Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasklappenantrieb für eine Brennkraft- maschine mit einer eine Mittelachse m aufweisenden Antriebswelle mit einer mit der Antriebswelle mittelbar verbundenen, eine Mittelachse k aufweisenden Abgasklappenwelle und mit einem als Feder ausgebildeten Kopplungselement, das die Antriebswelle mit der Abgasklappenwelle verbindet, wobei das Kopplungselement einen ersten Endabschnitt E1 aufweist, der drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei die Antriebswelle eine Aufnahme aufweist, in der der Endabschnitt E1 gelagert ist, wobei das Kopplungselement zudem einen zweiten Endabschnitt E2 aufweist, der über ein Kupplungsglied drehfest mit der Abgasklappenwelle verbunden ist.

Es ist bereits ein Abgasklappenantrieb aus der DE 10 2009 016 597 B4 bekannt. Dieser weist eine Kopplungsfeder auf, über die die Motorwelle mit der Abgasklappenwelle gekoppelt ist. An der Motorwelle ist eine Klippsaufnahme vorgesehen, die zur endseitigen Aufnahme bzw. Befestigung der Kopplungsfeder dient.

Aus der US 7,374,147 B2 ist ein Abgasklappenantrieb bekannt, bei dem die Klappenwelle über eine erste Kopplungsfeder mit einer Koppelscheibe verbunden ist, wobei die Koppelscheibe über eine zweite Kopplungsfeder mit dem Gehäuse gekoppelt ist. In beiden Fällen steht die Kopplungsscheibe in Umfangs- richtung über eine Nut bzw. einen Zapfen in Formschluss mit der jeweiligen Kopplungsfeder. Die zweite Kopplungsfeder weist auch in axialer Richtung einen zumindest einseitigen Formschluss mit dem hakenförmigen Zapfen der Kopplungsscheibe auf.

Die DE 41 31 502 A1 beschreibt eine Ventilklappe mit einer Ventilachse, die direkt über eine Seilscheibe angetrieben wird. An jedem Ende der Ventilachse ist eine Rückstellfeder angeordnet. Die untere Rückstellfeder ist in einer Nut der Hülse eingehängt und weist einen nicht spielfreien Formschluss in axialer Richtung sowie in eine Umfangsrichtung auf. Zudem ist ein Abgasklappenantrieb aus der EP 1 887 200 A1 bekannt. Dieser weist eine flache Kopplungsfeder auf, über die die Motorwelle mit der Abgasklappenwelle gekoppelt ist. An der Abgasklappenwelle ist eine Schlitzaufnahme vorgesehen, die zur drehfesten Aufnahme bzw. Befestigung der Kopplungsfeder dient.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abgasklappenantrieb derart auszubilden und anzuordnen, dass eine vereinfachte Montage und geringere Herstellungskosten gewährleistet sind.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das Kupplungsglied und der zweite Endabschnitt E2 in axialer Richtung zur Mittelachse k und in Umfangsrichtung einen Formschluss aufweisen, mithin mittel- oder unmittelbar formschlüssig verbunden sind. Dieser Formschluss ist vorzugsweise in Umfangsrichtung spielfrei. Dies kann insbesondere durch eine auf der Federeigenschaft beruhende Klippsverbindung oder alternativ durch eine Schweißverbindung gewährleistet werden. Hierdurch wird erreicht, dass das Kopplungselement über den Formschluss am Kupplungsglied fixiert ist und diese Baueinheit auf einfache Weise an der Abgasklappenwelle befestigt werden kann. Da sich der Formschluss auch in Umfangsrichtung erstreckt, wird eine freiheitsgradfreie Verbindung zwischen dem Endabschnitt E2 und dem Kupplungsglied erreicht. Das Kopplungselement ist somit fest am Kupplungsglied angebunden, sodass Kupplungsglied und Kopplungselement eine Baueinheit bilden. Bei der Montage kann diese Baueinheit auf die Abgasklappenwelle aufgesetzt und beispielsweise verschweißt werden. Über das Kupplungsglied kann die Stellbewegung des Kopplungselements bzw. der Feder spielfrei auf das Ventil bzw. die Abgasklappenwelle übertragen werden. Das Kupplungsglied dient mithin als Getriebeglied sowohl für das Schließen als auch für das Öffnen der Abgasklappenwelle bzw. der daran befestigten Abgasklappe.

Durch Anwendung einer Klippsverbindung ist die Spielfreiheit auch in axialer Richtung gegeben. Die Spielfreiheit wird jedoch auch schon erreicht durch die axiale Vorspannung des Kupplungsglieds zwischen der Abgasklappenwelle und der Antriebswelle.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn das Kupplungsglied zumindest teilweise als Scheibe mit einem um die Mittelachse m umlaufenden Rand ausgebildet ist, wobei am Rand mindestens zwei oder drei radial verlaufende Ausnehmungen bzw. Schlitze vorgesehen sind, die als Aufnahme für den Endabschnitt E2 dienen. Die in der Scheibe angeordneten Schlitze am Rand der Scheibe gewährleisten ein Umlegen des Kopplungselementes um den Rand, also von der Vorder- auf die Rückseite der Scheibe. Somit ist ein vor allem in axialer Richtung wirkender Formschluss zwischen dem Kopplungselement und der Scheibe gewährleistet. Durch die Anwendung der Schlitze ist zudem ein in Umfangsrich- tung wirkender Formschluss zwischen dem Kopplungselement und der Scheibe gewährleistet. Letzteres birgt beim Zusammenbau den Vorteil, dass das Kopplungselement betreffend den Endabschnitt E1 der Motorwelle nach bzw. der Nut der Motorwelle nach durch Betätigen der Abgasklappe ausgerichtet werden kann.

Vorteilhaft kann es auch sein, wenn am Kupplungsglied drei Ausnehmungen über den Rand verteilt vorgesehen sind, wobei zwei Ausnehmungen diametral zueinander angeordnet sind. Durch die diametral angeordneten Ausnehmungen wird eine zentrale Anordnung des Kopplungselementes, d. h. eine Anordnung bzw. Lagerung im Bereich der Mittelachse m gewährleistet. Da das Kopplungselement vorzugsweise in die Ausnehmungen auf das Kupplungsglied aufge- klippst wird, wird die zum Aufklippsen erforderliche Spreizwirkung des Kopplungselementes begünstigt. Die Scheibe wird bis zu ihrem maximalen Durchmesser in den U-förmigen Endabschnitt E2 in Umfangsrichtung eingeschoben und kann somit zum Einklippsen über die Scheibe bzw. den Scheibenrand in radialer Richtung nach außen vorgespannt werden, sodass bei Erreichen der entsprechenden Ausnehmung ein Einklippsen in die Ausnehmung erfolgen kann. Die Anwendung der dritten Ausnehmung gewährleistet einen sicheren Halt des Kopplungselementes auf der Scheibe einerseits sowie das Zurückführen des Kopplungselementes bzw. des Endabschnittes E2 ausgehend von der Rückseite der Scheibe auf die Vorderseite der Scheibe andererseits. Letzteres unter Einhaltung der maximalen Breite der Baueinheit, welche dem Durchmesser der Scheibe entspricht, sodass das Kopplungselement insbesondere im Randbereich nicht über den Durchmesser hervorsteht. Die dritte Ausnehmung gewährleistet zudem das Umlegen des Randes über einen Teilbereich, mithin die Ausbildung einer Schulter zur Verwendung als Anschlagmittel für die Scheibe.

Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Scheibe eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei der Endabschnitt E2 auf der Vorderseite und auf der Rückseite angeordnet ist. Mit der Anordnung des Kopplungselementes auf der Vorder- und Rückseite ist eine Verrastung mit der Scheibe, mithin der Formschluss in axialer Richtung gewährleistet.

Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn die Scheibe einen Radius rs aufweist und über einen Teilumfang U eine sich in radialer und/oder in axialer Richtung erstreckende Schulter mit einem Radius ru aufweist, mit ru > rs. Die in radialer Richtung hervorstehende Schulter dient als Endanschlag der Abgasklappe innerhalb des Abgasrohres in zumindest der Position "offen" und ergänzend, falls notwendig, in der Position "geschlossen". Die Position "geschlossen" wird in der Regel durch einen Anschlag zwischen Abgasklappe und Abgasrohr erreicht. Die Schulter ist dabei lediglich über einen Teilumfang von 40° bis 50° ausgebildet. Der übrige Teil des Kupplungsgliedes ist scheibenförmig und weist die vorgenannten Schlitze zur Aufnahme des Kopplungselementes auf.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn der Endabschnitt E2 eine Dicke e aufweist, wobei das Kupplungsglied und/oder der Endabschnitt E2 maximal mit einem Maß a in radialer Richtung zur Mittelachse k über die Scheibe hervorsteht, mit 0 <= 2m <= e. Durch Begrenzung des Maßes a, mithin des Überstandes des Kopplungselementes in radialer Richtung über die Scheibe hinaus kann die Baugruppe bestehend aus Kopplungselement und Scheibe insgesamt auf den Durchmesser der Scheibe selbst begrenzt werden. Dies gewährleistet die Aufnahme in einen Zylinder mit einem Innendurchmesser, der etwas größer ist als der Außendurchmesser der Scheibe selbst.

Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn die Aufnahme als Ausnehmung in Form einer axial ausgerichteten Nut oder in Form einer radial ausgerichteten Bohrung ausgebildet ist, die end- bzw. stirnseitig an der Antriebswelle vorgesehen ist, wobei die Nut einen Nutgrund und zwei Nutflanken aufweist, die eine Breite b der Nut begrenzen, wobei die Breite b zum Nutgrund hin abnimmt und beispielsweise einen trapezförmigen Querschnitt Q aufweist. Somit bewirkt allein die axiale Vorspannung der Feder einen Kraftschluss mit der Nut bzw. den Nutflanken, sodass das Kopplungselement innerhalb der Nut bzw. an der Antriebswelle gehalten wird. Ein trapezförmiger Querschnitt mit einem Anstellwinkel zwischen 2° und 5° gewährleistet erfahrungsgemäß einen sehr guten Klemmsitz bzw. Kraftschluss, ohne dass das Kopplungselement mit erhöhter Krafteinwirkung eingesetzt werden müsste.

Vorteilhaft kann ferner sein, einen Abgasklappenantrieb vorzusehen mit einem Motor, der an die Antriebswelle angeschlossen ist, und mit einer Abgasklappe, die an der Abgasklappenwelle befestigt ist, sowie mit einem Abgasklappenkanal, in dem die Abgasklappe angeordnet ist. Der vorstehend genannte Abgasklappenantrieb kann insgesamt Teil einer Baugruppe eines Abgasklappenventils bestehend aus Motor, Abgasklappenantrieb, Abgasklappe und Abgasklappenkanal sein.

Zudem kann ein Abgasklappenantrieb mit zumindest einem Teil einer Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug vorteilhaft sein.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Baueinheit für einen Abgasklappenantrieb wie vorgehend beschrieben, bestehend aus einem als Feder ausgebildeten Kopplungselement, wobei das Kopplungselement einen ersten Endabschnitt E1 aufweist, der mit einer Antriebswelle des Abgasklappenantriebs verbindbar ist, wobei das Kopplungselement zudem einen zweiten Endabschnitt E2 aufweist, der mittelbar mit der Abgasklappenwelle verbindbar ist.

Gelöst wird die Aufgabe auch dadurch, dass ein Kupplungsglied vorgesehen ist, das mit Bezug zu einer axialen Richtung zur Mittelachse k und in Umfangsrich- tung zur Mittelachse k form- und/oder stoffschlüssig mit dem Kopplungselement verbunden ist.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Montieren eines Abgasklappenantriebes für eine Brennkraftmaschine mit einer eine Mittelachse m aufweisenden Antriebswelle mit einer mit der Antriebswelle mittelbar zu verbindenden, eine Mittelachse k aufweisenden Abgasklappenwelle und mit einem als Feder ausgebildeten Kopplungselement, wobei das Kopplungselement einen ersten Endabschnitt E1 aufweist, der drehfest mit der Antriebswelle verbunden wird, wobei die Antriebswelle eine Aufnahme aufweist, in der der Endabschnitt E1 gelagert wird, wobei das Kopplungselement zudem einen zweiten Endabschnitt E2 aufweist, der über ein Kupplungsglied drehfest mit der Abgasklappenwelle verbunden wird.

Gelöst wird die Aufgabe ferner dadurch, dass das Kupplungsglied mit der Abgasklappenwelle verbunden bzw. verschweißt wird und danach das Kopplungselement über die Ausnehmungen bzw. Schlitze mit dem Kupplungsglied in axialer Richtung zur Mittelachse m und im Umfangsrichtung formschlüssig und frei- heitsgradfrei verbunden wird und danach das Kopplungselement mit der Antriebswelle verbunden wird oder das Kopplungselement mit dem Kupplungsglied in axialer Richtung zur Mittelachse m und im Umfangsrichtung formschlüssig und freiheitsgradfrei verbunden bzw. festgesetzt wird und erst danach die Verbindung des Kupplungsglieds mit der Abgasklappenwelle oder die Verbindung des Kopplungselements mit der Antriebswelle erfolgt. Das Zusammenbauen der Baueinheit bestehend aus Kopplungselement und Kupplungsglied gewährleistet eine einfache und schnelle Montage mit der Klappenwelle und der Motorwelle. Die Baueinheit kann über die Klappenwelle relativ zur Motorwelle verstellt und der Nut der Motorwelle nach ausgerichtet werden kann, ohne dass ein Verschieben oder ein Lösen der Baueinheit an der Klappenwelle möglich wäre.

Hierzu ist es vorteilhaft, wenn am Kupplungsglied mehrere Ausnehmungen vorgesehen werden und der Endabschnitt E2 formschlüssig in die Ausnehmungen geklippst wird. Mit einer solchen Klippsverbindung, die unter Ausnutzung der Federeigenschaften des Kopplungselements möglich ist, kann eine einfache Montage realisiert werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:

Figur 1 eine Prinzipskizze des Abgasklappenantriebes mit Motorabgasklappe und Abgasklappenkanal in explodierter Darstellung;

Figur 2a die Motorwelle mit Nut;

Figur 2b den Nutquerschnitt Q;

Figur 3 die Baueinheit bestehend aus Kopplungselement und Kupplungsglied;

Figur 4a, 4b die Baueinheit bestehend aus Kopplungselement und Kupplungsglied;

Figur 5a-5c das Kupplungsglied.

Ein in Figur 1 dargestellter Abgasklappenantrieb 1 ist Teil einer Montagegruppe bestehend aus Motor 5 mit Motorwelle 1.1 , Abgasklappe 1.3 mit Abgasklappenwelle 1.2 sowie Abgasklappenkanal 7, wobei die Motorwelle 1.1 und die Abgasklappenwelle 1.2 über eine Baugruppe 24 bestehend aus einem Kopplungselement 2 und einem Kupplungsglied 4 verbunden sind.

Im Abgasklappenkanal 7 ist die Abgasklappe 1.3 mit der Abgasklappenwelle 1.2 angeordnet. Auf der Abgasklappenwelle 1.2 sitzt die Baugruppe 24, die die Drehverbindung zwischen der Abgasklappenwelle 1.2 und der Antriebswelle 1.1 bildet. Der Motor 5 ist mittelbar über eine Aufnahme 6 am Abgasklappenkanal 7 gelagert. Die Aufnahme 6 weist zwei Schenkel 6.1 , 6.2 auf, die am Abgasklappenkanal 7 befestigt sind. Der Schenkel 6.2 bildet einen Anschlag für das Kupplungsglied 4 bzw. eine Schulter 4.2 des Kupplungsglieds 4 in der Position "offen" der Abgasklappe 1.3. Der Anschlag der Abgasklappe 1.3 in der Position "geschlossen" wird durch den Abgasklappenkanal 7 selbst gebildet. Nach Figur 1 befindet sich die Abgasklappe 1.3 in einer Zwischenposition zwischen den Positionen "offen" und "geschlossen" so dass die Schulter 4.2 nicht am Schenkel 6.2 anliegt.

Das Kopplungselement 2 ist als Kegelfeder ausgebildet und über einen ersten Endabschnitt E1 mit der Motorwelle 1.1 und über einen zweiten Endabschnitt E2 mit dem Kupplungsglied 4 gekoppelt. Zwecks Kopplung des Kopplungselementes 2 mit der Motorwelle 1.1 weist die Motorwelle eine Nut 3 auf, die einen trapezförmigen Querschnitt Q gemäß Figur 2a, 2b besitzt. Durch Einführen des Kopplungselementes 2 mit dem Endabschnitt E1 in die Nut 3 und aufgrund der mit dem Zusammenbau einhergehenden axialen Vorspannung des Kopplungselementes 2 kommt es zu einer kraftschlüssigen Kopplung zwischen Motorwelle 1.1 und Kopplungselement 2. Das Kopplungselement 2 ist mit dem Kupplungsglied 4 ebenfalls formschlüssig verbunden. Näheres hierzu wird zu den Figuren 4a, 4b ausgeführt.

Der trapezförmige Querschnitt Q der Nut 3 nach Fig. 2a, 2b gewährleistet eine abnehmende Breite b der Nut 3 zu einem Nutgrund 3.1 hin. Die beiden Nutflanken 3.2, 3.3 der Nut 3 sind dementsprechend gegenüber einer Mittelachse m der Motorwelle 1.1 angestellt mit einem Anstellwinkel von etwa 3°. Grundsätzlich wäre es auch ausreichend, wenn nur eine Nutflanke 3.2, 3.3 abweichend von einem trapezförmigen Querschnitt Q angestellt wäre, um besagte Verjüngung der Nut 3 zu gewährleisten. Die Breite b, b' der Nut 3 variiert und nimmt wie gesagt zum Nutgrund 3.1 hin ab. Nach Figur 2b ist der Querschnitt Q trapezförmig. Alternativ ist auch ein verjüngender Querschnitt mit einer vom Trapez abweichenden Querschnittsform anwendbar. Nach Figur 3 ist die Baugruppe bestehend aus Kopplungselement 2 und Kupplungsglied 4 durch axiales Einführen des Endabschnitts E1 in die Nut 3 der Motorwelle 1.1 an der Motorwelle 1.1 befestigt. Somit sind die Motorwelle 1.1 bzw. eine Mittelachse m und die ins Kupplungsglied 4 einzuführende Abgasklappenwelle 1.2 bzw. eine Mittelachse k koaxial zueinander ausgerichtet.

Die Figuren 4a, 4b zeigen die Baugruppe 24 bestehend aus Kopplungselement 2 und Kupplungsglied 4 allein. Der Endabschnitt E1 begrenzt das Kopplungselement 2 nach oben hin und ist ausgehend von der kegelförmigen Grundform des Kopplungselementes 2 in einer radialen Richtung nach innen abgeknickt. Der Endabschnitt E2 ist etwas komplexer ausgebildet. Ausgehend von der spiralförmigen bzw. kegelförmigen Grundform des Kopplungselementes 2 sind verschiedene Biegungen vorgesehen, um den Endabschnitt E2 an das Kupplungsglied 4 anzuformen. Das Kupplungsglied 4 weist gemäß Figuren 5a, 5b drei Schlitze 4a bis 4c auf, wobei die Schlitze 4a, 4b diametral angeordnet sind. Zudem ist ein dritter Schlitz 4c vorgesehen, innerhalb dessen das Kopplungselement 2 ausgehend von einer Rückseite 4r auf eine Vorderseite 4v zurückgeführt wird. Das Kupplungsglied 4 ist im Grunde scheibenförmig ausgebildet und weist eine Schulter 4.2 auf, die sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung über die scheibenförmige Grundform hervorsteht. Die Scheibe 4 weist einen Grundradius rs auf, während die Schulter 4.2 einen darüber hinaus erweiterten Radius ru aufweist. Die Schlitze 4a bis 4c sind im Bereich eines feinen Randes 4.1 der Scheibe 4 vorgesehen. Zentral ist eine Bohrung bzw. ein Loch 4.3 zur Aufnahme der Abgasklappenwelle 1.2 vorgesehen. Das Kopplungselement 2 weist einen U-förmig geformten Teil des Endabschnitts E2 auf, in den die Scheibe 4 in radialer Richtung eingeführt wird, bis das Kopplungselement 2 in den beiden Schlitzen 4a, 4b verrastet. Damit einher geht die weitere Verrastung des Kopplungselementes 2 im Schlitz 4c, sodass der Endabschnitt E2 ausgehend von seinem freien Ende im Bereich der Rückseite 4r der Scheibe 4 durch den Schlitz 4a auf die Vorderseite 4v geführt wird und von dort diametral um das Loch 4.3 herum bis zum Schlitz 4b. Ferner wird der Endabschnitt E2 durch den Schlitz 4b auf die Rückseite 4r der Scheibe 4 und über den Schlitz 4c wiederum auf die Vorderseite 4v geführt und geht von dort in die spiral- bzw. kegelförmige Grundform über.

Nach Figur 5c steht das Kopplungselement 2 bzw. der durch die Schlitze 4a bis 4c geführte Endabschnitt E2 in radialer Richtung maximal um ein Maß a über die Scheibe 4 hervor. Nach Figur 5c ist im Bereich des Schlitzes 4a das Maß a=0, während im Bereich des Schlitzes 4c das Maß a > 0 ist. Das Maß a sollte das Maximum e/2 zur Gewährleistung eines festen Sitzes jedoch nicht erreichen. Die Schulter 4.2 steht in radialer Richtung über den Rand 4.1 hervor. Sie gewährleistet einen Endanschlag am Anschlag 6.2 der Aufnahme 6, mithin den Endanschlag der Abgasklappe 1.3 in der Position "offen". Über den Motor 5 und die Feder 2 wird ein Stellmoment auf die Abgasklappenwelle 1.2 übertragen. Da ein Stellweg der Abgasklappenwelle 1.2 nicht erfasst wird, ist es notwendig, das Stellmoment ausreichend groß auszubilden, mithin den Drehwinkel des Motors 5 bzw. der Antriebswelle 1.1 ausreichend groß zu wählen, sodass über das somit generierte Feder-Drehmoment der jeweilige Endanschlag der Abgasklappe 1.3 bzw. der Abgasklappenwelle 1.2 erreicht wird.

Bezugszeichenliste

1 Abgasklappenantrieb

1.1 Antriebswelle, Motorwelle

.2 Abgasklappenwelle

1.3 Abgasklappe

2 Kopplungselement, Feder

3 Aufnahme, Nut

3.1 Nutgrund

3.2 Nutflanke

3.3 Nutflanke

4 Kupplungsglied, Scheibe

4.1 Rand

4.2 Schulter

4.3 Loch, Bohrung

4a Ausnehmung, Schlitz

4b Ausnehmung, Schlitz

4c Ausnehmung, Schlitz

4v Vorderseite

4r Rückseite

5 Motor

6 Aufnahme

6.1 Schenkel

6.2 Schenkel, Anschlag

7 Abgasklappenkanal

24 Baugruppe a Maß, Überstand von 4, E2

b Breite von 3

b' Breite von 3

E1 Endabschnitt von 2

E2 Endabschnitt von 2 Dicke von E2 Mittelachse von 1.3 Mittelachse von 1.1 Querschnitt von 3 Radius von 4 Radius von 4.2 Teilumfang von 4