtung beziehungsweise eine Klappenvorrichtung mit einer derartigen Betätigungsvorrichtung geschaffen, mit der mittels eines Antriebs zwei Abtriebswellen und somit zwei Klappen eindeutig definierte unterschiedliche Bewegungen vollziehen. Dabei lassen sich nicht nur für beide Abtriebswellen unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten darstellen, sondern auch verschiedene Relativbewegungen der Abtriebswellen zueinander. Insbesondere wird es auf einfache Art und Weise möglich, in einem ersten Drehwinkelbereich beide Abtriebswellen gleichförmig zu bewegen und in einem anderen Drehwinkelbereich lediglich eine der Abtriebswellen anzutreiben, während die andere still steht.
Es sollte deutlich sein, dass verschiedene Modifikationen der beschriebenen Betätigungsvorrichtung möglich sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. Neben einer Anordnung der Abtriebswellen auf einer gemeinsamen Geraden durch Verbindung der zweiten Abtriebswelle mit dem Sonnenrad lassen sich diese auch dadurch versetzt zueinander anordnen, dass die zweite Abtriebswelle nicht mit dem Hohlrad, sondern mit dem Antriebszahnrad verbunden wird. Auch lassen sich durch Verwendung mehrerer Planetengetriebe mehr als lediglich zwei Abtriebswellen antreiben, die jeweils definiert aber bezüglich ihrer Geschwindigkeiten und Relativgeschwindigkeiten in unterschiedlicher Weise angetrieben werden. Selbstverständlich lassen sich auch beliebig viele aufeinander folgende Drehwinkelbereiche durch die Wahl unterschiedlicher Übersetzungen also mehrerer Antriebszahnräder und mehrerer verzahnter Abschnitte am Planetenradträger realisieren. Entsprechend können unterschiedliche Kurvenverläufe oder Sprünge dargestellt werden. Weitere konstruktive Änderungen sind ebenfalls denkbar.

Claims

Eingriff steht und jedes weitere Zahnrad (52) des gestuften Antriebszahnrades (36) in einem folgenden Drehwinkelbereich mit einem weiteren gezahnten Abschnitt (58) des Planetenradträgers (44) in Eingriff steht.
Betätigungsvorrichtung ( 10) zur Drehmomentübertragung von einem Antrieb (23) auf zwei Abtriebswellen (12, 14) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die gezahnten Abschnitte (56, 58) des Planetenradträgers (44) und die Zahnräder (50, 52) des gestuften Antriebszahnrades (36) axial hintereinander angeordnet sind.
Betätigungsvorrichtung (10) zur Drehmomentübertragung von einem Antrieb (23) auf zwei Abtriebswellen (12, 14) nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Hohlrad (40) über alle Drehwinkelbereiche mit dem ersten Zahnrad (50) des gestuften Antriebszahnrades (36) in Eingriff steht.
Betätigungsvorrichtung (10) zur Drehmomentübertragung von einem Antrieb (23) auf zwei Abtriebswellen (12, 14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Abtriebswelle (12) mit einem Hohlrad (40) des Planetengetriebes (38) drehfest verbunden ist.
Betätigungsvorrichtung (10) zur Drehmomentübertragung von einem Antrieb (23) auf zwei Abtriebswellen (12, 14) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abtriebswelle (12) dreh fest mit dem gestuften Antriebszahnrad (36) verbunden ist.
8. Betätigungsvorrichtung (10) zur Drehmomentübertragung von einem Antrieb (23) auf zwei Abtriebswellen (12, 14) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Übersetzung vom Antriebszahnrad (36) zum Hohlrad (40) 1 : 1 beträgt.
9. Betätigungsvorrichtung (10) zur Drehmomentübertragung von einem Antrieb (23) auf zwei Abtriebswellen (12, 14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Abtriebswelle (14) mit einem Sonnenrad (42) des Planetengetriebes (38) drehfest verbunden ist.
10. Betätigungsvorrichtung (10) zur Drehmomentübertragung von einem Antrieb (23) auf zwei Abtriebswellen (12, 14) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sonnenrad (42) fest mit einem Zahnradsegment (64) verbunden ist, welches mit einem Folgezahnradsegment (66) kämmt, welches drehfest mit der zweiten Abtriebswelle (14) verbunden ist.
11. Betätigungsvorrichtung (10) zur Drehmomentübertragung von einem Antrieb (23) auf zwei Abtriebswellen (12, 14) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
das Sonnenrad (42) auf der ersten Abtriebswelle (12) drehbar gelagert ist.
12. Betätigungsvorrichtung (10) zur Drehmomentübertragung von einem Antrieb (23) auf zwei Abtriebswellen (12, 14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sonnenrad (42) einen nicht gezahnten axialen Abschnitt (62) aufweist, auf dem der Planetenradträger (44) radial gelagert ist.
13. Betätigungsvorrichtung (10) zur Drehmomentübertragung von einem Antrieb (23) auf zwei Abtriebswellen (12, 14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das gestufte Antriebszahnrad (36) als Doppelzahnrad ausgebildet ist und am Planetenradträger (44) zwei axial und in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende gezahnte Abschnitte (56, 58) ausgebildet sind.
14. Betätigungsvorrichtung (10) zur Drehmomentübertragung von einem Antrieb (23) auf zwei Abtriebswellen (12, 14) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Übersetzung vom Hohlrad (40) zum Planetenradträger (44) im ersten Drehwinkelbereich 1 : 1 beträgt.
15. Betätigungsvorrichtung (10) zur Drehmomentübertragung von einem Antrieb (23) auf zwei Abtriebswellen (12, 14) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen
dadurch gekennzeichnet, dass
die Übersetzung vom Hohlrad (40) zum Planetenradträger (44) in einem zweiten Drehwinkelbereich derart gewählt ist, dass das Sonnenrad (42) still steht.
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