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Stand der
Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Ansaugsystem nach der Gattung des Patentanspruches
1. Außerdem
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen
Ansaugsystems nach der Gattung des Patentanspruches 9 sowie ein
Baukastensystem, mit dessen Hilfe verschiedene Ansaugsysteme angeboten
werden können
nach der Gattung des Patentanspruches 10.
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Zur
Vereinfachung der Herstellung werden herkömmliche Ansaugsysteme bevorzugt
aus mehreren Teilen hergestellt. Dabei wird der Luftsammler vorzugsweise
zweiteilig hergestellt und bei der Auswahl eines Kunststoffmaterials
für den
Luftsammler anschließend über ein
Vibrationsschweißverfahren miteinander
verbunden. Teilweise sind die Einzelsaugrohre, welche ausgehend
vom Luftsammler zu den Zylindern führen, ebenfalls zweischalig
ausgeführt
und jeweils einstückig
mit den beiden Luftsammlerschalen verbunden. Dies ist jedoch ein
teures Verfahren, bei dem besonders Wert auf die anschließende Dichtigkeit
des Systems gelegt werden muss, und die geometrische Ausgestaltung
des Ansaugsystems muss derart gestaltet werden, dass ein anschließendes Vibrationsschweißen der
Teile miteinander möglich
ist.
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Die
DE 44 04 946 A1 beschreibt
ein Luftansaugrohr für
eine Brennkraftmaschine, wobei die Einzelkanäle von Rohrkrümmern gebildet
werden, die zwischen einer Flanschleiste und dem Luftsammler in
entsprechend ausgeformter Aufnahmebohrung aufgenommen und eingespannt
sind. Weiterhin bestehen zwischen Flanschleiste und Luftsammler
Seitenwände,
welche einen Rahmen bilden. Das Luftansaugrohr ist hierbei als Gussstück ausgeführt, welches
zu einem stark erhöhten
Gewicht gegenüber
einer Kunststoffausführung
führt.
Als nachteilig erweist sich hierbei einerseits das oben angeführte erhöhte Gewicht
und die geringen zugelassenen Toleranzen, um im Bereich der Verbindung
zwischen den Einzelsaugrohren und des Luftsammlers keine Undichtigkeit
aufkommen zu lassen. Bei der vorgeschlagenen Lösung müssen mehrere Teile radial zueinander
exakt toleriert werden. Ein weiterer Nachteil ist die zur Stabilität notwendige
Rahmenkonstruktion, welche dadurch einen nicht unerheblichen Teil
des Bauraums der Brennkraftmaschi ne einnimmt und blockiert. Ein
weiterer Nachteil entsteht durch die vorgegebene Rahmenkonstruktion
beim Einfügen
oder Tauschen des Ansaugsystems an der Brennkraftmaschine aufgrund
der immer stärkeren
Einengung des zur Verfügung
stehenden Bauraums.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, die oben genannten Nachteile zu vermeiden
und ein Ansaugsystem zu schaffen, welches kostengünstig in
der Herstellung ist, einfach in der Montage miteinander und der
Montage an die Brennkraftmaschine sowie einfach an verschiedene
Brennkraftmaschinen anpassbar ist.
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Ferner
wird gemäß Patentanspruch
9 ein Verfahren zur Montage des erfindungsgemäßen Ansaugsystems und gemäß Patentanspruch
10 ein Baukastensystem des erfindungsgemäßen Ansaugsystems beansprucht.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Ansaugsystem
für eine
Brennkraftmaschine weist einen Luftsammler und einen damit verbundenen
Lufteinlass auf, wobei ebenfalls am Luftsammler ein Flansch zur
Verbindung des Luftsammlers mit Einzelsaugrohren, die zu den einzelnen
Zylindern der Brennkraftmaschine führen, angeordnet ist. Der Luftsammler
weist dabei bevorzugt ein zylinderförmiges Gehäuse auf, wobei der Lufteinlass
bevorzugt an einer der Stirnseiten angeordnet ist und der Flansch
zur Verbindung mit den Einzelsaugrohren sich bevorzugt über einen
Großteil der
Länge des
Luftsammlers erstreckt. Hierzu ist ein Teil des Gehäuses ausgespart,
um das Luftsammlergehäuse
gegenüber
den Einzelsaugrohren zu öffnen. Neben
der zylinderförmigen
Form des Luftsammlergehäuses
kann das Gehäuse
beliebige andere Formen aufweisen, solange die Möglichkeit der Anordnung eines
Anschlussflansches zum Anschluss der bevorzugt nebeneinander liegenden
Einzelsaugrohre gegeben ist. Der Flansch weist eine in einer Ebene liegende,
die Öffnung
des Flansches umgebende Dichtfläche
auf, wobei am Flansch korrespondierend zur Dichtfläche des
Flansches eine Dichtung angeordnet ist. Die Dichtung weist hierbei
wenigstens eine elastische Dichtlippe auf, welche in Richtung der Dichtfläche des
Flansches ausgerichtet ist und vollständig an dieser Dichtfläche anliegt,
wobei die elastische Dichtlippe an den äußeren Randbereich eines formstabilen
Unterstützungsrahmens
angespritzt ist. Aufgrund des formstabilen Unterstützungsrahmens kann
die elastische Dichtlippe dem Verlauf der umlaufenden Dichtfläche des
Flansches am Luftsammler exakt folgen, und die Formstabilität erleichtert
die Applikation bei der Montage gegenüber einer weichen Dichtung,
wie z. B. einem O-Ring. Die bevorzugte geometrische Form der Dichtlippe ähnelt im Schnitt
zwei zusammengesetzten Trapezen, wobei jeweils die der Dichtung
abgewandte Fläche
die kleinere ist. Es ist allerdings ebenso eine runde, ovale oder
spitz zulaufende Dichtlippe möglich,
welche beispielsweise der Form einer Scheibenwischerdichtlippe nachempfunden
ist. Die Form der Dichtlippe kann hierbei den Gegebenheiten der
dazu korrespondierenden Dichtfläche
angepasst sein.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung des Ansaugsystems weist der Unterstützungsrahmen
der Dichtung mehrere Einströmlufttrichter
auf, welche in Richtung des Luftsammlers geöffnet sind. Die Anzahl der
Einströmlufttrichter
korrespondiert hierbei mit der Anzahl der mit dem Luftsammler zu verbindenden
Einzelsaugrohre, wobei die Einströmlufttrichter zur verwirbelungsfreien
Zuführung
der Verbrennungsluft aus dem Luftsammler in die Einzelsaugrohre
vorgesehen sind. Bevorzugt weisen die Einströmlufttrichter dabei ein sich
zum äußeren Rand vergrößernden
Durchmesser auf, wo dass sie in Form eines Glockenmundes ausgebildet
sind. Durch eine Variation der Durchmesser und der wirksamen Länge der
Einströmlufttrichter
lässt sich
die Lufteinströmung
an die Länge
und Form der anschließenden
Einzelsaugrohre anpassen. Die Einströmlufttrichter sind mit dem
Unterstützungsrahmen
der Dichtung verbunden, wobei der Raum zwischen den Einströmlufttrichtern
bevorzugt durch den plattenförmigen
Unterstützungsrahmen
geschlossen ist. Dabei können
die Einströmlufttrichter,
welche bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial sind, separat hergestellt
sein und über
ein Kleb- oder Schweißverfahren mit
dem Unterstützungsrahmen
verbunden oder einstückig
mit diesem hergestellt sein.
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Es
ist vorteilhaft, die Dichtlippe aus einem elastomeren Kunststoff
und den Unterstützungsrahmen
aus einem thermoplastischen Kunststoff herzustellen. Der elastomere
Anteil könnte
hierbei ein synthetischer Kautschuk und der thermoplastische Anteil z.
B. ein Polyamid sein. Bevorzugt werden hier dem Fachmann geläufige Werkstoffe
eingesetzt, welche eine gewisse Resistenz gegenüber aggressiven Medien, wie
z. B. Ölen,
Fetten und Aerosolen aufweisen. Ebenfalls muss eine gewisse Temperaturbeständigkeit
gegeben sein. Aufgrund dieser Materialkombination der Dichtung ist
es besonders einfach, durch Spritzgießen mit einem geeigneten Werkzeug
komplizierte Konturen der Dichtflächen des Luftsammlerflansches
nachzubilden. In einem ersten Schritt wird im Spritzgießwerkzeug
der formstabile, thermoplastische Unterstützungsrahmen gespritzt und
im zweiten Schritt wird dann an den äußeren Bereich des Unterstützungsrahmens
die elastische Dichtlippe angespritzt. So erhält man eine formstabile und
leicht zu applizierende Dichtung mit einer weichen, gut abdichtenden,
außen
umlaufenden Dichtlippe.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung weist der Unterstützungsrahmen zum Großteil eine plattenförmige Form
auf, wobei die elastomere Dichtlippe außen umlaufend am Rand angeordnet
ist und der Unterstützungsrahmen
nur im Bereich der Einströmlufttrichter
unterbrochen ist. Durch die plattenförmige Form ergibt sich eine
hohe Formstabilität
bei einem geringen Material- und Gewichtseinsatz, außerdem lassen
sich die Einströmlufttrichter
so gut in dem Unterstützungsrahmen
realisieren.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umgibt die Dichtlippe
den Unterstützungsrahmen
radial vollumfänglich
und weist durch ihre Dichtungsgeometrie zwei Dichtflächen mit
jeweils einer Dichtfläche
in Richtung des Luftsammlerflansches und einer Dichtfläche in Richtung
der Saugrohre auf. Hierbei sind sämtliche im Stand der Technik behandelten
Geometrien denkbar, um die Dichtwirkung zu realisieren.
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Eine
zweckmäßige Ausgestaltung
des Erfindungsgedankens beinhaltet, dass der Luftsammlerflansch
eine umlaufende Nut zur Aufnahme der Dichtlippe der Dichtung, welche
in Richtung des Luftsammlerflansches gerichtet ist, aufweist. Durch
die Ausgestaltung einer umlaufenden Nut, welche die Flanschöffnung im
Luftsammler vollumfänglich
umgibt, ist es einerseits einfach möglich, korrespondierend mit
der Dichtlippe der Dichtung eine abdichtende Wirkung zu erzielen
und weiterhin ein einfaches Positionieren der Dichtung mitsamt des
Unterstützungsrahmens
und den darin angeordneten Einströmlufttrichtern zu verwirklichen.
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Es
ist vorteilhaft, am Luftsammlerflansch Mittel zur lösbaren Verbindung
mit den Einzelsaugrohren anzuordnen. Die lösbare, korrespondierende Verbindung
zwischen Luftsammlerflansch und Einzelsaugrohren kann beispielsweise über ein
Klipssystem, über
Spreizstifte oder auch über
ein Schrauben-Mutternsystem realisiert werden, wobei ein Schraubsystem
bevorzugt wird. Hierzu können
entweder im Flansch mit dem Flansch verbundene Gewindeeinsätze vorgesehen
werden, so dass die Einzelsaugrohre entweder einzeln oder in Kombination zu
einem Bündel
mit einem Flansch zusammengefasst über entsprechende Schrauben
mit dem Luftsammler zusammengeschraubt werden, oder aber der Luftsammler
selbst weist mit dem Flansch verbundene Gewindestangen auf, wobei
dann die Teile über
entsprechende korrespondierende Muttern miteinander verschraubt
werden können. Über entsprechende
im Luftsammler angeordnete Klipssysteme ist es möglich, den Unterstützungsrahmen
der Dichtung verliersicher, lösbar
mit dem Luftsammlerflansch zu verbinden. Derart ausgestattet bietet
die Lösung
eine Herausfallsicherung für
den Fall des Transportes oder auch zur Vereinfachung des Zusammenfügens von
Luftsammler und Einzelsaugrohren in exponierter Lage. So muss bei schwieriger
Einbaulage nicht mehr auf ein Verrutschen oder Herausfallen der
Dichtung kurz vor der Montage geachtet werden.
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Gemäß einer
zweckmäßigen Ausgestaltung der
Erfindung ist über
eine Variation der Dichtung mit den integrierten Einströmlufttrichtern
das Ansaugverhalten der Brennkraftmaschine veränderbar. Durch verschiedene
Ausgestaltungen der Durchmesservariationen der Einströmlufttrichter
und über
deren Länge
lässt sich
das Strömungsverhalten
der vom Luftsammler in die Einzelsaugrohre strömende Luft beeinflussen. So
kann entsprechend der Länge
und Geometrie der Einzelsaugrohre und der gewünschten Charakteristik der
Brennkraftmaschine über
eine Variation der Einströmlufttrichter
diesen Parametern Rechnung getragen werden. Ebenso lässt sich
so eine gewisse Beeinflussung des akustischen Verhaltens des Luftsammlers
erzielen.
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Ein
Verfahren zur Montage des erfindungsgemäßen Ansaugsystems gliedert
sich in folgende Schritte:
- • Die Dichtung wird am Flansch
des Luftsammlers angeordnet, wobei die geöffnete Einströmlufttrichter
in den Innenraum des Luftsammlers weisen und die dem Luftsammler
zugewandte Seite der Dichtlippen an den korrespondierenden Dichtflächen des
Luftsammlers zur Anlage gebracht wird.
- • Die
Einzelsaugrohre, welche über
einen gemeinsamen Anschlussflansch zu einem Saugrohrbündel zusammengefasst
sind, weisen an ihrem Anschlussflansch ebenfalls eine korrespondierend zur
Form der Dichtung ausgestaltete Dichtfläche auf und diese Dichtfläche wird
nun ebenfalls mit der zweiten Dichtlippe der Dichtung dichtend aneinandergefügt.
- • Anschließend werden
der Luftsammlerflansch und die Einzelsaugrohre über eine lösbare Verbindung, bevorzugt
eine Schraubverbindung, miteinander befestigt. Die zwischen Luftsammler
und Einzelsaugrohrflansch liegende Dichtung sorgt nun für eine Abdichtung
der Teile gegenüber
der Umgebung und beinhaltet zudem in ihrem Unterstützungsrahmen
die Einströmlufttrichter,
welche in den Innenraum des Luftsammlers weisen. Es ist dabei unerheblich,
ob die Dichtung zuerst am Luftsammlerflansch oder am Einzelsaugrohrflansch
angeordnet wird. Es ist nur wichtig, für einen korrekten Sitz bei
der Verbindung der drei Teile zu sorgen. Durch die Variabilität bei der
Verbindung der Teile miteinander ist es so einfach möglich, auf
die Gegebenheiten im Motorraum Rücksicht
zu nehmen und so beispielsweise erst den Luftsammler an den bestimmungsgemäßen Platz einzubauen
und anschließend über die
Einzelsaugrohre die Verbindung zu den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine
herzustellen. Bei einer Ansauganlage, bei der Luftsammler und Einzelsaugrohre
fest miteinander verbunden sind, ist diese individuelle Montagemöglichkeit
nicht gegeben.
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Weiterhin
ist es möglich,
durch Art eines Baukastens ein individuell an verschiedene Bauraumgeometrien
und Motorauslegungen angepasstes Ansaugsystem zur Verfügung zu
stellen. Hierbei kann der Luftsammler immer der gleiche bleiben, welches
den Vorteil einer preisgünstigen
Massenfertigung bietet. Über
die Dichtung in Verbindung mit ihren verschiedenen Einströmlufttrichtergeometrien und
die hiermit zu verbindenden Einzelsaugrohre, welche ebenfalls in
verschiedenen Längen
und Krümmungen
angeboten werden können,
ergibt sich so die Möglichkeit,
ein individuell an jeden Motortyp und jeden Bauraum anpassbares
Ansaugsystem anzubieten, welches dennoch nicht auf kostengünstig in Massen
hergestellte Teile verzichten muss. Gerade die Kombination aus Einströmlufttrichter
und Saugrohrgeometrie ermöglicht
eine gleich bleibende Qualität
der Luftzuführung
zu den Zylindern, ohne auf viele teure Speziallösungen zurückgreifen zu müssen.
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Diese
und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung
gehen außer
aus den Ansprüchen
auch aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die einzelnen
Merkmale jeweils für
sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei
der Ausführungsform
der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte
sowie für
sich schutzfähige
Ausführungen
darstellen können,
für die
hier Schutz beansprucht wird.
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Zeichnung
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematischen
Ausführungsbeispielen
beschrieben. Hierbei zeigt
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1 eine
perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Luftsammlers mit daran
angeordneter Dichtung,
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2 eine
perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Dichtung,
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3 eine
Ausschnittsvergrößerung eines Schnittes
der erfindungsgemäßen Dichtung
in einer Einbausituation.
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1 zeigt
das erfindungsgemäße Ansaugsystem 10,
aufweisend einen Luftsammler 11 und einen damit verbundenen
Lufteinlass 12. Der Luftsammler 11, welcher im
Wesentlichen hohlzylindrisch aufgebaut ist, weist im Wesentlichen über die
gesamte Länge einen
Luftsammlerflansch 13 auf, wobei hier im äußeren Bereich
Aufnahmen 14 zur Aufnahme von Befestigungsmitteln angeordnet
sind. Diese Befestigungsmittel können
z. B. Gewindeeinsätze
oder dergleichen sein. Im Luftsammlerflansch 13 ist eine Dichtung 15 angeordnet,
welche einen Unterstützungsrahmen 16 und
eine außen
vollumfänglich
angespritzte Dichtlippe 17 aufweist. Der Unterstützungsrahmen 16 weist
mehrere Durchgangsöffnungen 18 auf,
welche die Verbindung zwischen Luftsammler 11 und den hier
nicht dargestellten Einzelsaugrohren, welche in die jeweiligen Zylinder
der Brennkraftmaschine münden,
darstellen. Der Unterstützungsrahmen 16 ist
hierbei im Wesentlichen plattenförmig
aufgebaut, wobei die Zwischenräume
zwischen den Öffnungen 18 vollständig durch
den Unterstützungsrahmen 16 verschlossen
sind. Der Luftsammlerflansch 13 weist hier eine vollumfängliche Nut 22 zur
Aufnahme der Dichtlippe 17 der Dichtung 15 auf.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Dichtung 15. Der 1 entsprechende
Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Dichtung 15 wird
hier mit der dem Luftsammler 11 zugewandten Seite dargestellt.
Es ist wiederum ein Unterstützungsrahmen 16 sowie
die außen
angespritzte Dichtlippe 17 zu erkennen, wobei nun auch
außen
an den Durchgangsöffnungen 18 Einströmlufttrichter 19 zu
erkennen sind. Diese Einströmlufttrichter 19 ragen
in den Innenraum des Luftsammlers 11 und begünstigen
den Strömungsverlauf der
Luft vom Luftsammler 11 durch die Durchgangsbohrungen 18 in
die Einzelsaugrohre. Die Einströmlufttrichter 19 können dabei
einstückig
mit dem Unterstützungsrahmen 16 gefertigt
oder nachträglich
mit dem Unterstützungsrahmen
lösbar
verbunden sein.
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3 zeigt
eine Ausschnittsvergrößerung eines
Schnittes der erfindungsgemäßen Dichtung 15 in
einer Einbausituation. Den vorherigen Figuren entsprechende Bauteile
sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Dichtlippe 17 liegt
auf einer Dichtfläche 20 des
hier nicht näher
dargestellten Saugrohrflansches 21 auf und ist im Bereich
der Dichtfläche 20 auf
dem Saugrohrflansch 21 leicht gestaucht. Korrespondierend
zum Saugrohrflansch 21 ist der Luftsammler 11 über seinen
Luftsammlerflansch 13 mit einer Aufnahmenut 22 für die Dichtlippe 17 aufgesetzt.
Die Dichtlippe 17 wird im Bereich der Aufnahmenut 22 von
dieser im oberen Bereich umfasst, dort ebenso wie an der Dichtfläche 20 leicht gestaucht
und verbindet so dichtend den Luftsammlerflansch 13 mit
dem Saugrohrflansch 21. Ebenso ist hier zu erkennen, dass
die Dichtlippe 17 in Bezug auf die Ebene der Dichtung 15 sich
axial in beide Richtungen ausgehend vom Unterstützungsrahmen 16 erstreckt.
Des Weiteren ist hier ausschnittsweise der Beginn des Einströmlufttrichters 19,
welcher in den Innenraum des Luftsammlers 11 weist, dargestellt.