DE102004005480A1

DE102004005480A1 - Schaltklappe für Saugrohr

Info

Publication number: DE102004005480A1
Application number: DE102004005480A
Authority: DE
Inventors: Jan Zimmermann
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2024-02-05
Also published as: DE102004005480B4

Abstract

Eine Saugrohrklappenanordnung (1) für einen Verbrennungsmotor hat mehrere Saugrohrklappen (4), die um eine gemeinsame Drehachse drehbar beweglich sind. Im Bereich jeder Saugrohrklappe (4) ist ein Drehachsenteilstück (3) vorgesehen. Die Drehachsenteilstücke (3; 6) sind über Verbindungsabschnitte (3; 7) starr miteinander verbunden. Die gemeinsame Drehachse verläuft in einem Randbereich je einer Saugrohrklappe (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltklappe für Saugrohre.

Im Stand der Technik sind Saugrohre für Verbrennungsmotoren bekannt, bei denen mehrere Saugrohrklappen drehbar beweglich vorgesehen sind, um den freien Strömungsquerschnitt des Saugrohrs zu verändern. In der EP 1 279 811 A2 wird dazu eine Vielzahl von Schaltklappen so betätigt, dass ein Einlasskanal eines Verbrennungsmotors ganz oder teilweise verschlossen wird. Aus der DE 199 18 777 A1 ist eine Ausführung bekannt, bei denen die Schaltklappen auf einer durchgehenden horizontalen Welle gelagert sind, die Schaltklappen für mehrere in reihe liegende Zylinder trägt. Die EP 1 291 504 A2 zeigt mehrere Schaltklappen bzw. Saugrohrklappen, die jeweils einzeln für sich so gelagert sind, dass eine zusammenfallende Drehachse entsteht. Die Anordnung gemäß der EP 1 291 504 A2 ist sehr kompliziert aufgebaut.

Daneben ist es denkbar, die Schaltklappen nicht auf einer horizontalen Welle anzuordnen, sondern für je eine Schaltklappe eine vertikale Welle vorzusehen. Bei einer solchen Konstruktion ist der Bauaufwand gegenüber einer durchgehenden horizontalen Welle deutlich höher, da die vertikalen Wellen ein zeln gelagert und über ein Gestänge synchronisiert werden müssen.

Verbrennungsmotoren, die mit den im Stand der Technik bekannten Saugrohrklappeinrichtungen ausgerüstet sind, haben häufig einen schlechten Wirkungsgrad. Darüber hinaus ist der hohe bauliche Aufwand von Nachteil, der damit ausgerüstete Verbrennungsmotoren sehr teuer macht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug im Verbrennungsmotor bereits zu stellen, der einen niedrigen Verbrauch aufweist, wobei einen Verbrennungsmotor eingesetzte Saugrohrklappeneinrichtung einfach herzustellen und zu betätigen ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen.

Die Erfindung sieht eine Saugrohrklappenanordnung vor, bei der mehrere Saugrohrklappen auf einer gemeinsamen Drehachse drehbar beweglich sind. Hierzu ist im Bereich jeder Saugklappe ein Drehachsenteilstück vorgesehen. Die einzelnen Drehachsenteilstücke sind über Verbindungsabschnitte starr miteinander verbindbar. Die Verbindung kann dabei starr sein, beispielsweise durch eine einstückige Ausführung der Verbindungsabschnitte und der Drehachsenteilstücke. Es kann auch eine zusammensteckbare Drehachse aus einzelnen Verbindungsabschnitten und einzelnen Drehachsenteilstücken vorgesehen sein. Die Drehachse kann auch teilweise ineinander verdrehbar ausgebildet sein, jedoch liegt dann ein Anschlag vor, der eine starre Begrenzung darstellt. Gemäß der Erfindung verläuft die gemeinsame Drehachse in einem Randbereich je einer Saug rohrklappe. Durch eine solche Ausbildung lässt sich eine Schaltklappe bzw. eine Saugrohrklappe auf besonders einfache Weise verschwenken, wobei sichergestellt ist, dass ein großer Teilbereich eines freien Strömungsquerschnitz des Saugrohrs verschlossen werden kann. Durch diese Anordnung der Drehachse zu der Oberfläche der Saugrohrklappe ist gewährleistet, dass die Saugrohrklappe nahezu vollständig oder gar vollständig aus dem freien Strömungsquerschnitt des Saugrohrs herausgeschwenkt werden kann. Dadurch kann insbesondere vermieden werden, dass die Drehachsenteilstücke im Bereich des freien Strömungsquerschnitts des Saugrohrs verlaufen. Gegenüber solchen Anordnungen gewährt die Erfindung einen erweiterten freien Strömungsquerschnitt im Saugrohr. Dadurch werden außerdem keine Störungen der Gasströmung im Inneren des Saugrohrs erzeugt. Mit der Erfindung wird ein geringer Bauaufwand und eine robuste Ausführung einer durchgehenden horizontalen Welle erreicht. Damit werden besonders günstige Strömungseigenschaften der Anordnungen der Saugrohrklappen in der Kanalwand eines Saugrohrs erreicht.

Die Erfindung sieht zur Betätigung der Schaltklappen eine horizontale Welle vor, die oberhalb der luftführenden Kanäle des Saugrohrs angeordnet ist. Fest verbunden mit dieser Welle sind mehrere Schaltklappen oder Saugrohrklappen. Die Bezeichnungen "Schaltklappen" oder "Saugrohrklappen" stellen hier Synonyme dar. Diese Saugrohrklappen können durch Verdrehen der horizontalen Welle nach unten in den entsprechenden luftführenden Kanal des Saugrohrs eingeschwenkt werden. In dieser Stellung verschließen diese den Kanal ganz oder teilweise. In geöffneter Stellung befinden sich die Klappen wenigstens teilweise in Nischen oberhalb der Kanäle. Dort können diese die obere Kanalwand ausbilden, wobei sie die Strömung nicht oder nur sehr gering stören.

Durch eine geeignete Wahl der Teilung der Saugrohrschalen kann die Schaltwelle auf der Teilfuge des Saugrohrs plaziert werden. Dann ist es möglich, die Welle und die an ihr befindlichen Klappen einteilig auszuführen. Zum Zusammenbau braucht dann nur noch die Welle in eine der beiden Saugrohrschalen eingelegt werden. Die andere Saugrohrschale verschließt dann diese Anordnung.

Wenn sich in der Flucht oberhalb der Einlasskanäle die Befestigungsschrauben des Saugrohrs befinden, dann ist häufig eine gerade Ausführung der horizontalen Welle nicht möglich. In diesem Fall kann die Welle um die zur Aufnahme der Befestigungsschrauben vorgesehenen Schaubenpfeifen herumgekröpft ausgeführt werden. Vorteilhafterweise wird die Kröpfung um 45° zur Saugrohrklappe verdreht angeordnet.

Abweichend davon kann die Welle auch oberhalb der Befestigungsschrauben angeordnet werden. Der sich ergebende Abstand der geöffneten Klappen zur Saugrohrwandung kann dann durch eine entsprechende Gestaltung der Klappen ausgeglichen werden. So ist es denkbar, die Klappen mit einer vergrößerten Dicke bzw. Stärke auszuführen, die größer als beispielsweise 5% ihrer kleinsten Ausdehnung quer zur Stärke ist. Es ist auch möglich, die Saugrohrklappe geeignet abzukröpfen, damit das Saugrohr in ausreichendem Maße verschlossen werden kann.

Bei einer sehr engen Anordnung der Kanäle des Saugrohrs kann der Platz für eine Kröpfung und die dazu notwendige Lagerung nicht ausreichend sein. In einem solchen Fall kann man die Lagerung koaxial zur Kröpfung anordnen, indem die Lagerung auf einem Durchmesser erfolgt, der größer als das Zweifache der Kröpfung ist. Bei besonders geringem Platzangebot kann die Lagerung auch so ausgebildet werden, dass die als Scheibe ausgebildete Kröpfung bzw. Lagerstelle der horizontalen Welle gleich einen Teil der Kanalwand des Saugrohrs bildet.

Durch die Erfindung ergeben sich Vorteile bei der Montage, da gegenüber dem im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen deutlich weniger Teile notwendig sind. Dadurch sinkt außerdem der Handlingaufwand. Es können Bauteile und Funktionselemente eingespart werden, wodurch der Bauaufwand sinkt. Auch kann die Anzahl der Lagerstellen, der Gelenkstellen und der Fügstellen verringert werden, was der Funktionssicherheit zugute kommt. Außerdem wird dadurch der Einsatz preisgünstiger Materialien ermöglicht, wobei man insbesondere Kunststoff statt bisher Stahl verwenden kann. Eine Saugrohrklappeneinrichtung aus Kunststoff lässt sich ganz besonders genau und preisgünstig herstellen. Aufgrund der erhöhten Funktionssicherheit ist es möglich, auf eine besondere elektronische Funktionsüberwachung der Saugrohrklappeneinrichtung zu verzichten. Gegenüber den im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist auch eine geringere Anzahl an Lagerstellen vorgesehen, was die Bedienkräfte und den Energieverbrauch weiter verringert.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher veranschaulicht.
1 zeigt einen Querschnitt durch ein erstes erfindungsgemäßes Saugrohr mit einer Saugrohrklappeneinrichtung einer ersten Stellung,
2 zeigt das Saugrohr aus 1, wobei sich die Saugrohrklappeneinrichtung in einer zweiten Stellung befindet.
3 zeigt eine andere Ansicht des Saugrohrs aus 1,
4 zeigt mehrere Saugrohrklappen einer zweiten Erfindungsgemäßen Saugrohrklappenanordnung einer perspektivischen Ansicht,
5 zeigt eine zweite Saugrohrklappenanordnung mit den Saugrohrklappen aus 4,
6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Saugrohrklappenanordnung aus 5,
7 zeigt die Saugrohrklappenanordnung aus 6, wobei sich die Saugrohrklappen in einer anderen Stellung befinden,
8 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Saugrohrklappenanordnung,
9 zeigt eine Saugrohrklappe einer weiteren erfindungsgemäßen Saugrohrklappenanordnung in einer perspektivischen Ansicht und
10 zeigt eine weitere Saugrohrklappenanordnung gemäß der Erfindung mit der Saugrohrklappe aus 9.
1, 2 und 3 zeigen eine "Variante 1" einer erfindungsgemäßen Saugrohrklappenanordnung 1, die an einem in dieser Ansicht nicht näher gezeigten Verbrennungsmotors eines ebenfalls nicht näher gezeigten Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Die Saugrohrklappenanordnung 1 gliedert sich in ein Saugrohr 2, das aus Kunststoff oder Aluminium hergestellt ist, sowie in eine Saugrohrklappenwelle 3 mit mehreren darauf angeordneten Saugrohrklappen 4. Ein Saugrohrdeckel 5 der nur in 1 und in 2 zu sehen ist, schließt die Saugrohklappenanordnung 1. In einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Saugrohrdeckel 5 einteilig mit dem Saugrohr 2 ausgebildet.
Wie man besonders in 3 gut sehen kann, unterteilt sich der freie Strömungsquerschnitt des Saugrohrs 2 in zwei Teile, von denen der eine Teil durch je eine Saugrohrklappe 4 ver schlossen werden kann. Dies erfolgt durch Drehung der Saugrohrklappenwelle 3, was man besonders gut in 1 und in 2 sehen kann. In der in 1 und 3 gezeigten Stellung der Saugrohrklappenwelle 3 verschließt die Saugrohrklappe 4 je einen der linksseitig gelegenen Bereiche des freien Strömungsquerschnitts des Saugrohrs 2. In dieser Stellung ist die Saugrohrklappe 4 durch eine Drehung der Saugrohrklappenwelle 3 nach unten gedreht.
2 zeigt die selbe Anordnung bei geöffneten freien Strömungsquerschnitt des Saugrohrs 2.
Wie man besonders gut in 2 sieht, wird durch die Drehung der Saugrohrklappenwelle 3 die Saugrohrklappe 4 nach oben in einen Bereich außerhalb des freien Strömungsquerschnitts des Saugrohrs 2 gebracht. In dieser Stellung bildet die Saugrohrklappe 4 zusammen mit der inneren Wandung des Saugrohrs 2 einen glatten Übergang aus, der nur einen sehr geringen Strömungswiederstand aufweist. Somit befindet sich die Saugrohrklappe 4 in einer Nische oberhalb des freien Saugrohrkanals im Saugrohr 2, wobei die Nische durch die besondere Ausbildung des Saugrohrdeckels 5 bzw. des Saugrohrs 2 bereitgestellt wird. In einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Nische durch die besondere Ausbildung des Saugrohrs 2 selbst bereitgestellt
In diesen Ansichten sieht man besonders gut, dass die gemeinsame Drehachse im Inneren der Saugrohrklappenwelle 3 im Randbereich je einer der Saugrohrklappen 4 verläuft. Ein Randbereich ist hier also der äußere Umriss in der Draufsicht in der Seitenansicht je einer Saugrohrklappe 4, wie sie in den 1 bis 3 dargestellt sind.
4, 5, 6 und 7 zeigen eine "Variante 2" der erfindungsgemäßen Saugrohrklappenanordnung. Teile, die denjenigen in 1 bis 3 entsprechen, haben die selben Bezugsziffern. Dazu ähnliche Teile mit entsprechender Funktion haben Bezugsziffern die denen in 1 bis 3 entsprechen, jedoch mit einem Apostroph "'" versehen.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Saugklappenwelle 3', an der Saugrohrklappen 4 angeordnet sind. Die Saugrohrklappenwelle 3' gliedert sich in drei Drehachsenteile 6, wobei an jedem Drehachsenteil 6 eine Saugrohrklappe 4 befestigt ist. Die Drehachsenteile 6 sind durch Verbindungsabschnitte 7 starr miteinander verbunden.
5, 6 und 7 veranschaulichen den Einsatz der Saugrohrklappenwelle 3' an einem Saugrohr 2, das an einem Verbrennungsmotor befestigt ist. Wie man in 6 und 7 besonders gut sehen kann, ist je ein Drehachsenteil 6 unterhalb der Nische im Saugrohr 2 drehbar gelagert, sodass die Saugrohrklappe 4 im Inneren des Saugrohrs 2 gedreht werden kann, wie dies anhand "Variante 1" erläutert worden ist. Verbindungsabschnitte 7 gewährleisten, dass Schraubenpfeifen 8 mit Schraubenöffnungen 9 im Bereich zwischen einzelnen Kanälen des Saugrohrs 2 angeordnet werden können, wobei trotzdem eine einstückige Verbindung zwischen den einzelnen Drehachsenteilen 6 gewährleistet ist. Auf diese Weise können alle Saugrohrklappen 4 gleichzeitig durch einen in diesen Ansichten nicht gezeigten Aktuator an einem Betätigungsende 10 betätigt werden. Die Saugrohrklappen 4 sind dabei in einem Winkel von ca. 45° in bezug auf die Kröpfungen zwischen je einen Drehachsenteil 6 und einem Verbindungsabschnitt 7 angeordnet. Dies kann man am besten in 4 sehen.
8 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Saugrohrklappenanordnung 1'' . Die Saugrohrklappenanordnung 1'' entspricht dabei im Wesentlichen den Saugrohrklappenanordnungen 1' und 1 aus den vorhergehenden Figuren. Gleiche Teile haben daher gleiche Bezugsziffern. Entsprechende Teile, die eine ähnliche Funktion haben, sind mit den selben Bezugsziffern bezeichnet, jedoch mit zwei Apostrophen " " " versehen. Wie man in 8 besonders gut im Vergleich mit 1 und 2 feststellen kann, liegt die Saugrohrklappenwelle 3'' höher als die Saugrohrklappenwelle 3 in 1 und 2. Dies ermöglicht es, das Saugrohr 2'' an einem Verbrennungsmotor vorzusehen, für den die erfindungsgemäße "Variante 2" gedacht ist. Die Saugrohrklappenwelle 3'' verläuft oberhalb der Schraubenpfeifen 8 und gestattet eine einfach Montage des Saugrohrs 2', damit die Saugrohrklappe 4'' den freien Strömungsbereich des Saugrohrs 2'' vollständig verschließen kann. Hierzu ist die Saugrohrklappe 4'' etwas stärker ausgebildet als die Saugrohrklappe 4 aus 1 und 2. Entsprechend ist die Nische im Saugrohr 2' höher ausgebildet, sodass eine vergrößerte Nische für die Aufnahme der Saugrohrklappe 4'' entsteht. Dies ist durch eine Strichlinie angedeutet, die die Stellung der Saugrohrklappe 4'' im Inneren des Saugrohrdeckels 5'' zeigt, wenn diese aus dem freien Strömungsquerschnitt des Saugrohrs 2'' herausgeklappt ist.
9 und 10 zeigen eine "Variante 4" einer erfindungsgemäßen Saugrohrklappenanordnung 1'''.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Saugrohrklappenwelle 3''', die in wesentlichen Teilen der Saugrohrklappenwelle 3' aus 4 entspricht. Gleiche Teile sind auch mit gleichen Bezugsziffern versehen. Teile mit ähnlicher Funktion haben dieselbe Bezugsziffer, jedoch mit drei Apost rophzeichen "'''" versehen. Die Saugrohrklappenwelle 3''' gliedert sich in eine Saugrohrklappe 4, die an einem Drehachsenteil 6 angebracht ist. Außerdem sind zwei Verbindungsabschnitte 7 vorgesehen, die über je eine Lagerscheibe 11 mit dem nächsten Drehachsenteil 6 in Verbindung stehen. Hierdurch wird eine starre Verbindung bewirkt.
10 veranschaulicht den Einbau der Saugrohrklappenwelle 3''' im Saugrohr 2'''. Wie man in dieser Ansicht besonders gut sieht, schließen die Lagerscheiben 11 mit dem Saugrohr 2''' so ab, dass diese einen Teil der Kanalwand des Saugrohrs 2''' bilden.
Bei allen vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen kann eine Variante mit einteiligem Saugrohr, d.h. ohne Saugrohrdeckel, gewählt werden. Der erfindungsgemäße Klappenmechanismus wird dann bei der Saugrohrmontage eingelegt, wenn dieses mehrteilig aus Saugrohrschalen aufgebaut ist.

1''', 1'', 1', 1: Saugrohrklappenanordnung
2''', 2'', 2: Saugrohr
3''', 3'', 3', 3: Saugrohrklappenwelle
4'', 4: Saugrohrklappe
5'', 5', 5: Saugrohrdeckel
6: Drehachsenteil
7: Verbindungsabschnitt
8: Schraubenpfeife
9: Schraubenaufnahmeöffnung
10: Betätigungsende
11: Lagerscheibe

Claims

Saugrohrklappenanordnung (1; 1'; 1''; 1''') für einen Verbrennungsmotor, die die folgenden Merkmale aufweist: – mehrere Saugrohrklappen (4; 4''), die um eine gemeinsame Drehachse drehbar beweglich sind, – im Bereich jeder Saugrohrklappe (4; 4'') ist ein Drehachsenteilstück (3; 6) vorgesehen, – die Drehachsenteilstücke (3; 6) sind über Verbindungsabschnitte (3; 7) starr miteinander verbindbar, – die gemeinsame Drehachse verläuft in einem Randbereich je einer Saugrohrklappe (4; 4'').
Saugrohrklappeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsabschnitte (7) als gekröpfte Abschnitte einer Saugklappenwelle (3'; 3''; 3''') ausgebildet sind.
Saugrohrklappeneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gekröpften Abschnitte der Saugklappenwelle scheibenförmige Lagerbereiche (11) aufweist.
Saugrohrklappeneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der scheibenförmigen Lagerbereiche (11) wenigstens doppelt so groß ist wie die Höhe der Kröpfung der Saugklappenwelle (3''').
Saugrohrklappeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugrohrklappen (4'') einen Stärke aufweisen größer als 5% ihrer kleinsten Ausdehnung ist.
Saugrohr (2; 2''; 2''') mit einer Saugklappeneinrichtung (1; 1'; 1''; 1''') nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Saugrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugrohrklappen (4; 4'') zwischen einer Verschlussstellung, in der sie wenigstens einen Teil des Saugrohrs (2; 2''; 2''') verschließen, und einer Offenstellung verschwenkbar sind, in der sie wenigstens teilweise aus einem Strömungsbereich im freien Querschnitt des Saugrohrs (2; 2''; 2''') in jeweils eine Nische im Saugrohr (2; 2''; 2''') gebracht sind.
Saugrohr nach Anspruch 6 sowie nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der scheibenförmigen Lagerbereiche (11) als Teil der Wandung des Saugrohrs (2''') ausgebildet sind.
Verbrennungsmotor mit einem Saugrohr (2; 2''; 2''') nach einem der Ansprüche 6 bis 8.
Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 9.