DE102006003217A1 - Schaltsaugrohr für Verbrennungsmotoren - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltsaugrohr für Verbrennungsmotoren mit mindestens einem Saugrohrkanal (5), einer drehbar in dem Schaltsaugrohr gelagerten Welle und mindestens einer drehfest auf der Welle (50) angeordneten Absperrklappe (10) zur Regelung der Luftzufuhr durch das Schaltsaugrohr je nach Betriebszustand des Verbrennungsmotors. Um ein Schaltsaugrohr vorzusehen, welches mit wirtschaftlich vertretbaren Mitteln zukünftige Abgasnormen einhält, wird vorgeschlagen, dass die Welle als Rundwelle mit mindestens einer Schlüsselfläche (52) zur drehfesten Montage der Absperrklappen (10) ausgebildet ist, dass die Absperrklappe (10) aus einer Oberhälfte (12) und einer Unterhälfte (16) zusammensetzbar ist, dass die Oberhälfte (12) in einem Oberhälftenbefestigungsbereich mindestens eine Oberhälftenöffnung und mindestens eine in Einbaulage in Richtung der Unterhälfte ragende Oberhälftenversickung (22) mit einer der Schlüsselfläche (52) korrespondierenden Geometrie aufweist, dass die Unterhälfte (16) in einem Unterhälftenbefestigungsbereich mindestens eine Unterhälftenöffnung und mindestens eine in Einbaulage in Richtung der Oberhälfte (12) ragende Unterhälftenversickung mit einer der Schlüsselfläche (52) korrespondierenden Geometrie aufweist, dass die Oberhälftenversickung (22) in Einbaulage in die Unterhälftenöffnung und die Unterhälftenversickung in Einbaulage in die Oberhälftenöffnung eingreift und das Federmittel in Einbaulage zwischen der Oberhälfte und der Unterhälfte ...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schaltsaugrohr für Verbrennungsmotoren mit mindestens einem Saugrohrkanal, einer drehbar darin gelagerten Welle und mindestens einer drehfest auf der Welle angeordneten Absperrklappe zur Regelung der Luftzufuhr durch das Schaltsaugrohr je nach Betriebszustand des Verbrennungsmotors. Die Absperrklappe ist zur Regelung der Luftzufuhr und Optimierung der Verbrennungsleistung zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung verdrehbar. Vorzugsweise ist die Absperrklappe in einem Ansaugstutzen des Schaltsaugrohrs angeordnet.
  • Die zum Betrieb von Verbrennungsmotoren erforderliche Luftzufuhr erfolgt nach dem Stand der Technik über Saugrohrsysteme, die die Luft vom Luftfilter bzw. der Drosselklappe über Saugrohrkanäle den Zylinderköpfen zuführen. Durch die in den Zylinderköpfen arbeitenden Einlassventile kommt es dabei in den Saugrohrkanälen und der darin strömenden Luft zu Resonanz- und Schwingungserscheinungen, die in Abhängigkeit von der Motordrehzahl erheblichen Einfluss auf die Motorleistung, den Wirkungsgrad des Motors sowie die Abgaszusammensetzung haben können.
  • Eine Optimierung der Saugrohrkanäle ist dabei derart anzustreben, dass die Kanäle bei unterschiedlichen Betriebszuständen des Motors unterschiedlich dimensioniert sein sollten.
  • Zusätzlich kann das Schaltsaugrohr die Verbrennungsluft einem abgeschlossenen Luftverteilungsraum zuführen, in den an unterschiedlichen Stellen Ansaugstutzen eines Saugrohrkanals münden.
  • Beispielsweise kann das Schaltsaugrohr etwa schneckenförmig ausgebildet sein, wobei eine Öffnung des Schaltsaugrohrs am Ende der Schnecke mündet und eine zweite Ansaugöffnung im dazwischen liegenden Bereich angeordnet ist. Da diese zweite Ansaugöffnung mittels einer Absperrklappe verschließbar ist, kann auf diese Weise in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors die Länge der Kanäle des Schaltsaugrohrs durch Verschließen oder Öffnen der Klappe variabel eingestellt werden.
  • Ein zweites Beispiel einer variablen Saugrohrgeometrie ist bei der so genannten Mehrventiltechnik bekannt. Hierbei werden bei bestimmten Betriebszuständen einzelne Zuführkanäle zu bestimmten Einlassventilen mit Hilfe von Absperrklappen verschlossen.
  • Damit die in der Regel nebeneinander angeordneten Absperrklappen oder Ansaugstutzen möglichst dicht verschlossen werden können, ist man bestrebt, möglichst geringe Toleranzen zwischen dem äußeren Umfangsrand der Absperrklappen und der Innenwand des Saugrohrkanals einzuhalten. Ferner sollte die Welle einen möglichst geringen Durchmesser aufweisen, damit der freie Strömungsquerschnitt des Schaltsaugrohrs nicht in zu starkem Maße verringert wird. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit, eine Welle aus hochfestem Material, beispielsweise Stahl zu verwenden, während aus Gewichts- und Kostengründen für das Ansaugsystem und die Klappe ein Einsatz von Kunststoff anzustreben ist.
  • Die Stellung der Absperrklappen hängt, wie bereits geschildert, u. a. von der Motordrehzahl ab, wobei zum Verdrehen der Welle vorzugsweise ein drehzahlgesteuertes elektrisches oder pneumatisches Antriebsorgan vorgesehen ist.
  • Bei diesem System ergibt sich jedoch das Problem der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten sowie Fertigungs- und Einbautoleranzen zwischen den einzelnen Bauteilen. Da das Schaltsaugrohr relativ nah am Verbrennungsraum des Motors angeordnet ist, wird dieses naturgemäß bei laufendem Motor nicht unbeträchtlich erwärmt, so dass sich je nach Länge der verwendeten Wellen bzw. Anzahl der nebeneinander angeordneten Saugrohrkanäle beträchtliche Wärmeausdehnungen ergeben können, die zu einem Verklemmen der Absperrklappen und somit zu einer Beeinträchtigung der Absperrfunktion der Absperrklappe führen können.
  • Beim Stand der Technik werden die Absperrklappen zur Erreichung des drehfesten Sitzes mit Hilfe von aufwendigen Befestigungselementen auf der Welle fixiert. Um ein Verklemmen der Absperrorgane zu verhindern, wird auf den Einsatz von Kunststoffen für derartige Schaltsaugrohre weitgehend verzichtet und für die Welle und die Saugrohrkanäle Materialien eingesetzt, die etwa gleiche Wärmeausdehnung besitzen.
  • Das geschilderte Problem ist beim Einsatz von Kunststoffen zur Fertigung des Schaltsaugrohrgehäuses und von Metall für die Welle gravierend, da umfangreiche Untersuchungen gezeigt haben, dass die Wärmeausdehnung in Längsrichtung der Welle bei Kunststoffen bis zu zehn mal größer sein kann als die Wärmeausdehnung der Metallwelle.
  • Die beschriebenen Absperrklappen werden auch als Drosselklappen oder Einlasskanalabschaltklappen (EKAS-Klappen) in Saugrohren bezeichnet. Diese verfügen bauartig bedingt über eine durchgehende Welle zur Steuerung aller Klappen für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors. Um den erforderlichen Toleranzausgleich aufgrund der Wärmeausdehnung zu gewährleisten sind derartige Klappen verschiebbar auf einer Vierkantwelle angeordnet. Ein derartiges System ist beispielsweise aus dem Patent DE 195 04 256 der Anmelderin bekannt. Dieses System ermöglicht bereits einen guten Ausgleich zur Kompensation der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Metallwelle und der Kunststoffklappen sowie des Kunststoffgehäuses des Schaltaugrohrs. Allgemein sind diese Systeme aber immer mit dem Nachteil verbunden, dass eine genaue Fassung und Führung ein unerwünschtes Verklemmen der relativ sich bewegenden Bauteile bewirken kann, wohin gegen ein größeres Spiel zum Vermeiden des Verklemmens unerwünschte Löcher und Durchtritte erzeugt, durch die Luft bzw. Abgase ungewünscht strömen können.
  • Zur Lagerung der Welle werden zweckmäßigerweise Lagerelemente verwendet, die aus geeigneten verschleißbeständigen Werkstoffen bestehen, die ohne den Einsatz von Schmiermitteln eine hohe Lebensdauer des Schaltsaugrohrs gewährleisten. Diese Werkstoffe werden gemeinhin auch als „Lagerwerkstoffe" bezeichnet.
  • Die Welle ist beim Stand der Technik zur Erzielung des erforderlichen Formschlusses als durchgängiges Vierkantprofil ausgebildet. Auf diese Weise werden bei der Montage gespritzte Kunststoffklappen mit entsprechenden Innenvierkanten der Metallklappen aufgeschoben. Bei der Montage wird diese Welle quer durch den Saugrohrkanal oder einen in den Saugrohrkanal einsetzbaren Einsatz geschoben und durchdringt dabei die Befestigungsbereiche der Steuerklappen. Hierbei ist eine genaue Abstimmung des Vierkants von Welle und Klappe notwendig, um einerseits eine Verschiebbarkeit und andererseits eine Spielfreiheit zu gewährleisten. Unvermeidliche Toleranzen hinsichtlich der Winkelstellung oder aufgrund einer in sich bereits tordierten Welle können zu einer ungewollt großen Toleranzkette führen. Diese Probleme treten besonders bei größeren Motoren mit längeren Wellen auf. Zur Aufnahme der Welle in dem Saugrohrkanal oder den Einsatz sind runde Durchgänge vorgesehen, in denen die Vierkantwelle ist und evtl. mittels Lagerelemente gelagert wird. Ein Abdichten zwischen einem runden Durchgang und einer Vierkantwelle ist grundsätzlich nur schwer realisierbar, so dass ein ungewünschtes Überströmen von Luft und Gasen zwischen den einzelnen Zylindern zugeordneten Saugrohrkanälen auftritt, der als „Cross-flow" bezeichnet wird. Ein derartiger „Cross-flow" ist grds. so gering wie möglich zu halten. Der Verbau der Absperrklappen muss mit Lagern erfolgen, da eine Relativbewegung zwischen Lagern und Klappen nicht möglich ist.
  • Neben der Vermeidung von diesem „Cross-Flow" verlangen neue Abgasnormen ein besseres Abdichten der Teile und somit geringere Spaltmasse zwischen dem Außenrand der Klappe und dem Saugrohrkanal im geschlossenen Zustand. Bislang erfüllen bestehende Systeme diese neuen Normen nicht oder können diese nur mit extrem hohem Aufwand einhalten.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein gattungsgemäßes Schaltsaugrohr vorzusehen, welches einfach montierbar ist und zukünftigen Abgasnormen entspricht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Welle als Rundwelle mit mindestens einer Schlüsselfläche zur drehfesten Montage der Abklappen ausgebildet ist, dass die Absperrklappe aus einer Oberhälfte und einer Unterhälfte zusammensetzbar ist, dass die Oberhälfte in einem Oberhälftenbefestigungsbereich mindestens eine Oberhälftenöffnung und mindestens eine in Einbaulage in Richtung der Unterhälfte ragende Oberhälftenversickung mit einer der Schlüsselfläche korrespondierenden Geometrie aufweist, dass die Unterhälfte in einem Unterhälftenbefestigungsbereich mindestens eine Unterhälftenöffnung und mindestens eine in Einbaulage in Richtung der Oberhälfte ragende Unterhälftenversickung mit einer der Schlüsselfläche korrespondierenden Geometrie aufweist, dass die Oberhälftenversickung in Einbaulage in die Unterhälftenöffnung und die Unterhälftenversickung in Einbaulage in die Oberhälftenöffnung eingreift und dass Federmittel in Einbaulage zwi schen der Oberhälfte und der Unterhälfte wirken. Die Ober- und die Unterhälfte definieren die Flügeflächen der Absperrklappe und sind mit entsprechenden Befestigungsbereichen zur Befestigung an der Welle ausgebildet. Diese Befestigungsbereiche können entweder mittig mit beidseitig radial abtragenden Flügelflächen oder seitlich mit einer nur zu einer Seite abragenden Flügefläche ausgebildet sein. Im zusammengesetzten Zustand von Ober- und Unterhälfte bilden die in die Öffnungen an der korrespondierenden Gegenhälfte eingreifenden Versickungen in Längsrichtung der Steuerklappe eine Führung zur Aufnahme der Schlüsselfläche der Welle in der Art eines zusammengesetzten Klavierscharniers. Die Versickungen weisen zumindest eine mit der Geometrie der Schlüsselfläche korrespondierende Anlagefläche auf, die aufgrund der Federkraft in Einbaulage zur Erzeugung eines Formschlusses gegen die Schlüsselfläche anliegt. Vorzugsweise ist die Anlagefläche an der Versickungen als ein abgeflachter Horizontalabschnitt ausgebildet.
  • Vorzugsweise sind die Unterhälfte und Oberhälfte jeweils schalenförmig ausgebildet; besonders vorteilhaft als zueinander korrespondierende Schalen, die in Einbaulage ineinander greifen.
  • Die Schlüsselfläche der Welle weist zumindest eine zur Erzeugung eines Formschlusses zwischen der Welle und der Steuerklappe an die Geometrie der Versickungen angepasste Geometrie auf. Beispielsweise kann die Rundwelle zumindest ein- oder mehrseitig abgeflacht sein, vorzugsweise an zwei gegenüberliegenden Seiten. Die Fertigung der Schlüsselflächen an der Rundwelle erfolgt beispielsweise durch Fräsen oder Schleifen der Welle in einem begrenzten Abschnitt, der vorzugsweise geringfügig länger als die Länge der Steuerklappe ist im Befestigungsbereich.
  • Bei einem Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern weist die Welle abschnittsweise mehrere Schlüsselflächen beabstandet voneinander entlang der Längsachse zur Befestigung mehrerer Steuerklappen auf jeder Schlüsselflächen auf.
  • Üblicherweise sind die Versickungen trogartig oder kanalartig ausgebildet; vorzugsweise weisen sie einen rechteckigen Querschnitt mit einer offenen Oberseite auf. Vorteilhafterweise ist die Tiefe der Versickungen so gewählt, dass ihre Horizontalfläche in Einbaulage mit den Flügelflächen der Gegenhälfte (Ober- oder Unterhälfte) zur Erzeugung einer strömungsgünstigen Geometrie übergangslos abschließt.
  • Die zwischen den der Ober- und Unterhälfte wirkenden Federmittel drücken die Hälften in Einbaulage auseinander, so dass die Versickungen mit ihren Anlageflächen permanent an der oder den Schlüsselflächen anliegen. Die Federkraft stellt sicher, dass die Absperrklappe zwar stets drehfest mit der Welle verbunden ist, gleichzeitig zur Kompensation der Wärmeausdehnung aber in Längsrichtung auf der Schlüsselfläche verschiebbar ist. Es hat sich deshalb als zweckmäßig erwiesen, dass die Schlüsselfläche geringfügig länger ausgebildet ist als der Befestigungsbereich der Steuerklappe.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung kann nunmehr eine Rundwelle eingesetzt werden, die in entsprechenden runden Durchgängen an dem Schaltsaugrohr oder dem Einsatz (Spacer) ausgebildet sind. Damit wird der ungewünschte „Cross-flow" vermieden oder zumindest erheblich reduziert.
  • Vorzugsweise ist die Absperrklappe als Stahlklappe ausgebildet. Besonders bevorzugt als abgewickelte Blechklappe, bestehend aus einer Ober- und Unterhälfte. Die gewünschte Geometrie der Flügelflächen und der Versickungen lässt sich besonders einfach fertigen, wenn die Absperrklappe als Falt- oder Stanz-Biegeteil ausgeführt ist.
  • Besonders vorteilhaft ist die einteilige Ausbildung der Absperrklappe, vorzugsweise als Blech-Stanz-Biegeteil, wobei die Ober- und Unterhälfte über einem federnden Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind, der die erforderliche Federkraft zum Auseinanderdrücken der Ober- und Unterhälfte nach dem Zu sammenklappen der Hälften aufbringt. Diese selbstfedernde Ausbildung ist fertigungstechnisch besonders interessant, weil die gesamte Absperrklappe mit allen Konturen (Flügelflächen, Versickungen, Rand usw.) in einem Stanzvorgang gefertigt werden kann.
  • Im Rahmen der Montage werden die Ober- und Unterhälfte gegen die Federkraft zusammengedrückt bis die Versickungen in die korrespondierenden Öffnungen der jeweiligen Gegenhälfte eingreifen. Nunmehr wird die Welle in den durch die Versickungen gebildeten Kanal eingeschoben; nach dem Loslassen der Hälften bewirkt die Federkraft, dass die Anlageflächen der Versickungen an den korrespondierenden Schlüsselflächen anliegen. Die Federkraft ist dabei so gewählt, dass sich die Steuerklappe entlang der Längsrichtung der Schlüsselfläche verschieben lässt; dieses wird gleichzeitig durch die bevorzugte Materialpaarung Metall/Metall erzielt. Demzufolge ist die Montage der Absperrklappen auf der Welle auch wesentlich einfacher als beim Stand der Technik, da keine genaue Abstimmung der durchgehenden Vierkantwelle mit den korrespondierend vierkanntigen Durchgängen in den Absperrklappen erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Absperrklappe muss statt dessen für die Montage einfach nur zusammengedrückt werden und die Welle in den durch die paarweisen Versickungen gebildeten Befestigungsbereich eingeschoben werden. Beim Loslassen der Absperrklappe fixiert und zentriert diese sich aufgrund der Federkraft selbstständig auf der Welle, so dass die Anlageflächen der Versickungen gegen die Schlüsselflächen anliegen.
  • Durch das Montageprinzip der vorzugsweise einteiligen Klappe mit inhärenter Federkraft auf der Welle ist die Klappe vorgespannt (auch spielfrei) und trotzdem (wie gefordert) verschiebbar. Da die Lagerung nicht wie beim Stand der Technik über angespitzte Lagerdome oder Lagerzapfen sondern nur über die runde Welle erfolgt, wird der Cross-flow zwischen den einzelnen Saugrohrkanälen minimiert und die Abdichtung verbessert. Die Verwendung einer runden Welle, mit abgefrästen oder geschliffe nen Schlüsselflächen ermöglicht einen einfachen Verbau der Lager (Die Lager können schon vorher intrigiert werden, z.B. mittels Umspitzen).
  • Die Ausbildung der Absperrklappe als Blech-Stanzteil bietet ferner den Vorteil, dass diese wesentlich schlanker ausgebildet werden kann als bekannte Absperrklappen, die als Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet sind. Dieses rührt daher, dass die zumindest einseitig abgeflachte Rundwelle zumindest an den Schlüsselflächen einen wesentlich kleineren Außendurchmesser hat und die Absperrklappen deshalb auch „schlanker" ausgebildet werden können als eine bekannte Kunststoffklappen mit einem notwendigerweise verbreiterten Befestigungsbereich zur Aufnahme einer eckigen Welle. Diese schlankere Ausgestaltung der Absperrklappe bewirkt einen wesentlich geringeren Leistungs- und Druckverlust im Volllastbereich, wenn die Klappe vollständig geöffnet ist und kein Drall zur Verwirbelung im Zylinder gewünscht wird.
  • Als besonders vorteilhaft hat sich die Ausbildung der Absperrklappe als durchgehendes Flügelprofil mit einer ebenen Oberfläche ohne Erhebungen erwiesen. Dabei bilden der oder die Flügelflächen und Befestigungsbereiche in Einbaulage vorzugsweise eine durchgängige Ebene, möglichst ohne Sprünge und Übergänge.
  • Zur Verbesserung der Zentrierung und somit Erhalt eines gleichmäßig umlaufenden Spaltmaßes der Absperrklappe im Strömungskanal hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, an der Steuerklappe an dem Befestigungsbereich Zentrierfedern anzuordnen. Diese bestehen vorzugsweise aus an den stirnseitigen Enden einstückig angeformten und umgebogenen sowie federnden Laschen.
  • Wie zuvor beschrieben kann die Welle in Längserstreckungsrichtung abschnittsweise mehrere voneinander getrennte Schlüsselflächen aufweisen, auf denen jeweils eine erfindungsgemäße Absperrklappe für jeweils einen Saugrohrkanal des Schaltsaugrohrs angeordnet ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. In diesen zeigen:
  • 1 einen Querschnitt durch ein schneckenförmig ausgebildetes Schaltsaugrohr mit zwei in einem Luftverteilungsraum mündenden Saugrohrstutzen,
  • 2 einen Längsschnitt durch das Schaltsaugrohr gemäß 1 mit vier Saugrohrkanälen,
  • 3 eine perspektivische Draufsicht der erfindungsgemäßen Absperrklappe,
  • 4 eine perspektivische Ansicht von unten der erfindungsgemäßen Absperrklappe, die auf eine erfindungsgemäß ausgebildete Welle aufgeschoben ist und
  • 5 einen vergrößerten Querschnitt einer auf eine Welle aufgesetzten Absperrklappe.
  • Bei dem in 1 schematisch dargestellten Schaltsaugrohr wird die Verbrennungsluft über mehrere Einlassstutzen 1 einem Sammler 2 zugeführt, in den erste Ansaugstutzen 3 und zweite Ansaugstutzen 4 von Saugrohrkanälen 5 münden. Über die Saugrohrkanäle 5 wird einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor Verbrennungsluft zugeführt.
  • In dem zweiten Ansaugstutzen 4 befindet sich eine Absperrklappe 10, die sich drehfest auf einer antreibbaren Welle 50 befindet. Die Absperrklappe 10 befindet sich in geöffneter Position. Das Schaltsaugrohrgehäuse besteht aus Polyamid, während die Welle aus Stahl besteht.
  • Bei dem Schnitt gemäß 2 ist zu erkennen, dass vier im Prinzip identische Saugrohrkanäle 5 nebeneinander angeordnet sind, wobei die zweiten Ansaugstutzen mit Hilfe jeweils einer Absperrklappe 10 verschließbar sind. Die Absperrklappen 10 sitzen drehfest auf weiter unten beschriebenen Schlüsselflä chen 52 der angetriebenen runden Welle 50. Die runde Welle 50 hat einen gegebenen Nenndurchmesser und die Schlüsselflächen haben einen geringeren Durchmesser als der Nenndurchmesser. Die Ansaugstutzen münden wiederum in einen Sammler 2.
  • Der genaue Aufbau der erfindungsgemäßen Absperrklappe ist aus den vergrößerten Darstellungen in den 3 bis 5 ersichtlich. Demnach besteht die Absperrklappe 10 aus einer Oberhälfte 12 und einer einstückig über einen Verbindungsabschnitt 14 damit verbundenen Unterhälfte 16. Jede Absperrklappe weist einen mittleren Befestigungsbereich 18 und sich breitseitig radial von dem Befestigungsbereich 18 nach außen erstreckende Flügelbereiche 20 auf.
  • Der Oberhälftenbefestigungsbereich weist zwei aus der Fläche der Oberhälfte nach unten in Richtung der Unterhälfte ragende Oberhälftenversickungen 22 und 24 auf, die im Wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt mit seitlich vertikal Abschnitten und einem die Vertikalabschnitte verbindenden Horizontalabschnitt aufweisen. Diese vertikal- und horizontalen Abschnitte der Oberhälftenversickungen 22, 24 dienen als Anlageflächen der Absperrklappe an den Schlüsselflächen der weiter unten beschriebenen Welle 50. Zwischen den Oberhälftenversickungen 22, 24 weist die Oberhälfte im Befestigungsbereich eine Oberhälftenöffnung auf, in welche eine an der Unterhälfte 16 in Einbaulage nach oben auf die Oberhälfte zu gerichtete Unterhälftenversickung 26 ragt. Die Unterhälftenversickung 26 ist geometrisch genau so aufgebaut wie die Oberhälftenversickungen 22, 24 und erstreckt sich ebenfalls von der Höhe her bis zur Oberseite der Oberhälfte 12. Beidseitig von der Unterhälftenversickung 26 weist die Unterhälfte 16 zwei Unterhälftenöffnungen auf, die geometrisch zur Aufnahme der Außengeometrie der Oberhälftenversickungen angepasst sind (vorliegend rechteckig).
  • Im vorliegenden Fall sind an der an sich runden Welle 50 abschnittsweise voneinander getrennt insgesamt vier Schlüssel flächen mit quadratischem Querschnitt vorgesehen.
  • Im zusammengedrückten Zustand der Absperrklappe 10 kann die in 4 vergrößert dargestellte Welle 50 durch die Versickungen 22, 24, 26 gebildeten Durchgang geschoben werden, bis die Schlüsselflächen 52 innerhalb der Versickungen 22, 24, 26 liegen. Wenn in dieser Stellung die Oberhälfte 12 und die Unterhälfte 16 los gelassen werden, so dass die Federkraft des Verbindungsabschnitts 14 die Oberhälfte 12 und die Unterhälfte 16 auseinander drückt, liegen die Anlageflächen der Versickungen 22, 24, 26 beidseitig die Welle umschließend mit ihren korrespondierend zu den Schlüsselflächen 52 ausgebildeten Geometrien formschlüssig an der Welle an.
  • Da die Schlüsselflächen 52 in Längserstreckungsrichtung etwas länger ausgebildet sind als die Befestigungsbereiche 18 der Absperrklappen, können sich die Absperrklappe 10 axial auf der Welle 50 zur Kompensation von Wärmeausdehnungen und zum Toleranzausgleich verschieben.
  • Die Absperrklappe 10 ist als einteiliges Stanz-Biegeteil ausgebildet, wobei der Verbindungsabschnitt 14 als Federmittel fungiert, um die Oberhälfte 12 und die Unterhälfte 16 auseinanderzudrücken. Die Oberhälfte 14 weist einen umlaufenden, in Richtung auf die Unterhälfte 16 gebogenen Rand 28 auf, welcher die Seitenflächen der Absperrklappe 10 bildet.
  • Die Absperrklappe 10 weist in der Seitenansicht die Profilgeometrie eines Flügels auf, der in der Mitte im Befestigungsbereich 18 am breitesten ist und sich radial nach außen entlang der Flügelbereiche 20 verjüngt.
  • An den stirnseitigen Enden der Oberhälftenversickung 22, 24 sind nach unten ragende Zentrierfedern 30, 32 einstückig angeformt. Diese Zentrierfedern 30, 32 ragen in Axialrichtung mit ihren vertikal verlaufenden Anlageflächen über den Befestigungsbereich 18 hinaus, die sich quer zu den Flügelbereichen 20 der Absperrklappe 10 erstrecken. Diese Zentrierfedern 30, 32 liegen in Einbaulage an der Innenwand des Ansaugstutzens 3, 4 an, sind also geometrisch auf den Innendurchmesser des Schaltsaugrohrs abgestimmt, und zentrieren die Absperrklappe 10 so in dem Schaltsaugrohr.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht mit einfachen Mitteln Herstellungstoleranzen auszugleichen und gewährleistet eine Selbstzentrierung der Absperrklappe auf der Welle innerhalb des Schaltsaugrohrs. Durch die Verwendung einer Blechklappe können Herstelltoleranzen minimiert werden, da eine Blechklappe eine geringere Wärmeausdehnung aufweist als eine Kunststoffklappe aus dem Stand der Technik. Bei der bevorzugten Ausbildung der Absperrklappe als Blech-Stanz-Biegeteil lässt sich die gesamte Geometrie der Absperrklappe in einem Arbeitsgang fertigen; diese Variante ist deshalb besonders kostengünstig zu fertigen. Die Verwendung einer runden Welle mit kantigen Schlüsselflächen ermöglicht eine gute Lagerung über die runden Wellenabschnitte in entsprechenden runden Durchgängen in dem Saugrohrkanal, ohne dass für die Lagerung die aus dem Stand der Technik bekannten angespritzten Lagerdome oder Lagerzapfen benötigt werden. Durch die Verwendung einer runden Welle, die in runden Durchgängen in dem Saugrohr gelagert ist, wird der Cross-flow zwischen den einzelnen Saugrohrkanälen minimiert und die Abdichtung nach außen vereinfacht. Ferner ist durch die Verwendung einer runden Welle mit einzigen Schlüsselflächen der Verbau der Welle ohne Lager möglich (Lager können schon vorher integriert werden, wie z.B. Umspritzen). Schließlich reduziert die im Vergleich zu den bekannten Absperrklappen aus Kunststoff schlanke Ausführungsform den Strömungswiderstand im Saugrohrkanal im geöffneten Zustand.
  • Es versteht sich von selbst, dass die Schlüsselfläche nicht rechteckig oder im quadratischen Querschnitt ausgebildet sein muss. Letztendlich kommt es hauptsächlich darauf an, dass zumindest eine flächige Anlagefläche vorliegt, gegen welche eine korrespondierend ausgebildete Anlagefläche der Versickungen an der Absperrklappe zur Realisierung eines Formschlusses anliegt.
  • 1
    Einlassstutzen
    2
    Sammler
    3
    Ansaugstutzen
    4
    Ansaugstutzen
    5
    Saugrohrkanal
    10
    Absperrklappe
    12
    Oberhälfte
    14
    Verbindungsabschnitt
    16
    Unterhälfte
    18
    Befestigungsbereich
    20
    Flügelbereich
    22
    Oberhälftenversickung
    24
    Oberhälftenversickung
    26
    Unterhälftenversickung
    28
    Rand
    30
    Zentrierfeder
    32
    Zentrierfeder
    50
    Welle
    52
    Schlüsselfläche

Claims (14)

  1. Schaltsaugrohr für Verbrennungsmotoren mit mindestens einem Saugrohrkanal (5), einer drehbar in dem Schaltsaugrohr gelagerten Welle (50) und mindestens einer drehfest auf der Welle (50) angeordneten Absperrklappe (10) zur Regelung der Luftzufuhr je nach Betriebszustand des Verbrennungsmotors, die einen sich axial erstreckenden Befestigungsbereich (18) zur Befestigung auf der Welle (50) und einen zumindest einseitig quer zu dem Befestigungsbereich erstreckenden Flügelbereich (20) aufweist DADURCH GEKENNZEICHNET, dass die Welle (50) als Rundwelle mit mindestens einer Schlüsselfläche (52) zur drehfesten Montage der Absperrklappe (10) ausgebildet ist, dass die Absperrklappe (10) eine Oberhälfte (12) und eine Unterhälfte (16) aufweist, dass die Oberhälfte (12) in einem Oberhälftenbefestigungsbereich mindestens eine Oberhälftenöffnung und mindestens eine in Einbaulage in Richtung der Unterhälfte ragende Oberhälftenversickung (22, 24) mit einer der Schlüsselfläche (52) korrespondierenden Geometrie aufweist, dass die Unterhälfte (16) in einem Unterhälftenbefestigungsbereich mindestens eine Unterhälftenöffnung und mindestens eine in Einbaulage in Richtung der Oberhälfte ragende Unterhälftenversickung (26) mit einer der Schlüsselfläche (52) korrespondierenden Geometrie aufweist, dass die Oberhälftenversickung (22, 24) in Einbaulage in die Unterhälftenöffnung und die Unterhälftenversickung (26) in Einbaulage in die Oberhälftenöffnung eingreift, und dass Federmittel zumindest in Einbaulage zwischen der Oberhälfte (12) und der Unterhälfte (16) wirken.
  2. Schaltsaugrohr nach Anspruch 1, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass Absperrklappe (10) aus Blech besteht.
  3. Schaltsaugrohr nach Anspruch 2, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass die Absperrklappe (10) als Stanz-Biegeteil ausgebildet ist.
  4. Schaltsaugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, DADURCH GEKENNZEICHNET dass die Absperrklappe (10) einteilig ausgebildet ist und die Unterhälfte (16) und die Oberhälfte (12) über einen federnden Verbindungsabschnitt (14) miteinander verbunden sind.
  5. Schaltsaugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass die die Absperrklappe (10) ein strömungsgünstiges Profil aufweist.
  6. Schaltsaugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass die Absperrklappe (10) Zentrierfedern (30, 32) aufweist.
  7. Schaltsaugrohr nach Anspruch 6, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass die Zentrierfedern (30, 32) an den stirnseitigen Enden des Befestigungsbereichs (18) ausgebildet sind.
  8. Schaltsaugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass die Welle in Längserstreckungsrichtung abschnittsweise mehrere Schlüsselflächen (52) aufweist, auf denen jeweils eine Absperrklappe (10) angeordnet ist.
  9. Absperrklappe (10) für ein Schaltsaugrohr eines Verbrennungsmotors mit mindestens einem Saugrohrkanal (5), einer drehbar in dem Schaltsaugrohr gelagerten Welle (50) und mindestens einer drehfest auf der Welle (50) angeordneten Absperrklappe (10) zur Regelung der Luftzufuhr je nach Betriebszustand des Verbrennungsmotors, die einen sich axial erstreckenden Befestigungsbereich (18) zur Befestigung auf der Welle (50) und einen zumindest einseitig quer zu dem Befestigungsbereich erstreckenden Flügelbereich (20) aufweist DADURCH GEKENNZEICHNET, dass diese eine Oberhälfte (12) und eine Unterhälfte (16) aufweist, dass die Oberhälfte (12) in einem Oberhälftenbefestigungsbereich mindestens eine Oberhälftenöffnung und mindestens eine in Einbaulage in Richtung der Unterhälfte (16) ragende Oberhälftenversickung (22, 24) mit einer Schlüsselfläche (52) der Welle (50) korrespondierenden Geometrie aufweist, dass die Unterhälfte (16) in einem Unterhälftenbefestigungsbereich mindestens eine Unterhälftenöffnung und mindestens eine in Einbaulage in Richtung der Oberhälfte (12) ragende Unterhälftenversickung (26) mit einer mit der Schlüsselfläche (52) der Welle (50) korrespondierenden Geometrie aufweist, dass die Oberhälftenversickung (22, 24) in Einbaulage in die Unterhälftenöffnung und die Unterhälftenversickung (26) in Einbaulage in die Oberhälftenöffnung eingreift, und dass Federmittel zwischen der Oberhälfte (12) und der Unterhälfte (16) wirken.
  10. Absperrklappe (10) nach Anspruch 9, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass diese als Blech-Stanz-Teil ausgebildet ist.
  11. Absperrklappe (10) nach Anspruch 9 oder 10, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass die Oberhälftenversickung (22, 24) und die Unterhälftenversickung (26) geometrisch gleich ausgebildet sind.
  12. Runde Welle (50) mit einem gegebenen Nenndurchmesser für ein Schaltsaugrohr eines Verbrennungsmotors mit mindestens einem Saugrohrkanal (5), die drehbar in dem Schaltsaugrohr zur Steuerung von mindestens einer Absperrklappe (10) gelagert ist, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass diese mindestens eine kantige Schlüsselfläche (52) aufweist, die sich zwischen zwei runden Wellabschnitten erstreckt und einen geringeren Durchmesser aufweist als der Nenndurchmesser.
  13. Runde Welle (50) nach Anspruch 10, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass diese abschnittsweise mehrere Schlüsselflächen (52) aufweist.
  14. Welle (50) nach Anspruch 11, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass die Schlüsselflächen (52) jeweils über runde Wellenabschnitte abgegrenzt sind.
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