DE69300773T2

DE69300773T2 - Motorlufteinlasssystem mit teleskopischem Drosselklappengehäuse.

Info

Publication number: DE69300773T2
Application number: DE69300773T
Authority: DE
Inventors: Edward R Arthur; Stephen E Brackett; Lisa Whaley
Original assignee: Siemens Electric Ltd
Current assignee: Siemens Canada Ltd
Priority date: 1992-02-05
Filing date: 1993-01-04
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2013-01-05
Also published as: EP0554655B1; US5158045A; DE69300773D1; EP0554655A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Einlaßsystem einer Brennkraftmaschine, genauer gesagt ein teleskopartig ausgebildetes Drosselklappengehäuse für das Einlaßsystem.
Bei einem typischen Einlaßsystem ist das Drosselklappengehäuse an einer Stelle zwischen dem Luftansaugabschnitt und dem Luftverteilungsabschnitt angeordnet. Der Luftansaugabschnitt enthält typischerweise ein Filter, während der Luftverteilungsabschnitt typischerweise einen Sammler oder Verteiler mit zu den einzelnen Motorzylindern führenden Rohren enthält. Ein übliches Verfahren zum Zusammenbau der diversen Teile eines solchen Einlaßsystems umfaßt das Montieren des Drosselklappengehäuses an einem Flansch des Sammlers oder Verteilers und danach das Verbinden des Lufteinlasses mit dem Einlaß des Drosselklappengehäuses. Um das Ausmaß der Montagevorgänge, die zur Herstellung eines Einlaßsystems erforderlich sind, zu minimieren, ist es wünschenswert geworden, Komponenten zu integrieren.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Drosselklappengehäuse eines Einlaßsystems, bei dem ein Abschnitt des Einlaßsystems, der sich unmittelbar aufstromseitig des Drosselklappengehäuses befindet, mit einem Abschnitt, der sich unmittelbar abstromseitig des Drosselklappengehäuses befindet, integriert ist, so daß das Drosselklappengehäuse zwischen Montageflanschen eingepaßt werden muß, die in einem festen Abstand voneinander angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drosselklappengehäuse, das auf schnelle und zuverlässige Weise in ein derartiges integriertes System eingebaut werden kann. Allgemein gesagt umfaßt die vorliegende Erfindung ein Drosselklappengehäuse, das so hergestellt ist, daß es zwei teleskopartig miteinander in Eingriff stehende Gehäuseteile aufweist, die wahlweise in einen teleskopartig zusammengezogenen Zustand und in einen teleskopartig expandierten Zustand bringbar sind. Wenn sich seine beiden Gehäuseteile im teleskopartig zusammengezogenen Zustand befinden, kann das Drosselklappengehäuse zwischen den beiden Montageflanschen des integrierten Systems angeordnet werden. Die beiden Teile werden dann in den teleskopartig expandierten Zustand gebracht, damit die Einlaß- und Auslaßflansche des Drosselklappengehäuses an die entsprechenden Montageflansche angepaßt werden. Die Erfindung sieht ferner ein Verriegelungsmerkmal vor, um die beiden Teile im teleskopartig expandierten Zustand zu verriegeln, nachdem die entsprechenden Flansche angepaßt worden sind. O-Ring-Dichtungen sind zwischen jedem Paar von angepaßten Flanschen vorgesehen, so daß ein strömungsmitteldichter Weg für den Ansaugstrom vorgesehen wird. Ferner ist eine O-Ring-Dichtung zwischen den beiden Gehäuseteilen vorgesehen. Es ist wünschenswert, Verriegelungseinrichtungen vorzusehen, die die beiden Gehäuseteile im teleskopartig expandierten Zustand zwangsweise verriegeln, so daß eine Entfernung des Drosselklappengehäuses verhindert wird, nachdem dieses teleskopartig expandiert und verriegelt worden ist.
Bei einer speziellen Ausführungsart der Erfindung sind an den entsprechenden Gehäuseteilen Nockeneinrichtungen und von Nocken betätigte Einrichtungen vorgesehen, um die Gehäuseteile so miteinander in Relation zu bringen, daß die Teile im teleskopartig zusammengezogenen Zustand durch eine Relativbewegung um ihre gemeinsame Achse teleskopartig expandiert werden. Ein weiteres Merkmal in bezug auf die Nockeneinrichtungen und die durch Nocken betätigten Einrichtungen besteht in der Anordnung von Arretierungseinrichtungen, die die entsprechenden teleskopartig zusammengezogenen und teleskopartig expandierten Zustände festlegen.
Die vorliegende Erfindung macht es möglich, daß ein integriertes Luft-Kraftstoff-System effizienter hergestellt und mit größerer Schnelligkeit zusammengebaut werden kann. Sie macht es ferner möglich, daß das Drosselklappengehäuse schnell und richtig positioniert und in das Einlaßsystem eingebaut werden kann. Die Erfindung ist besonders geeignet für ein Einlaßsystem, bei dem das Drosselklappengehäuse zwischen zwei Montageflanschen angeordnet werden muß, die in einem festen Abstand voneinander angeordnet sind, beispielsweise für einen Fall, bei dem die Montageflansche zu einem einzigen Teil des Einlaßsystems integriert sind, obwohl es sich von selbst versteht, daß die Erfindung auch für andere Ausführungsformen von Einlaßsystemen geeignet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zusammen mit den bereits erwähnten Merkmalen und Vorteilen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Patentansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor. Die Zeichnungen zeigen eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die der gegenwärtig zur Ausführung der Erfindung vorgeschlagenen besten Realisation entspricht.
Von den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Abschnittes eines beispielhaften Einlaßsystems, das ein Drosselklappengehäuse gemäß den Prinzipien der Erfindung enthält;
Figur 2 eine Ansicht von der linken Seite mit einem weggebrochenen Teil in Richtung des Pfeiles 2 in Figur 1, die das Drosselklappengehäuse im eingebauten Zustand im Einlaßsystem zeigt;
Figur 3 eine Seitenansicht des Drosselklappengehäuses selbst im teleskopartig zusammengezogenen Zustand, wobei bestimmte Teile weggebrochen sind;
Figur 4 eine Draufsicht auf den Gegenstand von Figur 3, die einen Abschnitt des Einlaßsystems enthält, der sich auf das vorstehend erwähnte Verriegelungsmerkmal bezieht;
Figur 5 eine Ansicht ähnlich Figur 3, die jedoch den teleskopartig expandierten Zustand zeigt;
Figur 6 eine Draufsicht auf den Gegenstand von Figur 5, die das Verriegelungsmerkmal im Verriegelungszustand enthält;
Figur 7 einen Teilschnitt in Richtung der Pfeile 7-7 in Figur 6;
Figur 8 eine Ansicht ähnlich Figur 3, die jedoch eine weitere Ausführungsform des Drosselklappengehäuses im teleskopartig zusammengezogenen Zustand zeigt; und
Figur 9 eine Ansicht ähnlich Figur 8, die das Drosselklappengehäuse im teleskopartig expandierten Zustand zeigt.
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein beispielhaftes Einlaßsystem 10 einer Brennkraftmaschine. Das Einlaßsystem umfaßt ein Element 12 mit einem Frischlufteinlaß 14, durch den angesaugte Luft eindringt, um eine Filterzone 16 zu passieren, die ein Luftfilter enthält, das in der Figur 2 der Zeichnung nicht ausdrücklich dargestellt ist. Nachdem die angesaugte Luft gefiltert worden ist, dringt sie durch ein Ellbogenstück 18, das ebenfalls einen integralen Teil des Elementes 12 bildet.
Das Element 12 umfaßt des weiteren einen Verteiler 20, der so angeordnet ist, daß er sich im Abstand unterhalb des Ellbogenstückes 18 befindet. Der Verteiler 20 enthält einen mittig angeordneten Montageflansch 22, der koaxial benachbart zu einem Montageflansch 24 am Ende des Ellbogenstückes 18 angeordnet ist. Zwischen dem Ellbogenstück 18 und dem Verteiler 20 ist ein Drosselklappengehäuse 26 der vorliegenden Erfindung angeordnet. Dieses bildet eine strömungsmitteldichte Fortsetzung zur Ansaugung von Luft vom Ellbogenstück zum Verteiler.
An jeder Seite des Montageflansches 22 sind zwei Rohre montiert, die vom Verteiler zu den einzelnen Zylindern des Motors führen. Es handelt sich hierbei um die Rohre 28 und 30 auf der linken Seite in Figur 1 und um die Rohre 32 und 34 auf der rechten Seite. Jedem Rohr ist eine elektromechanisch betätigte Kraftstoffeinspritzvorrichtung 36 zugeordnet, die Kraftstoff dem Einlaßventil bzw. den Einlaßventilen des Zylinders zuführt, zu dem das entsprechende Rohr führt.
Weitere Einzelheiten der Drosselklappeneinheit 26 können den Figuren 3-7 entnommen werden. Die Drosselklappeneinheit umfaßt ein Drosselklappengehäuse mit zwei teleskopartig miteinander in Eingriff stehenden Gehäuseteilen 38 und 40. Das Gehäuseteil 38 besitzt eine allgemein rohrförmige Gestalt und weist eine Bohrung 42 mit kreisförmigem Querschnitt auf. Das Teil 40 besitzt ebenfalls eine allgemein rohrförmige Gestalt mit einer Bohrung 43 und ist teleskopartig über das obere Ende des Gehäuseteiles 38 geführt, wie in den Figuren 2, 3 und 5 gezeigt. Der Drosselklappenmechanismus des Drosselklappengehäuses 26 ist im Gehäuseteil 38 enthalten und umfaßt eine Drosselklappe 44 an einer Welle 46, die drehbar in der Wand des Gehäuseteiles 38 gelagert ist und von einem äußeren Hebel 48 betätigt wird, um den entsprechenden Drosselgrad einzustellen.
Die Figuren 1 und 3 zeigen das Drosselklappengehäuse 26 mit seinen beiden Gehäuseteilen 38, 40 in einem teleskopartig zusammengezogenen Zustand. In diesem Zustand ist die axiale Gesamtabmessung des Drosselklappengehäuses geringer als der Abstand zwischen den Montageflanschen 22 und 24, so daß das Drosselklappengehäuse 26 zwischen den Flanschen und in koaxialer Ausrichtung zu diesen angeordnet werden kann. Nach der entsprechenden Anordnung werden die beiden Teile 38 und 40 in einen teleskopartig expandierten Zustand gebracht, der in den Figuren 2 und 5 gezeigt ist. In diesem Zustand ist ein Flansch 50, der am oberen Ende des Teiles 40, d.h. am Drosselklappengehäuseeinlaß, vorgesehen ist, an den Montageflansch 24 und ein Flansch 52 am unteren Ende des Teiles 38, d.h. am Drosselklappengehäuseauslaß, an den Montageflansch 22 angepaßt. In diesem Zustand bilden die gesamte Bohrung 42 und derjenige Abschnitt der Bohrung 43, der über dem oberen Ende der Bohrung 42 liegt, eine Fortsetzung des Ansaugkanales vom Ellbogenstück 18 bis zum Verteiler 20. Drei O-Ring-Dichtungen sind vorgesehen, um eine korrekte Dichtung zu bilden. Eine untere O- Ring-Dichtung 54 dichtet das Ende des Drosselklappengehäuseauslasses gegenüber dem Montageflansch 22 ab, eine obere O-Ring-Dichtung 56 dichtet das Drosselklappengehäuseeinlaßende gegenüber dem Montageflansch 24 ab, und eine O- Ring-Dichtung 58 bildet eine Dichtung zwischen den sich teleskopartig überlappenden Abschnitten der Gehäuseteile 38 und 40.
Zum richtigen Positionieren der Drosselklappengehäuseeinheit in Umfangsrichtung in ihrer Installationslage ist eine Positionierungseinrichtung vorgesehen. Diese Positionierungseinrichtung umfaßt eine Tasche 60 in einer Wand 62 des Elementes 12 direkt hinter der installierten Drosselklappengehäuseeinheit und ein komplementär ausgebildetes vorstehendes Gebilde 64 an der Außenseite des Teiles 38. In diesem Fall sind die Tasche und der komplementäre Vorsprung rechteckförmig ausgebildet. Wie man Figur 2 entnehmen kann, befindet sich der Vorsprung 64 in der Tasche 60, um die korrekte Positionierung des Drosselklappengehäuses in der Installationslage in Umfangsrichtung zu erreichen.
Es ist ferner wünschenswert, eine Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln der beiden Teile 38 und 40 im teleskopartig expandierten Zustand vorzusehen. Eine solche Verriegelung wird auf zwei Wegen erreicht. Der erste Weg besteht in der Anordnung eines Verriegelungsfängermechanismus, während der zweite Weg in der Anordnung eines Verriegelungsbandes oder einer Manschette besteht. Der Verriegelungsfängermechanismus besitzt die Form eines radialen Armes 65, der vom Teil 40 radial nach außen vorsteht, und eines Lappens 66, der von der Wand 62 nach außen vorsteht. Die untere Fläche des Armes 65 enthält einen integrierten, mit einem Kopf versehenen Zapfen 68, während das distale Ende des Lappens 66 eine gegabelte Aufnahme 70 zur Aufnahme des Schaftes des Zapfens 68 enthält. Wenn das Drosselklappengehäuse in das Einlaßsystem eingebaut wird, befindet sich der Arm 65 im wesentlichen in der in Figur 1 gezeigten Position, so daß er nicht mit dem Lappen 66 kollidiert. Wenn die teleskopartig zusammengezogenen Gehäuseteile 38, 40 koaxial zu den Montageflanschen 22 und 24 ausgerichtet worden sind, können die beiden Gehäuseteile teleskopartig expandiert werden, ohne daß der Arm 65 mit dem Lappen 66 kollidiert. Nachdem das Drosselklappengehäuse teleskopartig expandiert worden ist, wird das Teil 40 gemäß Figur 1 gegen den Uhrzeigersinn gedreht, um den Arm 65 in eine überlagernde Beziehung zum Lappen 66 zu bringen und gleichzeitig zu bewirken, daß der Schaft des Zapfens 68 in die Aufnahme 70 einschnappt. Wenn die beiden Gehäuseteile teleskopartig expandiert worden sind, ist ein Raum 72 zwischen dem unteren Rand des Teiles 40 und einem sich um das Äußere des Teiles 38 erstreckenden Flansch 74 vorhanden. Eine elastisch aufweitbare Manschette oder ein entsprechendes Band 76, die bzw. das geringfügig mehr als halbkreisförmig ausgebildet ist, wird über das Gehäuseteil 38 in diesem Raum gelegt, um eine Blockade zwischen dem unteren Rand des Gehäuseteiles 40 und dem Flansch 74 zu bilden, die eine teleskopartige Kontraktion der beiden Gehäuseteile verhindert.
Die Figuren 8 und 9 zeigen eine zweite Ausführungsform des Drosselklappengehäuses, bei der gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung von gleichen Teilen, die vorstehend in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, verwendet werden. Die Ausführungsform der Figuren 8 und 9 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß die beiden Gehäuseteile 38 und 40 entsprechende Nockeneinrichtungen 78 und durch Nocken betätigte Einrichtungen 80 aufweisen. Die Nockeneinrichtungen und durch Nocken betätigten Einrichtungen sind auf entsprechenden gegenüberliegenden Flächen 82, 84 der beiden Teile vorgesehen, die sich um das Äußere eines jeden Teiles erstrecken. Im teleskopartig zusammengezogenen Zustand der Figur 8 liegen die Flächen auf kongruente Weise aneinander. Die beiden Teile werden aus dem teleskopartig zusammengezogenen Zustand in den teleskopartig expandierten Zustand gebracht, indem sie in entgegengesetzten Richtungen um ihre gemeinsame Achse gedreht werden. Durch die Gleitbewegung der einen Nockenfläche entlang der anderen wird die teleskopartige Expansion erzeugt. Entsprechende Anschläge 86, 88 sind an den beiden Teilen vorgesehen, um die Grenzen zu bilden, an denen die vollständige teleskopartige Expansion erreicht ist. Die Nockeneinrichtungen 80 sind mit entsprechenden Anschlägen 90, 92 versehen, die die entsprechenden Zustände der teleskopartigen Expansion und Kontraktion definieren.

Claims

1. Einlaßsystem (10) für eine Brennkraftmaschine mit Drosseleinrichtungen (26) zum wahlweisen Drosseln des Einlaßstromes in die Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtungen Drosselgehäuseeinrichtungen (38, 40) mit wahlweise betätigbaren Drosselklappeneinrichtungen (44, 46) umfassen und daß die Drosselgehäuseeinrichtungen in Axialrichtung teleskopartig in Eingriff stehende Teile (38, 40) aufweisen, die wahlweise in einen teleskopartig zusammengezogenen Zustand (Figuren 1 und 3) bringbar sind, in dem die Drosseleinrichtungen in das Einlaß- System eingebaut werden können, und in einen teleskopartig expandierten Zustand (Figuren 2 und 5), in dem nach dem Einbau der Drosseleinrichtungen in das Einlaßsystem eine Demontage der Drosseleinrichtungen vom Einlaßsystem verhindert wird, wenn die Teile nicht in den teleskopartig zusammengezogenen Zustand gebracht sind

2. Einlaßsystem nach Anspruch 1, das Verriegelungseinrichtungen (65, 66) zum zwangsweisen Verriegeln der Teile (38, 40) im teleskopartig expandierten Zustand mit den in das Einlaßsystem eingebauten Drosseleinrichtungen aufweist.

3. Einlaßsystem nach Anspruch 2, bei dem die Verriegelungseinrichtungen miteinander in Eingriff stehende Verriegelungsabschnitte (68, 70) umfassen, und zwar einen Verriegelungsabschnitt an einem der Teile und einen anderen Verriegelungsabschnitt an einem Abschnitt des Einlaßsystems, der nicht den Teilen entspricht.

4. Einlaßsystem nach Anspruch 2, bei dem die Verriegelungseinrichtungen ein Element (76) umfassen, das trennbar an den Drosselgehäuseeinrichtungen montiert ist und zwischen den Teilen, wenn diese sich im teleskopartig expandierten Zustand befinden, eine mechanische Kollision vorsieht, die verhindert, daß die Teile in den teleskopartig zusammengezogenen Zustand gebracht werden.

5. Einlaßsystem nach Anspruch 1, bei dem die Teile Nockeneinrichtungen (78) und durch Nocken betätigte Einrichtungen (80) umfassen, die so miteinander in Beziehung stehen, daß die Teile bei einer Relativdrehung zwischen den Teilen um eine gemeinsame Achse derselben aus dem teleskopartig zusammengezogenen Zustand in den teleskopartig expandierten Zustand gebracht werden.

6. Einlaßsystem nach Anspruch 5, das Anschlageinrichtungen (92, 90) aufweist, die den teleskopartig zusammengezogenen Zustand und den teleskopartig expandierten Zustand festlegen.

7. Einlaßsystem nach Anspruch 1 mit O-Ring-Dichtungseinrichtungen (58) zwischen den Teilen.

8. Einlaßsystem nach Anspruch 1, das ein Element (12) mit voneinander beabstandeten koaxialen Flanschen (22, 24) umfaßt, zwischen denen die Teile angeordnet sind, wenn sie sich im teleskopartig expandierten Zustand befinden, und Dichtungseinrichtungen (54, 56), die zwischen den Teilen und den Flanschen angeordnet sind.

9. Einlaßsystem nach Anspruch 8, das Positionierungseinrichtungen (60, 64) zum Positionieren von einem der Teile, der die Drosselklappeneinrichtungen enthält, in Umfangsrichtung relativ zum Element aufweist.

10. Verfahren zur Herstellung des Einlaßsystems für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 mit den folgenden Schritten: Anordnen der Drosselgehäuseeinrichtungen zwischen voneinander beabstandeten Flanschen (22, 24) des Einlaßsystems, wenn sich die Teile im teleskopartig zusammengezogenen Zustand befinden, und danach Bringen der Teile in den teleskopartig expandierten Zustand zum Eingriff mit den Flanschen, so daß die Drosseleinrichtungen an einer Demontage vom Einlaßsystem gehindert werden, wenn die Teile nicht in den teleskopartig zusammengezogenen Zustand gebracht worden sind.

11. Verfahren zur Herstellung des Einlaßsystems nach Anspruch 10 mit dem Schritt der Positionierung von einem (38) der Teile, der die Drosselklappeneinrichtungen enthält, in Umfangsrichtung relativ zu einem (22) der Flansche.

12. Verfahren zur Herstellung des Einlaßsystems nach Anspruch 2 mit den folgenden Schritten: Anordnen der Drosselgehäuseeinrichtungen zwischen voneinander beabstandeten Flanschen (22, 24) des Einlaßsystems, wenn sich die Teile im teleskopartig zusammengezogenen Zustand befinden, und danach Bringen der Teile in den teleskopartig expandierten Zustand in Eingriff mit den Flanschen, so daß die Drosseleinrichtungen an einer Demontage vom Einlaßsystem gehindert werden, wenn die Teile nicht in den teleskopartig zusammengezogenen Zustand gebracht worden sind, sowie zwangsweises Verriegeln der Teile im teleskopartig expandierten Zustand mit Hilfe der Verriegelungseinrichtungen, wenn sich die Drosseleinrichtungen im in das Einlaßsystem eingebauten Zustand befinden.

13. Verfahren zur Herstellung des Einlaßsystems nach Anspruch 5 mit den folgenden Schritten: Anordnen der Drosselgehäuseeinrichtungen zwischen voneinander beabstandeten Flanschen (22, 24) des Einlaßsystems, wenn sich die Teile im teleskopartig zusammengezogenen Zustand befinden, und danach Bringen der Teile in den teleskopartig expandierten Zustand zum Eingriff mit den Flanschen, so daß die Drosseleinrichtungen an einer Demontage vom Einlaßsystem gehindert werden, wenn die Teile nicht in den teleskopartig zusammengezogenen Zustand gebracht worden sind, wobei der Schritt des Bringens der Teile aus dem teleskopartig zusammengezogenen Zustand in den teleskopartig expandierten Zustand das Drehen der Teile relativ zueinander um eine gemeinsame Achse der Teile umfaßt, um eine Wechselwirkung zwischen den Nockeneinrichtungen und den durch Nocken betätigten Einrichtungen an den Teilen zu bewirken, die verursacht, daß die Teile vom teleskopartig zusammengezogenen Zustand in den teleskopartig expandierten Zustand gebracht werden.