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Patent Searching and Data


Title:
SUCTION PIPE WITH A DRUM CONTROLLER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/031179
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a suction pipe, especially for the intake air of an internal combustion engine, which comprises a rotatably mounted drum controller for varying the suction channel length. Said drum controller (12) is received by bearing bushes (20) that are placed on the shaft ends (19a, 19b) and that are fixated in annular grooves (21). Said bearing bushes (20) are flexibly anchored in the suction pipe (15) by means of O rings (23). The shaft end (19b) projects from the interior of the suction pipe, thereby providing an interface (27) for a drive (26). The advantage of this arrangement is that the drive can be exchanged while it is not necessary to open the housing (28) of the drum controller, thereby preventing the interior of the suction pipe from being soiled when the drive is exchanged.

Inventors:
KOSICKI JUERGEN
NEUSCHWANDER HELMUT
Application Number:
PCT/EP2000/009976
Publication Date:
May 03, 2001
Filing Date:
October 11, 2000
Export Citation:
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Assignee:
MANN & HUMMEL FILTER (DE)
International Classes:
F02B27/02; (IPC1-7): F02B27/02
Domestic Patent References:
WO1998048154A11998-10-29
Foreign References:
EP0725210A11996-08-07
DE19712680A11998-10-01
US5813380A1998-09-29
DE4344505A11995-06-29
EP0691461A11996-01-10
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 016, no. 498 (M - 1325) 15 October 1992 (1992-10-15)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 04 30 April 1996 (1996-04-30)
Attorney, Agent or Firm:
Voth, Gerhard (Filterwerk Mann+Hummel GmbH Ludwigsburg, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Saugrohr, insbesondere für die Ansaugluft einer Brennkraftmaschine, welches ein Gehäuse (15) mit einem Einlaß (13) und zylinderseitigen Auslässen (14) für die Verbrennungsluft, Saugkanäle (1 Oa, b), die von einem Sammelraum (11) abzweigen und eine drehbar angeordnete Schaltwalze (12) zur Veränderung der Saugkanallänge, die an wenigstens einem Ende mit einem Wellenende (19a, b) zur Montage in einem Gleitiager (22a, b) versehen ist, aufweist dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitlager aus einer Buchse (20) mit einer elastischen Montagefixierung besteht, die mit einer Ringnut (21) im Wellenende (19a, b) eine formschlüssige Verbindung bildet.
2. Saugrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagefixierung aus Nasen (36) besteht, die im Innendurchmesser der Buchse (20) angeordnet sind.
3. Saugrohr, insbesondere für die Ansaugluft einer Brennkraftmaschine, welches ein Gehäuse (15) mit einem Einlaß (13) und zylinderseitigen Auslässen (14) für die Verbrennungsluft, Saugkanäle (1 Oa, b), die von einem Sammelraum (11) abzweigen, eine drehbar angeordnete Schaltwalze (12) zur Veränderung der Saugkanallänge, die an wenigstens einem Ende mit einem Wellenende zur Montage in einem Gleitlager (22b) versehen ist, eine elastische Aufnahme für das Gleitlager (22b) im Gehäuse (15) aufweist dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitlager aus einer Buchse (20) besteht, durch die das mit einer Schnittstelle (27) für einen Antrieb (26) versehene Wellenende (19b) herausragt.
4. Saugrohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwalze (12) in einen zylindrischen Einbauraum (28) eingebaut ist, der jeweils kürzere Saugkanäle (10b) zu den Zylindern durchdringt.
5. Saugrohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (20) einen axialen Lagerbereich (29) aufweist, an dem sich die Schaltwalze abstützt.
6. Saugrohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als elastische Aufnahme der Buchse (20) im Gehäuse (15) ein elastischer Ring vorgesehen ist, der in einer Montagenut (25) in der Buchse vormontiert ist.
7. Saugrohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Buchse (20) eine Verformungszone aufweist, die eine Verkleinerung dieses Durchmessers auf Grund des durch die elastische Aufnahme auf die Buchse ausgeübten Druckes erlaubt.
8. Saugrohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Aufnahme in einen Lagerdeckel (24) eingebaut ist, welcher eine Öffnung im Gehäuse (15) verschließt.
9. Saugrohr nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (20) eine Anlagefläche (33) für ein axiales Vorspannmittel, insbesondere eine Schraubenfeder (31) aufweist.
Description:
Saugrohr mit einer Schaltwalze Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Saugrohr, insbesondere für die Ansaugluft einer Brenn- kraftmaschine, in dessen Gehäuse eine Schaltwalze zur Veränderung der Saug- kanallänge vorgesehen ist, nach der Gattung des Patentanspruches 1.

Stand der Technik Derartige Saugrohre sind aus dem Stand der Technik, z. B. durch die DE 43 44 505 A1 bekannt. Gemäß diesem Dokument wird die zur Anwendung kommende Schalt- walze in eine Längsbohrung eingebaut, die die jeweils kürzeren Kanäle zu den ein- zelnen Zylindern einer Brennkraftmaschine schneidet. Durch Verdrehen dieser Schaltwalze können die kurzen Kanäle zu-oder abgeschaltet werden. Die Schalt- walze ist zu diesem Zweck im Saugrohrgehäuse gelagert. Hierbei kommen Nadel- und Kugellager zur Anwendung. Diese Lagertechnik wirft jedoch im praktischen Gebrauch des Saugrohrs Probleme auf. Die Verbrennungsluft, die durch die einzelnen Saugkanäle gesogen wird, ist stark druckpulsationsbeaufschlagt.

Hierdurch werden Schwingungen auch auf die Schaltwalze übertragen, die von der Lagerung aufgenommen werden müssen. Um diese Aufgabe bewältigen zu können, müssen die Nadellager entsprechend dimensioniert sein, wodurch die Kosten für das Saugrohr nachteilhafterweise steigen. Außerdem werden durch die Lagerung die Schwingungen auch auf das Saugrohrgehäuse übertragen, was zu einer erhöhten Korperschallabstrahlung führt und im übrigen auch eine stärkere Dimensionierung der Saugrohrwände erfordert. Auch hierdurch entstehen zusätzliche Kosten bzw. ein höheres Bauteilgewicht. Beides mindert die Wirtschaftlichkeit der vorgeschlagenen Lösung.

Um eine in Grenzen elastische Lagerung der Schaltwalze zu erreichen, wird gemäß der EP 691 461 A1 vorgeschlagen, die Schaltwalze einseitig fliegend zu lagern. Die Schaltwalze kann dann über die vorgesehenen radialen Dichtringe, die die Saug- kanäle voneinander trennen, elastisch gelagert sein. Hierdurch werden diese Dicht- ringe jedoch durch die Druckpulsation stärker beansprucht, wodurch deren Funktion beeinträchtigt wird. Außerdem täßt sich das fliegende Lagerprinzip auf der Seite der Schaltwalze, wo diese eine Schnittstelle zum Antrieb aufweist, nicht verwirklichen.

Daher ist an dieser Stelle in der bereits beschriebenen Weise ein Wälzlager vorge- sehen, welches in einen Deckel eingebracht ist, der gleichzeitig zum Verschluß der Einbauöffnung für die Schaltwalze dient. Damit ist die Lagerung der Schaltwalze auf der Seite des Wälzlagers weiterhin starr, so daß der Nachteil, daß Schwingungen aufgrund der Druckpulsation der Ansaugluft auf das Gehäuse übertragen werden können, nicht vollständig vermieden werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Saugrohr mit einer Schaltwalze zu schaffen, welche sich einfach montieren täßt, kostengünstig in der Herstellung ist und eine hohe Zuverlässigkeit im Betrieb aufweist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 sowie des Patentanspruches 3 gelost.

Vorteile der Erfindung Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die mindestens eine Gleit- buchse, die zur Lagerung der Schaltwalze im Saugrohrgehäuse vorgesehen ist, eine elastische Montagefixierung aufweist, welche mit einer Ringnut im Wellenende kor- respondiert. Um die Montage zu erleichtern, kann die Buchse vor der Endmontage der Schaltwalze im Saugrohr auf das Wellenende geschoben werden, wobei die Montagefixierung einrastet. Die Montagefixierung kann vorteilhaft durch Nasen ge- bildet sein, die in den Innendurchmesser der Buchse hineinreichen. Durch entspre- chende Wahl der Nasengeometrie kann die Montagekraft der Buchsen auf dem Wellenende klein gehalten werden. Da die Montagefixierung als Teil der Buchse ausgeführt ist, werden weitere Bauteile zur Fixierung der Buchse eingespart. Insbe- sondere können z. B. Sicherungsringe entfallen, die zusätzlich zur Buchse auf den Wellenenden montiert werden müßten und neben einem erhöhten Montageaufwand auch eine Erhöhung des Bauteilgewichtes zur Folge hätten.

Die Schaltwalze ist zur Veränderung der Saugkanallänge im Saugrohr vorgesehen.

Diese Veränderung kann stufenlos oder stufig erfolgen. Hierbei kommen im wesentli- chen zwei Schaltwalzentypen zur Anwendung. Im einen Fall durchdringt die Schalt- walze die jeweils kürzeren Saugkanäle von jeweils zwei zu den Zylinder führenden Saugkanälen, so daß diese durch Drehung der Schaltwalze abgeschaltet werden können. In diesem Fall nimmt die Ansaugluft den Weg über den längeren Saugkanal.

Wird die Schaltwalze geöffnet, nimmt die Ansaugluft den Weg des geringeren Widerstandes, also durch den kürzeren Saugkanal.

Die andere Variante besteht aus einer Schattwalze, die schneckenförmig von den Saugkanälen umwunden ist. Durch Drehen der Schaltwalze verschiebt sich eine Durchgangsöffnung, die den in der Schaltwalze vorgesehenen Sammelraum mit den Saugkanälen verbindet, so daß sich die Länge der Saugkanäle verändert.

Eine alternative Ausgestaltung des Gleitlagers sieht vor, daß die Schnittstelle für den Antrieb der Schaltwalze an einem der Wellenenden vorgesehen ist, wobei dieses aus der Buchse des Gleitlagers herausragt. An dieser Schnittstelle kann ein Antrieb vor- gesehen werden. Dabei können die vorteilhaften Gleitlager auch an der Seite der Schaltwalze Verwendung finden, die für den Antrieb ausgerüstet sein muR. Hierdurch entfällt auch auf dieser Seite das teure und schwere Wälzlager. Zudem können die Buchsen für die Lagerung der Wellenenden derart ausgeführt sein, daß eine Dämpfung der Druckpulsationsbeaufschlagung der Schaltwalze erfolgen kann.

Die Dämpfungseigenschaften der Gleitlagerung können noch verbessert werden, wenn die Buchsen im Gehäuse durch einen elastischen Ring gelagert sind. Dies kann insbesondere ein O-Ring sein, der in einer Montagenut in der Buchse vormon- tiert ist, und über den die Buchse in der Lageraufnahme im Saugrohrgehäuse gela- gert wird. Hierdurch werden Relativbewegungen möglich, die nicht nur zu einer Dämpfung der Druckpulsation führen, sondern zusätzlich auftretende Toleranzen an den Bauteilen auszugleichen vermögen. Hierdurch werden insbesondere die an der Schaltwalze auftretenden Schaltkräfte vermindert, wodurch kostengünstigere An- triebe verwendet werden können.

Zusatzlich zu den radialen Lagerbereichen können die Buchsen gemäß einer orteil- haften Weiterbildung der Erfindung auch axiale Lagerbereiche aufweisen. Hierdurch faßt sich eine Axialfixierung der Schaltwalze erreichen, ohne daß die Lagerreibung wesentlich ansteigt. Es werden zudem entsprechende axiale Bezugsflächen im Ge- häuse unnötig, welche mit erhöhten Anforderungen an die Bauteiltoleranzen gefertigt werden müßten. Die Fixierung der Schaitwalze an den axialen Anlageflächen kann über axiale Vorspannmittel erfolgen, welche z. B. aus einer Schraubenfeder bestehen können. Selbstverständlich sind auch andere Federelemente, z. B. Tellerfedern, denkbar. Der Vorteil einer Fixierung über elastische Einstellmittel liegt darin, da ( hierdurch definierte Axialkräfte auf die Lagerung der Schaltwalze ausgeübt werden können. Hierdurch können auch die auftretenden Reibungskräfte in definierten Gren- zen gehalten werden, was die Dimensionierung des Antriebs erleichtert.

Am Innendurchmesser der Buchse kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens eine Verformungszone vorgesehen werden. Durch Einbau der Buchse im Saugrohr findet nämlich eine Verkleinerung des Durchmessers statt, da die elastische Aufnahme einen Druck auf die Buchse ausübt. Diese Durchmes- serverkleinerung kann durch die Verformungszone aufgefangen werden, so daß sich dadurch die für eine leichtgängige Versteliung der Schaltwalze notwendige Passung ergibt. Es ergibt sich der Vorteil, daß als Werkstoff für die Buchse auch weiche Mate- rialien, insbesondere Kunststoff, gewählt werden können. Diese Bauteile lassen sich kostengünstig fertigen. Außerdem kann durch entsprechende Wahl der Kunststoffe ein Werkstoffpaar mit günstigen tribologischen Eigenschaften gefunden werden.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn die Buchse in einen Lagerdeckel eingebaut wird, welcher gleichzeitig zum Verschluß einer Gehäuseöffnung dient. insbesondere kann hiermit eine Einbauöffnung verschlossen werden, die für die Montage der Schaltwalze notwendig ist. Damit ergibt sich eine Einheit, die für sich ein abgedichtetes System darstellt, während das Wellenende der Schaltwalze mit seiner Schnittstelle zum Antrieb aus dem Deckel herausragen kann.

Für den Fall, daß der Antrieb ausgewechselt werden muß, muß das Saugrohr selbst nicht geöffnet werden. Dies hat den Vorteil, daß durch eine solche Reparaturmaßnahme das Innere des Saugrohrs nicht verschmutzt werden kann, was eine Verringerung der Funktionszuverlässigkeit bewirken würde. Natürlich kann der Deckel auch auf der Seite der Schaltwalze vorgesehen werden, an der kein Antrieb geplant ist. Auf der Seite der Schnittstelle ist dann kein Deckel notwendig, wobei das entsprechende Wellenende durch eine Öffnung im Saugrohrgehäuse geschoben werden kann. Diese Öffnung kann gleichzeitig zur Aufnahme der Buchse dienen. Der Vorteil dieser Anordnung liegt in einer Trennung der Funktion Deckel und Antrieb, wobei hieraus eine größere Variationsbreite in der Gestaltung der Saugrohre resultiert. Dies kann z. B. die Lösung von Platzproblemen im Einbauraum bedeuten.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen und Erfindungen ge- hen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf ande- ren Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausfüh- rungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Zeichnung Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von sche- matischen Ausführungsbeispielen beschrieben.

Hierbei zeigen Figur 1 den Längsschnitt durch ein Saugrohr, wobei die Schaltwalze in der Schnittebene liegt (entspricht Schnitt B-B in Figur 2), Figur 2 einen Querschnitt durch ein Saugrohr in stark schematisierter Darstel- lung gemäß dem Schnitt A-A in Figur 1 und Figur 3 eine Gleitbuchse mit Axialanschlag und Nasen zur Fixierung auf dem Wellenende der Schaitwalze.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist der Längsschnitt durch ein Saugrohr dargestellt, bei dem sich Saug- kanäle 10 a schneckenförmig um einen Sammelraum 11 winden. Es ist jeweils nur der erste und letzte Saugkanal dargestellt. Kurze Saugkanäle 10 b werden durch eine Schaltwalze 12 durchdrungen, welche diese durch Drehung öffnen oder ver- schließen kann.

Die Verbrennungsiuft strömt durch einen Einlaß 13 in den Sammelraum 11. Der Weg von dort zu Auslässen 14 läßt sich am besten in Figur 2 erkennen. Vom Sammelraum durchläuft die Verbrennungsluft den langen Saugkanal 10 a oder je nach Stellung der Schaltwalze 12 den kurzen Saugkanal 10 b. Das Gehäuse 15 des Saugrohrs wird über einen Zylinderkopfflansch 16 an der nicht dargestellten Brennkraftmaschine befestigt. Der Zylinderkopfflansch ist mit den Auslässen 14 versehen, um eine Versorgung der Zylinder mit Verbrennungsluft zu gewährleisten.

Aufbau und Einbau der Schaltwalze 12 täßt sich am besten der Figur 1 entnehmen.

Die Schaltwalze besteht aus einem Walzenkörper 17, der zur Abdichtung der Saugkanäle 10 b untereinander mit Dichtringen 18 ausgestattet ist. In den Wal- zenkörper sind zwei Wellenenden 19 a, 19 b eingegossen, auf die Buchsen 20 durch Einschnappen in Ringnuten 21 fixiert sind. Die Buchsen 20 und die Wellenenden 19 a, b ergeben Gleitlager 22 a, b. Diese Gleitlager sind über O-Ringe 23 im Gehäuse 15 bzw. in einem Lagerdeckel 24 elastisch befestigt. Die O-Ringe sind in Montagenuten 25 in den Buchsen 20 vormontiert.

Durch die elastische Lagerung der Buchsen 20 im Saugrohr werden gute Ergebnisse hinsichtlich der Dämpfung von Druckpulsationsschwingungen der Ansaugluft erreicht, welche direkt auf die Schaltwalze 12 wirken. Die Schwingungen werden daher weniger auf das Gehäuse übertragen. Auch wird ein angedeuteter Antrieb 26 entlastet. Dies macht die Verwendung eines Elektromotors für den Antrieb möglich.

Hierbei ist z. B. eine Baueinheit denkbar, die neben dem Elektromotor auch ein Schneckengetriebe enthält, wobei die Welle der Schnecke direkt mit einer Schnitt- stelle 27 des Wellenendes 19 b verbunden sein kann. Alternativ ist die Anlenkung der Schnittstelle durch eine Unterdruckdose denkbar. Es kann auch eine elektromagnetische oder hydraulische Antriebsform gewählt werden.

Die Schaltwalze 12 muß in einem Einbauraum 28 des Saugrohrs aber auch axial festgelegt sein. Hierzu weisen die Buchsen 20 axiale Lagerbereiche 29 auf, an denen sich die Schaltwalze mit Stirnflächen 30 abstützt. Die axialen Lagerbereiche werden über eine Schraubenfeder 31 gegen die Stirnflächen 30 gedrückt. Die Schraubenfeder 31 stützt sich einerseits in einer Aufnahme 32, andererseits auf einer Anlagefläche 33 der Buchse 20 ab.

Um eine vollständige Abdichtung des Gehäuses 15 gegen die Umgebung zu errei- chen, ist der Lagerdeckel 24 zum Gehäuse hin mit einem Dichtring 34 und zu dem die Schnittstelle 27 tragenden Wellenende 19 b mit einer Wellendichtung 35 versehen.

Die Figur 3 ist eine perspektifische Darstellung der Buchse 20. Zu erkennen sind insbesondere der axiale Lagerbereich 29, die Anlagefläche 33, die Montagenut 25 und Nasen 36, die zur Fixierung der Buchse 20 in der Ringnut 21 (siehe Figur 1) dienen.