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Die
Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einem elastischen
Verbindungsstutzen und ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen
Verbindungsstutzens für einen Verbrennungsmotor.
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Aus
der
DE 10 2004
037 187 A1 ist ein Verbrennungsmotor mit einem elastischen
Verbindungsstutzen bekannt. Der elastische Verbindungsstutzen besitzt
zwei Kanalröhren, und zwar eine Kanalröhre für
Kraftstoff/Luft-Gemisch und eine zweite Kanalröhre für
weitgehend kraftstofffreie Luft. Der Verbindungsstutzen besteht
aus einem elastischen Material und durch die beiden separat voneinander
ausgeführten Kanalröhren wird eine ausreichend
Elastizität des Verbindungsstutzens erreicht, so dass Relativbewegungen
zwischen der Gemischzuführeinrichtung und dem Verbrennungsmotor
im Betrieb ausgeglichen werden können.
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Aus
der
EP 1 221 545 A2 ist
ein Verbrennungsmotor bekannt, bei dem der Ansaugkanal stromab eines
Vergasers durch eine Trennwand in zwei Kanäle geteilt ist.
Einer der Kanäle führt Kraftstoff/Luft-Gemisch
und der andere Kanal Verbrennungsluft, die je nach Betriebszustand
unterschiedliche Kraftstoffmengen enthalten kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor mit
einem elastischen Verbindungsstutzen zu schaffen, bei dem der elastische Verbindungsstutzen
eine ausreichend große Elastizität und gleichzeitig
eine hohe Stabilität aufweist. Eine weitere Aufgabe der
Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen
Verbindungsstutzens anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird bezüglich des Verbrennungsmotors durch einen
Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur
Herstellung eines elastischen Verbindungsstutzens mit den Merkmalen
des Anspruchs 18 gelöst.
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Um
einen einfachen Aufbau des Verbrennungsmotors zu erreichen, ist
vorgesehen, dass in dem elastischen Verbindungsstutzen ein erster
Kanal für Kraftstoff/Luft-Gemisch und ein zweiter Kanal
für Verbrennungsluft ausgebildet sind. Die beiden Kanäle
sind dabei durch eine Trennwand voneinander getrennt. Die in Längsrichtung
des Verbindungsstutzens verlaufende Trennwand erhöht die
Stabilität des Verbindungsstutzens in Längsrichtung,
so dass der Verbindungsstutzen weniger elastisch ist. Diese höhere
Steifigkeit kann jedoch nicht beliebig durch ein anderes Material
oder geringere Wandstärken ausgeglichen werden, da geringere
Wandstärke oder die Wahl eines weicheren Materials für
den elastischen Verbindungsstutzen ein Einfallen der Kanalwände des
Verbindungsstutzens in bestimmten Betriebszuständen begünstigen
können. Dabei knickt der Verbindungsstutzen ab, so dass
die Kanäle zeitweilig zumindest teilweise verschlossen
werden können. Dies kann zu Laufverhaltensstörungen
bis zum Ausgehen des Verbrennungsmotors führen.
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Um
dennoch eine ausreichend hohe Elastizität des Verbindungsstutzens
zu erreichen, ist vorgesehen, dass die Trennwand zwischen dem ersten und
dem zweiten Anschlussende um ihre Längsmittelachse verdreht
ist. Das Verdrehen der Trennwand um ihre Längsmittelachse
verringert die Steifigkeit des Verbindungsstutzens in seiner Längsrichtung. Dabei
kann eine ausreichende Dicke und Steifigkeit der Trennwand gewährleistet
werden, so dass die Funktion des Verbindungsstutzens sichergestellt
ist.
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Vorteilhaft
schließt die Endkante der Trennwand an dem ersten Anschlussende
mit der Endkante der Trennwand an dem zweiten Anschlussende senkrecht
zur Ebene des ersten Anschlussendes gesehen einen Winkel von etwa
10° bis etwa 180° ein. Vorteilhaft beträgt
der Winkel von etwa 25° bis etwa 60°, insbesondere
bis etwa 45°. Die Trennwand ist damit zwischen dem ersten
und dem zweiten Anschlussende um etwa 10° bis etwa 180° um
ihre Längsmittelachse verdreht. Dadurch kann eine ausreichend
hohe Elastizität des Verbindungsstutzens erreicht werden.
Gleichzeitig ist eine Entformung des Verbindungsstutzens bei Herstellung
in einem Spritzgussverfahren oder bei der Herstellung durch Vulkanisation
noch möglich. Es hat sich ferner gezeigt, dass sich durch
das Verdrehen der Trennwand günstige Einbauverhältnisse
ergeben, da auch die Krafftstoffzuführeinrichtung um einen
entsprechenden Winkel gedreht montiert werden kann. Dadurch kann der
zur Verfügung stehende Bauraum besser ausgenutzt werden.
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Vorteilhaft
weist die Längsmittelachse der Trennwand am ersten Anschlussende
zur Längsmittelachse der Trennwand am zweiten Anschlussende einen
senkrecht zur Längsmittelachse im ersten Anschlussende
und senkrecht zur Zylinderlängsachse des Verbrennungsmotors
gemessenen Abstand auf. Das zweite Anschlussende ist demnach gegenüber dem
ersten Anschlussende bezogen auf die Zylinderlängsachse
seitlich versetzt. Durch den seitlichen Versatz der beiden Anschlussenden
zueinander wird eine weitere Erhöhung der Elastizität
erreicht, ohne dass die Stabilität des Verbindungsstutzens
merklich beeinträchtigt wird. Auch der seitliche Versatz
ermöglicht eine bessere Ausnutzung des zur Verfügung
stehenden Bauraums, so dass der Verbrennungsmotor insgesamt einen
geringeren Bauraum benötigt. Der Abstand beträgt
vorteilhaft etwa 2 mm bis etwa 15 mm, insbesondere etwa 4 mm bis
etwa 10 mm. Dieser Versatz ist ausreichend, um eine höhere
Elastizität des Verbindungsstutzens zu erreichen. Da der
Abstand vergleichsweise gering ist, ist dennoch eine Entformung
des Verbindungsstutzens möglich, auch wenn der Verbindungsstutzen
mit nur zwei Kernen in einem Vulkanisationsverfahren oder in einem
Spritzgussverfahren hergestellt wird.
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Vorteilhaft
ist das erste Anschlussende gegenüber dem zweiten Anschlussende
geneigt. Die Neigung der beiden Anschlussenden zueinander führt
zu unterschiedlichen Kanallängen der beiden Kanäle. Über
die Neigung kann das gewünschte Verhältnis der
Kanallängen zueinander eingestellt werden. Gleichzeitig
führt auch die Neigung der Anschlussenden zueinander dazu,
dass der zur Verfügung stehende Bauraum besser ausgenutzt
werden kann. Der Anschlussflansch am Zylinder kann kürzer und
der Verbindungsstutzen stattdessen länger ausgebildet werden.
Dadurch, dass eine größere Kanallänge
in dem Verbindungsstutzen aus Kunststoff, insbesondere aus Gummi,
und ein kürzerer Kanalabschnitt in dem metallischen Zylinderflansch
ausgebildet sind, wird das Gewicht des Verbrennungsmotors insgesamt
verringert. Vorteilhaft beträgt der Winkel zwischen dem
ersten und dem zweiten Anschlussende etwa 15° bis etwa
60°, insbesondere etwa 25° bis etwa 45°.
Vorteilhaft öffnet der Winkel zwischen den beiden Anschlussenden
auf die dem Gemischkanal zugewandte Seite des Verbindungsstutzens.
Dadurch ergibt sich eine größere Länge
für den Gemischkanal und eine kleinere Länge für
den Luftkanal. Dies führt zu einem verbesserten Laufverhalten des
Verbrennungsmotors.
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Vorteilhaft
liegt das erste Anschlussende dem Zylinder zugewandt und das zweite
Anschlussende der Gemischzuführeinrichtung zugewandt. Die Endkante
der Trennwand am ersten Anschlussende liegt vorteilhaft in einer
senkrecht zur Zylinderachse liegenden Ebene. Dadurch münden
der Gemischkanal und der Luftkanal am Zylinderflansch übereinander.
Dadurch wird eine symmetrische Zufuhr von Spülvorlagenluft
zu beiden Zylinderseiten ermöglicht. Vorteilhaft ist das
erste An schlussende gegenüber der Zylinderlängsachse
um einen Winkel von etwa 3° bis etwa 30° geneigt.
Die Neigung des Zylinderflanschs schafft ausreichend Bauraum für
die Befestigung des Verbindungsstutzens. Gleichzeitig kann der Zylinderflansch
vergleichsweise kurz ausgebildet werden. Der Winkel zwischen dem
ersten Anschlussende und der Zylinderlängsachse öffnet
dabei vorteilhaft auf die dem Gemischkanal zugewandte Seite. Vorteilhaft öffnet
der Winkel zwischen dem ersten Anschlussende und der Zylinderlängsachse
auf die dem Kurbelgehäuse zugewandte Seite.
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Bei
Kanälen, die Kraftstoff/Luft-Gemisch zum Verbrennungsmotor
zuführen, kann sich Kraftstoff an den Kanalwänden
niederschlagen, der beim Schwenken des Verbrennungsmotors schwallartig zum
Verbrennungsmotor gelangen und das Laufverhalten des Verbrennungsmotors
beeinträchtigen kann. Um dies zu vermeiden, ist vorgesehen,
dass mindestens ein in dem Verbindungsstutzen ausgebildeter Kanal
eine strukturierte Innenoberfläche aufweist. Vorteilhaft
weist die Innenoberfläche eine Vielzahl von pyramidenförmigen
Erhebungen auf. Zwischen den Erhebungen kann sich der Kraftstoff
ansammeln. Eine Tropfen – oder Pfützenbildung
von Kraftstoff in dem Kanal kann dadurch vermieden werden. Vorteilhaft
besitzen die Erhebungen Seitenflächen, die in Kanallängsrichtung
ausgerichtet sind. Da in einigen Betriebszuständen sowohl über
den Luftkanal als auch über den Gemischkanal Kraftstoff/Luft-Gemisch
zugeführt wird, ist vorgesehen, dass beide Kanäle
eine strukturierte Innenoberfläche aufweisen. Durch die
Ausrichtung der Erhebungen in Kanallängsrichtung kann trotz
der Erhebungen auf beiden Seiten der Trennwand ein Entformen des
Verbindungsstutzens bei der Herstellung in einem Spritzgussverfahren
ermöglicht werden.
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Vorteilhaft
ist das erste Anschlussende an einem ersten Anschlussflansch und
das zweite Anschlussende an einem zweiten Anschlussflansch ausgebildet.
Dadurch kann der Verbindungsstutzen auf einfache Weise an angrenzenden
Bauteilen festgelegt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein,
dass ein oder beide Anschlussenden an einem separaten Anschlussflansch
festgelegt sind.
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Für
ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen Verbindungsstutzens
für einen Verbrennungsmotor, wobei der Verbindungsstutzen
zwei Kanäle aufweist, die durch eine in Längsrichtung
der Kanäle verlaufende Trennwand voneinander getrennt sind,
ist vorgesehen, dass für jeden Kanal ein Kern verwendet
wird, und dass die beiden Kerne zum Entformen des Verbindungsstutzens
relativ zueinander bewegt werden.
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Beim
Entformen des elastischen Verbindungsstutzens müssen die
Kanäle aufgeweitet werden, so dass der Verbindungsstutzen
von den Kernen abgezogen werden kann. Die Trennwand kann jedoch
nicht ausweichen, da an beiden Seiten der Trennwand ein Kern angeordnet
ist. Dadurch, dass die beiden Kerne zum Entformen relativ zueinander bewegt
werden, kann der Abstand der Kerne im Bereich der Trennwand vergrößert
werden, so dass ein Entformen des Verbindungsstutzens gut möglich
ist. Der Verbindungsstutzen besteht vorteilhaft aus einem Kunststoff
einschließlich Gummi und wird in einem Spritzgussverfahren oder,
bei der Herstellung aus Gummi, in einem Vulkanisationsverfahren
hergestellt.
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Vorteilhaft
werden die Kerne zum Entformen in einer Zugrichtung relativ zueinander
bewegt, die zur Längsmittelachse der Trennwand des Verbindungsstutzens
geneigt ist. Dadurch, dass die Zugrichtung zur Trennwand des Verbindungsstutzens geneigt
ist, wird eine übermäßige Dehnung des
Verbindungsstutzens nach außen vermieden. Durch die Bewegung
quer zur Trennwand des Verbindungsstutzens kann auf einfache Weise
der Abstand der Kerne im Bereich der Trennwand vergrößert
werden.
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Es
ist vorgesehen, dass mindestens ein Kanal eine strukturierte Innenoberfläche
besitzt, die pyramidenförmige Erhebungen umfasst. Um sicherzustellen,
dass die pyramidenförmige Erhebungen entformt werden können,
ist vorgesehen, dass die Erhebungen, insbesondere die in Kanallängsrichtung
liegenden Seitenflächen der Erhebungen, etwa parallel zur
Zugrichtung ausgerichtet sind. Dadurch wird ein Abreißen
der Erhebungen bei der Relativbewegung der Kerne zueinander vermieden.
Die parallel zur Zugrichtung ausgerichteten Flächen der
pyramidenförmigen Erhebungen können außerdem
in Zugrichtung ohne weiteres entformt werden. Es ist vorgesehen, dass
die beiden Kerne zum Entformen um einen Hub relativ zueinander bewegt
werden, der mindestens der in Zugrichtung gemessenen Höhe
der Erhebungen entspricht. Dabei wird vorteilhaft nur einer der Kerne
bewegt, während der andere Kern ortsfest angeordnet sein
kann.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
schematischen Längsschnitt durch einen Verbrennungsmotor,
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2 eine
perspektivische Darstellung des Verbindungsstutzens des Verbrennungsmotors
aus 1,
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3 und 4 Seitenansichten
auf den Verbindungsstutzen aus 2,
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5 einen
Schnitt entlang der Linie V-V in 4,
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6 eine
Seitenansicht in Richtung des Pfeils VI in 4,
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7 einen
Schnitt entlang der Linie VII-VII in 6,
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8 und 9 perspektivische
Darstellungen eines Ausführungsbeispiels eines Verbindungsstutzens,
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10 und 11 Seitenansichten
des Verbindungsstutzens aus den 8 und 9,
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12 eine
Seitenansicht in Richtung des Pfeils XII in 11,
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13 eine
Seitenansicht in Richtung des Pfeils XIII in 12,
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14 eine
Seitenansicht in Richtung des Pfeils XIV in 12,
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15 eine
Seitenansicht eines Zwischenrings,
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16 eine
Seitenansicht in Richtung des Pfeils XVI in 15,
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17 eine
Seitenansicht in Richtung des Pfeils XVII in 15,
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18 eine
schematische Schnittdarstellung des Verbindungsstutzens aus den 8 bis 14 an
einem Zylinder,
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19 eine
perspektivische Darstellung von Kernen zur Herstellung eines Verbindungsstutzens mit
einem daran angeordneten Verbindungsstutzen,
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20 eine
Seitenansicht der Kerne aus 19,
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21 einen
Schnitt durch einen Verbindungsstutzen,
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22 die
Einzelheit XXII aus 21 in vergrößerter
Darstellung,
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23 eine
Draufsicht auf eine Innenoberfläche des Verbindungsstutzens
in Richtung des Pfeils XXIII in 22,
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24 eine
Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verbindungsstutzens
zwischen einem Vergaser und einem Zylinder,
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25 die
Anordnung aus 24 in Explosionsdarstellung,
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26 eine
perspektivische schematische Darstellung des Verbindungsstutzens
aus den 24 und 25,
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27 eine
Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verbindungsstutzens
zwischen einem Vergaser und einem Verbrennungsmotor,
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28 die
Anordnung aus 27 in Explosionsdarstellung,
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29 der
Verbindungsstutzen aus den 27 und 28 in
perspektivischer schematischer Darstellung.
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Der
in 1 gezeigte Verbrennungsmotor 1 ist ein
Einzylindermotor, und zwar ein mit Spülvorlage arbeitender
Zweitaktmotor. Der Verbrennungsmotor 1 kann beispielsweise
zum Antrieb des Werkzeugs eines handgeführten Arbeitsgeräts
wie einer Motorsäge, eines Trennschleifers oder dgl. dienen.
Der Verbrennungsmotor 1 besitzt einen Zylinder 2,
in dem ein Brennraum 3 ausgebildet ist. Der Brennraum 3 ist von
einem hin- und hergehend im Zylinder 2 gelagerten Kolben 5 begrenzt,
der über ein Pleuel 6 eine in einem Kurbelgehäuse 4 drehbar
gelagerte Kurbelwelle 7 rotierend antreibt. Am Zylinder 2 münden
ein Zuführkanal 8 für Luft und ein Gemischkanal 10.
Der Zuführkanal 8 mündet über
einen Lufteinlass 9 am Zylinder 2. Vorteilhaft
sind zwei Lufteinlassöffnungen beidseitig der in 1 gezeigten
Schnittebene vorgesehen. Der Gemischkanal 10 mündet
mit einem vom Kolben 5 schlitzgesteuerten Gemischeinlass 11 am
Zylinder 2.
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Der
Verbrennungsmotor 1 besitzt insgesamt vier Überströmkanäle 12, 15,
die symmetrisch zu der in 1 gezeigten
Schnittebene angeordnet sind. Die einlassnahen Überströmkanäle 12 münden
mit Überströmfenstern 13 in den Brennraum 3 und
die dem Gemischeinlass 10 abgewandt liegenden Überströmkanäle 15 mit Überströmfenstern 16.
Aus dem Brennraum 3 führt ein Auslass 17.
Der Kolben 5 besitzt mindestens eine Kolbentasche 14.
Vorteilhaft sind zwei Kolbentaschen 14 beidseitig der in 1 als
Schnittebene gezeigten Symmetrieebene angeordnet. Über
die Kolbentasche 14 ist der Lufteinlass 9 im Bereich
des unteren Totpunkts des Kolbens 5 mit den Überströmfenstern 13 und 16 der Überströmkanäle 12 und 15 verbunden,
so dass über die Kolbentasche 14 Spülvorlagenluft
in den Überströmkanälen 12 und 15 vorgelagert
werden kann.
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Der
Zylinder 2 besitzt einen Zylinderflansch 19, an
dem ein Verbindungsstutzens 20 festgelegt ist. Der Verbindungsstutzens 20 besteht
im Wesentlichen aus einem elastischen Material, vorteilhaft aus einem
Kunststoff, insbesondere aus einem Gummi oder einem Elastomer. In
dem elastischen Verbindungsstutzen 20 sind der Luftkanal 8 und
der Gemischkanal 10 als vollständig voneinander
getrennte Kanäle geführt. Der Verbindungsstutzen 20 besitzt einen
ersten Anschlussflansch 34, der am Zylinderflansch 19 fixiert
ist. Am gegenüberliegenden Ende besitzt der Verbindungsstutzen 20 einen
Anschlussflansch 35, der an einem Vergaser 21 festgelegt
ist. Der Vergaser 21 ist mit einem Luftfilter 22 verbunden. Der
Luftfilter 22 besitzt Filtermaterial 23, das einen Reinraum 24 von
der Umgebung trennt. Im Reinraum 24 mündet ein
im Vergaser 21 geführter Ansaugkanal 25.
Im Vergaser 21 ist eine Chokeklappe 28 und stromab
der Chokeklappe 28 eine Drosselklappe 29 schwenkbar
gelagert. Die Drosselklappe 29 ist dabei bezogen auf eine
Strömungsrichtung 26 vom Luftfilter 22 zum
Zylinder 2 stromab der Chokeklappe 28 angeordnet.
In der in 1 gezeigten vollständig
geöffneten Stellung ist die Chokeklappe 28 in
Richtung einer Ansaugkanallängsachse 27 ausgerichtet.
Die Drosselklappe 29 ist in weitgehend geschlossener Stellung
gezeigt. In vollständig geöffneter Stellung liegt
die Drosselklappe 29 ebenfalls in Richtung der Ansaugkanallängsachse 27 ausgerichtet.
Die Drosselklappe 29 und die Chokeklappe 28 liegen
damit in einer Ebene, so dass der Ansaugkanal 25 durch
die beiden vollständig geöffneten Klappen 28, 29 weitgehend
in zwei Kanalabschnitte geteilt ist.
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In
den Ansaugkanal 25 münden eine Hauptkraftstofföffnung 30 sowie
mehrere Nebenkraftstofföffnungen 31. Die Kraftstofföffnungen 30 und 31 münden
dabei auf der Seite der Chokeklappe 28 und der Drosselklappe 29 in
den Ansaugkanal 25, die stromauf des Gemischkanals 10 liegt.
Die gegenüberliegende Seite des Ansaugkanals 25 liegt
stromauf des Zuführkanals 8 für Luft.
Die Kraftstofföffnungen 30 und 31 sind
von einer Kraftstoffkammer 32 gespeist. Die Kraftstoffkammer 32 ist
vorteilhaft die Regelkammer des als Membranvergaser ausgebildeten
Vergasers 21.
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Der
Verbindungsstutzen 20 besitzt eine Trennwand 33,
an der die Drosselklappe 29 in vollständig geöffneter
Stellung teilweise anliegen kann. Im Bereich des Anschlussflanschs 35 ist
am Verbindungsstutzen 20 ein Zwischenring 47 vorgesehen, der
beispielsweise aus einem formstabilen Kunststoff oder aus Metall
bestehen kann und an dem die Drosselklappe 29 ebenfalls
anliegen kann. Der Zwischenring 47 kann einen Trennwandabschnitt
besitzen, der die Trennwand 33 des Verbindungsstutzens 20 abstützt.
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Wie
in 1 schematisch angedeutet ist, sind der Zuführkanal 8 und
der Gemischkanal 10 an ihrer Innenoberfläche strukturiert
ausgebildet. Der Zuführkanal 8 besitzt eine Rändelung 42 und
der Gemischkanal 10 eine Rändelung 43.
Die Rändelung ist jeweils nur schematisch gezeigt und kann
sich jeweils über einen Teil der Länge der Kanäle 8, 10 oder über deren
gesamte Länge erstrecken. Es kann auch vorgesehen sein,
dass nur im Zuführkanal 8 oder vorteilhaft nur
im Gemischkanal 10 eine Strukturierung, insbesondere eine
Rändelung 42, 43 vorgesehen ist.
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Wie 1 zeigt,
ist der Zylinderflansch 19 zur Zylinderlängsachse 18 um
einen Winkel α geneigt, der vorteilhaft etwa 1° bis
etwa 15° betragen kann. Der Winkel α öffnet
dabei zum Kurbelgehäuse 4 und zum Gemischkanal 10 hin.
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Im
Betrieb des Verbrennungsmotors 1 wird beim Aufwärtshub
des Kolbens 5 Kraftstoff/Luft-Gemisch durch den Gemischkanal 10 ins
Kurbelgehäuse 4 angesaugt. Über die Kolbentasche 14 wird
in den Überströmkanälen 12, 15 Verbrennungsluft
aus dem Zuführkanal 8 vorgelagert. Bei Teillast
oder im Leerlauf kann die Verbrennungsluft, die durch den Zuführkanal 8 zugeführt
wird, Kraftstoff enthalten. Im Volllastbetrieb, wenn die Drosselklappe 29 parallel zur
Ansaugkanallängsachse 27 ausgerichtet liegt, ist die über
den Zuführkanal 8 zugeführte Verbrennungsluft
vorteilhaft weitgehend kraftstofffrei.
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Beim
Abwärtshub des Kolbens 5 wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch
im Kurbelgehäuse 4 verdichtet. Sobald die Überströmfenster 13 und 16 vom
abwärts fahrenden Kolben 5 geöffnet werden,
strömt zunächst die vorgelagerte Spülvorlagenluft
in den Brennraum 3 ein. Anschließend strömt
Kraftstoff/Luft-Gemisch aus dem Kurbelgehäuse 4 nach. Beim
Aufwärtshub des Kolbens 5 wird das Gemisch im
Brennraum 3 verdichtet und im Bereich des oberen Totpunkts
des Kolbens 5 gezündet. Der Kolben 5 bewegt
sich dabei in Richtung der Zylinderlängsachse 18 des
Zylinders 2.
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Beim
Abwärtshub des Kolbens 5 wird zunächst
der Auslass 17 geöffnet, so dass Abgase aus dem
Brennraum 3 entweichen können. Anschließend werden
die Überströmfenster 13 und 16 geöffnet.
Die durch die Überströmfenster 13 und 16 in
den Brennraum 3 einströmende Spülvorlagenluft
verdrängt die restlichen Abgase aus dem Brennraum 3 und
spült diese durch den Auslass 17 aus. Dadurch
wird eine gute Trennung der Abgase von dem aus dem Kurbelgehäuse 4 nachströmenden
Frischgemisch erreicht.
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Beim
Einbau des Verbrennungsmotors 1 in ein handgeführtes
Arbeitsgerät wie eine Motorsäge, einen Trennschleifer,
einen Freischneider oder dgl. wird der Verbrennungsmotor 1 von
den Handgriffen des Arbeitsgeräts schwingungsentkoppelt
gelagert, um die Belastung des Bedieners gering zu halten. Vorteilhaft
ist auch der Vergaser 21 vom Verbrennungsmotor 1 schwingungsentkoppelt,
so dass auch am Vergaser 21 nur geringe Schwingungsbelastungen
auftreten. Der Verbindungsstutzen 20 muss die im Betrieb
auftretenden Relativbewegungen zwischen dem Vergaser 21 und
dem Zylinder 2 des Verbrennungsmotors 1 überbrücken.
Hierzu ist eine ausreichende Elastizität des Verbindungsstutzens 20 erforderlich.
Gleichzeitig muss der Verbindungsstutzen 20 eine ausreichende
Stabilität aufweisen.
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In
den 2 bis 7 ist die Gestaltung des Verbindungsstutzens 20 im
Einzelnen gezeigt. Wie die 2 und 3 zeigen,
besitzt der erste Anschlussflansch 34 drei Befestigungsöffnungen 36 zur Fixierung
des Verbindungsstutzens 20 am Zylinder 2. Die
Befestigungsöffnungen 36 sind in einem Kern 37 ausgebildet,
der auch im Schnitt in 5 gezeigt ist. Der Kern 37 besteht
aus einem formstabilen Material, vor teilhaft aus einem Leichtmetall
wie Aluminium oder dgl.. Der Kern 37 kann dabei selbst
aus mehreren Komponenten, beispielsweise einer härteren
und einer weicheren Komponente bestehen, um gute Festigkeitseigenschaften,
eine gute Anbindung an das elastische Material 46 des Verbindungsstutzens und
eine hohe Lebensdauer im Betrieb erreichen. Der Kern 37 ist
vom elastischen Material 46 des Verbindungsstutzens 20 umspritzt.
Im Bereich der Befestigungsöffnungen 36 ist das
elastische Material 46 ausgespart, so dass eine gute Fixierung
des Verbindungsstutzens 20 am Zylinderflansch 19 möglich
ist. Es können hohe Anpresskräfte erzielt werden,
so dass eine ausreichende Dichtheit erreicht wird.
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Wie 2 zeigt,
besitzt die Trennwand 33 am zweiten Anschlussflansch 35 eine
Endkante 45, die im Ausführungsbeispiel etwa senkrecht
zur Längsmittelachse 41 (5) der Trennwand 33 verläuft.
Die Endkante 45 muss nicht gerade ausgeführt sein,
sondern kann auch eine kreisförmige Aussparung aufweisen,
beispielsweise für die Drosselklappe 29. Am zweiten
Anschlussflansch 35 besitzt der Verbindungsstutzen 20 eine
Aufnahme 48 für den Zwischenring 47.
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In 3 ist
der erste Anschlussflansch 34 gezeigt. Am ersten Anschlussflansch 34 mündet
der Zuführkanal 8 mit einer Mündungsöffnung 39 und
der Gemischkanal 10 mit einer Mündungsöffnung 40. Wie 3 zeigt,
ist am ersten Anschlussflansch 34 eine Dichtung 38 angespritzt,
die aus dem elastischen Material 46 des elastischen Verbindungsstutzens 20 besteht.
Die Dichtung 38 umgibt beide Mündungsöffnungen 39 und 40.
Die Trennwand 33 besitzt am ersten Anschlussflansch 34 eine
End kante 44, an der ebenfalls die Dichtung 38 angespritzt
ist, so dass die beiden Kanäle 8, 10 am
ersten Anschlussflansch 34 durch die Dichtung 38 vollständig
voneinander getrennt sind. In 3 ist auch
die Lage der Zylinderlängsachse 18 bei einer Blickrichtung
senkrecht auf den ersten Anschlussflansch 34 schematisch
gezeigt. Wie 3 zeigt, liegt die Endkante 44 der Trennwand 33 senkrecht
zur Zylinderlängsachse 18.
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Wie 4 zeigt,
mündet am zweiten Anschlussflansch 35 der Zuführkanal 8 mit
einer Mündungsöffnung 49 und der Gemischkanal 10 mit
einer Mündungsöffnung 50. Die beiden
Mündungsöffnungen 49 und 50 sind
durch die ebene, vergleichsweise dünne Trennwand 33 voneinander
getrennt. Die Endkante 45 ist gegenüber der Endkante 44 in
einer Projektion in die Ebene des ersten Anschlussflanschs 34 um
einen Winkel β geneigt. Der Winkel β beträgt
vorteilhaft etwa 10° bis etwa 180°, zweckmäßig
etwa 10° bis etwa 60° und insbesondere etwa 25° bis
etwa 45°. Als besonders vorteilhaft wird ein Winkel β von
etwa 30° angesehen. Durch die Neigung der beiden Endkanten 44, 45 zueinander
ist die Trennwand 33 über ihre gesamte Länge
um ihre Längsmittelachse 41 (siehe auch 5)
verdreht. Dadurch wird die Steifigkeit des Verbindungsstutzens 20 in
Längsrichtung verringert. Sind die Endkanten 44 oder 45 nicht
geradlinig, sondern beispielsweise bogenförmig oder dgl.
ausgeführt, so beziehen sich die Angaben für den
Winkel β auf die Verlängerung der Trennwand 33 in
die Ebene der Anschlussflansche 34 bzw. 35.
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Aufgrund
der Verdrehung der Trennwand 33 ergibt sich bei der Schnittdarstellung
in 7 eine zur Längsmittelachse 41 der Trennwand 33 geneigte Schnittkante.
In 7 sind auch der eingespritzte Kern 37 und
die angespritzte Dichtung 38 gut sichtbar. Die Rändelung 43 ist
in 7 nur angedeutet.
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Wie 5 zeigt,
ist der erste Anschlussflansch 34 gegenüber dem
zweiten Anschlussflansch 35 um einen Winkel γ geneigt,
der etwa 15° bis etwa 60°, insbesondere etwa 25° bis
etwa 45° beträgt. Als vorteilhaft wird ein Winkel γ von
etwa 35° bis etwa 40° angesehen. Der Winkel γ öffnet
dabei zum Gemischkanal 10. Der Winkel γ ist in
einer Ebene gemessen, die quer zur Trennwand 33, vorteilhaft
senkrecht zur Endkante 44 der Trennwand 33 liegt.
Aufgrund des Winkels γ ist der Gemischkanal 10 im
Verbindungsstutzen 20 länger als der Zuführkanal 8.
Durch die Neigung der Anschlussflansche 34 und 35 zueinander
kann ein geeignetes Kanallängenverhältnis von Zuführkanal 8 und
Gemischkanal 10 eingestellt werden.
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In
den 8 bis 14 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Verbindungsstutzens 60 gezeigt. Gleiche Bezugszeichen
kennzeichnen dabei gleiche Elemente wie in den 1 bis 7.
Im Verbindungsstutzen 60 sind ebenfalls ein Zuführkanal 8 und
ein Gemischkanal 10 ausgebildet, die durch eine Trennwand 33 voneinander
getrennt sind. Der Verbindungsstutzen 60 besitzt einen
ersten Anschlussflansch 34 mit Befestigungsöffnungen 36 und
einem Kern 37 sowie einen zweiten Anschlussflansch 35.
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Wie
die 10 und 11 zeigen,
verläuft die Endkante 44 der Trennwand 33 am
ersten Anschlussflansch 34 senkrecht zur Zylinderlängsachse 18.
Wie die 10 und 11 zeigen,
be sitzt die Längsmittelachse 41 am ersten Anschlussflansch 34 zur
Längsmittelachse 41 am zweiten Anschlussflansch 35 einen
seitlichen Versatz a. Der Versatz a ist dabei von einer Projektion
der Längsmittelachse 41 in die Ebene des ersten
Anschlussflanschs 34 und senkrecht zur Zylinderlängsachse 18 gemessen.
Der Versatz a besteht zu einer Ebene, die durch die Längsmittelachse 41 am
ersten Anschlussflansch 34 und die Zylinderlängsachse 18 aufgespannt
wird. Diese Ebene steht senkrecht auf die Blattebene in den 10 und 11.
Der Abstand a beträgt vorteilhaft etwa 2 mm bis etwa 15
mm, insbesondere etwa 4 mm bis etwa 10 mm.
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Wie 11 zeigt,
ist die Endkante 45 der Trennwand 33 am zweiten
Anschlussflansch 35 gegenüber der Endkante 44 am
ersten Anschlussflansch 34 um einen Winkel β geneigt.
Der Winkel β beträgt vorteilhaft etwa 10° bis
etwa 180°, insbesondere etwa 25° bis etwa 45°.
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Wie 12 zeigt,
ist der erste Anschlussflansch 34 gegenüber dem
zweiten Anschlussflansch 35 um einen Winkel γ geneigt,
der dem Winkel γ des ersten Anschlussstutzens 20 entspricht.
In den 13 und 14 sind
der Winkel β und der Abstand a in einer Projektion in den
zweiten Anschlussflansch 35 gezeigt.
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Die 15 bis 17 zeigen
den Zwischenring 47. Am Zwischenring 47 ist ein
Trennwandabschnitt 53 angeformt, der sich auf beiden Seiten
des Zwischenrings 47 erstreckt. Am Zwischenring 47 ist
außerdem ein Zapfen 54 angeordnet, der zum Vergaser 21 ragt
und der zur Lagesicherung dienen kann.
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18 zeigt
den Zwischenring 47 am Verbindungsstutzen 60.
Wie 18 zeigt, liegt ein Trennwandabschnitt 53 an
der dem Gemischkanal 10 zugewandten Seite der Trennwand 33 an.
Durch den Trennwandabschnitt 53 wird die Trennwand 33 abgestützt.
Der Trennwandabschnitt 53 kann auch an der dem Zuführkanal 8 zugewandten
Seite der Trennwand 33 angeordnet sein oder die Trennwand 33 umgreifen.
An der dem Vergaser 21 zugewandten Seite besitzt der Trennwandabschnitt 53 eine
Anlagefläche 55 für die Drosselklappe 29,
an der die Drosselklappe 29 in vollständig geöffneter
Stellung anliegt.
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Am
elastischen Verbindungsstutzen 60 ist am ersten Anschlussflansch 34 keine
Dichtung 38 gezeigt, vorteilhaft ist jedoch auch hier eine
Dichtung 38 vorgesehen. Auch der Verbindungsstutzen 60 weist
vorteilhaft Rändelungen 42 und 43 in
beiden Kanälen 8, 10 auf.
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Die
Verbindungsstutzen 20, 60 können durch Vulkanisierung
aus Gummi oder in einem Spritzgussverfahren aus anderen Kunststoffen
wie Elastomeren oder thermoplastischen Elastomeren hergestellt werden.
Bei der Herstellung wird gleichzeitig auch der Kern 37 vom
elastischen Material umhüllt. Um die beiden Kanäle 8 und 10 abzubilden,
sind die in 9 gezeigten Kerne 61 und 62 vorgesehen.
Jeder Kern 61, 62 bildet die Innenwand eines Kanals 8, 10 ab. Dabei
ragt der erste Kern 61 in den Zuführkanal 8 und
der zweite Kern 62 in den Gemischkanal 10. Insbesondere,
wenn der Verbindungsstutzen 20, 60 Rändelungen 42 und 43 in
den Kanälen 8 und 10 besitzt ist ein
Entformen des Verbindungsstutzens 20, 60 schwer
möglich, da die Gefahr besteht, dass die Rändelungen 42, 43 im
Bereich der Trennwand 33 beim Entformen abgerissen werden.
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Um
jedoch die Herstellung des Verbindungsstutzens 20, 60 in
einem Vulkanisations- oder Spritzgussverfahren zu erlauben, ist
vorgesehen, dass die beiden Kerne 61 und 62 gegeneinander
beweglich sind. Vorteilhaft ist der erste Kern 61 ortsfest
angeordnet und der zweite Kern 62 kann in der in 20 gezeigten
Zugrichtung 63 um einen Hub b nach unten, also aus dem
Verbindungsstutzen 20, 60 herausbewegt werden.
Die Zugrichtung 63 ist senkrecht zum ersten Anschlussflansch 34 ausgerichtet.
Damit liegt die Zugrichtung 63 um einen Winkel zwischen
0° und 90°, vorteilhaft zwischen 20° und
70° geneigt zur Längsmittelachse 41 der
Trennwand 33. Aufgrund der Neigung der Zugrichtung 63 zur
Längsmittelachse 41 wird der Abstand c zwischen
den beiden Kernen 61 und 62 beim Bewegen des Kerns 62 in
Zugrichtung 63 vergrößert. So kann die
Trennwand 33 mit beidseitig an der Trennwand 33 angeordneten Rändelungen 42 und 43 entformt
werden. Eine entsprechende Bewegung des Kerns 62 ist auch
vorteilhaft, wenn nur einer der Kanäle 8, 10 eine
Rändelung aufweist.
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Die 21 bis 23 zeigen
die Gestaltung der Rändelungen 42 und 43,
um ein leichtes Entformen des Verbindungsstutzens 20 zu
ermöglichen. Die Rändelungen 42, 43 am
Verbindungsstutzen 60 sind entsprechend ausgerichtet. Die
Rändelungen 42 und 43 bestehen jeweils
aus einer Vielzahl von Erhebungen 56, die jeweils pyramidenförmig
ausgebildet sind. Jede Erhebung 56 besitzt eine erste Fläche 57, die
in Zugrichtung 63, insbesondere etwa parallel zur Zugrichtung 63 liegt,
sowie eine zweite Fläche 58, die quer, insbesondere
etwa senkrecht zur Zugrichtung 63 liegt. Jede Erhebung 56 besitzt
eine Höhe d, die maximal dem Hub b entspricht. Die Höhe
d ist dabei nicht senkrecht zur Trennwand 33, sondern in
Zugrichtung 63 gemessen und entspricht dem Abstand zwischen
in Längsrichtung benachbarten zweiten Flächen 58 der
Erhebungen 56.
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Wie 23 zeigt,
liegen die Erhebungen 56 in Kanallängsrichtung 64 hintereinander.
Die Erhebungen 56 sind damit parallel zur Kanallängsrichtung 64 und
in Zugrichtung 63 ausgerichtet. Die Seitenflächen 59 der
Erhebungen 56 liegen parallel zur Kanallängsrichtung 64 und
bilden dadurch in Zugrichtung 63 keine Hinterschnitte,
so dass sie problemlos entformt werden können. Die Seitenflächen 57 können zur
Zugrichtung 63 geringfügig geneigt sein, um einen
Entformungswinkel zu realisieren. Die Richtung der Neigung der Flächen 57 ist
dabei so zu wählen, dass kein Hinterschnitt entsteht. Die
zweiten Flächen 58 können eine andere
Orientierung aufweisen, da diese quer zur Zugrichtung 63 liegen
und so problemlos entformt werden können. Wie 23 zeigt,
sind die Erhebungen 56 zur Zugrichtung 63 und
parallel zur Kanallängsrichtung 64 ausgerichtet.
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Die 24 bis 26 zeigen
ein Ausführungsbeispiel eines Verbindungsstutzens 70.
Einander entsprechende Elemente sind auch hier mit den gleichen
Bezugszeichen wie in den vorangegangenen Figuren bezeichnet. Der
Verbindungsstutzen 70 ist zwischen einem Vergaser 21 und
einem Zylinderflansch 19 angeordnet. In dem Verbindungsstutzen 70 sind
ein Gemischkanal 10 und ein Zuführkanal 8 für
Verbrennungsluft geführt. Die beiden Kanäle 8, 10 sind
durch eine Trennwand 33 voneinander getrennt. Der Verbindungsstutzen 70 ist
mit einem Anschlussflansch 34 am Zylinderflansch 19 festgelegt
und mit einem Anschlussflansch 35 am Vergaser 21.
Der Anschlussflansch 34 umfasst eine Flanschplatte 71,
die aus einem formstabilen Material wie beispielsweise einem formstabilen
Kunststoff oder aus Metall bestehen kann. Die Flanschplatte 71 ist
vom elastischen Material 46 des Verbindungsstutzens 70 nicht
umspritzt, sondern an diesem angespritzt.
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Wie 25 zeigt,
besitzt die Flanschplatte 71 des Anschlussflanschs 34 Befestigungsöffnungen 36,
durch die der Verbindungsstutzen 70 mit Befestigungsschrauben 72 am
Zylinderflansch 19 festgeschraubt werden kann. Wie 25 auch
zeigt, mündet der Zuführkanal 8 am Anschlussflansch 34 mit
einer Mündungsöffnung 39 und am Anschlussflansch 35 mit
einer Mündungsöffnung 49. Der Gemischkanal 10 mündet
am Anschlussflansch 34 mit einer Mündungsöffnung 40 und
am Anschlussflansch 35 mit einer Mündungsöffnung 50.
Wie 25 zeigt, liegt der Zuführkanal 8 am
Zylinder 2 an der dem Brennraum 3 zugewandten
Seite des Gemischkanals 10 und am Vergaser 21 an
der dem Brennraum 3 abgewandten, dem in 25 nicht
gezeigten Kurbelgehäuse zugewandten Seite des Gemischkanals 10.
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In 26 ist
der Verlauf der Trennwand 33 schematisch verdeutlicht.
Die Trennwand 33 ist als dünne Platte ausgebildet,
die um ihre Längsmittelachse 41 gedreht ist. Am
Anschlussflansch 35 besitzt die Trennwand 33 eine
Endkante 45, die bis an den Vergaser 21 heranragt.
Am gegenüberliegenden Ende besitzt die Trennwand 33 eine
Endkante 44, die an der in 26 nicht
gezeigten Flanschplatte 71 ausgebildet ist. Die Endkanten 44 und 45 sind
gegeneinander um einen Winkel β verdreht, der bis zu 180° betragen
kann. Bei dem in den 24 bis 26 gezeigten
Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel β vorteilhaft
zwischen etwa 120° und etwa 180°. Dadurch kann
die Steifigkeit in Kanallängsrichtung stark verringert
werden.
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Wie
die 24 bis 26 zeigen,
liegen die Flächen der Anschlussflansche 34 und 35 des
Verbindungsstutzens 70 parallel zueinander und sind in Kanallängsrichtung
gesehen deckungsgleich zueinander angeordnet, so dass kein seitlicher
Versatz gegeben ist.
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In
den 27 bis 29 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verbindungsstutzens 80 gezeigt.
Der Verbindungsstutzen 80 entspricht im Wesentlichen dem
Verbindungsstutzen 70. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen
auch hier gleiche Elemente. Der Verbindungsstutzen 80 besitzt
einen Anschlussflansch 35 zur Verbindung mit dem Vergaser 21.
An seiner gegenüberliegenden Endseite besitzt der Verbindungsstutzen 80 einen
Anschlussrand 81, der an einem separaten Anschlussflansch 82 festgelegt
ist. Der Anschlussflansch 82 ist mit den in 28 gezeigten
Befestigungsschrauben 87 am Zylinderflansch 19 festgelegt.
Hierzu sind insgesamt vier Befestigungsöffnungen 86 in
dem Anschlussflansch 82 vorgesehen.
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Der
Anschlussflansch 82 besitzt einen Befestigungsrand 85,
der von dem Anschlussrand 81 des Verbindungsstutzens 80 über griffen
ist. Der Anschlussrand 81 ist auf dem Befestigungsrand 85 über eine
Klemmschelle 83 fixiert.
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Wie 28 zeigt,
besitzt der Anschlussrand 81 einen umlaufenden Steg 88,
der in eine umlaufende Nut 89 am Befestigungsrand 85 ragt
und so eine formschlüssige Fixierung des Verbindungsstutzens 80 an
dem Anschlussflansch 82 ermöglicht. Wie 28 auch
zeigt, ist am Anschlussflansch 82 ein Trennwandabschnitt 84 angeformt,
an den die Trennwand 33 wie in 27 gezeigt
anstößt.
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Wie 28 zeigt,
mündet der Gemischkanal 10 am Anschlussrand 81 mit
einer Mündungsöffnung 40 und am Anschlussflansch 35 mit
einer Mündungsöffnung 50. Der Zuführkanal 8 mündet
am Anschlussrand 81 mit einer Mündungsöffnung 39 und
am Anschlussflansch 35 mit einer Mündungsöffnung 49.
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29 zeigt
schematisch den Verlauf der Trennwand 33 im Verbindungsstutzen 50.
Die Trennwand 33 besitzt eine Endkante 45 am Anschlussflansch 35 sowie
eine Endkante 44 am Anschlussrand 81. Die Trennwand 33 ist
um ihre Längsmittelachse 41 verdreht, und zwar
zwischen dem Anschlussflansch 35 und dem Anschlussrand 81 um
einen Winkel β, der vorteilhaft zwischen etwa 120° und 180° beträgt.
Die beiden Enden des Verbindungsstutzens 80 sind nicht
zueinander versetzt angeordnet. Auch der Anschlussflansch 35 und
der Anschlussrand 81 verlaufen parallel zueinander. Durch
den sehr großen Winkel β ergibt sich eine ausreichende Elastizität
des Verbindungsstutzens 80 in seiner Längsrichtung.
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Auch
die Verbindungsstutzen 70 und 80 können
eine strukturierte Innenoberfläche in einem oder in beiden
Kanälen aufweisen. Hierzu können Rändelungen
vorgesehen sein, die den Rändelungen der Verbindungsstutzen 20 und 60 entsprechen.
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Bei
beiden Verbindungsstutzen 70 und 80 liegt die
Endkante 44 der Trennwand 33 in einer Ebene senkrecht
zur Zylinderlängsachse 18. Die Herstellung der
Verbindungsstutzen 70, 80 erfolgt wie zu den Verbindungsstutzen 20 und 60 beschrieben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102004037187
A1 [0002]
- - EP 1221545 A2 [0003]