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Die Erfindung betrifft eine Klappeneinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Klappeneinrichtung.
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Derartige Klappeneinrichtungen für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Motorräder, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Eine solche Klappeneinrichtung umfasst wenigstens eine Klappe, welche in einem von einem Medium durchströmbaren Leitungselement des Kraftfahrzeugs anordenbar und um eine Schwenkachse relativ zu dem Leitungselement verschwenkbar ist. Bei dem Leitungselement handelt es sich beispielsweise um ein Saugrohr eines Einlasstrakts des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs. Der Einlasstrakt und somit das Saugrohr sind zumindest von Luft durchströmbar, wobei die Luft mittels des Einlasstrakts in wenigstens einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine geführt wird. Dabei ist die Klappe beispielsweise als Drosselklappe ausgebildet, mittels welcher eine Menge der den Einlasstrakt durchströmenden Luft einstellbar ist.
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Die Klappeneinrichtung umfasst ferner eine Getriebeeinrichtung und einen Motor, mittels welchem die Klappe über die Getriebeeinrichtung antreibbar und dadurch um die Schwenkachse verschwenkbar ist. Üblicherweise ist die Getriebeeinrichtung als Zahnradgetriebe, insbesondere als Stirnradgetriebe, ausgebildet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Klappeneinrichtung sowie ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der Bauraumbedarf der Klappeneinrichtung besonders gering gehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Klappeneinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Klappeneinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Motorrad, insbesondere als einspuriges Kraftfahrzeug, ausgebildet ist. Die Klappeneinrichtung umfasst wenigstens eine Klappe, welche in einem von einem Medium durchströmbaren Leitungselement des Kraftfahrzeugs anordenbar und um eine Schwenkachse relativ zu dem Leitungselement verschwenkbar ist. Dies bedeutet, dass die Klappe in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs in dem Leitungselement angeordnet und relativ zu dem Leitungselement um die Schwenkachse verschwenkbar ist.
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Bei dem Leitungselement handelt es sich vorzugsweise um ein zumindest von Luft durchströmbares Leitungselement eines Einlasstrakts des Kraftfahrzeugs, wobei das Leitungselement beispielsweise auch als Einlassrohr oder Saugrohr bezeichnet wird. Der Einlasstrakt ist vorzugsweise Bestandteil einer Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs. Der Einlasstrakt und somit das Leitungselement sind zumindest von Luft durchströmbar, wobei die Luft mittels des Einlasstrakts, insbesondere mittels des Einlasselements, in wenigstens einen vorzugsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine geführt wird. Dabei ist die Klappe vorzugsweise als Drosselklappe ausgebildet, mittels welcher eine Menge der den Einlasstrakt beziehungsweise das Leitungselement durchströmenden Luft einstellbar ist. Die Klappe ist dabei beispielsweise zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung relativ zu dem Leitungselement um die Schwenkachse verschwenkbar. In der Schließstellung versperrt die Klappe zumindest einen Teilbereich eines von dem Medium durchströmbaren Strömungsquerschnitts des Leitungselements, sodass das Medium nicht durch den versperrten Teilbereich hindurchströmen kann. In der Offenstellung gibt die Klappe den Teilbereich frei, sodass das Medium in der Offenstellung durch den Teilbereich hindurchströmen kann.
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Die Klappeneinrichtung umfasst ferner eine Getriebeeinrichtung sowie einen Motor, mittels welchem die Klappe über die Getriebeeinrichtung antreibbar und dadurch um die Schwenkachse verschwenkbar ist. Der Motor ist beispielsweise dazu ausgebildet, zumindest ein Drehmoment zum Verschwenken der Klappe bereitzustellen. Das von dem Motor bereitgestellte Drehmoment wird auf die Getriebeeinrichtung übertragen, welche mittels des Drehmoments angetrieben wird. Über die Getriebeeinrichtung wird das von dem Motor bereitgestellte Drehmoment auf die Klappe übertragen, um dadurch die Klappe zu verschwenken. Beispielsweise wird das vom Motor bereitgestellte Drehmoment mittels der Getriebeeinrichtung in ein gegenüber dem vom Motor bereitgestellten Drehmoment unterschiedliches, das heißt höheres oder geringeres, Drehmoment umgewandelt, mittels welchem dann die Klappe angetrieben werden kann. Hierzu weist die Getriebeeinrichtung beispielsweise eine von 1 unterschiedliche Übersetzung auf.
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Um nun den Bauraumbedarf der Klappeneinrichtung besonders gering halten zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Getriebeeinrichtung als Planetengetriebe ausgebildet ist. Es wurde gefunden, dass sich durch den Einsatz eines Planetengetriebes als die Getriebeeinrichtung eine besonders vorteilhafte Bauform der Klappeneinrichtung realisieren lässt, sodass die Klappeneinrichtung besonders vorteilhaft und insbesondere auch bei geringen Platzverhältnissen verbaut werden kann. Insbesondere bei Boxerfahrzeugen, das heißt bei einem Kraftfahrzeug, dessen Verbrennungskraftmaschine als Boxermotor ausgebildet ist, kann die das Planetengetriebe umfassende Klappeneinrichtung besonders vorteilhaft in das sogenannte Package, das heißt in eine Anordnung von anderen Komponenten des Kraftfahrzeugs, integriert werden.
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Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass bei herkömmlichen Klappeneinrichtungen Zahnradantriebe beziehungsweise Stirnradgetriebe als Getriebeeinrichtungen zum Einsatz kommen. Dadurch kommt der Motor üblicherweise neben einem Gehäuse, in welchem die Klappe angeordnet sein kann, zum Liegen. Dies kann nicht nur zu Bauraumproblemen, das heißt Packagekonflikten, sondern auch zu einer optischen Beeinträchtigung des Kraftfahrzeugs führen. Diese Probleme und Nachteile können mittels der erfindungsgemäßen Klappeneinrichtung vermieden werden, da sich durch den Einsatz des Planetengetriebes sowohl ein geringer Bauraumbedarf der Klappeneinrichtung als auch ein besonders vorteilhafter optischer Eindruck des Kraftfahrzeugs insgesamt realisieren lässt.
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Vorzugsweise weist das Planetengetriebe eine solche Übersetzung auf, dass das zuvor beschriebene, von dem Motor bereitgestellte Drehmoment in ein demgegenüber höheres Drehmoment umgewandelt wird, welches von dem Planetengetriebe bereitgestellt wird, um die Klappe anzutreiben. Dadurch können der Bauraumbedarf, das Gewicht und die Kosten des Motors gering gehalten werden, da dieser ein nur geringes Drehmoment zum Verschwenken der Klappe bereitstellen muss.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Planetengetriebe wenigstens ein Sonnenrad, eine Mehrzahl von mit dem Sonnenrad in Verzahnungseingriff stehenden Planetenrädern und wenigstens ein mit den Planetenrädern in Verzahnungseingriff stehendes Hohlrad auf. Dies bedeutet, dass das Sonnenrad, die Planetenräder und das Hohlrad jeweilige Verzahnungen aufweisen, über die die Planetenräder mit dem Sonnenrad beziehungsweise mit dem Hohlrad in Eingriff stehen. Das Planetengetriebe ist somit als Zahnradgetriebe ausgebildet, sodass die Klappe besonders effektiv angetrieben werden kann. Mittels des Planetengetriebes können somit vom Motor bereitgestellte Drehmomente zum Antreiben der Klappe besonders gut von dem Motor auf die Klappe übertragen werden, sodass der Bauraumbedarf der Klappeneinrichtung besonders gering gehalten werden kann.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Motor als Elektromotor ausgebildet ist. Dadurch können der Bauraumbedarf, die Kosten und das Gewicht der Klappeneinrichtung in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
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Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Klappe als eine Drosselklappe ausgebildet ist, welche in einem zumindest von Luft durchströmbaren Einlasstrakt einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs anordenbar ist. Das Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Motorrad beziehungsweise als einspuriges Kraftfahrzeug ausgebildet ist, ist dabei mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar. Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei wenigstens einen Brennraum auf, welcher beispielsweise als Zylinder ausgebildet ist. Dabei ist die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildet. Mittels des Einlasstrakts, welcher das Leitungselement umfasst, wird die Luft zu dem und insbesondere in den Brennraum geleitet. Dabei ist das Leitungselement beispielsweise als Luftrohr beziehungsweise als Saugrohr ausgebildet, wobei der Einlasstrakt und somit das Leitungselement zumindest von der Luft durchströmbar sind. Mittels der als Drosselklappe ausgebildeten Klappe wird eine den Einlasstrakt beziehungsweise das Leitungselement durchströmende Menge der Luft eingestellt.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine erfindungsgemäße Klappeneinrichtung umfasst. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug als Motorrad beziehungsweise als einspuriges Kraftfahrzeug ausgebildet. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Klappeneinrichtung bei einem Motorrad ist besonders vorteilhaft, da dort üblicherweise sehr enge Platzverhältnisse herrschen. Da durch den Einsatz des Planetengetriebes der Bauraumbedarf der Klappeneinrichtung besonders gering gehalten werden kann, kann die Klappeneinrichtung auf einfache und somit kostengünstige Weise verbaut und dabei beispielsweise in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs integriert werden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit der zugehörigen Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung einer Klappeneinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer als Drosselklappe ausgebildeten Klappe, mit einer Getriebeeinrichtung und mit einem als Elektromotor ausgebildeten Motor, mittels welchem die Klappe über die Getriebeeinrichtung antreibbar ist, wobei die Getriebeeinrichtung als Planetengetriebe ausgebildet ist.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Klappeneinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welches als Motorrad, insbesondere als einspuriges Kraftfahrzeug mit genau zwei Rädern, ausgebildet ist. Die Räder sind dabei in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnet. Das Kraftfahrzeug umfasst eine Verbrennungskraftmaschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Dabei ist die Verbrennungskraftmaschine als Hubkolbenmaschine ausgebildet, wobei die Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen Brennraum in Form eines Zylinders aufweist. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst einen Einlasstrakt, welcher zumindest von Luft durchströmbar ist. Der Einlasstrakt umfasst dabei ein von der Luft durchströmbares Leitungselement 2, welches auch als Einlassrohr, Saugrohr oder Luftrohr bezeichnet wird. Dabei weist das Leitungselement 2 wenigstens einen von der Luft durchströmbaren Kanal 3 auf. Mittels des Einlasstrakts wird die den Einlasstrakt durchströmende Luft zu dem und insbesondere in den Zylinder geführt, sodass dem Zylinder die den Einlasstrakt durchströmende Luft zugeführt wird. Ferner wird dem Zylinder ein Kraftstoff, insbesondere ein flüssiger Kraftstoff, zugeführt, sodass im Zylinder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch entsteht. Dieses Kraftstoff-Luft-Gemisch wird gezündet und dadurch verbrannt, woraus Abgas der Verbrennungskraftmaschine resultiert. Dabei umfasst die Verbrennungskraftmaschine ferner einen von dem Abgas durchströmbaren Abgastrakt, mittels welchem das Abgas aus dem Zylinder abgeführt wird.
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Die Klappeneinrichtung 1 umfasst dabei eine in dem Kanal 3 und somit in dem Leitungselement 2 angeordnete Klappe in Form einer Drosselklappe 4, welche um eine Schwenkachse 5 relativ zu dem Leitungselement 2 verschwenkbar ist. Dabei umfasst die Drosselklappe 4 eine um die Schwenkachse 5 verschwenkbare beziehungsweise drehbare Welle 6, welche auch als Klappenwelle bezeichnet wird. Ferner umfasst die Drosselklappe 4 beidseitig der Welle 6 angeordnete Flügel 7, welche drehfest mit der Welle 6 verbunden und somit mit der Welle 6 um die Schwenkachse 5 mitverschwenkbar sind. Somit sind die Flügel 7 um die Schwenkachse 5 relativ zu dem Leitungselement 2 verschwenkbar.
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Die Klappeneinrichtung 1 umfasst ferner eine Getriebeeinrichtung 8 sowie einen als Elektromotor 9 ausgebildeten Motor. Dabei ist die Drosselklappe 4 über die Getriebeeinrichtung 8 von dem Elektromotor 9 antreibbar. Der Elektromotor 9 umfasst beispielsweise ein Gehäuse 10, einen in dem Gehäuse 10 angeordneten Stator 11 und einen Rotor 12, welcher um eine Drehachse relativ zu dem Stator 11 drehbar ist. Dabei fällt beispielsweise die Drehachse mit der Schwenkachse 5 zusammen, sodass beispielsweise der Elektromotor 9 koaxial zur Schwenkachse 5 angeordnet ist. Der Rotor 12 umfasst eine Welle 13, über welche der Elektromotor 9 wenigstens ein Drehmoment zum Antreiben der Drosselklappe 4 bereitstellen kann.
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Die Getriebeeinrichtung 8 weist eine Eingangswelle 14 auf, welche von der Welle 13 antreibbar ist. Die Welle 13 ist somit eine Abtriebswelle des Elektromotors 9, welcher über die Abtriebswelle wenigstens ein Drehmoment bereitstellen kann. Insbesondere ist die Eingangswelle 14 mit der Abtriebswelle (Welle 13) drehfest verbunden. Dadurch wird das von dem Elektromotor 9 bereitgestellte Drehmoment auf die Eingangswelle 14 und somit auf die Getriebeeinrichtung 8 insgesamt übertragen, wodurch die Getriebeeinrichtung 8 angetrieben wird. Die Getriebeeinrichtung 8 weist ferner eine Ausgangswelle 15 auf, von welcher die Drosselklappe 4 antreibbar ist. Beispielsweise ist die Ausgangswelle 15 drehfest mit der Welle 6 und somit mit der Drosselklappe 4 verbunden.
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Die Getriebeeinrichtung 8 weist beispielsweise eine von 1 unterschiedliche Übersetzung auf, sodass das von dem Elektromotor 9 bereitgestellte, auf die Getriebeeinrichtung 8 übertragene und somit in die Getriebeeinrichtung 8 über die Eingangswelle 14 eingeleitete Drehmoment mittels der Getriebeeinrichtung 8 in ein demgegenüber unterschiedliches, vorzugsweise höheres zweites Drehmoment umgewandelt wird. Die Getriebeeinrichtung 8 stellt das zweite Drehmoment über die Ausgangswelle 15 bereit, sodass die Drosselklappe 4 mittels des zweiten Drehmoments angetrieben und dadurch um die Schwenkachse 5 relativ zum Leitungselement 2 verschwenkt wird.
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Um nun den Bauraumbedarf der Klappeneinrichtung 1 besonders gering halten zu können, ist die Getriebeeinrichtung 8 als Planetengetriebe ausgebildet. Vorzugsweise ist dabei das Planetengetriebe nicht etwa als Reibradgetriebe, sondern als Zahnradgetriebe ausgebildet, wobei das Planetengetriebe ein Sonnenrad 16 mit einer ersten Verzahnung aufweist. Das Sonnenrad 16 ist beispielsweise drehfest mit der Eingangswelle 14 verbunden und somit über die Eingangswelle 14 von dem Elektromotor 9, insbesondere von dem ersten Drehmoment, antreibbar.
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Ferner umfasst das Planetengetriebe mehrere Planetenräder 17, welche jeweilige zweite Verzahnungen aufweisen. Außerdem umfasst das Planetengetriebe wenigstens ein Hohlrad 18, welches eine dritte Verzahnung aufweist. Die Planetenräder 17 stehen über ihre zweiten Verzahnungen und über die erste Verzahnung in Verzahnungseingriff mit dem Sonnenrad 16, sodass die Planetenräder 17 mit dem Sonnenrad 16 kämmen. Ferner stehen die Planetenräder 17 über ihre zweiten Verzahnungen und über die dritte Verzahnung in Verzahnungseingriff mit dem Hohlrad 18, sodass die Planetenräder 17 mit dem Hohlrad 18 kämmen.
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Die Planetenräder 17 sind drehbar auf einem Planetenträger 19 des Planetengetriebes gelagert, wobei die Ausgangswelle 15 von dem Planetenträger 19 antreibbar ist. Insbesondere ist die Ausgangswelle 15 drehfest mit dem Planetenträger 19 verbunden. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Hohlrad 18 an einem in der Fig. nicht näher dargestellten Gehäuse festgelegt ist. Da das Sonnenrad 16 von dem Elektromotor 9 antreibbar ist, stellt das Sonnenrad 16 einen Antrieb des Planetengetriebes dar. Da das Planetengetriebe das zweite Drehmoment zum Antreiben der Drosselklappe 4 über den Planetenträger 19 bereitstellt, ist der Planetenträger 19 ein Abtrieb des Planetengetriebes. Andere Konfigurationen sind dabei ohne weiteres denkbar, sodass alternativ beispielsweise der Planetenträger 19 oder das Hohlrad 18 der Antrieb beziehungsweise das Sonnenrad 16 oder das Hohlrad 18 der Abtrieb sein können.
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Durch den Einsatz des Planetengetriebes kann eine besonders kompakte Bauweise der Klappeneinrichtung 1 realisiert werden, sodass diese besonders einfach und kostengünstig verbaut und dabei insbesondere in einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs integriert werden kann. Vorzugsweise ist die Verbrennungskraftmaschine als Boxermotor ausgebildet. Dabei ist der Einsatz des Planetengetriebes besonders vorteilhaft, da dann die Klappeneinrichtung 1 in Verknüpfung mit dem Boxermotor besonders gut verbaut werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Klappeneinrichtung
- 2
- Leitungselement
- 3
- Kanal
- 4
- Drosselklappe
- 5
- Schwenkachse
- 6
- Welle
- 7
- Flügel
- 8
- Getriebeeinrichtung
- 9
- Elektromotor
- 10
- Gehäuse
- 11
- Stator
- 12
- Rotor
- 13
- Welle
- 14
- Eingangswelle
- 15
- Ausgangswelle
- 16
- Sonnenrad
- 17
- Planetenrad
- 18
- Hohlrad
- 19
- Planetenträger
