für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Frischluftzuführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs sowie eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Frischluftzuführungseinrichtung.

Üblicherweise umfasst eine Frischluftzuführeinrichtung eine Brennkraftmaschine ein Gehäuse, das zur Montage an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine vorbereitet ist. Ferner kann im Gehäuse eine Klappenanordnung angeordnet sein, die für Zylinder der Brennkraftmaschine Klappen zum Steuern eines Frischluftstroms zum jeweiligen Zylinder aufweist. Außerdem ist es grundsätzlich möglich, dass die Klappenanordnung eine gemeinsame Stellwelle umfasst, die mit den Klappen drehfest verbunden ist und die in Lagern der Klappenanordnung um eine Drehachse drehbar gelagert ist.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Frischluftzuführeinrichtung eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine vereinfachte Herstellbarkeit und somit auch durch reduzierte Herstellungskosten auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Grundgedanke der Erfindung ist demnach, eine Stellwelle einer Klappenanordnung einer Frischluftzuführeinrichtung mit einer Kröpfung zu versehen, welche mit einem am Gehäuse der Frischluftzuführeinrichtung ausgebildeten Anschlag zu- sammenwirkt, um auf diese Weise die Drehbewegung der Stellwelle auf den für die korrekte Funktionsweise der Klappenanordnung erforderlichen Drehwinkelbereich einzuschränken. Die Bereitstellung eines separaten Anschlags an der Stellewelle kann bei der erfindungsgemäßen Frischluftzuführeinrichtung mit der voranstehend beschriebenen, erfindungswesentlichen Kröpfung entfallen. Dies führt zu erheblichen Kosteneinsparungen bei der Herstellung der Klappenanordnung und somit der gesamten Frischluftzuführeinrichtung.

Eine erfindungsgemäße Frischluftzuführeinrichtung für eine Brennkraftmaschine umfasst ein Gehäuse und eine im Gehäuse angeordnete Klappenanordnung. Die Klappenanordnung weist für Zylinder der Brennkraftmaschine wenigstens eine Klappe zum Steuern eines Frischluftstroms durch einen Frischluftpfad hindurch zum jeweiligen Zylinder auf. Die Klappenanordnung umfasst eine gemeinsame Stellwelle, die mit der wenigstens einen Klappe drehfest verbunden ist und die in Lagern der Klappenanordnung um eine Drehachse drehbar gelagert ist. Erfindungsgemäß umfasst die Stellwelle im Abstand zur wenigstens einen Klappe wenigstens einen Stellwellenabschnitt, in welchem die Stellwelle eine Kröpfung aufweist. Die Kröpfung wirkt mit einem am Gehäuse ausgebildeten Anschlag zur Begrenzung der Drehbewegung der Stellwelle zusammen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Stellwelle bezüglich ihrer Drehbewegung um die Drehachse wenigstens eine Endposition auf, in welcher der wenigstens eine Stellwellenabschnitt am Gehäuse oder einem ortsfest mit dem Gehäuse verbundenen Bauteil anliegt. Bei dieser Konfiguration wirkt das Gehäuse bzw. besagtes Bauteil auf den Wellenabschnitt der Stellwelle als Anschlag. Auf diese Weise kann die Drehbewegung der Stellwelle durch geeignet in der typischerweise erforderlichen Weise auf einen bestimmten Drehwinkelbereich von weniger als 360° eingeschränkt werden. Besonders bevorzugt ist die Stellwelle zwischen einer eine Schließstellung, in welcher die wenigstens eine Klappe den Frischluftpfad verschließt, und einer Offenstellung, in welcher die Klappe den Frisch luftpfad zum Durchströmen mit Frischluft mit maximalem Strömungsquerschnitt freigibt, verstellbar. Bei dieser Variante kann mit Hilfe der Stellwelle unter Verwendung der erfindungswesentlichen Kröpfung der Strömungsquerschnitt der Frischluft stufenlos zwischen einem Null- Wert und einem Maximalwert verstellt werden.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Stellwelle bezüglich ihrer Drehbewegung um die Drehachse eine erste Endposition auf, in welcher der Wellenabschnitt an einem ersten Gehäusewandabschnitt des Gehäuses anliegt. Bei dieser Variante ist die erste Endposition identisch mit der Schließstellung oder, alternativ dazu, identisch mit der Offenstellung. Da bei dieser Variante ein Teil des Gehäuses die Funktion eines auf die Kröpfung der Welle als Anschlag wirkenden Bauteils übernimmt, kann die Bereitstellung eines separaten Anschlags am Gehäuse entfallen. Dies vereinfacht die Herstellung der Frischluftzuführungseinrichtung. In einer anderen Variante kann anstelle des ersten Gehäusewandabschnitts ein anderes, insbesondere zum Gehäuse separates, Bauteil die Funktion besagten Anschlags übernehmen. Dies erlaubt die Verwendung verschiedenartig ausgebildeter Bauteile als Anschlag.

Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Stellwelle bezüglich ihrer Drehbewegung um die Drehachse eine von der ersten Endposition verschiedene zweite Endposition auf, in welcher der wenigstens eine Stellwellenabschnitt an einem zweiten Gehäusewandabschnitt des Gehäuses anliegt. Bei dieser Variante ist die zweite Endposition identisch mit der Offenstellung oder, alternativ dazu, identisch mit der Schließstellung. Auch diese Variante vereinfacht die Herstellung der Frischluftzuführungseinrichtung. In einer anderen Variante kann anstelle des ersten Gehäusewandabschnitts ein anderes, insbesondere zum Gehäuse separates, Bauteil die Funktion besagten Anschlags übernehmen.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist der Frischluftkanal im Bereich der Stellwelle wenigstens eine erste und eine zweite Einfassung auf, wobei die zweite Einfassung im Abstand zur ersten Einfassung angeordnet ist. Wenigstens die erste Einfassung fasst einen mit der wenigstens einen Klappe steuerbaren Strömungsquerschnitt ein. Dabei ist der erste Stellwellenabschnitt mit der Kröpfung in einem Bereich zwischen den beiden Einfassungen angeordnet. Bei dieser Variante begrenzen beide Einfassungen den Frischluftkanal, der vorzugsweise einen bestimmten Zylinder der Brennkraftmaschine mit Frischluft versorgt. Mittels der ersten Klappe kann also der erste Strömungsquerschnitt zwischen einem Null-Wert und einem Maximalwert variiert werden. Für den Fall, dass in der zweiten Einfassung keine Klappe vorgesehen ist, bleibt der zweite Strömungsquerschnitt konstant und erlaubt somit, unabhängig von der eingestellten Drehposition der Stellwelle, die ständige Bereitstellung eines konstanten„Offsets" an Frischluft an die Zylinder der Brennkraftmaschine. Da der Stellwellenabschnitt mit der Kröpfung bei dieser Variante zwischen den beiden Einfassungen angeordnet ist, kann der für den Stellwellenabschnitt und für den mit der Kröpfung zusammenwirkenden Anschlag erforderliche gering gehalten werden.

Besonders zweckmäßig können der erste und/oder zweite Gehäusewandabschnitt zwischen den beiden Einfassungen angeordnet sein. Bei dieser Variante wird für die Bereitstellung besagten Anschlags nur wenig Bauraum benötigt.

Besonders wenig Bauraum erfordert eine vorteilhafte Weiterbildung, bei welcher der erste und/oder zweite Gehäusewandabschnitt die beiden Einfassungen miteinander verbindet. Besonders zweckmäßig können die beiden Gehäusewandabschnitte einen 90°- Winkel miteinander ausbilden. Mittels dieser Maßnahme lässt sich auf technisch einfache Weise der zwischen der Offen- und Schließstellung normalerweise erforderliche rechte Winkel realisieren.

Mit besonders geringen Fertigungskosten ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform verbunden, bei welcher die beiden Gehäusewandabschnitte integral am Gehäuse ausgeformt sind. Diese Variante empfiehlt sich insbesondere, wenn das Gehäuse aus Kunststoff hergestellt und mittels eines Kunststoffspritzverfah- rens hergestellt werden soll.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist durch eine Lage der wenigstens einen Klappe in der Schließstellung der Stellwelle eine virtuelle Klappenebene definiert. Bei dieser Variante ist der erste oder der zweite Gehäusewandabschnitt in dieser Klappenebene oder in einer Ebene angeordnet, die sich parallel zu dieser Klappenebene erstreckt. Auf diese Weise kann die Frischluftzuführeinrichtung konstruktiv einfach realisiert werden, was die Fehleranfälligkeit der Frischluftzuführeinrichtung, insbesondere deren Klappenanordnung, in nicht unerheblichem Maße mindern kann.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist in dem wenigstens einen Stellwellenabschnitt keine Klappe angeordnet.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist die Stellwelle wenigstens einen zusätzlichen Stellwellenabschnitt mit einer Kröpfung auf, im Bereich dessen die wenigstens eine Klappe drehfest mit der Stellwelle verbunden ist. Auf diese Weise lässt sich die Klappe mechanisch besonders stabil und drehfest an der Welle fixieren. Insbesondere eignet sich eine derartige Ausbildung der Welle, um an den zusätzlichen Stellwellenabschnitt eine Klappe, vorzugsweise aus Kunststoff, anzuspritzen. Die Kröpfung im zusätzlichen Stellwellenabschnitt dient also zur Anbringung der Klappe der Klappenanordnung und nicht dazu, durch Zusammenwirken mit einem am Gehäuse ausgebildeten Anschlag die Drehbewegung der Stellwelle zu begrenzen.

Besonders bevorzugt ist die Stellwelle einstückig ausgebildet. Auch diese Maßnahme geht mit geringen Herstellungskosten für die Frischluftzuführeinrichtung einher. Die Stellwelle einschließlich der wenigstens einen Klappe kann bevorzugt aus einem Metall hergestellt sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird durch die Drehachse eine axiale Richtung definiert. Bei dieser Ausführungsform ist der Stellwellenabschnitt mit der Kröpfung ein axialer Endabschnitt der Stellwelle. Dies erlaubt eine Anordnung der Kröpfung und des zughörigen Anschlags nahe bei einer Antriebseinrichtung zum Verstellen der Stellwelle. Somit kann ein etwaiger mechanischer Bruch der Stellewelle im Bereich des Anschlags besonders einfach erkannt werden, da in diesem Fall alle auf der Stellwelle vorhandenen Klappen betroffen sind und nicht mehr verstellt werden können.

Besonders bevorzugt umfasst die Frischluftzuführungseinrichtung eine, vorzugsweise elektrische, Antriebseinrichtung, die mit einem Längsende der Stellwelle antriebsverbunden ist. Die Stellwelle ist mit wenigstens zwei Klappen drehfest verbunden, die im Abstand zueinander angeordnet sind. Der Stellwellenabschnitt mit der Kröpfung ist axial zwischen dem Längsende der Stellwelle und der der Antriebseinrichtung axial benachbarten Klappe angeordnet. Auf diese Weise kann ein etwaiger mechanischer Bruch der Stellewelle im Bereich des Anschlags besonders einfach erkannt werden. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Brennkraftmaschine mit einer vorangehend vorgestellten Frischluftzuführungseinrichtung. Die voranstehend erläuterten Vorteile der Frischluftzuführeinrichtung übertragen sich daher auch auf die Brennkraftmaschine.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch

Fig. 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Frischluftzuführeinrichtung, bei welcher sich die Stellwelle in einer ersten Endposition befindet, welche einer Offenposition der Klappe entspricht,

Fig. 2 die Frischluftzuführeinrichtung der Figur 1 , wobei sich die Stellwelle in einer zweiten Endposition befindet, welche einer Schließstellung der Klappe entspricht, Fig. 3 die Anordnung der Figur 1 in einer Ansicht senkrecht zu einer Drehachse der Stellwelle,

Fig. 4 die Anordnung der Figur 2 in der Ansicht senkrecht zur Drehachse der Stellwelle,

Fig. 5 die Klappenanordnung der Figuren 1 bis 4 in separater Darstellung,

Fig. 6 eine Variante der Klappenanordnung der Figur 4, bei welcher mehrere Klappen an der Stellwelle angeordnet sind.

Figur 1 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Frischluftzuführeinrichtung 1 für eine in den Figuren nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine. Die Frischluftzuführeinrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2 und eine im Gehäuse 2

angeordneten Klappenanordnung 3. Die Klappenanordnung 3 weist die für Zylinder der Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) wenigstens eine Klappe 4 zum Steuern eines Frischluftstroms durch einen Frisch luftpf ad 5 hindurch zum jeweiligen Zylinder auf. Die Klappenanordnung 3 umfasst eine Stellwelle 6, die mit der Klappe 4 drehfest verbunden ist und die in Lagern (in den Figuren der Übersichtlichkeit nicht gezeigt) der Klappenanordnung 3 um eine Drehachse D drehbar am Gehäuse 2 gelagert ist. Die Stellwelle 6 einschließlich der wenigstens einen Klappe 4 kann bevorzugt aus einem Metall hergestellt sein.

Wie Figur 1 erkennen lässt, umfasst die Stellwelle 6 einen Stellwellenabschnitt 7, in welchem die Stellwelle 6 eine Kröpfung 8 aufweist.

Wie die Figuren 1 und 2 erkennen lassen, ist im Bereich des Stellwellenabschnitts 7 keine Klappe 4 vorgesehen. Entsprechend der Figur 1 weist der Frischluftpfad 5 im Bereich der Stellwelle 6 eine erste und eine zweite Einfassung 9a, 9b auf, wobei die zweite Einfassung 9b im Abstand zur ersten Einfassung 9a angeordnet ist. Die erste Einfassung 9a fasst einen mit der Klappe 4 steuerbaren Strömungsquerschnitt ein. Die zweite Einfassung 9b fasst hingegen einen Strömungsquerschnitt ein, der nicht mit einer Klappe variierbar ist. Wie die Figuren 1 und 2 anschaulich belegen, ist der Stellwellenabschnitt 7 mit der Kröpfung 8 in einem Bereich 14 des Gehäuses 2 zwischen den beiden Einfassungen 9a, 9b angeordnet.

Die Stellwelle 6 mit der Klappe 4 ist zwischen einer in Figur 1 gezeigten Offenstellung und einer in Figur 2 dargestellten Schließstellung verstellbar. In der Offenstellung gemäß Figur 1 gibt die Klappe 4 den Frisch luftpfad 5 zum Durchströmen mit Frischluft mit maximalem Strömungsquerschnitt frei. In der Schließstellung gemäß Figur 2 verschließt die Klappe 4 den von der Einfassung 9a eingefassten Frischluftpfad 5.

Die Stellwelle 6 weist bezüglich ihrer Drehbewegung um die Drehachse D eine erste Endposition und eine von der ersten Endposition verschiedene zweite Endposition auf, in welchen der Wellenabschnitt am Gehäuse 2 oder einem ortsfest mit dem Gehäuse verbunden Bauteil (nicht gezeigt) anliegt. Dies bedeutet, dass das Gehäuse 2 bzw. das Bauteil auf den Stellwellenabschnitt 7 der Stellwelle 6 als Anschlag 13 wirkt.

Die Figur 1 zeigt die Stellwelle 6 in der ersten Endposition. In der ersten Endposition liegt der Stellwellenabschnitt 7 an einem ersten Gehäusewandabschnitt 10a des Gehäuses an. Im Beispiel der Figuren ist die erste Endposition identisch mit der Offenstellung der Stellwelle 6. Zur Verdeutlichung zeigt die Figur 3 die Anordnung der Figur 1 in einer Ansicht senkrecht zur Drehachse D der Stellwelle 6. Die Figur 2 zeigt die Stellwelle 6 in der zweiten Endposition. In der zweiten Endposition liegt der Stellwellenabschnitt 7 an einem zweiten Gehausewandabschnitt 10b des Gehäuses 2 an, der vom ersten Gehausewandabschnitt 10a verschieden ist. Im Beispiel der Figuren ist die zweite Endposition identisch mit der Schließstellung der Stellwelle 6. Zur Verdeutlichung zeigt die Figur 4 die Anordnung der Figur 2 in einer Ansicht senkrecht zur Drehachse D der Stellwelle 6.

In einer Variante können die erste Endposition auch identisch mit der Schließstellung und die zweite Endposition identisch mit der Offenstellung der Stellwelle 6 sein. Sowohl der erste als auch der zweite Gehausewandabschnitt 10a, 10b sind lateral zwischen den beiden Einfassungen 9a, 9b angeordnet. Im Beispiel der Figuren 1 und 2 verbinden der erste und der zweite Gehausewandabschnitt 10a, 10b die beiden Einfassungen 9a, 9b miteinander. Die beiden Gehäusewandabschnitte sind integral am Gehäuse 2 ausgeformt und bilden dabei einen 90°- Winkel miteinander aus.

Durch die in Figur 2 gezeigte Lage der Klappe 4 in der Schließstellung der Stellwelle 6 wird eine virtuelle Klappenebene definiert. Der zweite Gehäusewandabschnitt 10b in dieser virtuellen Klappenebene oder in einer zu dieser virtuellen Klappenebene im Abstand und parallel angeordnete Ebene angeordnet.

Der Figur 5, welche die Klappenanordnung 3 mit der Stellwelle 6 und der Klappe 4 in separater Darstellung zeigt, lässt sich entnehmen, dass die Stellwelle 6 zusätzlich zum wenigstens einen Stellwellenabschnitt 7 einen zusätzlichen Stellwellenabschnitt 1 1 , ebenfalls mit einer Kröpfung 12, aufweist, im Bereich dessen die Klappe 4 drehfest mit der Stellwelle 6 verbunden ist. Vorzugsweise ist die Stellwelle 6 einstückig ausgebildet und besteht aus einem Metall. Die Klappe 4 aus Kunststoff ist an die Stellwelle 6 angespritzt, und zwar im Bereich des zusätzlichen Stellwellenabschnitts 1 1 , in welchem die Kröpfung 12 vorhanden ist.

Der in Figur 6 gezeigten Klappenanordnung 3 entnimmt man, dass an der Stellwelle 6 nicht nur eine einzige Klappe 4 angeordnet sein kann, sondern - im Abstand zueinander - mehrere Klappen 4, welche jeweils zum Steuern des Strömungsquerschnitt eines jeweiligen Frischluftpfad (in Figur 5 nicht gezeigt) dienen können.

Wie Figur 6 des Weiteren erkennen lässt, wird durch die Drehachse D eine axiale Richtung A definiert. Der Stellwellenabschnitt 7 mit der Kröpfung 8 ist demnach ein axialer Endabschnitt 22 der Stellwelle 6. Dies erlaubt eine Anordnung der Kröpfung 8 und des zugehörigen Anschlags (in Figur 6 nicht gezeigt) in unmittelbarer Nähe einer elektrischen Antriebseinrichtung 20 - diese ist in Figur 6 nur grobschematisch angedeutet - zum Antreiben bzw. Verstellen der Stellwelle 6. Der Stellwellenabschnitt 7 mit der Kröpfung 8 ist dabei axial zwischen einem Längsende 21 der Stellwelle 6 und der der Antriebseinrichtung 20 axial benachbarten Klappe 4 angeordnet. Auf diese Weise kann ein etwaiger mechanischer Bruch der Stellewelle 6 im Bereich des Anschlags 13 besonders einfach erkannt werden, da in diesem Fall alle auf der Stellwelle 4 vorhandenen Klappen 4 betroffen sind und nicht mehr mittels der elektrischen Antriebseinrichtung 20 verstellt werden können. Dies ist besonders leicht zu detektieren.

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