Saugrohre mit Schaltwalzen sind bekannt, z. B. aus der Deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 198 53 741. 7. Das in dieser Anmeldung vorgestellte Bauprin- zip für Saugrohre sieht eine Schaltwalze vor, die gleichzeitig als Sammelraum für das Saugrohr dient. Von diesem gehen Durchgänge ab, die in die Saugkanäle des Saug- rohres hineinführen. Durch Drehen der Schaltwalze ist entweder eine stufenlose Ver- stellung möglich, wobei sich die Saugkanäle schneckenförmig um die Schaltwalze winden, oder es werden mehrere Saugkanäle pro Zylinder vorgesehen wobei diese durch Drehung der Schaltwalze zu- oder abgeschaltet werden können.

Durch die Unterbringung des Sammelraums in der Schaltwalze und den geforderten Mindestkrümmungsradius der Saugkanäle, ist die Schaltwalze in ihren Abmessungen verhältnismäßig groß. Die Schaltwalze dreht sich im Saugrohrgehäuse wobei sie an der Bildung von den Saugkanäten beteiligt ist, die vollständig gegeneinander und zum Sammelraum hin abgedichtet werden müssen. Durch den großen Durchmesser der Schaltwalze ergeben sich hierbei relativ große Dichfflächen. Um diese gegenein- ander abzudichten, sind verhältnismäßig teure Dichtungen erforderlich. Gleichzeitig steigen die Toleranzanforderungen an die Bauteile, da ein vottständiges Anliegen der Dichtungen an den entsprechenden Dichtftächen notwendig ist. Da die Schaltwalze radial zwischen den einzelnen Saugkanälen gedichtet werden muß, ergeben sich auch bei der Montage Schwierigkeiten, denn die Dichtungen müssen über lange Montagebewegungen hinweg gehandhabt werden. Um dem beschriebenen Problem abzuhelfen, wird gemäß, der DE 197 56 332 A1 ein Saugrohraufbau vorgeschlagen, bei dem sowohl die Schaltwalze, wie auch die die Saugkanä ! e bildenden Einlegeteile des Saugrohres in scheibenförmige Module un- terteilt sind. Eine Abdichtung der Saugkanäle erfolgt zwischen den jeweiligen Modu- len, die zur Montage des Saugrohres nacheinander (gem. Figur 2 des genannten Dokumentes abwechselnd ein Kunststoffeinlegeteil 15,16 und eine Stellscheibe 19) in das Saugrohrgehäuse eingeschoben werden.

Diese Bauform vermindert das Dichtungs- und Toleranzproblem. L-förmige Dichtrin- ge 17 können z. B. vor der Montage fest mit den Stellscheiben 19 verbunden wer- den. Durch die Einlegeteile 15,16 fällt jedoch ein zusätzticher Bauaufwand an, der sich in erhöhten Fertigungskosten und vor allez Dingen einem erhöhten Bauteilge- wicht niederschtägt. Verbrennungskraftmaschinen werden jedoch bevorzugt in mo- bilem Einsatz verwendet, weswegen der Gewichtsaspekt eine groß-e Rotte spielt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Saugrohr zu schaffen, welches einfach in der Montage und zuverlässig im Betrieb ist, wobei dessen Bauteilgewicht möglichst klein sein soll. Diese Aufgabe wird durch Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäß. e Saugrohr weist in bekannter Weise ein Gehäuse mit einem Einlaß und mehreren Auslässen auf. Der Einlaß kann mit dem Ansaugtrakt, der den Luftfilter beinhaltet, verbunden werden. Die Auslässe befinden sich an den Enden der Saugkanä ! e und können z. B. in einen Zylinderkopfflansch einer Brennkraftma- schine münden. In dem Saugrohr ist eine verstellbare Schaltwalze untergebracht, die zu diesem Zweck einen Antrieb aufweist. Im Inneren der Schaltwalze befindet sich der Sammelraum des Saugrohres, welcher Durchgänge aufweist, die mit den einzel- nen Saugkanäien in Verbindung stehen. Die Saugkanäle winden sich schneckenför- mig um die Schaltwalze, so daß eine Verstellung (insbesondere Drehung) der Schaltwalze zu einer Winkelverschiebung der Durchgänge und somit zu einer Ver- stellung der Saugrohriänge führt. Die Außenwand der Schaltwalze stellt damit gleichzeitig den Innenradius der Saug- kanake dar. Die anderen Wandungen der Saugkanäte werden teilweise oder voll- ständig durch Wandungselemente gebildet, die scheibenförmig aufgebaut sind, so daß deren Trennfugen senkrecht zur Drehachse der Schaltwalze angeordnet sind.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion liegt in der gleichzeiti- gen Verwendung der Wandungselemente zur Bildung der Gehäuseaußenwand des Saugrohrs. Im Vergleich zu der Konstruktion gemäß der DE 197 56 332 A1 kann so- mit der gesamte Gehäusekörper im Bereich der Schaltwalze entfallen. Die Wan- dungselemente müssen so ausgeführt sein, daß sie gleichzeitig eine Abdichtung der Trennfugen in der Weise ermöglichen, daß das Saugrohrinnere vollständig von der Umgebung abgedichtet ist. Die Wandungselemente können mit weiteren Gehäuse- teilen kombiniert werden wobei der Wegfall des zusätzlichen Gehäuses zu einem Gewichtseinsparungseffekt führt.

Gemäß einer sinnvollen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens kann auch die Schaltwalze in scheibenförmige Elemente geteilt werden. Diese Stellscheiben wer- den bei der Montage des Saugrohres zusammen mit dem Antrieb zu einer verstellba- ren Einheit verbunden. Der modulare Aufbau der Schaltwalze ermöglicht insbesonde- re die Verwendung der Modulteile für unterschiedliche Zylinderzahlen, also auch Saugkanalzahlen des Saugrohrs. Außerdem kann auf diese Weise der Montagepro- zeß dahingehend vereinfacht werden, daß abwechselnd Wandungselemente und Stellscheiben montiert werden, so daß zwischen diesen Teilen bezüglich der Monta- gerichtung auch Hinterschneidungen möglich sind. Besonders vorteilhaft ist es dabei, die Schaltwalze in ihrer Drehachse auf einer Welle zu lagern. Die Stellscheiben kön- nen dann auf die Welle geschoben werden und sind auf diese Weise gleich zentriert.

Die Stellscheiben werden gegeneinander sowie über Dichtftächen gegenüber den Stellscheiben positioniert. Um Toleranzen besser ausgleichen zu können, können die Naben an den Stellscheiben ballig ausgeführt sein, so daß diese auf der Welle tau- meln können. Die Taumelbewegung wird dann durch die Toleranzen bestimmt, da die Stellscheiben am Außenumfang gegenüber den Wandungselementen durch die Dichtftäche geführt werden.

Zur Bildung dieser Dichtflächen weisen die Wandungselemente gemäß einer beson- deren Ausgestaltung der Erfindung eine Ringrippe auf, die von dem das Gehäuse bildenden Wandungsabschnitt der Wandungselemente radial in das Saugrohrinnere hineinreichen und damit, als Einzelteil betrachtet, den Boden des gelochten Topfes bilden. Sie schließen damit den jeweils gebildeten Saugkanal auf einer Seite ab. Auf der anderen Seite wird der Abschluß durch die Ringrippe des benachbarten Wan- dungselementes gebildet. Die einzelnen Wandungselemente erhalten auf diese Wei- se die Form eines Topfes, wobei die Stellscheibe in die offene Seite hineingescho- ben werden kann. Eine besonders kompakte Bauform ergibt sich dabei, wenn die beschriebenen Wandungselemente direkt hintereinander geschaltet werden. Die Ringrippen werden somit zur Trennung jeweils benachbarter Saugkanäle genutzt.

Eine andere Möglichkeit besteht in einer abwechselnden Montage zweier unter- schiedlicher Wandungselemente, wobei eines zur Bildung des jeweiligen Saugkanals und das andere zur Überbrückung eines axialen Abstandes zwischen den Saugka- nälen vorgesehen wird.

Durch die abwechselnde Montage von Schaltscheiben und Wandungselementen können diese bezüglich der Montagerichtung Hinterschneidungen aufweisen. Diese kbnnen vorteilhaft dazu genutzt werden, daß die Ringrippen der Wandungselemente in einen Ringspalt hineinragen, der jeweils zwischen zwei benachbarten Stellschei- ben entsteht. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit jeweils zwischen der Innenkante der Ringrippen und den Stellscheiben Dichtlippen vorzusehen, die bevorzugt axial wirken. Über die Elastizität der Dichtung sowie das Taumelvermögen der Stellschei- ben können Toleranzen hervorragend ausgeglichen werden. Durch den Aufbau des Saugrohrs ergeben jeweils zwei benachbarte Wandungselemente und die dazwi- schen liegende Stellscheibe eine Einheit mit definierter Geometrie, wobei Toleranzen nur innerhalb dieser Einheit auftreten. Dadurch werden Kettentoleranzen vermieden, die sich ergeben, wenn die Stellscheiben mit entsprechenden Dichtungsvorrichtun- gen in ein einteiliges Saugrohrgehäuse eingeschoben werden.

Gemäß- einer günstigen Ausführungsform der Erfindung wird das Gehäuse aus Gleichteilen aufgebaut. Dabei bietet es sich insbesondere an, die Wandungsele- mente identisch zu gestalten. An den Stirnseiten des Saugrohres sind dann zwei Endteile notwendig, wobei es vorteilhaft ist, wenn eines der Endteile den Einlaß des Saugrohres trägt, und das andere den Antrieb für die Schaltwalze, deren Drehachse das Endteil im Zentrum durchdringt. Die beiden Endteile können entweder unter- schiedlich ausgeführt sein oder einen identischen Grundkörper aufweisen, wobei für den Antrieb und den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine entsprechende Adapter konzipiert werden.

Diese Konstruktion ist dazu geeignet, ein Baukastensystem für Saugrohre aufzubau- en. Dabei vermindert sich einerseits die Anzahl der benötigten Einzelteile, welche bevorzugt durch Urform-Verfahren hergestellt werden, so daß weniger Formwerk- zeuge notwendig sind. Außerdem können die Einzelteile für unterschiedliche Saug- rohre genutzt werden. Insbesondere lassen sich durch den moduiaren Aufbau Saug- rohre für unterschiedliche Zylinderzahlen aus den Wandungselementen herstellen.

Eine zweckmäßige Ausbildung des Erfindungsgedankens sieht vor, Rohrabzweigun- gen an den Wandungselementen vorzusehen, die vollständig durch das jeweilige Wandungselement gebildet sind. Dadurch entsteht kein zusätzlicher Dichtungsauf- wand für die Abdichtung der Rohrabzweigung gegenüber anderen Wandungsele- menten. Die Rohrabzweigungen sind notwendig, um den Saugkanal aus der schnek- kenform um die Schaltwalze heraus zu dem zylinderseitigen Auslaß zu führen. Dies kann entweder direkt durch die Rohrabzweigung geschehen, oder durch Schwin- grohrendstücke, die z. B. mit elastischen Rohrmuffen am Saugrohrgehäuse befestigt sein können.

Die Verwendung von Schwingrohrendstücken fördert vorteilhaft die Bildung eines Baukastensystems. Der Grundkörper des Saugrohrs kann aus den wenigen be- schriebenen Gleichteilen aufgebaut werden, wobei die Saugrohrendstücke für den speziellen Anwendungsfall gestaltet werden müssen und so eine Anpassung des Saugrohrgrundkörpers an die Geometrie der entsprechenden Brennkraftmaschine ermöglichen.

Für die Verbindung der Wandungselemente untereinander ist es vorteilhaft, an je- weils benachbarten Wandungselementen eine Ringnut im Wandungselement und einen Montageabsatz im anderen vorzusehen. Zur Montage kann der Montageab- satz dann in die Ringnut hineingesteckt werden, wodurch das abgedichtete Gehäuse entsteht. Die Abdichtung kann dabei durch eine zusätzliche Dichtung erfolgen, die in die Ringnut eingelegt wird, es ist aber auch möglich, daß die Dichtung durch die Steckverbindung selbst zustandekommt. Dies ist insbesondere machbar, wenn die Wandungselemente in Kunststoff ausgeführt sind, wobei die Elastizität der Ringnut genutzt wird, um im Zusammenspiel mit dem Montageabsatz eine Dichtwirkung zu erzielen.

Die Fixierung der Wandungselemente kann durch unterschiedliche Montagemitte ! erfolgen. So sind z. B. Klipsverbindungen denkbar, wobei an einem Wandungsele- ment die Rastnasen und am anderen die korrespondierenden Aussparungen vorge- sehen werden müssen. Eine andere Möglichkeit ist die Verschraubung der einzelnen Wandungselemente. Zuletzt können diese auch miteinander verklebt oder ver- schweigt werden (durch z. B. das Laser-Durchstrahl-Schweißen), wobei durch dieses Montageverfahren gleichzeitig die verständige Abdichtung gewährleistet wird.

Werden für die Wandungselemente Gleichteile vorgesehen, so müssen diese jeweils auf der einen Seite die Ringnut und auf der anderen Seite den Montageabsatz tra- gen. Auf diese Weise können die Wandungselemente ineinandergesteckt werden und ergeben dabei das gewünschte Gehäuse.

Die Ringnuten, sowie die Montageabsätze müssen miteinander korrespondieren. Dies bedeutet jedoch nicht, daß. diese notwendigerweise kreisringförmig ausgebildet sein müssen. Eine kreisringförmige Anordnung ergibt jedoch den Vorteil, daß die Wandungselemente in beliebigen Winkel zueinander zusammengesteckt werden können. Dadurch kann auch frei bestimmt werden, welche Winkellage die Rohrab- zweigungen zueinander besitzen sollen. Hierdurch ergibt sich eine weitere Möglich- keit, das Saugrohr an die bestehenden geometrischen Verhältnisse der Brennkraft- maschine anzupassen. Bei einer Reihenanordnung der Zylinder ist z. B. eine gleich- mäßige Anordnung der Rohrabzweigung ohne Winkelversatz vorteilhaft. Eine ande- rer sinnvolle Anordnung ist eine versetzte Anordnung der Wandungselemente um jeweils 180°. Bei genügendem Abstand der Zylinderbänke kann ein solches Saug- rohr z. B. für eine Brennkraftmaschinen mit V-förmiger Zylinderanordnung verwandt werden.

Eine weitere vorteilhafte Anwendung für die Wandungselemente ergibt sich, wenn im Saugrohr neben den Saugkanälen auch Resonanzkanäle gebildet werden sollen.

Hierdurch läßt sich im Saugrohr eine Verstellung der Saugkanäle zur Nutzung des Effektes der Schwingrohraufladung sowie eine Verstellung von Resonanzkanäten zur Nutzung von Resonanzeffekten im Saugrohr verwirklichen. Ziei dieser Maßnahme ist eine Optimierung des Drehzahl-Drehmomentenverhaltens der Brennkraftmaschine.

Eine mögliche konstruktive Ausgestaltung sowie das genaue Funktionsprinzip dieses Kombinationssaugrohres läßt sich der Deutschen Patentanmeldung mit dem Akten- zeichen 198 37 773. 8 entnehmen (vergleiche insbesondere zum Funktionsprinzip Figur 9 und zum Aufbau Figur 1).

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen her- vor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Zeichnungen Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von sche- matischen Ausführungsbeispieten beschrieben. Hierbei zeigen Figur 1 den Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Saugrohr, wobei die Schnittebene in einer der Stellscheiben liegt (Schnittebene B-B gemäß Figur 2), Figur 2 den Schnitt A-A gemäß Figur 1 und Figur 3 die Aufsicht auf das Gehäuse des Saugrohres gemäß der Figuren 1 und 2.

Beschreibung der Ausführungsbeispiete ! n Figur 1 läßt sich der Weg der Ansaugluft, den diese durch das Saugrohr nimmt, am besten verfolgen. Das Saugrohr ist im Querschnitt durch einen der Saugkanäle 10 dargestellt, wobei ein Sammelraum 11 im Inneren einer Schaltwalze 12 in seiner Grundausrichtung senkrecht zur Bildebene liegt. Die Verbrennungsluft gelangt durch einen Einlaß 23 und Rohrabzweigungen 15a in den Sammelraum 11 und passiert einen Durchgang 14 um in den Saugkanal 10 zu gelangen. Der Saugkanal mündet in eine Rohrabzweigung 15, welche über ein elastisches Entkopplungselement 16 mit einem Schwingrohrendstück 17 verbunden ist. Das Schwingrohrendstück 17 ist mit einem Auslaß 18 versehen, welcher über einen Zylinderkopfflansch 19 mit einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine verbunden werden kann. Im Sammelraum 11 be- findet sich weiterhin eine Resonanzöffnung 13, die zwei Sammetraumhätften mitein- ander verbindet und durch eine nicht dargesteilte Kreisblende verschließbar ist.

Ein Gehäuse 20, in dem die Schaltwalze 12 untergebracht ist, weist weiterhin Reso- nanzkanäte 21 auf (vergleiche Figur 3), die in die Rohrabzweigungen 15a münden. Über ein weiteres elastisches Entkopplungselement 16 sind diese Rohrabzweigun- gen mit einem Resonanzraum 22 verbunden, in den der Einlaß 23 mündet. Durch diesen wird die Ansaugluft in das Saugrohr eingespeist und gelangt durch die in Fi- gur 1 nicht dargestellten Resonanzkanäle 21 in den Sammelraum 11. Eine Verdre- hung der Schaltwalze bewirkt somit eine Veränderung der Länge sowohl der Saug- kanake 10 als auch der Resonanzkanäle 21.

Im Längsschnitt des Saugrohrs gemäß Figur 2 wird dessen Aufbau deutlich. Das Gehäuse 20 besteht aus verschiedenen Wandungselementen. Diese lassen sich in gleichartige Mittelteile 24 und Endteile 25, von denen nur das rechte, mit einem An- trieb 26 versehene dargestellt ist, einteilen. Die Endteile 25 und Mittelteile 24 bilden die Saugkanäte 10 und die Resonanzkanäle 21, die einander abwechseln. Vergleicht man das in Figur 2 dargestellte Saugrohr mit dem aus Figur 3, so zeigt sich die Mög- lichkeit eines modularen Aufbaus der Saugrohre. Das Saugrohr gemäß Figur 3 ist für eine Sechszylinder-Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei jeweils zwei Resonanz- kanake 21 und drei Saugkanäle 10 zu einem Paket mit fünf Kanälen zusammenge- faßt sind. Das Saugrohr gemäß- Figur 2 ist für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine vorgesehen, so daß der äußerste Saugkanal 10 wegfällt und das Endteil 25 zur Bil- dung des ersten Resonanzkanals 21 verwendet wird. Mit dem Antrieb 26 ist eine Welle 27 verbunden, die durch eine Drehachse 28 der Schaltwalze 12 läuft. Die Schaltwalze besteht aus einzelnen Stellscheiben 29, die auf der Welle 27 ballig gela- gert sind. Das Drehmoment wird von der Welle 27 auf die Stellscheiben 29 über eine Passfederverbindung 30 (vergleiche Figur 1) gewährleistet. Die Stellscheiben sind über Stützrippen 31 mit den balligen Lagerungen 32 verbunden. Die Stützrippen er- lauben eine Durchleitung der Verbrennungsluft im Sammelraum.

Die Stellscheiben 29 sind zweiteilig aufgebaut. Sie bestehen aus einem Grundkörper 33 und einem Deckel 34, wobei diese beiden Teile einen Totraum 35 bilden (verglei- che auch Fig. 1). Dieser Totraum umläuft den Sammelraum ringförmig und gewähr- leistet einerseits, daß der Sammeiraum 11 keinen zu großen Querschnitt erhä ! t und andererseits, daß die schneckenförmig angeordneten Saugkanäle 10 aufgrund der geforderten Grenzen der Strömungsveriuste keinen zu kleinen Radius beschreiben.

Die Durchgänge 14 überbrücken den Totraum 35, um den Sammelraum 11 mit den Saugkanäten 10 bzw. den Resonanzkanäten 21 zu verbinden. Der Durchgang 14 ist vollständig im Grundkörper 33 abgebildet, um evtl. Undichtigkeiten zu vermeiden.

Der Grundkörper kann durch einen entsprechenden Kernzug z. B. spritzgußtechnisch aus Kunststoff hergestellt werden. Auch die Endteile 25 und die Mittelteile 24 werden bevorzugt aus Kunststoff spritzgußtechnisch hergestellt.

Die Innenkrümmung des Saugkanäle 10 und Resonanzkanäle 21 wird durch die Au- ßenwand 36 der einzelnen Stellscheiben 29, die zur Schaltwalze 12 gehören, gebil- det. Die Seitenwände der Saugkanäle 10 und Resonanzkanäle 21 werden durch die Seitenwand des Endteils 25 bzw. Ringrippen 37, die Teil der Mittelteile 24 sind und nach radial innen in den zylindrischen Gehäuseraum ragen, gebildet. Zwischen den Stellscheiben 29 verbleiben Ringspait 38, in die die Ringrippen 37 hineinragen.

Zur Abdichtung der Resonanzkanäle 21 bzw. Saugkanäte 10 untereinander bzw. zum Sammeiraum 11 hin, sind an den Stellscheiben 29 Dichtlippen 39 angebracht, die sich axial im Ringspait 38 ausdehnen und an der Radialrippe 37 anliegen. Die Dichtlippen können in Zweikomponententechnik an die Steitscheiben 29 angespritzt werden. Als Dichtungswerkstoffe kommen z. B. Elastomere in Frage, die an dem Werkstoff der Ste ! ! scheiben haften. Zur Verbindung der Mittelteile 24 untereinander bzw. deren Verbindung zu den Endteilen 25 sind an jedem Mitteitei ! jeweils eine Ringnut 40 und einen Montageabsatz 41 angebracht. Über diese Verbindung werden die einzelnen Wandungselemente zusammengesteckt. Die Fixierung kann z. B. nach der Montage durch Laserschweißen erfolgen. Alternativ, aber nicht dargestellt, wäre eine Klipsverbindung möglich. Die Montageabsätze 41 haben gegenüber der Ringnut 40 Übermaß, so das durch das Zusammenstecken gleichzeitig eine Dichtung des Saugrohrgehäuses erfotgt.

In Figur 3 ist die Ansicht C gemäß Figur 1 als Ansicht eines Saugrohrs mit 6 Saugka- näien 10 und vier Resonanzkanälen 21 dargestellt. Der Resonanzraum ist ohne Deckel dargestellt, wobei der Eintaß 23 gestrichelt angedeutet ist. Vom Resonanz- raum führen Öffnungen 42 in die Rohrabzweigungen 15a, welche sich hinter dem Resonanzraum 22 befinden. Diese führen in die Resonanzkanäte 21, welche in den nicht zu sehenden Sammelraum führen. Von dort wird die Ansaugluft in die Saugka- näte 10 eingespeist von denen sie in die hinter dem Saugohrgehäuse befindlichen Rohrabzweigungen 15 eingeleitet wird. Der Antrieb 26a ist zwischen den beiden Blöcken, bestehend aus Saugkanälen 10 und Resonanzkanäten 21, angeordnet.