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Die Erfindung bezieht sich auf einen Vergaser, insbesondere
einen Membranvergaser, wie er beispielsweise hinsichtlich
seiner prinzipiellen Wirkungsweise in der europäischen
Patentschrift EP 0 859 144 B1 näher erläutert ist. Außerdem bezieht
sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines
solchen Vergasers.
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Ein solcher Membranvergaser dient zur Einstellung eines im
jeweiligen Betriebszustand eines Verbrennungsmotors benötigten
Verbrennungsgemisches aus Luft und darin fein verteiltem
Kraftstoff in einem für die Verwendung optimiertem
Mischungsverhältnis. Solche Membranvergaser werden üblicherweise in
Kleinwerkzeugen, wie z. B. einer Motorkettensäge, eingesetzt
und haben eine kompakte Bauform. Die Bauform eines solchen
Vergasers ist beispielsweise aus der Firmenschrift "BING-
Membranvergaser Typ 47" der Fritz Hintermayr GmbH, Ausgabe
2000, bekannt. Der bekannte Membranvergaser umfasst dabei
einen massiven Gehäusegrundkörper in dem sich das zum Betrieb
des Membranvergasers erforderliche Kanalsystem befindet, und
der die zum Betrieb notwendigen Funktionsteile, beispielsweise
Nadelventile, Startklappe, Drosselklappe, Pumpen- und
Reglermembran, trägt, wie dies aus der Explosionsdarstellung der
vorstehend zitierten Firmenschrift zu entnehmen ist.
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Der Gehäusegrundkörper des bekannten Membranvergasers besteht
dabei aus einer Aluminiumlegierung und ist im
Druckgussverfahren hergestellt. Durch die Herstellung in einem Druckgussverfahren
ist es möglich, in einem einzigen Arbeitsschritt
bereits einen wesentlichen Teil der Oberflächenstruktur,
insbesondere die zur Ausbildung einer Venturi-Düse erforderliche
Formgebung des zentralen Luftkanals, bei der Herstellung des
Grundkörpers fertigzustellen, so dass der Aufwand für die zur
Fertigstellung erforderliche mechanische Nachbearbeitung
verringert ist. Der Nachteil eines mit einem Druckgussverfahren
hergestellten Gehäusegrundkörpers liegt nun im wesentlichen
darin, dass die hierzu erforderliche Gießform relativ teuer
ist und sich ihr Einsatz nur bei entsprechend hohen
Stückzahlen lohnt und in fertigungstechnischer Hinsicht entsprechend
unflexibel ist. Mit anderen Worten: Die Verwendung einer
Gießform erlaubt nur in geringem Umfang die Durchführung
konstruktiver Änderungen. Sind konstruktive Änderungen nur mit einer
neuen Gießform möglich, ist dies mit sehr hohem finanziellen
Aufwand verbunden und unwirtschaftlich.
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Diese geringe fertigungstechnische Flexibilität ist außerdem
mit dem Nachteil verbunden, dass aufgrund der hohen Formkosten
hohe Stückzahlen angestrebt werden müssen. Dies führt aber
durch den unvermeidlichen Verschleiß der Gießform mit
zunehmender Stückzahl zu einer Verschlechterung der Toleranzwerte
und der Maßhaltigkeit.
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Nachteilig bei im Druckgussverfahren hergestellten Gehäusen
ist außerdem, dass verfahrensbedingt Lufteinschlüsse (Lunker)
entstehen können, die zu einem relativ hohen Ausschussanteil
führen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Vergaser
insbesondere einen Membranvergaser anzugeben, dessen
Gehäusegrundkörper bei kostengünstiger und einfacher Herstellbarkeit
ein höheres Maß an fertigungstechnischer Flexibilität und Qualität
ermöglicht. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Vergasers
anzugeben.
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Die genannten Aufgaben werden gemäß der Erfindung gelöst mit
den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. Patentanspruches 6.
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Gemäß Patentanspruch 1 ist hierzu ein Gehäusegrundkörper aus
einem mechanisch nachbearbeiteten Strangpressprofil
vorgesehen. Durch diese Maßnahme können die Herstellungskosten für
den Gehäusegrundkörper trotz des gegenüber einem
Druckgusskörper erhöhten Nachbearbeitungsaufwandes deutlich verringert
werden. Ursache hierfür sind die gegenüber einer Druckgussform
erheblich niedrigeren Werkzeugkosten einer Strangpressmatrize.
Darüber hinaus sind konstruktive Änderungen wesentlich
einfacher durchzuführen, da nur die wenig ausgestaltete Grundform
aus einem Strangpressprofil besteht und das gesamte komplexe
Kanalsystem nachträglich mechanisch durch einfache Fräs- oder
Bohrvorgänge eingearbeitet wird, die problemlos den
entsprechenden gegebenenfalls wechselnden konstruktiven Anforderungen
angepasst werden können. Selbst eine Änderung der Grundform
ist nur mit geringem Kostenaufwand verbunden, da eine
Strangpressmatrize erheblich billiger als eine Druckgussform ist.
Aufgrund der geringen Kosten einer Strangpressmatrize kann
diese auch nach nur geringer Standzeit ausgetauscht werden, so
dass die Maßhaltigkeit der Grundform verbessert ist. Darüber
hinaus unterliegt die Maßhaltigkeit des in den
Gehäusegrundkörper durch Nachbearbeitung eingearbeiteten Kanalsystems
keinem Verschleiß.
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Vorzugsweise besteht der Gehäusegrundkörper aus einer
Aluminiumlegierung, wobei als Strangpressprofil insbesondere ein
Hohlprofil vorgesehen ist, dessen Hohlkanal einen zentralen
Luftkanal bildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird die im
zentralen Luftkanal des Gehäusegrundkörpers zur Erzeugung eines
dynamischen Unterdruckes erforderliche Querschnittsverengung
im wesentlichen durch eine im Luftkanal angeordnete
Startklappenanordnung gebildet, die eine quer zur Längsrichtung des
Luftkanals verlaufende Startachse und einen auf dieser
angeordnete Startklappe umfasst. Durch diese Maßnahme ist der
Aufwand bei der Nachbearbeitung des bei der Rohform zylindrischen
Luftkanals erheblich verringert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
sind seitlich am Gehäuse Flanschöffnungen zum Befestigen des
Gehäuses an einem Motor angeordnet, die jeweils einen
zeitlichen achsparallelen Längsschlitz aufweisen. Dies ermöglicht
die Herstellung der Flanschöffnungen unmittelbar beim
Strangpressen wobei die entsprechenden Dorne seitlich an der
Strangpresse angebunden sein können, so dass eine hohe Maßhaltigkeit
erzielt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform mündet in den zentralen
Luftkanal ein Führungskanal zum Einführen eines in den
Luftkanal hineinragenden Anschlagstiftes, der zum Begrenzen des
Öffnungswinkels einer im Luftkanal schwenkbar angeordneten
Startklappe dient. Da sowohl der Führungskanal als auch die Montage
des Anschlagstiftes erst im Rahmen der mechanischen
Nachbearbeitung erfolgen, können die Winkellage der Startklappe bei
maximaler Öffnung (Startklappenanschlag) und damit die
Strömungsverhältnisse im geöffneten Zustand flexibel an
unterschiedliche Anforderungen angepasst werden.
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Die Vorteile des Verfahrensansprüche ergeben sich sinngemäß
aus den Vorteilen der ihnen technisch jeweils entsprechenden
Sachansprüche.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das
Ausführungsbeispiel der Zeichnung verwiesen: Es zeigen:
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Fig. 1, 2 eine Rohform eines erfindungsgemäßen
Gehäusegrundkörpers in einer Draufsicht bzw. in einem
Längsschnitt,
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Fig. 3 und 4 jeweils den mechanisch nachbearbeiteten
Gehäusegrundkörper in einer perspektivischen Darstellung,
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Fig. 5 eine Draufsicht auf den Lufteinlass des
nachbearbeiteten Gehäusegrundkörpers und
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Fig. 6 einen Längsschnitt durch den nachbearbeiteten
Gehäusegrundkörper längs der in Fig. 5 gezeigten
Schnittlinie VI-VI.
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Gemäß Fig. 1 besteht die Rohform 2 eines Gehäusegrundkörpers 4
für einen Membranvergaser aus einem annähernd kubischen Block
aus einer Aluminiumlegierung, der aus einem durch ein
Strangpressverfahren hergestelltem Hohlprofil ausgesägt ist. Ein
zentraler Hohlkanal 6 bildet die Ausgangsform für den
zentralen Luftkanal des Membranvergasers. An gegenüberliegenden
Seitenflächen des Gehäusegrundkörpers 4 sind im wesentlichen
hohlzylindrische Flanschöffnungen 8 eingeformt, die jeweils
einen achsparallelen seitlichen Längsschlitz 10 aufweisen, so
dass die Herstellung der Flanschöffnungen 8 beim Strangpressen
durch seitlich an einer Strangpressmatrize angeordnete Dorne
möglich ist. Dies bewirkt eine hohe Maßhaltigkeit der zum
Befestigen des Membranvergasers an einem Motor dienenden
Flanschöffnungen 8.
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Im Längsschnitt gemäß Fig. 2 ist zu erkennen, dass der in der
Rohform 2 befindliche Hohlkanal 6 durch das
Strangpressverfahren technologisch bedingt eine zylindrische Form aufweist.
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In Fig. 3 und 4 ist in jeweils perspektivischer Draufsicht
auch die Lufteinlassseite 12 bzw. Gemischauslassseite 14 des
durch Nachbearbeitung fertiggestellten Gehäusegrundkörpers 4
zu erkennen. Bei dieser Nachbearbeitung, die im wesentlichen
aus Fräs- und Bohrbearbeitungsschritten besteht, wird der
Gehäusegrundkörper 4 mit dem für die Funktion des
Membranvergasers erforderlichen Kanalsystem versehen, das in den Figuren
durch eine Vielzahl von Bohrungen 16 und Ausfräsungen 18
erkennbar ist und dessen Funktionsweise in der eingangs
zitierten Firmenschrift anhand von Prinzipdarstellungen näher
erläutert ist. Aus dem zylindrischen Hohlkanal 6 (Fig. 1, 2) wird
durch mechanische Nachbearbeitung ein zentraler Luftkanal 60
hergestellt. In Fig. 3 ist zu erkennen, dass der Luftkanal 60
im Bereich des Lufteinlasses durch Nachbearbeitung mit einer
Verrundung 61 versehen ist, um eine Verwirbelung der
eintretenden Luft zu verringern. Die Nachbearbeitung des
Gehäusegrundkörpers 4 erfolgt dabei auf CNC-Maschinen, mit denen es
problemlos möglich ist, die einzelnen Bearbeitungsschritte an
geänderte konstruktive Anforderungen, beispielsweise
hinsichtlich der Lage und des Durchmessers der Bohrungen anzupassen.
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Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die Lufteinlassseite 14 des
Gehäusegrundkörpers 4 und die Lage des in Fig. 6
wiedergegebenen Schnittes. In den zentralen Luftkanal 60 mündet ein
gestrichelt eingezeichneter Führungskanal 24 zum Einführen und
Montieren eines in den Luftkanal 60 hineinragenden
Anschlagstiftes 26, der zum Begrenzen des Öffnungswinkels einer im
Luftkanal 60 schwenkbar angeordneten Startklappe 22 (Fig. 6)
dient. Die Herstellung des Führungskanal 24 und die Montage
des Anschlagstiftes 26 erfolgen erst im Rahmen der
mechanischen Nachbearbeitung. Dadurch können die Winkellage der
Startklappe bei maximaler Öffnung (Startklappenanschlag) und
damit die Strömungsverhältnisse im geöffneten Zustand flexibel
an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden.
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In Fig. 6 ist nun zu erkennen, dass der Luftkanal 60 trotz
mechanischer Nachbearbeitung immer noch eine im wesentlichen
hohlzylindrische Form aufweist, die mit einer in
Strömungsrichtung (Pfeil) gesehen nur schwach ausgeprägten konischen
Erweiterung 62 versehen ist. Die zur Erzeugung eines zur
Kraftstoffansaugung erforderlichen Unterdrucks notwendige
Querschnittsverengung (Venturidüse) des Luftkanals 60 wird im
wesentlichen durch die in der Figur in geöffneter Position
gestrichelt eingezeichnete Startklappenanordnung 20 gebildet,
die eine schwenkbar im Gehäusegrundkörper 4 quer zur
Längsrichtung des Luftkanals 60 und durch diesen hindurchtretende
Startachse 21 und eine an ihr befestigte Startklappe 22
umfasst. Durch diese Maßnahme ist die zur Ausbildung der
Venturidüse erforderliche Nachbearbeitungsaufwand für den
Luftkanal 60 erheblich reduziert. Außerdem kann auch bei kurzer
Bauform des Gehäusegrundkörpers eine kreisscheibenförmige
Startklappe 22 verwendet werden. Da sich in der Nähe der
Startklappe 22 keine als Venturidüse dienende Querschnittsverengung
befindet kann die Startklappe 22 problemlos um den
erforderlichen Öffnungswinkel, etwa 75°, geschwenkt werden. Bei
herkömmlicher Bauweise waren hierzu eine unsymmetrische
Startklappenform sowie eine von der Zylindersymmetrie abweichende
Querschnittsform des Luftkanals erforderlich.
Bezugszeichenliste
2 Rohform
4 Gehäusegrundkörper
6 Hohlkanal
8 Flanschöffnung
10 Längsschlitz
12 Lufteinlassseite
14 Gemischauslassseite
16 Bohrung
18 Anfräsung
20 Startklappenanordnung
21 Startachse
22 Startklappe
24 Führungskanal
26 Anschlagstift
60 Luftkanal
61 Verrundung
62 konische Erweiterung