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Das offenbarte erfindungsgemäße Konzept betrifft allgemein Einlasskrümmer für Verbrennungsmotoren. Das offenbarte erfindungsgemäße Konzept betrifft insbesondere eine Abdichtanordnung für einen Pfosten für einen Einlasskrümmer.
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Es ist üblich, dass der moderne Einlasskrümmer für einen Verbrennungsmotor aus einer Vielzahl von Materialien ausgebildet wird, einschließlich sowohl eines metallischen als auch polymeren Materials. Sowohl eine interne als auch externe Verstrebung (auf der Oberfläche des Krümmers ausgebildet) ist oftmals erwünscht, um das Geräusch zu reduzieren, das von der Oberfläche des Krümmers abstrahlt (reduziertes NVH), und um Festigkeit bereitzustellen und dadurch erhöhten Druck zu gestatten, während ein Krümmerversagen unter einer Fehlzündungsbedingung verhindert wird. Ohne solche Pfosten würde der Krümmer nur ein großes ungestütztes Paneel umfassen, das die Eigenschaft aufweisen würde, zu schwingen und unerwünschtes Geräusch zu verursachen. Ungestützte Krümmer sind unter der oben erwähnten Fehlzündungsbedingung auch für Beschädigung anfällig.
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Die interne Verstrebung wird in der Regel in der Form von Pfosten bereitgestellt, die entweder aus dem gleichen Material oder einem anderen Material als dem Grundmaterial des Krümmers ausgebildet werden. Bei Hochleistungsmotoranwendungen kann die Größe der Pfosten in dem Einlasskrümmer sich auf die Motorleistung negativ auswirken. Die Größe dieser Pfosten wird normalerweise durch die Schweißnahtbreite und die Grenzfläche zwischen der oberen und unteren Schale sowie durch Entwurfsanforderungen an den Pfosten und die Pfostenstabilität für das Schweißen bestimmt.
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Die Größe der Pfosten stellt oftmals für die Luftstromeffizienz eine Herausforderung dar. Falls ein größerer Pfosten verwendet wird, kann das Ergebnis sein, dass die Querschnittsfläche des Pfostens den Strömungsbereich innerhalb des Einlasskrümmers in einem unannehmbaren Grad reduziert. Diese Reduktion beim Strömungsbereich kann zur Beschränkung der Spitzenleistung des Motors führen. Dieses Problem ist besonders für den freisaugenden Motor wichtig, einschließlich Motoren ohne Druckaufladung auf dem Einlass von dem Typ, der durch Supercharger oder Turbolader bereitgestellt wird.
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Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Größe des Einlasskrümmers vergrößert werden kann, um die Reduktion beim Strömungsbereich aufgrund der Pfosten zu kompensieren. Ein größerer Krümmer erhöht jedoch sowohl die Produktionskosten als auch das Gewicht und macht auch das Verpacken komplizierter. Der größere Krümmer kann auch entweder eine Erhöhung bei der Anzahl der Pfosten oder eine Vergrößerung beim Durchmesser der Pfosten verlangen, wobei beide Ergebnisse potentiell den Zweck beeinträchtigen, die Pfosten überhaupt bereitzustellen.
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Bei dem Bemühen, den Durchmesser der Pfosten zu reduzieren, wurde die Größe der Scheißnaht reduziert. Wenn der Pfostendurchmesser reduziert wurde, sank auch die Berstfestigkeit. Somit wurde festgestellt, dass eine Reduktion der Größe der Schweißnaht keine Antwort auf das Problem darstellt.
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Als eine weitere Entwicklung bei Ansaugkrümmerpfosten wurden Gewindeschneidschrauben ohne Schweißnähte verwendet, die eine Reduktion des Pfostendurchmessers von 30 mm auf 14 mm lieferten (mehr als 50%). Bei dieser Konstruktion jedoch stellt die Schraube keine Abdichtfunktion bereit und präsentiert einen potentiellen Leckweg zur Atmosphäre. Als Antwort wurde in der Vergangenheit eine Staubkappe verwendet, um den Kopf der Schraube mit RTV-Abdichtmittel zu bedecken, das zwischen dem Schraubenkopf und dem inneren der Kappe aufgebracht wird. Während dieser Ansatz zwar Abdichtung in einem gewissen Ausmaß bereitstellte, lieferte er keine ideale Lösung in einer Produktionsumgebung.
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Somit sind bekannte Lösungen für Produktionsanwendungen entweder unpraktisch oder weniger als ideal, weil sie, falls überhaupt, zu einer geringen Reduktion bei der Größe der Pfosten führen oder eine inadäquate Berstfestigkeit bereitstellen. Dementsprechend besteht weiterhin eine Nachfrage nach einem Pfosten zur Verwendung innerhalb eines Einlasskrümmers, der einen guten Luftstrom, reduziertes NVH und adäquate Berstfestigkeit demonstriert.
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Das offenbarte erfindungsgemäße Konzept überwindet die mit bekannten Pfostendesigns assoziierten Probleme. Insbesondere wird eine Abdichtanordnung für einen Pfosten für einen Einlasskrümmer mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt, die durch eine Gewindeschneidbefestigungsvorrichtung zusammengehalten werden, dargelegt. Jeder der Abschnitte erstreckt sich von einer Schalenhälfte aus die, wenn die beiden Schalen aneinander befestigt werden, den Einlasskrümmer bilden. Jeder der Abschnitte enthält eine Fläche, und wenn die beiden Abschnitte miteinander verbunden sind, liegen die Flächen einander gegenüber.
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Eine Nut wird an mindestens einem der Abschnitte ausgebildet. Eine Dichtung wird in die Nut eingepasst. Ein Befestigungsvorrichtungsloch wird in den Abschnitten ausgebildet. In einem Abschnitt geht das Befestigungsvorrichtungsloch durch den Abschnitt hindurch. In dem anderen Abschnitt wird ein Gewinde in mindestens einem Teil des Lochs bei Einsetzen eines Gewindeschneidbolzens oder einer ähnlichen Befestigungsvorrichtung ausgebildet, die verwendet wird, um die beiden Abschnitte zu verbinden und dadurch eine Schale an der anderen zu sichern. (Als eine mögliche Alternative kann ein Gewindeeinsatz in dem Abschnitt vorgesehen werden, an den die Gewindebefestigungsvorrichtung zur Anbringung geschraubt wird.)
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Drei Ausführungsformen der Pfostenabdichtlösung des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts werden dargelegt. Die Abdichtlösungen können alleine oder in Kombination miteinander verwendet werden, um die Integrität der Dichtung zu erhöhen.
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Bei einer Ausführungsform der offenbarten Erfindung wird die dichtungsaufnehmende Nut in einer oder beiden Flächen der Pfostenabschnitte ausgebildet. Eine Dichtung wird in der Nut bereitgestellt. Wenn die beiden Abschnitte aneinander befestigt sind, wird eine Dichtung zwischen den Flächen ausgebildet.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der offenbarten Erfindung wird die Nut bei der Öffnung des Postenabschnitts ausgebildet, durch den die Gewindeschneidbefestigungsvorrichtung hindurchgeht. Eine Dichtung wird in der Nut bereitgestellt. Wenn die beiden Abschnitte aneinander befestigt werden, wird eine Dichtung zwischen dem Kopf der Gewindeschneidbefestigungsvorrichtung und dem Loch für die mechanische Befestigungsvorrichtung des Pfostenabschnitts, durch das sie hindurchgeht, ausgebildet.
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Bei einer dritten Ausführungsform der offenbarten Erfindung weist der Pfostenabschnitt mit dem dort hindurch gehenden Befestigungsvorrichtungsdurchgangsloch ein Inneres auf, das durch eine Befestigungsvorrichtungsstützwand definiert ist, die das Befestigungsvorrichtungsdurchgangsloch und eine Pfostenwand im Wesentlichen umgibt. Die Nut für die Dichtung wird in der Pfostenwand ausgebildet. Ein Kanal wird teilweise zwischen der Befestigungsvorrichtungsstützwand und der inneren Pfostenwand ausgebildet. Eine u-förmige Kappe wird über den Kopf der Gewindeschneidbefestigungsvorrichtung aufgesetzt. Die Wand der Kappe passt teilweise in den Kanal zwischen der Befestigungsvorrichtungsstützwand und der inneren Pfostenwand. Eine Dichtung wird zwischen der inneren Pfostenwand und der Wand der u-förmigen Kappe ausgebildet.
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Die obigen Vorteile und andere Vorteile und Merkmale ergeben sich ohne weiteres aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.
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Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung sollte nun auf die Ausführungsformen Bezug genommen werden, die in den beiliegenden Zeichnungen ausführlicher dargestellt und unten anhand von Beispielen der Erfindung beschrieben werden. Es zeigen:
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1 eine Querschnittsansicht eines Einlasskrümmers gemäß dem offenbarten erfindungsgemäßen Konzept;
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2 eine Vergrößerung der in 1 gezeigten Pfostenkonstruktion gemäß einer ersten Ausführungsform des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts;
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3 eine zweite Ausführungsform des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts; und
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4 eine dritte Ausführungsform des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts.
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Wie der Durchschnittsfachmann versteht, können verschiedene Merkmale der Ausführungsformen, die dargestellt und unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um alternative Ausführungsformen zu erhalten, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen liefern repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung übereinstimmen, können jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
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1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Einlasskrümmers gemäß dem offenbarten erfindungsgemäßen Konzept, allgemein als 10 dargestellt. Der Einlasskrümmer 10 enthält einen oberen Schalenabschnitt 12 und einen unteren Schalenabschnitt 14. Es versteht sich, dass die Bezugnahme auf "obere" und "untere" beim Beschreiben der Schalenabschnitte 12 und 14 nur aus Zweckmäßigkeitsgründen erfolgt und keine Beschränkung darstellen soll. Während herkömmlicherweise Einlasskrümmer in heutigen Fahrzeugen allgemein horizontal über dem Motor positioniert sind, ist es insbesondere denkbar, dass der Einlasskrümmer gemäß dem offenbarten erfindungsgemäßen Konzept alternativ vertikal an der Seite des Motors positioniert sein kann.
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Ein Hohlraum 16 ist zwischen dem oberen Schalenabschnitt 12 und dem unteren Schalenabschnitt 14 ausgebildet. Der Einlasskrümmer 10 enthält auch einen Drosselkörpermontageflansch 18. Mehrere Einlassrohre 20 sind als Teil des oberen Schalenabschnitts 12 ausgebildet. Es versteht sich, dass die Gesamtkonfiguration des Einlasskrümmers, wie in 1 dargestellt, eine Andeutung ist und nicht als Beschränkung beabsichtigt ist, da andere Konfigurationen möglich sein können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts abzuweichen.
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Der obere Schalenabschnitt 12 weist zwei obere Pfosten 22 auf, die sich nach unten erstrecken. Der untere Schalenabschnitt 14 weist zwei untere Pfosten 24 auf, die sich nach oben erstrecken. Der obere Schalenabschnitt 12 und der untere Schalenabschnitt 14 sind durch mechanische Befestigungsvorrichtungen wie etwa Gewindeschneidbolzen 26 miteinander gekoppelt. Jeder der Gewindeschneidbolzen 26 enthält einen Bolzenkopf 27. Die Anzahl und Platzierung der Pfosten 22 und 24 und der Gewindeschneidbolzen 26 sind in 1 zu Veranschaulichungszwecken gezeigt und sollen keine Beschränkung darstellen.
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Das offenbarte erfindungsgemäße Konzept profitiert von der Verwendung einer Dichtung zwischen dem oberen Pfosten und dem unteren Pfosten. Es werden hier drei Ausführungsformen des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts dargelegt.
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Bezüglich 2 wird eine Vergrößerung der in 1 gezeigten Pfostenkonstruktion gemäß der ersten Ausführungsform des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts dargestellt. Diese Ausführungsform betrifft allgemein das Ausbilden einer Dichtung zwischen dem oberen Pfosten 22 und dem unteren Pfosten 24. Diese Ausführungsform könnte mit laser- oder schallgeschweißten Krümmerschalen kombiniert werden, um ein Scheuern der Dichtung während des Schalenschweißens zu vermeiden. Außerdem könnte in jenen Fällen, wo ein nomineller Spalt nach dem Schalenschweißen verbleibt, diese Ausführungsform verwendet werden, um den Spalt während der Bolzenverschraubung zu schließen.
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Der obere Pfosten 22 enthält eine obere Pfostenfläche 28. Der untere Pfosten 24 enthält eine untere Pfostenfläche 30. In der unteren Pfostenfläche 30 ist eine Abdichtnut 32 definiert. Eine Dichtung 34, die aus einem polymeren Material ausgebildet ist, das sich für hochwarme Hochdruckanwendungen eignet, wie etwa Polytetrafluorethylen (PTFE), wird innerhalb der Nut 32 positioniert. Für diesen Zweck können auch andere Materialien geeignet sein. Während die Nut 32 so gezeigt ist, dass sie in der unteren Pfostenfläche 30 ausgebildet ist, kann sie alternativ oder zusätzlich in der oberen Pfostenfläche 28 ausgebildet werden. Gemäß der ersten Ausführungsform des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts wird somit eine fluiddichte Dichtung durch die Dichtung 34 zwischen der oberen Pfostenfläche 28 und der unteren Pfostenfläche 30 ausgebildet.
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Ein glattes Bohrloch 36 wird im unteren Pfosten 24 ausgebildet, durch den der Gewindeschneidbolzen 26 frei hindurchgeht. Ein Loch 38 wird im oberen Pfosten 22 ausgebildet, in das das Gewindeende des Gewindeschneidbolzens 26 bei Montage geschraubt wird, wodurch der obere Schalenabschnitt 12 bei der Montage sicher mit dem unteren Schalenabschnitt 14 gekoppelt wird. Alternativ kann das glatte Bohrloch 36 im oberen Pfosten 22 ausgebildet werden, und das Loch 38 kann im unteren Pfosten 24 ausgebildet werden.
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Bezüglich 3 wird eine Vergrößerung einer Pfostenkonstruktion gemäß der zweiten Ausführungsform des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts dargestellt. Diese Ausführungsform betrifft allgemein das Bereitstellen einer Dichtung unter dem Bolzenkopf 27. Gemäß dieser Ausführungsform werden ein oberer Pfosten 22' und ein unter Pfosten 24' bereitgestellt. Anstatt dass die Dichtung zwischen den Pfostenflächen bereitgestellt wird, wie in 2 gezeigt und diesbezüglich erörtert, wird stattdessen eine Dichtung 40 bei dem Bolzenkopf 27 des Gewindeschneidbolzens 26 bereitgestellt. Insbesondere wird eine Nut 42 um das offene Ende des glatten Bohrlochs 36 des unteren Pfostens 24' herum ausgebildet. Die Dichtung 40 wird in die Nut 42 eingepasst. Gemäß der zweiten Ausführungsform des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts wird somit durch die Dichtung 40 eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem Gewindeschneidbolzen 26 und dem unteren Pfosten 24' ausgebildet.
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Bezüglich 4 wird eine Vergrößerung einer Pfostenkonstruktion gemäß der dritten Ausführungsform des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts dargestellt. Gemäß dieser Ausführungsform werden ein oberer Pfosten 22'' und ein unterer Pfosten 24'' bereitgestellt. Statt die Dichtung zwischen den Pfostenflächen bereitzustellen, wie in 2 gezeigt und diesbezüglich erörtert, oder bei dem Bolzenkopf 27, wie in 3 gezeigt und diesbezüglich erörtert, wird eine Nut 44 in einer Innenwand 46 des unteren Pfostens 24'' ausgebildet. Eine Dichtung 48 wird in die Nut 44 eingepasst.
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Ein Befestigungsvorrichtungsdurchgangsloch 50 wird durch einen Abschnitt des unteren Pfostens 24'' ausgebildet, wodurch eine Lochstützwand 52 definiert wird. Ein Kanal 54 wird zwischen der Lochstützwand 52 und der Innenwand 46 definiert.
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Eine u-förmige Aufsteckkappe 56 wird über dem Bolzenkopf 27 aufgesetzt. Die u-förmige Kappe 56 kann aus einem beliebigen geeigneten Material wie etwa einem Kunststoff ausgebildet werden und kann an jedem Bolzen, der Abdichtung erfordert, verwendet werden. Die u-förmige Kappe 56 enthält eine Kappenwand oder -schürze 58, die im Wesentlichen in den Kanal 54 zwischen der Innenwand 46 und der u-förmigen Kappe 56 passt. Gemäß der dritten Ausführungsform des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts wird somit durch die Dichtung 48 zwischen der Innenwand 46 und der u-förmigen Kappe 56 eine fluiddichte Abdichtung ausgebildet.
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Wenn die Nut 44 in 4 so gezeigt ist, dass sie in der Innenwand 46 ausgebildet ist, ist zu verstehen, dass die Nut 44 alternativ in der Kappenwand oder -schürze 58 der u-förmigen Aufsteckkappe 56 ausgebildet werden könnte.
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Die Verwendung einer beliebigen der drei oben beschriebenen Ausführungsformen des offenbarten erfindungsgemäßen Konzepts ist nicht auf eine Einzelnutzung beschränkt. Beispielsweise könnte die in 2 gezeigte Anordnung entweder mit einer oder beiden der in 3 und 4 gezeigten Anordnungen verwendet werden.
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Die offenbarte Erfindung, wie oben dargelegt, überwindet die Herausforderungen, die für bekannte Windschutzscheibenwaschfluid- und Klimaanlagensysteme für Fahrzeuge existieren, indem die im Fahrzeug vorliegende Menge an Windschutzscheibenwaschfluidgeruch entweder eliminiert oder signifikant reduziert wird. Der Fachmann erkennt jedoch anhand einer derartigen Erörterung und den beiliegenden Zeichnungen und Ansprüchen ohne Weiteres, dass hier verschiedene Änderungen, Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können, ohne von dem wahren Gedanken und fairen Schutzbereich der Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche definiert, abzuweichen.
