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Die
Erfindung betrifft eine Schaltklappeneinrichtung zur Aufnahme mehrerer
Schaltklappen für ein
Luftansaugkanalsystem einer Brennkraftmaschine.
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Ein
aus
DE 196 14 474
A1 bekanntes Luftansaugkanalsystem weist für jeden
Zylinder einen spiralförmig
verlaufenden Luftansaugkanal auf. Hierbei erfolgt das Ansaugen der
Luft über
einen zentralen, innerhalb der spiralförmigen Ansaugkanäle angeordneten
Sammel-Einlasskanal. Durch den für
sämtliche Luftansaugkanäle gemeinsam
vorgesehenen Sammel-Einlasskanal wird Luft angesaugt und über die einzelnen
Luftansaugkanäle
zur Brennkraftmaschine geleitet. Zum Verändern der Länge des Luftansaugkanals ist
ein Kurzschlusskanal vorgesehen. Dieser mit einer Klappe öffen- und
verschließbare
Kurzschlusskanal ist mit dem Sammel-Einlasskanal und jeweils einem
Luftansaugkanal verbunden. In dem Kurzschlusskanal ist eine Klappe
angeordnet um den Kurzschlusskanal zu öffnen oder zu schließen. Die einzelnen
Schaltklappen sind über
eine gemeinsame Welle miteinander verbunden. Die Lagerung der Welle
erfolgt in dem Gehäuse
des Luftansaugkanalsystems, das üblicherweise
als Gussteil ausgebildet ist. Hierzu weist das Luftansaugkanalsystem
zwei Gehäusehälften auf,
wobei die Schaltwelle zwischen die Gehäusehälften eingelegt wird. Bei der
Montage der Schaltwelle müssen
zusätzlich
Lagerungen für
die Schaltwelle in den Gehäusehälften des
Luftansaugkanalsystems vorgesehen werden. Die Montage der Schaltklappen
in dem Luftansaugkanalsystem ist daher aufwendig. Ferner muss die
Gehäusetrennung der
beiden Gehäusehälften des
Luftansaugkanalsystems exakt durch die Lagerungen für die Schaltwelle gelegt werden.
Somit entfällt
jegliche Variationsmöglichkeit
der Gehäusetrennung,
die beispielsweise zur Lösung
anderer Probleme dienen kann. Das Vorsehen der Lager in Gussteilen
hat ferner den Nachteil, dass auf Grund der relativ großen Toleranzen
während
des Betriebs ein Bewegen der Lagerelemente erfolgt. Dies führt zu einem
unerwünschten
Verschleiß der
Lagerelemente.
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Ferner
ist es aus
DE 101
43 384 A1 bekannt, die Schaltklappen sowie die mit den
Schaltklappen verbundene Schaltwelle in einem Einlegerahmen anzuordnen.
Der Einlegerahmen kann vormontiert werden, so dass der Einlegerahmen
sodann zusammen mit den vormontierten, mit der Schaltwelle verbundenen
Schaltklappen in das Luftansaugsystem einbaubar ist.
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Ferner
ist es aus
DE 195
04 382 A1 bekannt, eine nicht in einem Einlegerahmen vormontierte Schaltwelle
durch eine seitliche Öffnung
in einem Gehäuse
einzuführen
und in eine Lagerbuchse einzustecken. Um dies zur ermöglichen,
ist ein Federelement vorgesehen, gegen das die Schaltwelle zur Montage
gedrückt
wird. Durch die Federkraft wird die Schaltwelle dann in die Lagerbuchse
gedrückt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Lagerung der Schaltwelle für die Schaltklappeneinrichtung
zu verbessern.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs
1.
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Erfindungsgemäß ist das
mindestens eine Lagerelement, das zur Lagerung der Schaltwelle dient,
in dem Einlegerahmen angeordnet und dort fixiert. Dies hat den Vorteil,
dass die Lagerung der Schaltwelle über mindestens ein Lagerelement
in dem Einlegerahmen erfolgt. Hierbei handelt es sich bei dem hergestelltes
Lagerelement, wobei sich der Kunststoff des Lagerelements von demjenigen
des Einlegerahmens unterscheidet, um beispielsweise gute Gleiteigenschaften
zu gewährleisten.
Auf Grund des Vorsehens eines Lagerelements den gesamten Einlegerahmen
aus dem entsprechenden Material herzustellen ist, insbesondere aus
Kostengründen, nicht
zweckmäßig.
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Üblicherweise
sind je Einlegerahmen mehrere Lagerelemente vorgesehen, wobei jede
Schaltwelle üblicherweise
mindestens zwei Lagerelemente aufweist.
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Das
Fixieren des mindestens einem Lagerelements in dem Einlegerahmen
hat den Vorteil, dass beim Einbau des Einlegerahmens sichergestellt
ist, dass einzelne Lagerelemente nicht verrutschen oder herausfallen.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Lagerelement mindestens
zwei Lagerteile aufweist, d. h. ein geteiltes, leichter montierbares
Lager vorgesehen ist.
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Zur
Fixierung der Lagerelemente ist vorzugsweise ein Verbindungselement
vorgesehen, wobei je Lagerelement oder auch je Lagerteil ein Verbindungselement
vorgesehen sein kann. Bei dem Verbindungselement handelt es sich
vorzugsweise um ein Klemm- und/oder Rastelement. Insbesondere bei dem
bevorzugten Vorsehen eines Rastelementes als Verbindungselement
kann das Lagerelement bzw. die einzelnen Lagerteile in einer definierten
Lage in dem Einlegerahmen fixiert werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
sind vorzugsweise zusätzlich
zu dem Vorsehen von Verbindungselementen zur Fixierung der Lagerelemente bzw.
der Lagerteile in dem Einlegerahmen Halteelemente vorgesehen, durch
die die einzelnen Lagerteile eines Lagerelementes miteinander insbesondere fest
verbunden werden können.
Bei den Halteelementen handelt es sich vorzugsweise ebenfalls um Rast-
und/oder Klemmelemente. Hierdurch ist die Montage erheblich vereinfacht,
da beispielsweise ein Lagerelement, das aus zwei Lagerteilen besteht,
zunächst
an einer beliebigen Stelle der Schaltwelle angeordnet werden kann,
wobei durch das Verbinden die beiden Lagerteile bereits derart mit
der Schaltwelle verbunden sind, dass sie auf der Schaltwelle gemeinsam
in deren Längsrichtung
verschoben werden und gemeinsam um die Schaltwelle gedreht werden können. Nach
dem Montieren der Lagerteile an der Schaltwelle können die
Lagerteile sodann gemeinsam in die richtige Lage gedreht und in
Längsrichtung der
Lagewelle verschoben werden, bis sie an der in dem Einlegerahmen
vorgesehenen Stelle angeordnet sind und in dieser Lage über die
vorgesehenen Verbindungselemente in dem Einlegerahmen fixiert werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf
die anliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Schnittansicht eines Luftansaugkanalsystems mit einer
bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltklappeneinrichtung,
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2 eine
schematische Draufsicht der in 1 dargestellten
Schaltklappeneinrichtung,
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3 eine
Schnittansicht entlang der Linie III-III in 2,
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4 eine
schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Lagerelementes,
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5 eine
schematische Draufsicht des in 4 dargestellten
Lagerelementes in Richtung des Pfeils IV,
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6 eine
schematische Seitenansicht des in den 4 und 5 dargestellten
Lagerelements in eingebautem Zustand,
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7 eine
schematische Schnittansicht in Richtung des Pfeils VII – in 6,
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8 eine
schematische Seitenansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
des Lagerelementes,
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9 eine
schematische Seitenansicht in Richtung des Pfeils IX in 8,
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10 eine
schematische Seitenansicht des eingebauten in 8 und 9 dargestellten
Lagerelementes,
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11 eine
schematische Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in 10 und
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12 eine
schematische Seitenansicht einer dritten Ausführungsform eines Lagerelementes.
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Ein
Luftansaugkanalsystem 10 weist mehrere spiralförmige Luftansaugkanäle 12 auf.
Die Luftansaugkanäle 12 sind
jeweils mit einem Zylinder einer Brennkraftmaschine verbunden. Bei
dem in 1 dargestellten Luftansaugkanalsystem 10 handelt
es sich um ein Luftansaugkanalsystem für einen V-Motor. Die Luft wird über einen
gemeinsamen Sammel-Einlasskanal 14 angesaugt und in einem
ersten Ansaugzustand mit langem Ansaugkanal in Richtung eines Pfeils 16 in
den Ansaugkanal 12 eingesaugt und in Richtung eines Pfeils 18 zum
Verbrennungsmotor geleitet.
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Um
den Luftansaugkanal zu verkürzen,
ist je Luftansaugkanal 12 eine Schaltklappe 20 vorgesehen.
Die Schaltklappe 20 ist in einem Einlegrahmen 22 gehalten
und um eine in dem Einlegrahmen 22 gelagerte Schaltwelle 24 schwenkbar.
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Das
Luftansaugkanalsystem 10 ist im Wesentlichen zu einer Achse 26 symmetrisch
aufgebaut, wobei je Seite eines 6-Zylinder V-Motors drei Ansaugkanäle 12 in 1 nach
links und drei Ansaugkanäle 12 in 1 nach
rechts führen.
Für die nach
rechts führenden
Ansaugkanäle
ist ebenfalls ein Einlegrahmen 23 vorgesehen, dessen Klappen
in 1 nicht dargestellt sind.
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Zum Öffnen eines
Kurzschlusskanals 28 kann die Schaltklappe 20 um
die Schaltwelle 24 in eine mit 20' bezeichnete Stellung geschwenkt
werden. Zumindest ein Teil der durch den Sammel-Einlasskanal 14 angesaugten
Luft strömt
sodann in Richtung eines Pfeils 30 in den Luftansaugkanal 12.
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Bei
einem 6-Zylinder V-Motor sind zwei Einlegrahmen 22 vorgesehen,
die jeweils drei mit jeweils einer gemeinsamen Welle 24 verbundene
Schaltklappen 20 aufweisen. Die Schaltklappen 20 sind
zusammen mit der Welle 24 aus einem Stück hergestellt. Vorzugsweise
handelt es sich hierbei um ein Kunststoffteil, das beispielsweise
im Spritzgussverfahren hergestellt wurde. Die Schaltwelle 24 ist
in dem Einlegrahmen 22 schwenkbar gelagert. Hierzu sind
in dem Einlegrahmen 22 Lagerelemente 26 (3)
vorgesehen, die ebenfalls aus Kunststoff hergestellt sein können.
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Jede
Schaltklappe 20 ist mit einer Dichtung 32 versehen,
durch die in geschlossenem Zustand ein dichtes Verschließen des
Kurzschlusskanals 28 erfolgt.
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Die
beiden Einlegrahmen 22 bilden jeweils mehrere Kurzschlusskanäle 28 aus,
wobei vorzugsweise der gesamte Kurzschlusskanal 28 durch
den Einlegrahmen 22 ausgebildet ist. Dies vereinfacht die Herstellung
des Luftansaugkanalsystems 10 erheblich, da sich die Anzahl
der Hinterschneidungen verringert, die beim Gießen der beiden das Luftansaugkanalsystem 10 bildenden
Hälften 40, 42 insbesondere
bei Druckgußverfahren
nachteilig sind.
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Das
Verschwenken der Schwenkklappen 20 erfolgt mit Hilfe eines
Stellmotors, der über
einen Hebel oder eine Stange mit einem mit der Schwenkwelle 24 verbundenen
Antriebshebel 44 verbunden ist. Um die beiden Wellen 24,
die in den beiden Einlegrahmen 22 vorgesehen sind, über einen
gemeinsamen Antrieb antreiben zu können, weisen die beiden Wellen 24 einen
Ansatz 46 auf. Die beiden Ansätze 46 sind über eine
Verbindungsstange miteinander verbunden. Dies hat zur Folge, dass
beim Schwenken der einen mit dem Antrieb verbundenen Welle 24 automatisch
die zweite in dem gegenüberliegenden Einlegrahmen 22 angeordnete
Welle mit verschwenkt wird.
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Zur
Montage werden die Wellen 24, die zusammen mit den Schaltklappen 20 aus
einem Stück hergestellt
sein können,
zusammen mit den Lagerelementen 26 in den Einlegrahmen 22 in
der vorgesehenen Lage eingelegt und dort fixiert. Anschließend werden
die vormontierten Einlegrahmen 22 in die erste Gehäusehälfte 40 (1)
eingelegt. Im nächsten
Schritt erfolgt ein Verbinden der beiden Ansätze 46 (2)
der Schaltwellen 24 sowie im Verbinden einer der beiden
Ansätze 44 einer
der beiden Schaltwellen 24 mit dem Antrieb. Anschließend wird
die zweite Gehäusehälfte 42 auf
die erste Gehäusehälfte 40 aufgesetzt
und mit dieser fest verbunden.
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Zur
Erleichterung der Montage können
die beiden Einlegrahmen 22 auch über einen Steg oder dergleichen
miteinander verbunden sein, so dass die beiden Einlegrahmen 22 einstückig sind
und gemeinsam in die erste Gehäusehälfte 40 eingelegt
werden können.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der Einlegrahmen 22 und die Schaltwelle 24 zusammen
mit den daran befestigten Schaltklappen 20 aus einem Stück hergestellt.
Dies ist durch den Zwei-Komponenten-Guss von Kunststoff möglich, wenn
es sich um relativ einfach gestaltete Bauteile handelt. Trotz des
Herstellens der beiden gegeneinander verschwenkbaren Teile in einem Gussverfahren,
ist die Schaltwelle 24 in dem Einlegrahmen 22 innerhalb
des erforderlichen Verschwenkungswinkels frei drehbar. Die Lagerelemente 26 werden
anschließend
montiert.
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Eine
erste Ausführungsform
des Lagerelementes 26 ist in den 4 bis 7 dargestellt,
wobei das Lagerelement zwei Lagerteile 50, 52 aufweist.
In zusammengebauten Zustand bilden die beiden Lagerteile 50, 52 eine
kreisrunde Öffnung 54 (6),
in der die Welle 24 angeordnet ist. Jedes der beiden Lagerteile 50, 52 weist
einen ersten Teil eines Verbindungselementes in Form eines Rasthakens 56 auf.
Der Rasthaken 56 wirkt mit einem zweiten Teil des Verbindungselementes,
zwei an dem Einlegerahmen 22 angeordneten Ansätzen 58 zusammen. Zur
Fixierung der beiden das Lagerelement 26 bildenden Lagerteile 50, 52 werden
diese in eine Öffnung 60 in
Richtung des Pfeils 62 (6) geschoben.
Hierbei werden die Rasthaken 56 auf Grund der keilförmigen Ausgestaltung
des Ansatzes 58 elastisch verformt und rasten sodann in
der in 7 dargestellten Stellung ein.
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Ferner
weisen die beiden Lagerteile 50, 52 ein Halteelement 64 auf.
Das Halteelement 64, bei dem es sich in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
ebenfalls. um ein Rastelement handelt, weist einen im Querschnitt
teilkreisförmigen
Kopf 66 auf, der an dem Lagerteil 52 vorgesehen
ist und in eine gegenüberliegende
im Lagerteil 50 angeordnete teilkreisförmige Öffnung 68 einrastet.
Ferner umfasst das Halteelement 64 im dargestellten Ausführungsbeispiel
auf der gegenüberliegenden
Seite der Öffnung 54 einen
Ansatz bzw. eine Zunge 70, die in einen gegenüberliegenden
Schlitz 72 eingesteckt wird.
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Das
in den 4 bis 7 dargestellte Lagerelement
kann somit vor dem Einschieben in den Einlegerahmen um die Welle 24 angeordnet
werden. Auf Grund des Halteelementes 64 löst sich
das Lagerelement 50, 52 nicht selbsttätig von
der Welle 24, so dass die Montage der Welle zusammen mit
gegebenenfalls mehreren Lagerelementen 50, 52 auf
einfache Weise möglich
ist.
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In
den 8 bis 11 ist eine zweite bevorzugte
Ausführungsform
eines Lagerelements 26 dargestellt. Hierbei handelt es
sich ebenfalls um ein zweiteiliges Lager mit den beiden Lagerteilen 74, 76. Die
beiden Lagerteile 74, 76 können über ein Halteelement 64,
wie an Hand der 4 und 5 beschrieben
ist, miteinander verbunden werden. Als Verbindungselement zur Verbindung
dieser Ausführungsform
des Lagerelements 26 sind mit jedem Lagerteil 74, 76 jeweils
ein erster Teil eines Verbindungselements, ein Rasthaken 78 vorgesehen.
Der Rasthaken 78 greift in montiertem Zustand in eine an dem
Einlegerahmen 22 vorgesehene Ausnehmung 80 ein.
Dies erfolgt durch Einschieben der beiden Lagerteile 74, 76 in
die Öffnung 60 in
dem Einlegerahmen 22 in Richtung des Pfeils 62 (10).
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform des
Lagerelementes 26 ist in 12 dargestellt,
wobei das Lagerelement 26 in der dargestellten Ausführungsform
zwei Lagerteile 82, 84 aufweist, die über ein
Filmgelenk 86 schwenkbar miteinander verbunden sind. Um
die beiden Lagerteile 82, 84 in zusammengeschwenktem
Zustand zu fixieren, ist ein Halteelement 88 vorgesehen.
Dieses weist mindestens zwei Rasthaken 90 auf, die an dem
Lagerteil 82 vorgesehen sind und in zusammengeklappten
Zustand in eine gegenüberliegende Öffnung 92 eingeführt werden.
Da die hakenförmigen
Ansätze
der Rasthaken 90 auf der gegenüberliegenden Seite der Öffnung 92 austreten,
sind die beiden Lagerteile 82, 84 fest miteinander
verbunden.
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Das
in 12 dargestellte Lagerelement 26 kann
ein Verbindungselement zur Fixierung in dem Einlegerahmen 22 aufweisen,
das beispielsweise wie an Hand der beiden vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen
ausgebildet sein kann.