DE69505763T2 - Ansaugrohr mit Schwenkklappen für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Luftstutzen für einen Verbrennungsmotor der Bauart, die für jede Verbrennungskammer des Motors wenigstens zwei Luftzuführleitungen umfaßt, von denen wenigstens eine von einem gesteuerten Drosselungsorgan, insbesondere bei geringen Motorlasten, selektiv geschlossen wird, wie durch GB-A-2 063 362 bekannt ist.
• Die Erfindung betrifft insbesondere eine solche Luftzuführleitung, die als Luftzuführsteuerung für einen Verbrennungsmotor mit mehreren Ventilen und vorzugsweise auch mehreren Zylindern, insbesondere für Kraftfahrzeuge, das heißt, mit mehreren Einlaßventilen pro Zylinder oder pro Verbrennungskammer und mehreren Zylindern oder Verbrennungskammern, verwendbar ist.
• Es ist bekannt, die Luftzuführung in einen Mehrzylindermotor durch ein Steuerelement zu steuern, das einen Luftstrom progressiv drosselt, z. B. durch ein Drosselorgan in Form einer Scheibe, die als Klappe bezeichnet wird und in einer Leitung eines Klappenkörpers schwenkbar angebracht ist, wobei dieses Drosselorgan einzig und gemeinsam für alle Zylinder des Motors vorhanden ist und stromaufwärts eines Luftstutzens mit einem Sammelraum oder einem gemeinsamen Bereich aller Zylinder angeordnet ist, der die Luftzuführleitungen verlängert, wobei in einem Motor, der mit einer Versorgungseinrichtung durch Brennstoffeinspritzung des Einpunkt- oder Mehrpunkttyps jede Zuführleitung mit ihrer Ausgangsöffnung an ihrem stromabwärts liegenden Ende in unmittelbarer Nähe stromaufwärts des zugehörigen Einlaßventils mündet.
• In bestimmten Mehrventil-Motoren, die mit einem zweiten Einlaßventil pro Zylinder oder Verbrennungskammer versehen sind, ist es auch bekannt, die Luftzuführung ausgehend von einer bestimmten Motorlast über das zweite Ventil zu steuern, und zwar mittels eines Luftstutzens, der für jeden Zylinder oder jede Verbrennungskammer eine zweite Luftzuführleitung umfaßt, die stromaufwärts des Sammelraums angeschlossen ist und stromabwärts in bezug zum zweiten Ventil mündet, derart, daß der Luftdurchsatz, der durch diese hindurchgeht, im wesentlichen mehr oder weniger entsprechendes zweites gesteuertes Drosselorgan gesteuert wird.
• Als zweites Drosselorgan ist bekannt, eine in ihrem Körper angebrachte Klappe oder ein Elektroventil für jede zweite Luftzuführleitung zu verwenden, das heißt, für jeden Zylinder und jede Verbrennungskammer.
• Diese bekannten Ausführungsformen sind nicht völlig zufriedenstellend aufgrund ihres Raumbedarfs und ihrer Kosten.
• Ferner weisen sie den Nachteil auf, daß noch ein großes Volumen in dem entsprechenden Luftstutzen stromabwärts des Drosselorgans vorhanden ist und dauerhaft mit der Vorkammer des zweiten Ventils in Verbindung bleibt derart, daß das große Volumen geeignet ist das akustische Verhalten des Luftstutzens zu stören.
• Im übrigen ist aus US-A-4 240 387 ein Zuführsystem für ein Luft/Brennstoff Gemisch bekannt, das für jeden Zylinder eines durch wenigstens einen Vergaser versorgten Motors eine Gemisch-Ansaugleitung umfaßt, welche stromabwärts des Vergasers durch ein gesteuertes Drosselorgan selektiv geschlossen ist, welches um eine Achse schwenkbar angebracht ist, die im wesentlichen quer zu der selektiv zu schließenden Leitung verläuft und die in ihrer Öffnungsposition für die Leitung durch die Betätigung eines Antriebsorgans in einer in der Wand der Leitung ausgebildeten Aufnahme verschwindet.
• Die Erfindung hat zum Ziel, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und einen Luftstutzen vorzuschlagen, für einen Verbrennungsmotor, insbesondere mit wenigstens zwei Einlaßventilen pro Zylinder oder Verbrennungskammer und vorzugsweise auch einer Mehrzahl von Zylindern oder Verbrennungskammern und mit wenigstens zwei Luftzuführleitungen für jede Verbrennungskammer oder jeden Zylinder, von denen wenigstens eine mit Hilfe eines einfachen und platzsparenden Drosselorgans selektiv geschlossen ist.
• Die Erfindung hat auch zum Ziel, einen solchen Luftstutzen vorzuschlagen, der insbesondere für Mehrzylindermotoren bestimmt ist und mit Drosselorganen ausgerüstet ist, von denen mehrere und vorzugsweise alle durch ein gemeinsames Steuerelement aktiviert werden können.
• Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung einen Luftstutzen der vorgenannten Art vor, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Drosselorgan eine Klappe umfaßt, die um eine im wesentlichen transversal zu der selektiv geschlossenen Leitung angeordneten Achse schwenkbar befestigt ist und von der einen zu der anderen von zwei Positionen verschwenkt wird, von denen die eine eine zumindest teilweise geschlossene Position der Leitung und die andere eine offene Position der Leitung ist, in welcher die Klappe durch die Betätigung einer Antriebseinrichtung in eine Aufnahme eingeklappt ist, die in einer in der Wand der Leitung seitlich ausgebildeten Aufnahme ausgebildet ist, wobei die Klappe entsprechend als hohler Napf in Richtung auf die Aufnahme ausgerichtet ist und eine Abdeckung zum Verschließen der selektiv geschlossenen Zuführleitung umfaßt, deren Form derart beschaffen ist, daß sich in der Position, in welcher die Klappe eingeklappt ist, die Abdeckung zum Verschließen, die den stromaufwärtigen Teil des Napfes bildet, der Form der Wand der Leitung anpaßt und diese auf der Höhe der Aufnahme verlängert, indem im wesentlichen ihre Kontinuität sichergestellt ist, um die Aufnahme in dieser Position zu schließen.
• Daher ist der Druckverlust in der Zuführleitung aufgrund der Form der Abdeckung zum Verschließen, welche der Wand der Leitung folgt und diese verlängert, in maximaler Öffnungsstellung sehr verringert. Ferner ist das Gegenmoment, das sich der Betätigung der Klappe entgegensetzt, aufgrund eines nicht-vorhandenen Gegendruckes vom Innenrand des Napfes verringert, denn die Klappe wird so gesteuert, daß sie in einer Depressionsphase am stromabwärts liegenden Ende der Leitung in eine eingeklappte Position gelangt und die Luftzuführleitung entsprechend öffnet.
• In weiterer vorteilhafter Weise ist der Napf stromabwärts durch einen Abdeckungsboden mit einer gekrümmten Oberfläche geschlossen, der die Aufnahme von dem stromabwärtigen Endbereich der Leitung isoliert, wenn sich die Klappe in der geschlossenen Position befindet. Vorzugsweise ist, um das Volumen dieses stromabwärts liegenden Endbereichs der Leitung zu verkleinern, die gekrümmte Oberfläche des Abdeckungsbodens im wesentlichen ein abgeschnittener Zylinder, der bezüglich der Schwenkachse der Klappe zentriert ist. Daher reduziert das Vorhandensein des Abdeckungsbodens das Volumen des stromabwärts liegenden Bereichs der Leitung, das mit dem entsprechenden Ventil der Verbrennungskammer in Verbindung bleibt, und begrenzt die Gefahren des Zurückströmens von unverbrannten Gasen von dieser Verbrennungskammer aus in Richtung stromaufwärts der Leitung und der Sammelkammer, mit welcher diese verbunden ist, im Falle einer Überlappung der Öffnungsphase der Lufteinlaßventile und der Auslaßphase der entsprechenden Verbrennungskammer.
• Ferner umfaßt der Napf vorteilhaft zwei laterale, den stromabwärtigen Abdeckungsboden mit der stromaufwärtigen Abdeckung zum Verschließen verbindende Wände, die jede einen geringen Abstand zur lateralen Wand der selektiv geschlossenen Leitung hat, in der durch die Klappe geschlossenen Position der letzteren umfaßt, wobei diese Seitenwände die Steifigkeit des Napfes verbessern und aufgrund der relativ großen Länge dieser Seitenwände in Strömungsrichtung der in der entsprechenden Leitung zirkulierenden Luft und des geringen Abstandes, der diese Wände von der Seitenwand der Leitung trennt, auch zur Verringerung einer möglichen Rückströmung von Abgasen oder unverbrannten Gasen beiträgt.
• Um schließlich das Volumen des stromabwärts liegenden Bereichs der Leitung, welcher mit dem entsprechenden Einlaßventil in Verbindung steht, weiter zu verringern, und das akustische Verhalten des Luftstutzens nur minimal zu stören, ist die Aufnahme in der Nähe einer Ausgangsöffnung am stromabwärtigen Ende der selektiv geschlossenen Zuführleitung angeordnet.
• Um den Druckverlust in der Leitung bei maximaler Öffnung derselben weiter zu verringern, ist es weiter vorteilhaft, daß die Klappe mit ihrem stromaufwärtigen Endbereich schwenkbar um ihre Schwenkachse befestigt ist, welcher durch eine Welle in der entsprechenden Aufnahme gehalten wird, die den stromaufwärtigen Endbereich durchdringt und um die Schwenkachse der Klappe drehbar ist.
• In vorteilhafter Weise ist die Klappe, um gleichzeitig die schwenkbare Montage der Klappe, ihren Drehantrieb und entsprechende Festlegung in der Aufnahme sicherzustellen, durch ein Schwenkzapfenrohr schwenkbar um ihre Schwenkachse angeordnet, welches von einem axialen Langloch durchdrungen ist, dessen Querschnitt eine Form aufweist, die an die Querschnittsform einer Antriebswelle angepaßt ist, die dieses mit einem axialen Spiel durchdringt, so daß die Schwenkung der Welle um die Schwenkachse einen Antrieb mit zwangsweiser Schwenkung des Rohres und der Klappe sicherstellt, und daß das axialer Spiel zwischen der Welle und der Klappe der Klappe erlaubt, sich in der Leitung zu zentrieren.
• In einer Ausführungsform einer einfachen Bauart und einer zuverlässigen Funktionsweise umfaßt das Rohr der Klappe zwei Schwenkzapfen, die koaxial in der Aufnahme gehalten werden, in der die Welle schwenkbar mittels zweier Führungsringe befestigt ist, die axial auf beiden Seiten des Rohres angeordnet sind und jeder wenigstens eine kompressible Dichtung einschließt, was das axiale und/oder radiale Spiel der Klappe bezüglich der Antriebswelle begrenzen kann, die die Schwenkzapfen des Rohres, die Ringe und die Dichtungen durchdringt. Ferner können die Führungsringe, um das radiale Spiel der Antriebswelle weiter zu begrenzen, in vorteilhafter Weise flexible Einrichtungen umfassen, die auf deren Innenfläche angeformt sind.
• Um die Montage jeder Schwenkklappe im Stutzen zu erleichtern, ist es ferner vorteilhaft, daß die entsprechende Aufnahme teilweise durch eine Ausbauchung in der Wand der Zuführleitung ausgebildet und durch eine Abdeckung geschlossen ist, die auf die Zuführleitung gesetzt ist und der Aufnahme eine Form gibt, die diejenige der Klappe in der eingeklappten Position in der Aufnahme beschreibt.
• In diesem Fall sind die Führungsringe und die Schwenkzapfen des Rohres in vorteilhafter Weise in Käfigen angeordnet, die einerseits in der Wand der entsprechen den Leitung und andererseits im Abdeckungsverschluß der Aufnahme vorgesehen sind.
• Wenn der Motor mehrere Verbrennungskammern aufweist, ist es ferner vorteilhaft, daß die Schwenkklappen von wenigstens zwei selektiv geschlossenen Zuführleitungen, und vorzugsweise von allen diesen Leitungen, simultan durch eine gemeinsame Rotationsantriebswelle betätigbar sind, die von einem Betätigungsglied angetrieben ist.
• In einer ersten Variante ist die Antriebswelle starr, z. B. metallisch, mit einem drehfesten, vorzugsweise konstanten und z. B. rechteckigen Querschnitt ausgebildet.
• Gemäß einer weiteren Variante kann die gemeinsame Antriebswelle aber flexibel sein und einen Kern aufweisen, an dem mit axialem Abstand Segmente der Antriebswelle angeordnet sind, die jede eine an die axiale Dimension einer entsprechend anzutreibenden Klappe angepaßte Länge und einen Querschnitt aufweist, der mit einem geeigneten radialen Spiel demjenigen des Langlochs der Klappe komplementär ist, welches das Segment axial durchdringt, um ihren Rotationsantrieb sicherzustellen, derart, daß diese Welle mögliche Verstellungen zwischen den Klappen vorteilhaft kompensieren kann.
• Im letzteren Fall und gemäß einer vereinfachten Ausführungsform der flexiblen Antriebswelle ist jedes Segment der Welle an den Kern der Welle angeformt, wobei dieser Kern flexibel und vorzugsweise metallisch, insbesondere von der aus metallischen, tordierten Mehrfachsträngen gebildeten Bauart sein kann.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform, die die Montage zwischen dem Motor und einem Hauptsteuerorgan der Luftzuführung, wie einer Ventilklappe, erleichtert, umfaßt der Stutzen stromaufwärts einen Sammelraum, der gemeinsam für alle Verbrennungskammern des Motors vorgesehen ist und durch eine Eintrittsöffnung mit Luft versorgt wird, z. B. in einer stromaufwärts liegenden Fläche des Stutzens, und transversal zum Sammelraum sowie bei der Umleitung in stromabwärtiger Richtung von diesem zwei Luftzuführleitungen für jede Verbrennungskammer aufweist, wobei die Zuführleitungen im wesentlichen parallel und nebeneinander angeordnet sind, und so daß die eine selektiv durch eine schwenkbare Klappe geschlossen ist und die andere ständig geöffnet ist, wobei sich die beiden Leitungen bis zu einem Motorbefestigungsflansch erstrecken, in den jede der Leitungen durch ihre Auslaßöffnung mit ihrem stromabwärtigen Ende mündet.
• Um ferner die Kosten und das Gewicht eines solchen Stutzen zu beschränken, ist es von Vorteil, daß dieser im wesentlichen aus einem Zusammenbau von Teilen aus einem synthetischen, gießbaren Material, vorzugsweise aus Thermoplast, realisiert ist.
• Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, die unten, nicht beschränkend, von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, in welchen:
• - Fig. 1 eine Ansicht in freier Perspektive eines Luftstutzens für einen Motor mit vier Reihenzylindern und zwei Einlaßventilen pro Zylinder ist,
• - Fig. 2 eine Ansicht im Querschnitt des Stutzens aus Fig. 1 durch die Achse einer mit einer Schwenkklappe ausgestatteten Luffzuführleitung ist,
• - Fig. 3 eine Ansicht in teilweisem Schnitt durch eine durch die Schwenkachse einer Klappe und im wesentlichen rechtwinklig zur Achse der entsprechenden Luftzuführleitung gehenden Ebene ist,
• - Fig. 4 eine Ansicht in teilweisem Schnitt des Stutzens durch eine durch die Schwenkachse einer Klappe und im wesentlichen parallel zur Achse der entsprechenden Leitung gehenden Ebene ist,
• - Fig. 5 eine Ansicht in freier Perspektive des Stutzens der Fig. 1 bis 4 ist, über welchem eine Schwenkklappe in Explosionsdarstellung seinen Innenaufbau sichtbar macht,
• - Fig. 6 eine analoge Ansicht zu Fig. 5 für ein zweites Beispiel des Stutzens ist, der mit einer anderen Art einer für die Schwenkklappen gemeinsamen Antriebswelle versehen ist, und
• - Fig. 7 und 8 im wesentliche analoge Ansichten zu den Fig. 3 und 4 für das Beispiel des Stutzens aus Fig. 6 sind.
• Der Luftstutzen 1 aus den Fig. 1 bis 5 umfaßt einen stromaufwärts liegenden, rechtwinkligen und länglichen Sammelraum 2 mit einem z. B. polygonalen Querschnitt, in Fig. 2 zu sehen, und der für die vier Verbrennungskammern des Motors gemeinsam vorgesehen ist, von denen jede in herkömmlicher Weise durch einen entsprechenden Zylinder des Motors und einen auf dem Motorblock angebrachten Zylinderkopf begrenzt ist. Dieser Sammelraum 2 wird durch eine Lufteintrittsöffnung 3 mit Luft versorgt, welche in der stromaufwärts liegenden Fläche 4 des Stutzens 1 ausgebildet ist, wobei die Luft von einer Hauptsteuervorrichtung für die Luftzuführung zum Motor (nicht dargestellt), wie beispielsweise eine Ventilklappe, kommt, die stromaufwärts des Lufteingangs 3 angebracht ist.
• Der Stutzen 1 umfaßt auch acht rohrförmige Luftzuführleitungen, im wesentlichen parallel und seitenweise gruppiert in vier zueinander unterschiedlichen Paaren von zwei Leitungen 5 und 6, die die Versorgung jeweils einer der vier Verbrennungskammern sicherstellen.
• Die Leitungen 5 und 6 erstrecken sich quer zum Sammelraum 2, in welchem sich jede Leitung 5 oder 6 durch ihr stromaufwärts liegendes Ende öffnet, und unter Umlenkung vom Sammelraum 2 stromabwärts, bis zu einem Befestigungsflansch 7 des Stutzens 1 auf dem Motor, und in welchem jede Leitung 5 oder 6 mit ihrem stromabwärts liegenden Ende durch eine Ausgangsöffnung 8 mündet, die in bezug auf jeweils eine von zwei entsprechenden Einlaßventilen der mit jedem Paar von Leitungen 5 und 6 verbundenen Verbrennungskammer ausgerichtet ist.
• Die vier Leitungen 5 sind miteinander identisch, permanent geöffnet und haben einen Querschnitt, der in diesem Beispiel im wesentlichen konstant und in rechtwinkliger Form mit gerundeten Kanten vorliegen (siehe Fig. 3 und 4), und jede Leitung 5 ist in ihrem stromabwärts liegenden Verbindungsbereich mit dem Flansch 7 ein wenig gekrümmt, könnte aber über ihre gesamte Länge geradlinig sein, und zwar in Richtung der Position des ersten Einlaßventils des zugehörigen Zylinders, im Hinblick darauf, daß deren Ausgangsöffnung 8 (Fig. 2) in den Flansch 7 münden muß.
• Die vier Leitungen 6 sind auch identisch zueinander, haben den gleichen Querschnitt wie die Leitungen 5 (siehe Fig. 3) und sind z. B. auch in ihrem stromabwärts liegenden Verbindungsbereich mit dem Flansch 7 ein wenig gekrümmt, könnten aber auch über ihre gesamte Länge geradlinig verlaufen. Die Leitungen 6 sind jedoch in diesem Beispiel (siehe Fig. 4) ein wenig länger als die Leitungen 5, und zwar aufgrund der Position der zweiten Einlaßventile der zugehörigen Zylinder im Hinblick darauf, daß die Ausgangsöffnungen 8 der Leitungen 6 in den Flansch 7 münden müssen.
• Der wesentliche Unterschied zwischen den Leitungen 5 und 6 ist aber, daß die Leitungen 6 die jeweils wahlweise durch ein gesteuertes und zugeordnetes Drosselorgan geschlossen werden können, was mit Bezug auf die Fig. 2 bis 5 nun beschrieben wird.
• Jedes Drosselorgan ist eine Klappe 9, die schwenkbar um eine geometrische Schwenkachse 10 angebracht ist, welche rechtwinklig zur Mittelebene der Leitung 6 (in welcher die Achse der Leitung 6 enthalten ist) und somit im wesentliche parallel zur Achse des Sammelraums 2 verläuft, und die Klappe 9 ist durch die Drehung einer koaxial drehbar um die Schwenkachse 10 montierten Antriebswelle 11 zwischen zwei Grenzpositionen schwenkbar, von denen eine Position zum wenigstens teilweisen Verschluß der Leitung 6 durch die Klappe 9 ist, wie bei 9' durch unterbrochene Striche in Fig. 2 dargestellt, und die andere eine Position der totalen Öffnung der Leitung 6 ist, in welcher die Klappe 9 in eine seitliche Aufnahme 12 eingeklappt ist, welche sich in der Wand der Leitung 6 öffnet.
• Die Klappe 9 hat die Form eines Napfes, der in Richtung zur Aufnahme 12 hohl ist und stromaufwärts durch einen Verschlußschenkel 13, stromabwärts durch eine Bodenschenkel 14 und an den Seiten durch zwei im wesentlichen zueinander parallele Seitenwände 15 verschlossen ist, welche die Schenkel 13 und 14 verbinden, um den Napf zu versteifen, wobei jede einen geeigneten Abstand zur entsprechenden Seitenwand der Leitung 6 hat, wenn die Klappe 9 in die Verschlußposition für die Leitung 6 gekippt ist. Jede Seitenwand 15 hat im wesentlichen rechtwinklig zur Schwenkachse 10 eine im wesentlichen dreieckige Form mit zwei gerundeten Seiten, denn der Bodenschenkel 14 weist die Form eines zur Schwenkachse 10 zentrierten Zylinderabschnitts auf und verbindet sich direkt durch ihre Unterkante mit der unteren und stromabwärts liegenden Kante der stromaufwärts liegenden Verschlußschenkel 13, welcher eine eingebogene Form aufweist, die der Form der oberen Wand 16 der Leitung 6 an der Aufnahme 12 angepaßt ist und diese verlängert, wenn die Klappe 9 in die Öffnungsposition der Leitung 6 gekippt ist. Die Aufnahme 12 öffnet sich in der oberen Wand 16 des gebogenen stromabwärts liegenden Bereichs der Leitung 6 in der Nähe des Ausgangs 8 des stromabwärtsliegenden Endes, derart, daß in eingeklappter Position der Klappe 9 die eingebogene Form der stromaufwärts liegenden Klappe 13 die Kontinuität dieser Wand 16 im wesentlichen gewährleistet, derart, daß diese die Aufnahme 12 in dieser Position im wesentlichen schließt. Dies gestattet, die Druckverluste in der Leitung 6 in Öffnungsposition der Klappe 9 stark zu reduzieren.
• In Schließposition der Leitung 6 durch die Klappe 9 (wie bei 9' in Fig. 2 dargestellt) gewährleistet der stromaufwärts liegende Schenkel 13 in der Position 13' (Fig. 2) den Verschluß der Leitung 6 gegenüber der vom Sammelraum 2 kommenden Luftströmung, während der Bodenschenkel 14 in der Position 14' nicht nur die Aufnahme 12 von dem mit dem entsprechenden Ventil am stromabwärts liegenden Ende der Leitung 6 in Verbindung stehenden Volumen isoliert und dieses Volumen durch sein Vorhandensein, seine gebogene Form und die Anordnung der Aufnahme 12 am stromabwärts liegenden Ende 8 der Leitung 6 reduziert, sondern sich auch den Rückströmungen von verbrauchten und unverbrannten Gasen von der entsprechenden Verbrennungskammer in Richtung zum Plenum 2 durch die Leitung 6 entgegengesetzt, und zwar im Falle einer Überlappung der Öffnungsphasen der Einlaßventile und Auslaßventile des entsprechenden Zylinders, wobei diese Rückströmungen des Gases auch durch die Seitenwände 15 des Napfes aufgrund ihrer Ausdeh nung entlang der Achse der Leitung 6 und des geringen Abstandes, der diese von den Seitenwänden der Leitung 6 trennt, reduziert werden.
• Die Aufnahme 12 wird durch eine Ausbauchung 17 der oberen Wand 16 der Leitung 6 begrenzt, die die Öffnung der Aufnahme 12 in letzterer umgibt sowie durch eine Abdeckhaube 18, die auf diese Ausbauchung 17 aufgesetzt ist, um die Aufnahme 12 an ihrem oberen Bereich zu verschließen und dieser eine Form zu geben, die die Klappe 9 in eingeklappter Position umgibt (siehe die Position in durchgestrichenen Linien in Fig. 2).
• Die Klappe 9 wird durch ein Schwenkzapfenrohr 19, das an ihrem stromaufwärts liegenden Ende vorgesehen ist und an welches sich der stromaufwärts liegende Schenkel 13 und die Seitenwände 15 des Napfes anschließen, von der Welle 11 um ihre Schwenkachse 13 in Drehung versetzt. Das Rohr 19 in Form eines Zylinders, der an seinen axialen Enden koaxiale Lagerzapfen 20 aufweist, ist axial durch ein Langloch mit rechteckigem Querschnitt durchbrochen, der komplementär zu dem rechteckigen Querschnitt der Antriebswelle 11 ist, welche steif ist, z. B. metallisch und einem konstanten Querschnitt über ihre gesamte Länge aufweist, und die derart durch das Langloch 21 hindurchgeht, daß das Rohr 19 sich in axialer Richtung auf der Welle 11 frei positionieren kann. Somit gewährleistet die Drehung der Welle mit rechteckigem Querschnitt 11 um ihre Schwenkachse 10 den positiven Drehantrieb des Rohres 19 und somit der Klappe 9, wobei die gleitende Montage des Rohres 19 auf der Welle 11 ein axiales Spiel zwischen der Welle 11 und der Klappe 9 zuläßt, derart, daß die Klappe 9 sich in der Leitung 6 in Verschlußposition zentrieren kann. Gleichzeitig gewährleisten die Lagerzapfen 20 des Rohres 19 und die durch letzteres hindurchgehende Welle 11 die Festlegung der Klappe 9 durch ihren stromaufwärts liegenden Endbereich in der entsprechenden Aufnahme 12.
• Die Führung und die Positionierung der Welle 11 und des Rohres 19 werden auch mit Hilfe der beiden zylindrischen und metallischen Ringe 22 sichergestellt, die koaxial beiderseits der Lagerzapfen 20 des Rohres 19 angeordnet sind und jeder mit Lippen 23 eine ringförmige dichte Verbindung umgeben, die radial und/oder axial zusammengedrückt werden kann, um das radiale und/oder axiale Spiel des Rohres 19 auf der Welle 11 zu begrenzen, wobei letzteres das Rohr 19 und die Lagerzapfen 20 sowie die Ringe 22 und die Verbindung 23 durchdringt.
• Um das radiale Spiel der Welle 1 noch zu begrenzen, können die Ringe 22 ggf. weitere nachgiebige oder elastisch verformbare Mittel (nicht dargestellt) enthalten, die an ihrer Innenfläche angeformt werden.
• Die Ringe 22 und die Lagerzapfen 20 sind in halbzylinderförmigen komplementären Käfigen 24 und 25 aufgenommen, die jeweils in der Ausbauchung 17 der Wand 16 der Leitung 6 und an den axialen Enden von einem Ansatz mit zylindrischem Querschnitt 26 zum stromaufwärts liegenden Ende der Abdeckhaube 18 ausgebildet sind.
• Die Montage erfolgt in folgender Weise: Jede Klappe 9 wird in die entsprechende offene Aufnahme 12 gesetzt und die Lagerzapfen 20 ihres Rohres 19 werden in den Käfigen 24 angeordnet, die auch die beiden Ringe 22 aufnehmen, die die Verbindungsstücke 23 enthalten. Die Käfige 24 auf der Ausbauchung 17 der Wand 16 sind mit dem Körper des Stutzens 1 angeformt und bilden aus einem einstückigen synthetischen Material, wie einem Thermoplast, den Flansch 7, die acht Leitungen 5 und 6 sowie den Hauptteil des Sammelraums 2, der zur gegenüberliegenden Seite des Flansches 7 durch eine seitliche Abdeckhaube 2a geschlossen ist, welche aus dem gleichen Material geformt ist, und z. B. durch Ultraschallschweißen oder Einrastung fest mit dem rohrförmigen verbunden ist. Die Welle 11, die für eine ausreichende Festigkeit aus Metall ist, und die die Klappen 9 aller Leitungen 6 gleichzeitig antreibt, wird dann montiert, indem sie aufeinanderfolgend die vier Verbindungseinheiten 23, Ringe 22 und das Rohr 19 und die Lagerzapfen 20 durchquert. Dann werden die Abdeckhauben 18, die auch aus einem Thermoplast geformt sind, wie übrigens die Klappen 9, werden auf den ausgebauchten Teilen 17 des Rohrkörpers, z. B. durch Ultraschallschweißen oder Einrastung, befestigt.
• Die Ausführung des Stutzenkörpers 1, der seitlichen Abdeckhaube 2a, der Klappen 9 und der Abdeckhauben 18 aus thermoplastisch geformten Teilen, erlaubt, die Ko sten das Gewicht des Stutzens zu beschränken. Obwohl die gemeinsame Welle 11 aus Metall ist, ergibt sich daraus keine Unverträglichkeit zwischen den thermoplastisch geformten Teilen, denn die Möglichkeit der axialen Verschiebung der Welle 11 in den Klappen 9, die durch die erfindungsgemäße Montage angeboten wird, erlaubt, die Verklemmungen zu vermeiden, die durch unterschiedliche Wärmeausdehnungen zwischen den unterschiedlichen Materialien hervorgerufen werden könnten.
• Die gemeinsame Welle 11, die den gleichzeitigen Drehantrieb aller Klappen 9 erlaubt, kann in der Nähe eines axialen Endes eines Halses (nicht dargestellt) angebracht werden, in welchem eine Rippe in komplementärer Form in ein Lager (auch nicht dargestellt) des Stutzenkörpers 1 zur Einrastung kommt, in welchem dieses Ende der Welle 11 eingreift, um so diese axial zu halten. Das andere Ende der Welle 11 ist drehbar um die Schwenkachse 6 eines Schwingarms 27 fest verbunden, auf welchem das Ende der Abtriebswelle 29 eines Betätigungsgliedes 30 bei 28 angelenkt ist, welche somit die Drehung der Welle 11 steuert und selbst z. B. durch eine auf Lastschwankungen des Motors ansprechende Einspritzanlage für Brennstoff (nicht dargestellt) gesteuert wird. Zum Beispiel kann das Betätigungsglied 30, das auf dem Flansch 7 des Stutzens 1 aufgesetzt ist, durch ein pneumatisches Ventil gebildet werden, dessen Abtriebswelle 29 in Richtung ihrer Längsachse verschoben wird.
• Die Ausführungsvariante aus den Fig. 6, 7 und 8 unterscheidet sich nicht wesentlich von derjenigen aus den Fig. 1 bis 5, nur durch die Ausführung der gemeinsamen Antriebswelle, so daß die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, um identische Elemente der beiden Ausführungsformen zu bezeichnen.
• In der Variante aus den Fig. 6 bis 8 ist die gemeinsame Welle 31 zum gleichzeitigen Drehantrieb aller Klappen 9 flexibel und wird von einem zentralen Kern 32 gebildet, auf welchem Antriebs-Wellensegmente 33 befestigt sind, die in einer zueinander angepaßten Schrittweite in axialem Abstand angeordnet sind und jeder einen nicht runden Querschnitt, vorzugsweise rechteckig, aufweist, der dem Querschnitt des Langloches 21 des Rohres 19 der Klappe 9 komplementär ist, jedoch mit einem angepaßten radialen Spiel, das eine axiale Relativverschiebung des Abschnitts und der entsprechenden Klappe zuläßt. Die flexible Welle 31 hat z. B. einen flexiblen Kern 32, der aus tordierten Mehrfachsträngen gebildet wird, was der Welle 31 eine radiale Nachgiebigkeit aber eine große Torsionsteifigkeit verleiht. Jeder Antriebsabschnitt 33, der durch Anformung auf den Kern 32 realisiert wird, hat eine Länge (entlang der Schwenkachse 10), die ausreicht, daß dieser das Rohr 19 und die Lagerzapfen 20, die Ringe 22 und die Verbindungsteile 23 für die entsprechende Klappe 9 sowie die Ränder der entsprechenden Käfige 24 und 25 durchqueren kann. Eine solche Welle 31, die zugleich durch ihren Kern 32 flexibel ist und mehrere Antriebsabschnitte 33 aufweist, erleichtert die Montage, indem sie aufgrund ihrer Flexibilität oder radialen Nachgiebigkeit gestattet, größere Versetzungen der Käfige 24 und 25 und der Rohre 19, welche die Lager und Drehlager der verschiedenen Klappen 9 bilden, als in der vorhergehenden Variante, zu kompensieren, ohne aufgrund ihrer großen Torsionssteifigkeit den gleichzeitigen Drehantrieb der Klappen 9 zu beeinträchtigen.
• In dieser Variante kann, um die Welle 31 in Translationsrichtung zu arretieren, eine ringförmige Rasteinkerbung in der Nähe des Endes vorgesehen sein, das dem Betätigungsglied 30 auf dem diesem Betätigungsglied auf der Welle 31 am weitest entfernten Antriebsabschnitt 33 gegenüberliegt, wobei die Rasteinkerbung über eine Ringnut in einer Erweiterung des Stutzenkörpers 1 einrasten kann, welche das Lager für dieses Ende des letzten Abschnitts 33 der Welle 31 bildet.
• In den beiden oben beschriebenen Ausführungsformen stellt man fest, daß das resultierende Moment, das der Betätigung der Klappen 9 entgegenwirkt, verringert ist, denn es stellt sich kein Gegendruck des Innenrandes des Napfes ein, wobei jede Klappe 9 von der Verschlußstellung der Leitung 6 in Richtung der Öffnungsstellung der letzteren in einer Depressionsphase des stromabwärts liegenden Endes der Leitung 6 gebracht wird.

Claims (18)

1. Luftstutzen für Verbrennungsmotoren, insbesondere mit wenigstens zwei Einlaßventilen an einer Verbrennungskammer, wobei der Luftstutzen (1) des Typs ist, der für jede Verbrennungskammer wenigstens zwei Luftzufuhrleitungen (5, 6) umfaßt, von denen wenigstens eine von einem gesteuerten Drosselungsorgan, insbesondere für geringe Motorlasten, selektiv und zumindest teilweise geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselungsorgan eine Klappe (9) umfaßt, die um eine im wesentlichen transversal zu der selektiv geschlossenen Leitung (6) angeordneten Achse (10) schwenkbar befestigt ist, und von der einen zu der anderen von zwei Positionen verschwenkt wird, von denen die eine eine zumindest teilweise geschlossene Position der Leitung (6) und die andere eine offene Position der Leitung (6) ist, in welcher die Klappe (9), durch die Betätigung einer Antriebseinrichtung (11) in eine Aufnahme (12) eingeklappt ist, die in der Wand (16) der Leitung (6) angeordnet ist, wobei die Klappe (9) entsprechend als hohler Napf in Richtung auf die Aufnahme (12) ausgerichtet ist und eine Abdeckung (13) zum Verschließen der selektiv geschlossenen Zufuhrleitung (6) umfaßt, deren Form derart beschaffen ist, daß sich in der Position, in welcher die Klappe (9) eingeklappt ist, die Abdeckung (13) zum Verschließen, die den stromaufwärtigen Teil des Napfes bildet, der Form der Wand (16) der Leitung (6) anpaßt und sie auf Höhe der Aufnahme (12) verlängert, indem im wesentlichen ihre Kontinuität sichergestellt ist, um die Aufnahme (12) in dieser Position zu schließen.

2. Luftstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Napf stromabwärts durch einen Abdeckungsboden (14) mit einer gekrümmten Oberfläche geschlossen ist, der die Aufnahme (12) von dem stromabwärtigen Endbereich der Leitung (6) isoliert, wenn sich die Klappe (9) in der geschlossenen Position befindet.

3. Luftstutzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Oberfläche des Abdeckungsbodens im wesentlichen einen Teil- Zylinder darstellt, der bezüglich der Schwenkachse (10) der Klappe (9) zentriert ist.

4. Luftstutzen nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Napf zwei laterale Wände umfaßt, die den stromabwärtigen Abdeckungsboden mit der stromaufwärtigen Abdeckung zum Verschließen verbinden und jede einen geringen Abstand zu der lateralen Wand der selektiv geschlossenen Leitung (6) in der er durch die Klappe (9) geschlossenen Position der letzteren aufweist.

5. Luftstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (12) in der Nähe einer Ausgangsöffnung (8) am stromabwärtigen Ende der selektiv geschlossenen Zufuhrleitung (6) angeordnet ist.

6. Luftstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (9) schwenkbar um ihre Schwenkachse (10) mit ihrem stromaufwärtigen Endbereich (19) befestigt ist, der in der Aufnahme (12) gehalten wird, und zwar entsprechend durch eine Welle (11) entspricht, die den stromaufwärtigen Endbereich (19) durchdringt und um die Schwenkachse (10) der Klappe (9) drehbar ist.

7. Luftstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (9) schwenkbar um ihre Schwenkachse (10) durch ein Schwenkzapfenrohr (19) angeordnet, das von einem axialen Langloch (21) durchdrungen ist, dessen Querschnitt eine Form aufweist, die an die Querschnittsform (11) einer Antriebswelle angepaßt ist, die dieses mit einem axialen Spiel durchdringt, so daß die Schwenkung der Welle (11) um die Schwenkachse (10) einen Antrieb mit zwangsweiser Schwenkung des Rohres (19) und der Klappe (9) sicherstellt, und daß das axiale Spiel zwischen der Welle (11) und der Klappe (9) der Klappe (9) erlaubt, sich in der Leitung (6) zu zentrieren.

8. Luftstutzen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (19) der Klappe (9) zwei Schwenkzapfen (20) umfaßt, die koaxial in der Aufnahme (12) gehalten werden, in der die Welle (21) schwenkbar mittels zweier Führungsringe (22) befestigt ist, die axial auf beiden Seiten des Rohres (19) angeordnet sind und jeder wenigstens eine kompressible Dichtung (23) einschließt, was das axiale und/oder radiale Spiel der Klappe (9) bezüglich der Antriebswelle (11) begrenzen kann, die die Schwenkzapfen (20) des Rohres (19), die Ringe (22) und die Dichtungen (23) durchdringt.

9. Luftstutzen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsringe (22) flexible Einrichtungen umfassen, die auf ihrer Innenfläche angeformt sind, um das radiale Spiel der Antriebswelle (11) zu begrenzen.

10. Luftstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (12) teilweise durch eine Ausbauchung (17) in der Wand (16) der Zufuhrleitung (6) ausgebildet und durch eine Abdeckung (18) geschlossen ist, die auf die Zufuhrleitung (6) gesetzt ist und der Aufnahme (12) eine Form gibt, die diejenige der Klappe (9) in der eingeklappten Position in der Aufnahme (12) umgrenzt.

11. Luftstutzen nach Anspruch 10 sowie zusätzlich in Verbindung mit einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsringe (22) und die Schwenkzapfen (20) des Rohres (19) in Käfigen (24, 25) angeordnet sind, die einerseits in der Wand (16) der entsprechenden Leitung (6) und andererseits in dem Abdeckungsverschluß (18) der Aufnahme (12) vorgesehen sind.

12. Luftstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, für einen Motor mit mehreren Verbrennungskammern, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbaren Klappen (9) von wenigstens zwei selektiv geschlossenen Zufuhrleitungen (6) simultan durch eine gemeinsame Rotationsantriebswelle (11, 13) betätigbar sind, die von einem Betätigungsglied (30) angetrieben ist.

13. Luftstutzen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (11) starr und mit einem drehfesten, vorzugsweise konstanten und rechteckigen, Querschnitt, ausgebildet ist.

14. Luftstutzen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Antriebswelle (31) flexibel ist und einen Kern (32) aufweist, an dem mit axialem Abstand Segmente (33) der Antriebswelle angeordnet sind, die jede eine an die axiale Dimension einer entsprechenden anzutreibenden Klappe (9) angepaßte Länge und einen Querschnitt aufweist, der mit einem geeigneten radialen Spiel demjenigen des Langlochs (21) der Klappe (9) komplementär ist, das das Segment (33) axial durchdringt, um ihren Rotationsantrieb sicherzustellen.

15. Luftstutzen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Welle (31) einen flexiblen Kern (32) insbesondere des Typs umfaßt, der aus metallischen, tordierten Mehrfachsträngen gebildet ist.

16. Luftstutzen nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment (33) der Antriebswelle um den Kern (32) der Welle (31) gegossen ist.

17. Luftstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß er stromaufwärts einen Sammelraum (2), der in Verbindung mit allen Verbrennungskammern des Motors steht und durch eine Einlaßöffnung (3) des Luftstutzens (1) mit Luft versorgt ist, und transversal zum Sammelraum (2) sowie bei der Umleitung in stromabwärtiger Richtung von diesem letzteren zwei Luftzufuhrleitungen (5, 6) für jede Verbrennungskammer aufweist, wobei die Zufuhrleitungen im wesentlichen parallel und nebeneinander angeordnet sind, und so daß die eine (6) selektiv durch eine schwenkbare Klappe (9) geschlossen ist, und die andere (5) ständig geöffnet ist, wobei sich die beiden Leitungen bis zu einem Motorbefestigungsflansch (7) erstrecken, in den jede der Leitungen (5, 6) durch ihre Auslaßöffnung (8) mit ihrem stromabwärtigen Ende mündet.

18. Luftstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen aus einem synthetischen gießbaren Material, vorzugsweise aus Thermoplast, realisiert ist.