DE102020109748A1

DE102020109748A1 - Isolierendes befestigungselement

Info

Publication number: DE102020109748A1
Application number: DE102020109748.4A
Authority: DE
Inventors: Katherine Jane Brewer; Sandra Osip; Ramon Michael Lee; Joshua D. SIMON; Christopher Newman; Erzabeth Holcombe
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2020-04-07
Publication date: 2020-10-15
Also published as: CN111810501A; US11209032B2; US20200325921A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein isolierendes Befestigungselement bereit. Es werden Verfahren und Systeme für eine Befestigungsbaugruppe bereitgestellt. In einem Beispiel beinhaltet die Befestigungsbaugruppe ein Schwingungsdämpfungselement, einen zweistückigen Einsatz, einen unteren Abschnitt und ein Befestigungselement, das dazu konfiguriert ist, mit dem zweistückigen Einsatz und dem unteren Abschnitt der Baugruppe in Eingriff zu treten. Die Befestigungsbaugruppe kann während der Herstellung von Komponenten, die über die Befestigungsbaugruppe gekoppelt werden sollen, zumindest teilweise zusammengebaut werden, sodass die Komponenten während der endgültigen Installation der Befestigungsbaugruppe leicht gekoppelt werden können.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Isolieren von Motorkomponenten.
Allgemeiner Stand der Technik
Komponenten eines Fahrzeugmotors können Schwingungen und Kräften ausgesetzt sein, die sich aus der Motorbewegung während des Fahrzeugbetriebs ergeben. Komponenten, die einem höheren Grad an Bewegung ausgesetzt sind, können mit benachbarten Komponenten in Kontakt kommen, und häufigerer und längerer starker Kontakt zwischen Komponenten kann zu einer Verschlechterung der Motorteile führen. Beispielsweise können Oszillationen, die an den Brennkammern des Motors erzeugt werden, auf einen Ansaugkrümmer übertragen und weiter an weniger haltbare Komponenten, wie etwa eine Ansaug-Airbox, übermittelt werden. Die Airbox kann aufgrund von Schwingungen mit hoher Amplitude, die sich durch den Ansaugkrümmer ausbreiten, zu einer schnelleren Verschlechterung neigen.
Die Übertragung von Schwingungsenergie kann durch Positionieren einer Schwingungsabsorptionsvorrichtung zwischen zwei oder mehr Komponenten unterdrückt werden. Beispielsweise können schwingungsisolierende Befestigungselemente zwischen den Komponenten angeordnet sein und mit jeder Komponente in Kontakt stehen. Die Befestigungselemente können Einsätze beinhalten, die mit den Komponenten eine Schnittstelle bilden, wodurch das Befestigungselement an Flächen der Komponenten gekoppelt werden kann. Zusätzlich können Elemente der Befestigungselemente aus einem weicheren, flexibleren Material als die umgebenden Komponenten gebildet sein und die Ausbreitung von Schwingungen zwischen den Komponenten unterbrechen, indem sie die Schwingungsenergie zumindest teilweise absorbieren und dämpfen.
Es kann besonders wünschenswert sein, die Befestigungselemente auf Komponenten aufzubringen, die aus einem Verbundmaterial gebildet sind, wobei das Verbundmaterial ein reduziertes Gewicht und in einigen Beispielen eine Verringerung der Herstellungskosten ermöglicht. Das Verbundmaterial kann jedoch einen geringeren Druckwiderstand und eine geringere Scherfestigkeit aufweisen als haltbarere Materialien, wie etwa Metalle, und kann daher gegenüber Hochfrequenzoszillationen weniger tolerant sein. Infolgedessen können aus dem Verbundmaterial gebildete Komponenten (im Folgenden Verbundkomponente) anfälliger für eine Verschlechterung durch übertragene Schwingungen sein. Durch das Platzieren von schwingungsisolierenden Befestigungselementen zwischen der Verbundkomponente und einer benachbarten schwingenden Komponente kann eine Lebensdauer der Verbundkomponente verlängert werden.
In einigen Beispielen kann die Verbundkomponente an einer anderen Komponente montiert und unter Verwendung der schwingungsisolierenden Befestigungselemente an der Komponente angebracht sein. Ein Kompromiss zwischen einer Kraft, die zum Einführen der Befestigungselemente durch das Material der Verbundkomponente verwendet wird, und einem geringeren Widerstand des Materials gegen entgegengesetzte Kräfte, welche die Befestigungselemente aus dem Material herausziehen, wenn sich Schwingungsenergie durch die Befestigungselemente ausbreitet, kann jedoch beim Anpassen der Befestigungselemente, um die Verbundkomponente sicher zu montieren und gleichzeitig das Material der Verbundkomponente gering zu belasten, Schwierigkeiten darstellen. Wenn die entgegengesetzten Kräfte nicht ausgeglichen sind, kann die Umsetzung der Befestigungselemente im Verbundmaterial zu Materialermüdung führen, z. B. zum Reißen und/oder Einfallen, wodurch die Lebensdauer der Verbundkomponente reduziert wird.
Versuche, die Last auf das Verbundmaterials zu reduzieren, beinhalten das Koppeln eines Befestigungselements an ein Buchsenelement, um ein Objekt an dem Verbundmaterial zu montieren. Ein beispielhafter Ansatz wird von Wiley in US 3.977.146 gezeigt. Darin weist eine Buchse einen länglichen Schaft auf, der durch eine Öffnung in einer Platte aus Verbundmaterial eingeführt werden kann. Der Schaft weist einen radial vergrößerten Kopf auf, der unmittelbar unter einem Kopf eines Befestigungselements (z. B. eines Bolzens) positioniert ist und eine Kante der Öffnung in der Platte aufnimmt, um eine Positionierung der Buchse in der Platte aufrechtzuerhalten. Das Befestigungselement wird durch die Buchse geführt und kann an einem hinteren Ende des Befestigungselements aus der Platte herausragen. Eine Mutter kann auf das hintere Ende des Befestigungselements geschraubt werden, um eine dichte Verbindung des Befestigungselements innerhalb des Schafts herzustellen. Der vergrößerte Kopf des Schafts verteilt Druckspannungen über einen verbreiterten Flächenbereich, wodurch die Druckspannung an der Öffnung der Platte verbreitet wird.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. Zum Beispiel kann das Sichern des Befestigungselements durch Einfädeln der Mutter auf das hintere Ende die Anwendung eines Werkzeugs, wie etwa eines Schraubenschlüssels oder eines anderen Instruments, erfordern, um die Mutter in Position zu halten, während das Befestigungselement gedreht wird. In engen Räumen, wie z. B. einem vorderen Raum eines Fahrzeugs, in dem das Einsetzen von Werkzeugen aufgrund einer engen Anordnung der Motorkomponenten eingeschränkt ist, kann es schwierig sein, die Befestigungselemente mit mehr als einem Werkzeug zuverlässig an Verbundkomponenten zu befestigen. Daher ist es wünschenswert, Schwingungsisolationsbefestigungselemente bereitzustellen, die selbst in engen Räumen leicht installiert werden können und dazu konfiguriert sind, sich ausbreitende Oszillationen wirksam zu dämpfen und die Last auf Verbundkomponenten zu reduzieren.
Kurzdarstellung
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch eine Befestigungsbaugruppe behoben werden, die Folgendes beinhaltet: einen oberen Abschnitt, der in einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich unterteilt ist, einen unteren Abschnitt, der vertikal unter dem oberen Abschnitt angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, an den zweiten Bereich des oberen Abschnitts gekoppelt zu werden, ein Dämpfungselement, das den zweiten Bereich des oberen Abschnitts in Umfangsrichtung umgibt, und ein Befestigungselement, das dazu konfiguriert ist, durch den oberen Abschnitt und den unteren Abschnitt eingeführt zu werden und mit dem unteren Abschnitt der Befestigungsbaugruppe in Eingriff zu stehen.
Auf diese Weise kann die Schwingungsisolationsbefestigungsbaugruppe Kräften standhalten, welche die Baugruppe aus den Verbundkomponenten herausziehen, und kann ein Befestigungselement der Baugruppe unter Verwendung eines einzelnen Werkzeugs eingeführt werden, das auf ein Befestigungselement angewendet wird.
Als ein Beispiel beinhaltet die Schwingungsisolationsbefestigungsbaugruppe einen einstückigen Einsatz, der dazu konfiguriert ist, eine Schnittstelle mit mindestens einer Verbundkomponente zu bilden. Ein erstes, oberes Stück des Einsatzes kann in Umfangsrichtung von einem schwingungsabsorbierenden Element umgeben sein, welches aus einem flexiblen Material gebildet ist, wobei das erste Stück so geformt ist, dass es das Einführen des Befestigungselements in den Einsatz führt und der Drehung des oberen Stücks standhält, wenn das Befestigungselement nach unten gekommen ist. Ein zweites, unteres Stück des Einsatzes kann mit einem Gewinde versehen sein, um sowohl das obere Stück als auch das Befestigungselement aufzunehmen. Der zweistückige Einsatz der Schwingungsisolationsbefestigungsbaugruppe kann in der Verbundkomponente vormontiert sein, sodass das Befestigungselement während der Montage und/oder des Anbringens von Komponenten leicht hinzugefügt und an der Baugruppe befestigt werden kann.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung genauer beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der vorstehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführten Nachteile überwinden.
Figurenliste

1 zeigt ein Beispiel eines Motorsystems, bei dem eine Schwingungsisolationsbefestigungsbaugruppe verwendet werden kann, um Motorkomponenten anzubringen oder zu montieren.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels für eine Schwingungsisolationsbefestigungsbaugruppe.
3 zeigt ein Beispiel dafür, wie die Schwingungsisolationsbefestigungsbaugruppe in einem Motor umgesetzt werden kann.
4 zeigt einen Querschnitt eines zweiten Beispiels für eine im Motor installierte Schwingungsisolationsbefestigungsbaugruppe.
5 zeigt eine Explosionsansicht der Schwingungsisolationsbefestigungsbaugruppe aus 4.
6 zeigt ein Beispiel für einen Prozess zum Zusammenbauen der Schwingungsisolationsbefestigungsbaugruppe.

Die 2-5 sind ungefähr maßstabsgetreu gezeigt.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren für eine Schwingungsisolationsbefestigungs(vibration isolation fastening - VIF)-Baugruppe. Beispielsweise kann die VIF-Baugruppe in einem Motorsystem eines Fahrzeugs umgesetzt sein, um die Ausbreitung von Schwingungen über Motorkomponenten zu unterbrechen. Ein Beispiel für ein Motorsystem ist in 1 gezeigt, das System beinhaltet eine Airbox und einen Ansaugkrümmer, wobei mindestens die Airbox und der Ansaugkrümmer aus einem Verbundmaterial gebildet sein können. In einem vorderen Raum des Fahrzeugs, in dem der Platz begrenzt ist, können die Airbox und der Ansaugkrümmer benachbart zueinander positioniert sein. In einigen Beispielen kann die Airbox am Ansaugkrümmer montiert sein. Die Übertragung von Oszillationen, die durch Motorbewegung vom Ansaugkrümmer auf die Airbox erzeugt werden, kann jedoch eine strukturelle Integrität der Airbox verschlechtern, wenn die Airbox aus dem Verbundmaterial gebildet ist. Es kann daher wünschenswert sein, die VIF-Baugruppe zu verwenden, um die Airbox am Ansaugkrümmer anzubringen und einen Abstandshalter zwischen der Airbox und dem Ansaugkrümmer bereitzustellen, um die Ausbreitung von Schwingungsenergie zu unterdrücken, ohne eine übermäßige Druckkraft auf das Verbundmaterial auszuüben. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Beispiels für die VIF-Baugruppe. Die VIF-Baugruppe kann einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt beinhalten, die durch das Verbundmaterial eingeführt werden und dazu konfiguriert sind, ein Befestigungselement aufzunehmen. Der obere Abschnitt und der untere Abschnitt der VIF-Baugruppe können in dem Verbundmaterial vormontiert und zum Montieren/Anbringen von Komponenten vorbereitet sein, indem ein Befestigungselement dadurch geführt wird. Ein Beispiel dafür, wie die VIF-Baugruppe in einem Motor positioniert werden kann, um eine Airbox an einem Ansaugkrümmer zu montieren, ist in 3 veranschaulicht. Detaillierte Ansichten der im Motor installierten VIF-Baugruppe sind in den 4 und 5 in einer Querschnittsansicht bzw. perspektivischen Ansicht gezeigt. Ein Prozess zum Zusammenbauen der VIF-Baugruppe ist in 6 dargestellt, wobei der Prozess ermöglicht, dass leicht auf die VIF-Baugruppe zugegriffen werden kann und sie bei einem finalen Installationsschritt der VIF-Baugruppe mit einem Werkzeug befestigt werden kann.
Die 2-5 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten. Falls sie als einander direkt berührend oder direkt gekoppelt gezeigt sind, dann können derartige Elemente in mindestens einem Beispiel als einander direkt berührend bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander anliegend oder zueinander benachbart gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel aneinander anliegen bzw. zueinander benachbart sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die in flächenteilendem Kontakt zueinander liegen, als in flächenteilendem Kontakt bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich dazwischen nur eine Lücke und keine anderen Komponenten befinden, in mindestens einem Beispiel derart bezeichnet werden. Als noch ein anderes Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an gegenüberliegenden Seiten voneinander oder links/rechts voneinander gezeigt sind, in Bezug aufeinander derart bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, in mindestens einem Beispiel ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Wie in dieser Schrift verwendet, können sich Oberseite/Unterseite, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine senkrechte Achse der Figuren beziehen und verwendet werden, um die Positionierung von Elementen der Figuren in Bezug aufeinander zu beschreiben. Demnach sind in einem Beispiel Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, senkrecht über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein anderes Beispiel können Formen der Elemente, die innerhalb der Figuren dargestellt sind, als diese Formen aufweisend bezeichnet werden (wie z. B. als kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen). Ferner können Elemente, die einander schneidend gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel als einander schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Noch ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel derart bezeichnet werden.
1 stellt ein Beispiel für ein Fahrzeug 5 dar, das eine Brennkammer oder einen Zylinder einer Brennkraftmaschine 10 beinhaltet. Der Motor 10 kann zumindest teilweise von einem Steuersystem, das eine Steuerung 12 beinhaltet, und durch Eingaben von einem Fahrzeugführer 130 über eine Eingabevorrichtung 132 gesteuert werden. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 132 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (hierin auch „Brennkammer“ genannt) 14 des Motors 10 kann Brennkammerwände 136 beinhalten, in denen ein Kolben 138 positioniert ist. Der Kolben 138 kann an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, sodass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem an zumindest ein Antriebsrad des Personenkraftwagens gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlassermotor (nicht gezeigt) über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
Der Zylinder 14 kann Ansaugluft über eine Reihe von Ansaugluftkanälen 142, 144 und 146 (die in der vorliegenden Schrift als Ansaugleitungen bezeichnet werden können) aufnehmen. In einigen Beispielen kann der Ansaugluftkanal 146 einer von einer Vielzahl von Kanälen eines Ansaugkrümmers 90 des Motors 10 sein, wobei jeder Kanal der Vielzahl von Kanälen an einen separaten Zylinder des Motors 10 gekoppelt ist. Der Ansaugluftkanal 142 kann der sich am weitesten stromaufwärts befindliche Ansaugluftkanal der Reihe von Ansaugluftkanälen, die in 1 gezeigt sind, sein und kann eine Airbox 92 an einem Einlass des Ansaugluftkanals 142 beinhalten.
Die Airbox 92 kann eine leere Kammer sein, die Luft von außerhalb des Ansaugluftkanals 142 sammelt und die Luft dem Ansaugkrümmer 90 zuführt. Der Zylinder 14 kann in dem Ansaugkrümmer 90 enthalten sein. In einem Beispiel kann die Airbox 92 aus einem Verbundmaterial gebildet sein und kann direkt benachbart zu dem Ansaugkrümmer 90 positioniert und an diesem montiert sein. Die Airbox 92 kann mit dem Ansaugkrümmer 90 durch eine oder mehrere Schwingungsisolationsbefestigungs(VIF)-Baugruppen 94 verbunden sein, wobei sich die VIF-Baugruppen 94 durch Öffnungen in einer Wand der Airbox 92 erstrecken und sowohl mit der Airbox 92 als auch mit dem Ansaugkrümmer 90 eine Schnittstelle bilden. Zusätzlich zur Bereitstellung von Vorrichtungen zum Sichern der Airbox 92 am Ansaugkrümmer 90 können die VIF-Baugruppen 94 auch Schwingungen vom Ansaugkrümmer 90 absorbieren, wodurch ein auf die Airbox 92 übertragenes Oszillationsausmaß reduziert wird. Weitere Details zu den VIF-Baugruppen 94 sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2-6 erörtert.
Wenngleich die VIF-Baugruppen 94 in 1 derart gezeigt sind, dass sie sich durch die Wand der Airbox 92 erstrecken, versteht es sich, dass die VIF-Baugruppen 94 an eine Vielzahl von Motorkomponenten gekoppelt sein können, die aus verschiedenen Arten von Materialien gebildet sind, z. B. Metall, Kunststoff, Keramik usw. Die VIF-Baugruppen 94 können verwendet werden, um verschiedene Komponenten an anderen nahegelegenen Komponenten zu montieren oder Komponenten voneinander zu beabstanden. Darüber hinaus können die VIF-Baugruppen 94 in anderen Systemen als Motorsystemen umgesetzt sein, einschließlich aller Systeme, die mit Teilen oder Platten ausgestattet sind, die aus Verbundmaterialien gebildet sind.
In einigen Beispielen können einer oder mehrere der Ansaugkanäle eine Aufladevorrichtung, wie etwa einen Turbolader oder einen Kompressor, beinhalten. Zum Beispiel zeigt 1 den Motor 10, der mit einem Turbolader konfiguriert ist, der einen Verdichter 174, der zwischen den Ansaugkanälen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Abgasturbine 176, die entlang eines Abgaskanals 148 angeordnet ist, beinhaltet. Der Verdichter 174 kann zumindest teilweise über eine Welle 180 von der Abgasturbine 176 angetrieben werden, wenn die Aufladevorrichtung als Turbolader konfiguriert ist. In anderen Beispielen, wie etwa, wenn der Motor 10 mit einem Kompressor versehen ist, kann die Abgasturbine 176 jedoch optional weggelassen werden, wobei der Verdichter 174 durch mechanische Eingaben von einem Elektromotor oder dem Motor angetrieben werden kann. Eine Drossel 162, die eine Drosselklappe 164 beinhaltet, kann entlang eines Ansaugkanals des Motors bereitgestellt sein, um die Durchflussrate und/oder den Druck der Ansaugluft zu variieren, die den Motorzylindern bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann die Drossel 162 stromabwärts des Verdichters 174 positioniert sein, wie in 1 gezeigt, oder sie kann alternativ stromaufwärts des Verdichters 174 bereitgestellt sein.
Der Abgaskanal 148 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 Abgase von anderen Zylindern des Motors 10 aufnehmen. In der Darstellung ist ein Abgassensor 128 stromaufwärts einer Emissionssteuervorrichtung 178 an den Abgaskanal 148 gekoppelt. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Angabe eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Abgases ausgewählt sein, wie zum Beispiel einer linearen Lambdasonde oder UEGO-Sonde (Universal Exhaust Gas Oxygen sensor; Breitband- oder Weitbereichlambdasonde), einer binären Lambdasonde oder EGO-Sonde (wie dargestellt), einer HEGO-Sonde (beheizten EGO-Sonde), einem NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Emissionssteuervorrichtung 178 kann ein Dreiwegekatalysator (three way catalyst - TWC), eine NOx-Falle, unterschiedliche andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen davon sein.
Jeder Zylinder des Motors 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile beinhalten. Zum Beispiel ist gezeigt, dass der Zylinder 14 mindestens ein Einlasstellerventil 150 und mindestens ein Auslasstellerventil 156 beinhaltet, die in einem oberen Bereich des Zylinders 14 angeordnet sind. In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10, einschließlich des Zylinders 14, mindestens zwei Einlasstellerventile und mindestens zwei Auslasstellerventile beinhalten, die in einer oberen Region des Zylinders angeordnet sind.
Das Einlassventil 150 kann über einen Aktor 152 durch die Steuerung 12 gesteuert werden. Gleichermaßen kann das Auslassventil 156 über einen Aktor 154 durch die Steuerung 12 gesteuert werden. Unter einigen Bedingungen kann die Steuerung 12 die den Aktoren 152 und 154 bereitgestellten Signale variieren, um das Öffnen und Schließen der jeweiligen Einlass- und Auslassventile zu steuern. Die Position des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 kann durch jeweilige Ventilpositionssensoren (nicht gezeigt) bestimmt werden. Die Ventilaktoren können vom elektrischen Ventilbetätigungstyp oder vom Nockenbetätigungstyp oder eine Kombination davon sein. Die Einlass- und Auslassventilansteuerung kann gleichzeitig gesteuert werden oder es kann eine beliebige von einer möglichen variablen Einlassnockenansteuerung, variablen Auslassnockenansteuerung, dualen unabhängigen variablen Nockenansteuerung oder festen Nockenansteuerung verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann einen oder mehrere Nocken beinhalten und ein System für die Nockenprofilwechsel (cam profile switching - CPS), die variable Nockenansteuerung (variable cam timing - VCT), die variable Ventilansteuerung (variable valve timing - WZ) und/oder den variablen Ventilhub (variable valve lift - VVL) nutzen, die von der Steuerung 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Zum Beispiel kann der Zylinder 14 alternativ ein über eine elektronische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über eine Nockenbetätigung, einschließend CPS und/oder VCT, gesteuertes Auslassventil beinhalten. In anderen Beispielen können die Einlass- und Auslassventile durch einen gemeinsamen Ventilaktor oder ein gemeinsames Betätigungssystem oder einen Aktor oder ein Betätigungssystem zur variablen Ventilansteuerung gesteuert werden.
Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, bei dem es sich um das Volumenverhältnis zwischen dem Kolben 138 am unteren Totpunkt und am oberen Totpunkt handelt. In einem Beispiel liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. Jedoch kann in einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, das Verdichtungsverhältnis erhöht sein. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn Kraftstoffe mit einer höheren Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Verdichtungsverhältnis kann auch erhöht sein, wenn wegen ihrer Auswirkung auf das Motorklopfen Direkteinspritzung verwendet wird.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 192 beinhalten, um die Verbrennung zu initiieren. Ein Zündsystem 190 kann unter ausgewählten Betriebsmodi als Reaktion auf ein Frühzündungssignal SA von der Steuerung 12 der Brennkammer 14 über eine Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann die Zündkerze 192 jedoch weggelassen werden, wie etwa, wenn der Motor 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch Einspritzen von Kraftstoff initiieren kann, wie dies bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen konfiguriert sein, um diesem Kraftstoff bereitzustellen. Als nicht einschränkendes Beispiel weist der Zylinder 14 in der Darstellung zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 auf. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 können dazu konfiguriert sein, von einem Kraftstoffsystem 8 aufgenommenen Kraftstoff abzugeben. Das Kraftstoffsystem 8 kann eine(n) oder mehrere Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und Kraftstoffverteiler beinhalten. Der Darstellung nach ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 direkt an den Zylinder 14 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des Signals FPW-1, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt in diesen einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 eine sogenannte Direkteinspritzung (Direct Injection; nachfolgend als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 bereit. Während die Einspritzvorrichtung 166 in der Darstellung von 1 auf einer Seite des Zylinders 14 positioniert ist, kann sie alternativ dazu oberhalb des Kolbens angeordnet sein, wie etwa in der Nähe der Position der Zündkerze 192. Eine solche Position kann das Mischen und Verbrennen verbessern, wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, da einige Kraftstoffe auf Alkoholbasis eine geringere Flüchtigkeit aufweisen. Alternativ kann sich die Einspritzvorrichtung über und nahe dem Einlassventil befinden, um das Mischen zu verbessern. Kraftstoff kann an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 aus dem Kraftstofftank des Kraftstoffsystems 8 über eine Hochdruckkraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler abgegeben werden. Ferner kann der Kraftstofftank einen Druckwandler aufweisen, der der Steuerung 12 ein Signal bereitstellt.
In der Darstellung ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 im Ansaugkanal 146 und nicht im Zylinder 14 angeordnet, eine Konfiguration, die eine Einspritzung in den Ansaugkanal vor dem Zylinder 14 bereitstellt, was als Saugrohreinspritzung bekannt ist (Port Fuel Injection, nachfolgend als „PFI“ bezeichnet). Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 kann aus dem Kraftstoffsystem 8 aufgenommenen Kraftstoff proportional zur Impulsbreite des Signals FPW-2, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 171 empfangen wird, einspritzen. Es ist zu beachten, dass ein einzelner Treiber 168 oder 171 für beide Kraftstoffeinspritzsysteme oder mehrere Treiber verwendet werden kann/können, beispielsweise kann, wie abgebildet, der Treiber 168 für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 und der Treiber 171 für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 verwendet werden.
In einem alternativen Beispiel kann jede der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 als Direktkraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in den Zylinder 14 konfiguriert sein. In noch einem weiteren Beispiel kann jede der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 als Saugrohrkraftstoffeinspritzvorrichtung zum dem Einlassventil 150 vorgelagerten Einspritzen von Kraftstoff ausgelegt sein. In noch weiteren Beispielen kann der Zylinder 14 nur eine einzelne Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhalten, die dazu konfiguriert ist, unterschiedliche Kraftstoffe in variierenden relativen Mengen als Kraftstoffgemisch aus den Kraftstoffsystemen aufzunehmen, und die ferner dazu konfiguriert ist, dieses Kraftstoffgemisch entweder als eine Direktkraftstoffeinspritzvorrichtung direkt in den Zylinder oder als Saugrohrkraftstoffeinspritzvorrichtung stromaufwärts der Einlassventile einzuspritzen. Demnach versteht es sich, dass die in dieser Schrift beschriebenen Kraftstoffsysteme nicht durch die in dieser Schrift beispielhaft beschriebenen konkreten Konfigurationen von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen beschränkt sein sollen.
Dem Zylinder kann während eines einzigen Zyklus des Zylinders Kraftstoff von beiden Einspritzvorrichtungen zugeführt werden. Zum Beispiel kann jede Einspritzvorrichtung einen Teil einer Kraftstoffgesamteinspritzmenge bereitstellen, die in dem Zylinder 14 verbrannt wird. Ferner können/kann die Verteilung und/oder die relative Menge des Kraftstoffs, der von jeder Einspritzvorrichtung zugeführt wird, mit Betriebsbedingungen, wie etwa Motorlast, Klopfen und Abgastemperatur, wie in dieser Schrift nachstehend beschrieben, variieren. Der über das Saugrohr eingespritzte Kraftstoff kann während eines Ereignisses mit geöffnetem Einlassventil, eines Ereignisses mit geschlossenem Einlassventil (z. B. im Wesentlichen vor dem Ansaugtakt) sowie während eines Betriebs bei sowohl offenem als auch geschlossenem Einlassventil abgegeben werden. Gleichermaßen kann direkt eingespritzter Kraftstoff während eines Ansaugtakts sowie teilweise während eines vorherigen Ausstoßtakts, zum Beispiel während des Ansaugtakts und teilweise während des Verdichtungstakts, zugeführt werden. Demnach kann selbst bei einem einzelnen Verbrennungsereignis eingespritzter Kraftstoff zu unterschiedlichen Zeitpunkten aus der Saugrohr- und Direkteinspritzung eingespritzt werden. Darüber hinaus können bei einem einzelnen Verbrennungsereignis mehrere Einspritzvorgänge des zugeführten Kraftstoffs pro Zyklus durchgeführt werden. Die mehreren Einspritzvorgänge können während des Verdichtungstakts, des Ansaugtakts oder einer beliebigen geeigneten Kombination davon durchgeführt werden.
Die Kraftstoffeinspritzungen 166 und 170 können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Diese beinhalteten Unterschiede in der Größe, zum Beispiel kann eine Einspritzung ein größeres Einspritzloch aufweisen als die andere. Weitere Unterschiede beinhalten unter anderem unterschiedliche Sprühwinkel, unterschiedliche Betriebstemperaturen, unterschiedliche Ziele, unterschiedliche Einspritzzeitsteuerung, unterschiedliche Sprüheigenschaften, unterschiedliche Stellen usw. Außerdem können in Abhängigkeit vom Verteilungsverhältnis des eingespritzten Kraftstoffs unter den Einspritzungen 170 und 166 verschiedene Auswirkungen erreicht werden.
Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoffe unterschiedlicher Kraftstoffarten enthalten, wie etwa Kraftstoffe mit unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten und unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Die Unterschiede können Unterschiede in Bezug auf den Alkoholgehalt, den Wassergehalt, die Oktanzahl, Verdampfungswärme, Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen davon usw. beinhalten. Ein Beispiel für Kraftstoffe mit unterschiedlicher Verdampfungswärme könnte Benzin als erste Kraftstoffart mit niedrigerer Verdampfungswärme und Ethanol als zweite Kraftstoffart mit größerer Verdampfungswärme beinhalten. In einem anderen Beispiel kann der Motor Benzin als erste Kraftstoffart und ein alkoholhaltiges Kraftstoffgemisch, wie etwa E85 (das ungefähr zu 85 % aus Ethanol und zu 15 % aus Benzin besteht) oder M85 (das ungefähr zu 85 % aus Methanol und zu 15 % aus Benzin besteht), als zweite Kraftstoffart verwenden. Zu weiteren möglichen Substanzen gehören Wasser, Methanol, ein Gemisch aus Alkohol und Wasser, ein Gemisch aus Wasser und Methanol, ein Gemisch aus Alkoholen usw.
In noch einem anderen Beispiel kann es sich ferner bei beiden Kraftstoffen um Alkoholgemische mit variierender Alkoholzusammensetzung handeln, wobei die erste Kraftstoffart ein Benzin-Alkohol-Gemisch mit einer niedrigeren Alkoholkonzentration sein kann, wie etwa E10 (das ungefähr zu 10 % aus Ethanol besteht), während die zweite Kraftstoffart ein Benzin-Alkohol-Gemisch mit einer höheren Alkoholkonzentration sein kann, wie etwa E85 (das ungefähr zu 85 % aus Ethanol besteht). Darüber hinaus können sich der erste und der zweite Kraftstoff auch in Bezug auf andere Kraftstoffqualitäten unterscheiden, wie beispielsweise einen Unterschied hinsichtlich der Temperatur, Viskosität, Oktanzahl usw. Außerdem können sich die Kraftstoffeigenschaften eines oder beider Kraftstofftanks häufig ändern, zum Beispiel aufgrund täglicher Schwankungen beim Auffüllen des Tanks.
Die Steuerung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als nichtflüchtiger Festwertspeicherchip 110 zum Speichern ausführbarer Anweisungen gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 112, Keep-Alive-Speicher 114 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor erläuterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassenstroms (Mass Air Flow - MAF) von dem Luftmassenstromsensor 122; der Motorkühlmitteltemperatur (Engine Coolant Temperature - ECT) von dem Temperatursensor 116, der an die Kühlhülse 118 gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahmesignals (Profile Ignition Pickup - PIP) von dem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselposition (Throttle Position - TP) von einem Drosselpositionssensor und eines Absolutkrümmerdrucksignals (Absolute Manifold Pressure- MAP) von dem Sensor 124. Das Motordrehzahlsignal RPM kann durch die Steuerung 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Anzeige des Vakuums oder Drucks in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Die Steuerung 12 kann eine Motortemperatur auf Grundlage der Motorkühlmitteltemperatur ableiten. Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Zum Beispiel kann das Einstellen einer Ansaugluftmenge, die durch den Ansaugkanal 146 zum Zylinder 14 strömt, das Einstellen einer Position der Drossel 162 (z. B. eines Grades der Drehung der Drosselklappe 164) beinhalten, um den Luftstrom aus dem Ansaugkanal 144 zum Ansaugkanal 146 zu erhöhen oder zu verringern.
Wie vorstehend beschrieben, zeigt 1 lediglich einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. Somit kann jeder Zylinder gleichermaßen seinen eigenen Satz aus Einlass-/Auslassventilen, (einer) Kraftstoffeinspritzvorrichtung(en), Zündkerze usw. beinhalten. Es versteht sich, dass der Motor 10 eine beliebige geeignete Anzahl von Zylindern beinhalten kann, die 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 oder mehr Zylinder beinhaltet. Ferner kann jeder dieser Zylinder einige oder alle der verschiedenen Komponenten beinhalten, die in 1 unter Bezugnahme auf den Zylinder 14 beschrieben und dargestellt sind.
In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 5 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 55 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen ist das Fahrzeug 5 ein herkömmliches Fahrzeug nur mit einem Motor oder ein Elektrofahrzeug nur mit (einer) elektrischen Maschine(n). In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 5 ein Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Die elektrische Maschine 52 kann ein Elektromotor oder ein Elektromotor/Generator sein. Die Kurbelwelle 140 des Motors 10 und die elektrische Maschine 52 sind über das Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 55 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 in Eingriff gebracht sind. Im dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und ist eine zweite Kupplung 56 zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 54 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 56 senden, um die Kupplung in Eingriff zu bringen oder außer Eingriff zu bringen, um die Kurbelwelle 140 mit der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden bzw. davon zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden bzw. davon zu trennen. Das Getriebe 54 kann ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart sein. Der Antriebsstrang kann auf unterschiedliche Weisen konfiguriert sein, die als paralleles, serielles oder seriell-paralleles Hybridfahrzeug beinhalten.
Die elektrische Maschine 52 empfängt eine elektrische Leistung von einer Traktionsbatterie 58, um den Fahrzeugrädern 55 ein Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 52 kann auch als Generator betrieben werden, um beispielsweise während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 58 bereitzustellen. Eine oder mehrere Komponenten des Hybridfahrzeugs können Öffnungen beinhalten, die zum Aufnehmen von VIF-Baugruppen ausgelegt sind, ähnlich wie die Öffnungen in der Airbox 92, die zum Aufnehmen der VIF-Baugruppen 94 ausgelegt sind, wie vorstehend beschrieben. Ein Beispiel einer VIF-Baugruppe ist nachfolgend in Bezug auf 2 beschrieben.
2 zeigt einen Querschnitt 200 einer VIF-Baugruppe 202. Es wird ein Satz von Bezugsachsen 201 bereitgestellt, der eine y-Achse, eine x-Achse und eine z-Achse angibt. Die VIF-Baugruppe 202 weist eine Mittelachse 203 auf, die parallel zu der z-Achse angeordnet ist, und beinhaltet einen oberen Abschnitt 204, einen unteren Abschnitt 206, der unter dem oberen Abschnitt 204 in Bezug auf die z-Achse angeordnet ist, und ein Befestigungselement 208, das sich entlang der Mittelachse 203 durch eine zentrale Öffnung 210 des oberen Abschnitts 204 und eine zentrale Öffnung 212 des unteren Abschnitts 206 der VIF-Baugruppe 202 erstreckt.
Der obere Abschnitt 204 der VIF-Baugruppe 202 weist einen Einsatz 214 auf, der sich entlang der z-Achse und entlang eines Abschnitts einer Länge 216 des Befestigungselements 208 erstreckt. Mit anderen Worten ist eine Länge 218 des Einsatzes 214, die entlang der z-Achse definiert ist, kürzer als die Länge 216 des Befestigungselements 208. Der Einsatz 214 kann im Allgemeinen zylindrisch mit einem kreisförmigen Querschnitt entlang der y-x-Ebene sein und kann einen ersten Rand 222 an einem ersten Ende 220 des Einsatzes 214 und einen zweiten Rand 224 an einem Mittelpunkt zwischen dem ersten Ende 220 und einem zweiten Ende 226 des Einsatzes 214 beinhalten, wobei das zweite Ende 226 dem ersten Ende 220 gegenüberliegt. Der erste Rand 222 und der zweite Rand 224 können ähnlich konfiguriert sein, wobei sich beide senkrecht nach außen und von einer Wand 228 des Einsatzes 214 weg erstrecken, wobei die Wand 228 parallel zur Mittelachse 203 verläuft. Eine Breite 230 des ersten Randes 222 kann einer Breite des zweiten Randes 224 ähnlich sein, wobei die Breiten entlang der x-Achse definiert sind. Die Querschnitte von dem ersten Rand 222 und dem zweiten Rand 224 können entlang der Linie A-A' entlang der y-x-Ebene ringförmig sein, wie bei dem Einsatz 232 gezeigt.
Der Einsatz 214 kann ein Element der VIF-Baugruppe 202 sein, mit dem die VIF-Baugruppe an mehr als eine Motorkomponente gekoppelt werden kann. Beispielsweise kann der Einsatz 214 einen ersten Bereich oder einen ersten Kompressionsbegrenzer 238, der sich von dem ersten Ende 220 des Einsatzes 214, der den ersten Rand 222 beinhaltet, bis zu einem Punkt unmittelbar über dem zweiten Rand 224 entlang der z-Achse erstreckt, und einen zweiten Bereich oder einen zweiten Kompressionsbegrenzer 240, der den zweiten Rand 224 beinhaltet und sich von dem zweiten Rand 224 bis zum zweiten Ende 226 des Einsatzes 214 erstreckt, aufweisen. Der erste Kompressionsbegrenzer 238 und der zweite Kompressionsbegrenzer 240 können zwei getrennte Stücke des Einsatzes 214 sein. Der erste Kompressionsbegrenzer 238 kann an einer Verbindung 243 entfernbar an den zweiten Kompressionsbegrenzer 240 gekoppelt sein, z. B. in Kontakt mit diesem, aber nicht daran befestigt. Die Verbindung 243 kann eine Schnittstelle zwischen dem ersten Kompressionsbegrenzer 238 und dem zweiten Kompressionsbegrenzer 240 des Einsatzes 214 sein, wobei die Bereiche durch eine Druckkraft, die von dem Befestigungselement 208 ausgeübt wird, in Kontakt miteinander gehalten werden, wenn das Befestigungselement 208 durch den Einsatz 214 eingeführt wird und mit dem unteren Abschnitt 206 der VIF-Baugruppe 202 in Eingriff gebracht wird, wie weiter unten beschrieben.
Der Einsatz 214 kann aus einem starren, haltbaren Material, wie etwa Stahl, gebildet sein. Die Abmessungen des Einsatzes 214 können in Abhängigkeit von den Größen der mehr als einen Motorkomponente variieren, an die die VIF-Baugruppe 202 gekoppelt sein kann. Beispielsweise kann bei größeren Komponenten, die anfälliger für starke Oszillationen sind, der Einsatz 214 breiter sein als bei kleineren Komponenten. Die Länge 218 des Einsatzes 214 kann in Abhängigkeit von der Dicke der Komponentenflächen variieren.
Der erste Kompressionsbegrenzer 238 des Einsatzes 214 kann mit einer Montagedichtung 234 eine Schnittstelle bilden, die an eine erste Motorkomponente gekoppelt ist, die aus einem Verbundmaterial gebildet ist, wie etwa eine Airbox (z. B. Airbox 92 aus 1). In einem Beispiel kann die Montagedichtung 234 so geformt sein, dass sie zwischen den ersten Rand 222 und den zweiten Rand 224 passt, z. B. kann eine Höhe 236 der Montagedichtung 234 ähnlich oder kleiner als ein Abstand zwischen dem ersten Rand 222 und dem zweiten Rand 224 entlang der z-Achse sein. Die Positionierung der Montagedichtung 234 zwischen dem ersten Rand 222 und dem zweiten Rand 224 kann die Bewegung des Einsatzes 214 entlang der z-Achse verhindern. Die Montagedichtung 234 kann als ein Ring aus einem Material konfiguriert sein, das flexibler als das Material des Einsatzes 214 ist, wie etwa Kautschuk, das auf einer Öffnung 242 in einer Fläche 244 der Airbox aufgeformt sein kann. Die Montagedichtung 234 umhüllt dadurch die Kanten der Öffnung 242 in der Fläche 244 der Airbox, die zwischen der Fläche 244 der Airbox und dem Einsatz 214 angeordnet ist. Die Fläche 244 der Airbox und die Montagedichtung 234 sind in 2 mit gestrichelter Umrandung veranschaulicht, um anzugeben, dass diese Elemente nicht in die VIF-Baugruppe 202 integriert sind, sondern indirekt (z. B. die Fläche 244 der Airbox) oder direkt (z. B. die Montagedichtung 234) mit der VIF-Baugruppe 202 in Eingriff stehen.
Ein Durchmesser 246 einer zentralen Aussparung 248 der Montagedichtung 234 kann ähnlich oder geringfügig kleiner als ein entlang der x-Achse definierter Durchmesser des Einsatzes 214 zwischen dem ersten Rand 222 und dem zweiten Rand 224 sein. Der ähnliche oder etwas kleinere Durchmesser 246 der zentralen Aussparung 248 der Montagedichtung 234 und die Flexibilität des Materials der Montagedichtung 234 ermöglichen es, dass der erste Kompressionsbegrenzer 238 des Einsatzes 214 fest und in Umfangsrichtung umgeben ist und durch eine nach innen gerichtete (z. B. zur Mittelachse 203) Kompressionskraft, die durch die Montagedichtung 234 auf den Einsatz 214 ausgeübt wird, an Ort und Stelle gehalten wird.
Der zweite Kompressionsbegrenzer 240 des Einsatzes 214 kann mit einem Isolator 250 eine Schnittstelle bilden, der ähnlich wie die Montagedichtung 234 als Ring aus einem Material konfiguriert ist, das weicher, z. B. weniger steif, als das Material des Einsatzes 214 ist. In einem Beispiel kann der Isolator 250 aus einem Material gebildet sein, das Schwingungen absorbiert und dämpft, wie etwa Kautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM), einem thermoplastischen Vulkanisat oder Silikon. Eine Positionierung des Isolators 250 innerhalb der VIF-Baugruppe 202 kann es ermöglichen, dass sich der Isolator 250 zwischen zwei Komponenten befindet, die durch die VIF-Baugruppe 202 aneinander gekoppelt sind. Beispielsweise kann der Isolator 250 zwischen der Airbox und einem Ansaugkrümmer des Motors angeordnet sein, wodurch Schwingungen vom Ansaugkrümmer absorbiert und die Übertragung der Schwingungsbewegung auf die Airbox reduziert werden.
Der Isolator 250 kann den zweiten Kompressionsbegrenzer 240 des Einsatzes 214 in Umfangsrichtung zwischen dem zweiten Rand 224 und einer Gewinderegion 252 am zweiten Ende 226 des zweiten Kompressionsbegrenzers 240 umgeben. Ein Durchmesser einer zentralen Aussparung 254 des Isolators 250 kann ähnlich dem Durchmesser 246 der Montagedichtung 234 sein, aber ein Außendurchmesser 256 des Isolators 250 kann breiter sein als ein Außendurchmesser 258 der Montagedichtung 234. In anderen Beispielen kann der Außendurchmesser 256 des Isolators 250 jedoch ähnlich oder schmaler sein als der Außendurchmesser 258 der Montagedichtung 234. Darüber hinaus ist eine Höhe 260 des Isolators 250 höher als die Höhe 236 der Montagedichtung 234 in 2, kann jedoch in anderen Beispielen hinsichtlich der Höhe ähnlich oder kürzer als die Montagedichtung 234 sein.
Die Höhe 260 des Isolators 250 kann ähnlich einem Abstand entlang der z-Achse zwischen dem zweiten Rand 224 und der Gewinderegion 252 des zweiten Kompressionsbegrenzers 240 des Einsatzes 214 sein. Die Gewinderegion 252 des zweiten Kompressionsbegrenzers 240 kann dicker sein, wie entlang der x-Achse definiert, und kann sich von der Mittelachse 203 von einer Innenfläche 262 des zweiten Kompressionsbegrenzers 240 des Einsatzes 214 um einen größeren Abstand als ein Abschnitt des zweiten Kompressionsbegrenzers 240 zwischen dem zweiten Rand 224 und der Gewinderegion 252 nach außen erstrecken. Somit verhindern der nach außen gerichtete Vorsprung der Gewinderegion 252 unterhalb des Isolators 250 und das Vorhandensein des zweiten Rands 224 oberhalb des Isolators 250 in Bezug auf die z-Achse die Bewegung des Isolators 250 entlang der z-Achse relativ zum Einsatz 214. Die Ähnlichkeit des Durchmessers 246 der zentralen Aussparung 254 des Isolators 250 mit dem Durchmesser des Einsatzes 214 zwischen dem zweiten Rand 224 und der Gewinderegion 252 reduziert die Drehung des Isolators 250 relativ zum Einsatz 214 durch Reibung, die zwischen dem Isolator 250 und der Fläche des zweiten Kompressionsbegrenzers 240 des Einsatzes 214 erzeugt wird, und/oder durch eine nach innen gerichtete Kompressionskraft, die von dem Isolator 250 auf den Einsatz 214 ausgeübt wird, wenn der Durchmesser 246 der zentralen Aussparung 254 des Isolators geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des zweiten Kompressionsbegrenzers 240 des Einsatzes 214 zwischen dem zweiten Rand 224 und der Gewinderegion 252.
In einigen Beispielen können der Isolator 250 und der zweite Kompressionsbegrenzer 240 des Einsatzes 214 zusätzliche Elemente aufweisen, um den Isolator 250 relativ zum Einsatz 214 an Ort und Stelle zu halten. Zum Beispiel kann eine Außenfläche des zweiten Kompressionsbegrenzers 240 des Einsatzes 214, die mit dem Isolator 250 eine Schnittstelle bildet, mit Keilen (nicht gezeigt) konfiguriert sein, die an passende Nuten in dem Isolator 250 koppeln. Beispielsweise kann eine untere Fläche 266 des zweiten Rands 224 Keile aufweisen, die entlang der z-Achse von der unteren Fläche 266 nach unten ragen und sich entlang der unteren Fläche in einer Richtung radial nach außen, z. B. von der Mittelachse 203 weg, erstrecken. Der Isolator 250 kann Nuten aufweisen, die so geformt sind, dass sie die Keile aufnehmen, die sich von einer oberen Fläche 268 des Isolators 250 entlang der z-Achse nach unten erstrecken. Die radiale Ausdehnung der Keile und Nuten verhindert dadurch die Drehung des Isolators 250 um den Einsatz 214. Alternativ kann der Abschnitt des zweiten Kompressionsbegrenzers 240 des Einsatzes 214 zwischen dem zweiten Rand 224 und der Gewinderegion 252 Keile aufweisen, die von einer Außenfläche 270 des zweiten Kompressionsbegrenzers 240 nach außen ragen und sich entlang der Außenfläche parallel zur Mittelachse 203 erstrecken. Komplementäre Nuten in einer inneren Seitenfläche 272 des Isolators 250 können gleichermaßen einer Drehung des Isolators 250 um den Einsatz 214 standhalten.
Der Isolator 250 kann optional auf einer Ansaugkrümmerabdeckung 274 aufgeformt sein, die in gestrichelten Linien gezeigt ist, um anzugeben, dass die Abdeckung 274 eine von der VIF-Baugruppe 202 externe Komponente ist. Die Abdeckung 274 kann eine Lochplatte sein, die an eine Region des Ansaugkrümmers angebracht oder einstückig damit ist und dazu ausgelegt ist, die Kopplung des Ansaugkrümmers an die Airbox über Befestigungselemente zu ermöglichen. In anderen Beispielen kann der Isolator 250 nicht auf der Abdeckung 274 aufgeformt sein und stattdessen bündig in eine Öffnung 276 der Abdeckung 274 passen und durch Kompressionskräfte, die z. B. nach innen drücken, in Richtung der Mittelachse 203 an Ort und Stelle gehalten werden, die durch die Abdeckung 274 auf das flexiblere Material des Isolators 250 ausgeübt werden.
Der untere Abschnitt 206 der VIF-Baugruppe 202 kann in Bezug auf die z-Achse direkt unter dem Isolator 250 positioniert sein. Der untere Abschnitt 206 kann eine Mutter sein, die beispielsweise aus Stahl gebildet ist und dazu konfiguriert ist, mit der Gewinderegion 252 des zweiten Endes 226 des Einsatzes 214 und mit einem Gewindeende 278 des Befestigungselements 208 eine Schnittstelle zu bilden. Eine Innenfläche 280 des unteren Abschnitts 206 der VIF-Baugruppe 202, die direkt mit der Gewinderegion 252 des zweiten Endes 226 des Einsatzes 214 und dem Gewindeende 278 des Befestigungselements 208 in Eingriff steht, kann abgestuft sein, um unterschiedliche Außendurchmesser des Einsatzes 214 und des Befestigungselements 208 zu berücksichtigen. Die Innenfläche 280 des unteren Abschnitts 206 kann mit einem Gewinde versehen sein und kann eine erste Stufe 282 beinhalten, die über einer zweiten Stufe 284 angeordnet ist, und zwar in Bezug auf die z-Achse.
Die erste Stufe 282 kann einen ersten Durchmesser 286 aufweisen, der dem Außendurchmesser der Gewinderegion 252 des zweiten Endes 226 des Einsatzes 214 ähnlich ist. Das Gewinde der ersten Stufe 282 kann dazu konfiguriert sein, mit dem Gewinde der Gewinderegion 252 des Einsatzes 214 zusammenzupassen. Zum Beispiel beim Betrachten der VIF-Baugruppe entlang der z-Achse von dem ersten Rand 222 des Einsatzes 214 zum unteren Abschnitt 206 kann das Gewinde der Gewinderegion 252 des Einsatzes 214 im Uhrzeigersinn spiralförmig sein. Das Gewinde der ersten Stufe 282 des unteren Abschnitts 206 kann ebenfalls im Uhrzeigersinn spiralförmig sein, damit die erste Stufe 282 des unteren Abschnitts 206 durch Drehen des unteren Abschnitts 206 gegen den Uhrzeigersinn fest an die Gewinderegion 252 des Einsatzes 214 gekoppelt wird, während die Gewinderegion 252 in Eingriff gebracht wird. Das weitere Einführen der Gewinderegion 252 des Einsatzes 214 in die erste Stufe 282 des unteren Abschnitts 206 wird durch Kontakt zwischen dem zweiten Ende 226 des Einsatzes 214 und einem Absatz 288 in der Innenfläche 280 des unteren Abschnitts 206 zwischen der ersten Stufe 282 und der zweiten Stufe 284 gestoppt.
Der Absatz 288 kann ein Übergang in der Innenfläche 280 des unteren Abschnitts 206 von der ersten Stufe 282 zur zweiten Stufe 284 sein. Die zweite Stufe 284 kann einen zweiten Durchmesser 290 aufweisen, der schmaler als der erste Durchmesser 286 ist. Das Gewinde der zweiten Stufe 284 ist dazu konfiguriert, mit dem Gewinde am Gewindeende 278 des Befestigungselements 208 zusammenzupassen. Darüber hinaus ist eine Richtung des Gewindes ausgelegt, um der Gewinderichtung der ersten Stufe 282 (und der Gewinderegion 252 des zweiten Endes 226 des Einsatzes 214) entgegenzuwirken, sodass, wenn das Befestigungselement 208 in den Einsatz 214 nach unten gekommen ist (z. B. gedreht, um mit dem unteren Abschnitt 206 des Einsatzes 214 in Eingriff zu kommen), das Festziehen des Befestigungselements 208 gegen die zweite Stufe 284 des unteren Abschnitts 206 gleichzeitig die Kupplung zwischen der ersten Stufe 282 und der Gewinderegion 252 des Einsatzes 214 festzieht. Wie vorstehend beschrieben, können das Gewinde der ersten Stufe 282 und die Gewinderegion 252 des Einsatzes 214 beispielsweise aus Sicht entlang der z-Achse von dem ersten Rand des Einsatzes 214 zu dem unteren Abschnitt 206 spiralförmig im Uhrzeigersinn verlaufen. Das Gewinde der zweiten Stufe 284 und das Gewindeende 278 des Befestigungselements 208 können stattdessen spiralförmig gegen den Uhrzeigersinn verlaufen. Um das Befestigungselement 208 mit dem unteren Abschnitt 206 der VIF-Baugruppe 202 in Eingriff zu bringen, kann das Befestigungselement 208 gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden, wenn das Befestigungselement 208 mit dem unteren Abschnitt 206 des Einsatzes 214 in Eingriff tritt. Die Drehung des unteren Abschnitts 206 gegen den Uhrzeigersinn, wenn das Befestigungselement 208 innerhalb des unteren Abschnitts 206 festgezogen wird, treibt das Festziehen der ersten Stufe 282 des unteren Abschnitts 206 um die Gewinderegion 252 des zweiten Endes 226 des Einsatzes 214 an. Darüber hinaus übt das Festziehen des Befestigungselements 208 innerhalb des unteren Abschnitts 206 eine Kompressionskraft auf die VIF-Baugruppe 202 entlang der z-Achse aus, wie durch die Pfeile 295 gezeigt. Der erste Kompressionsbegrenzer 238 und der zweite Kompressionsbegrenzer 240 des Einsatzes 214 können zusammen der Kompressionskraft standhalten (z. B. einer axialen Kompressionskraft standhalten), wobei eine strukturelle Integrität der VIF-Baugruppe 202 entlang der z-Achse aufrechterhalten wird. Somit verbessern die umgekehrten Gewinderichtungen der ersten Stufe 282 und der zweiten Stufe 284 ein Sichern der VIF-Baugruppe 202 an gekoppelte Komponenten, wenn das Befestigungselement 208 nach unten gekommen ist.
In anderen Beispielen kann die VIF-Baugruppe 202 mit einer Presspassung ausgelegt sein, bei der die Kopplung des unteren Abschnitts 206 der VIF-Baugruppe 202 mit dem zweiten Ende 226 des Einsatzes 214 durch Drücken des Einsatzes 214 in den unteren Abschnitt 206 ermöglicht wird. Demnach weist das zweite Ende 226 des Einsatzes 214 womöglich nicht die Gewinderegion 252 auf und weist stattdessen eine glatte Fläche auf. Die Innenfläche 280 der ersten Stufe 282 kann auch glatt und ohne Gewinde sein und dazu konfiguriert sein, das zweite Ende 226 des Einsatzes 214 mit einem festen Sitz aufzunehmen, sodass eine Kraft entlang der z-Achse auf den Einsatz 214 und den unteren Abschnitt 206 ausgeübt wird, um das zweite Ende 225 des Einsatzes 214 sicher in die erste Stufe 282 des unteren Abschnitts 206 einzuführen. Das Nachuntenkommen des Befestigungselements 208 komprimiert in ähnlicher Weise die VIF-Baugruppe entlang der z-Achse, wie durch die Pfeile 295 angegeben.
Das Befestigungselement 208 kann ein Bolzen sein, der aus einem zähen, haltbaren Material, wie etwa einem Metall, gebildet ist. Das Befestigungselement 208 kann eine zylindrische Form aufweisen und ausreichend lang sein, um vollständig durch den unteren und oberen Abschnitt 204, 206 der VIF-Baugruppe 202 eingeführt zu werden. Ein Kopf 292 des Befestigungselements 208 kann einen entlang der x-Achse definierten breiteren Durchmesser aufweisen als ein Körper 294 des Befestigungselements 208, wobei sich der Körper 294 durch den Einsatz 214 und den unteren Abschnitt 206 der VIF-Baugruppe 202 erstreckt. Der breitere Durchmesser des Kopfes 292 ermöglicht es dem Kopf 292, das Einführen des Befestigungselements 208 in die VIF-Baugruppe 202 zu stoppen, wenn der Kopf 292 den ersten Rand 222 des Einsatzes 214 berührt.
Der Kopf 292 des Befestigungselements 208 kann dazu konfiguriert sein, ein Werkzeug aufzunehmen, um das Festziehen des Befestigungselements 208 in der VIF-Baugruppe 202 anzutreiben. Beispielsweise kann eine obere Fläche 296 des Kopfes 292 einen Schlitz zum Aufnehmen eines Schraubendrehers oder eine sechseckige Vertiefung zum Aufnehmen eines Sechskantschlüssels beinhalten. In einem anderen Beispiel kann der Kopf 292 mit flachen Seiten geformt sein, z. B. kann der Kopf 292 sechseckig, quadratisch usw. sein, wenn er entlang der z-Achse betrachtet wird, und kann mit einem Schraubenschlüssel oder einer Nuss gedreht werden. Verschiedene andere Verfahren zum Festziehen des Befestigungselements 208 sind möglich, um eine sichere Kopplung des Befestigungselements 208 an die VIF-Baugruppe 202 zu erreichen.
Wie vorstehend beschrieben, kann eine VIF-Baugruppe, wie etwa die VIF-Baugruppe 202 aus 2, in einem Motor umgesetzt sein, um Komponenten aneinander zu koppeln oder zu montieren und die Übertragung von Schwingungen von einer Komponente zur anderen zu reduzieren. Zum Beispiel ist ein Motor 300 in 3 gezeigt, der eine Airbox 302 und einen Ansaugkrümmer 304 beinhaltet. In einem Beispiel kann der Motor 300 der Motor 10 aus 1 sein. Die Airbox 302 kann in Bezug auf die z-Achse über dem Ansaugkrümmer 304 positioniert und über mindestens eine VIF-Baugruppe 306 an dem Ansaugkrümmer 304 montiert sein. Beispielsweise kann die VIF-Baugruppe 306 der VIF-Baugruppe 202 aus 2 ähnlich sein.
Ein Kopf 308 eines Befestigungselements (in 4 gezeigt) der VIF-Baugruppe 306 ist in 3 gezeigt, der aus einem Satz von Öffnungen durch eine Halterung 310 der Airbox 302 und einer Abdeckung 312 des Ansaugkrümmers 304 ragt. Die Halterung 310 kann in eine Fläche der Airbox 302 integriert sein und die Abdeckung 312 kann in eine Fläche des Ansaugkrümmers 304 integriert sein, sodass das Anbringen der Halterung 310 an der Abdeckung 312 die Airbox 302 am Ansaugkrümmer 304 sichert. Details zur Wechselwirkung der VIF-Baugruppe 306 sind in einem in 4 dargestellten Querschnitt 400 entlang der in 3 gezeigten Linie A-A' gezeigt.
Wie in 4 gezeigt, erstreckt sich die VIF-Baugruppe 306 durch eine Öffnung 402 in der Halterung 310 der Airbox 302 und eine Öffnung 404 in der Abdeckung 312 des Ansaugkrümmers 304. Die Abdeckung 312 kann einen unteren Abschnitt 406 der VIF-Baugruppe 306 einschließen, der dazu konfiguriert ist, ein zweites Ende 408 eines Befestigungselements 410 aufzunehmen, wobei das zweite Ende 408 dem Kopf 308 des Befestigungselements 410 gegenüberliegt. Ein Einsatz 412, der einen ersten Kompressionsbegrenzer 414 beinhaltet, der über einem zweiten Kompressionsbegrenzer 416 relativ zu der z-Achse positioniert ist, umgibt das Befestigungselement 410 entlang mindestens eines Abschnitts einer Länge 418 des Befestigungselements 410.
Eine Montagedichtung 420 kann die Öffnung 402 der Halterung 310 der Airbox 302 umgeben und an der Öffnung 402 Flächen der Halterung 310 umwickeln. Der erste Kompressionsbegrenzer 414 des Einsatzes 412 erstreckt sich durch die Öffnung 402 der Halterung 310 und ist entlang der x-Achse von einer Fläche der Halterung 310 an der Öffnung 402 der Befestigungsdichtung 420 beabstandet. Die Montagedichtung 420 steht in flächenteilendem Kontakt mit Flächen der Halterung 310 und einer Außenfläche des ersten Kompressionsbegrenzers 414 des Einsatzes 412, die sich zwischen einem ersten Rand 403 und einem zweiten Rand 405 des Einsatzes 412 entlang der z-Achse erstreckt. Der zweite Kompressionsbegrenzer 416 des Einsatzes 412 kann mit dem ersten Kompressionsbegrenzer 414 an einer Verbindung 423 eine Schnittstelle bilden. Der zweite Kompressionsbegrenzer 416 erstreckt sich durch die Öffnung 404 der Abdeckung 312 und in den unteren Abschnitt 406 der VIF-Baugruppe 306 entlang der z-Achse. Der zweite Kompressionsbegrenzer 416 des Einsatzes 412 ist durch einen Isolator 422 an der Öffnung 404 entlang der x-Achse von einer Fläche der Abdeckung 312 beabstandet. Der Isolator 422 steht an der Öffnung 404 in flächenteilendem Kontakt mit der Fläche der Abdeckung 312 und einer Außenfläche des zweiten Kompressionsbegrenzers 416 des Einsatzes 412 und erstreckt sich zwischen dem zweiten Rand 405 und dem unteren Abschnitt 406 der VIF-Baugruppe 306 entlang der z-Achse.
Ein Stapeln von Komponenten der VIF-Baugruppe 306 ist in einer Explosionsansicht 500 in 5 gezeigt. Eine gemeinsame, zentrale Aussparung 502 erstreckt sich entlang einer Mittelachse 504 der VIF-Baugruppe 306 durch eine zentrale Region der Komponenten der VIF-Baugruppe 306 sowie durch die Halterung 310 (z. B. die Öffnung 402 der Halterung 310) und die Abdeckung 312 (z. B. die Öffnung 404 der Abdeckung 312). Der Isolator 422 weist eine Vielzahl von radialen Keilen 506 auf, die mit einer Vielzahl von Rillen 508 in der Öffnung 404 der Abdeckung 312 eine Schnittstelle bilden, um die Drehung des Isolators 422 mit der Öffnung 404 zu verhindern, wenn das Befestigungselement 410 nach unten gekommen ist. Wie vorstehend beschrieben, kann eine Außenfläche 510 des zweiten Kompressionsbegrenzers 416 des Einsatzes 412 auch Keile beinhalten, die an passende Nuten (in 5 nicht gezeigt) in einer Innenfläche 512 des Isolators 422 gekoppelt werden, um einer Drehung des zweiten Kompressionsbegrenzers 416 des Einsatzes 412 relativ zum Isolator 422 standzuhalten.
Durch das Verhindern der Drehung des Einsatzes 412 und das Vormontieren von Komponenten der VIF-Baugruppe 306, die an den Ansaugkrümmer 304 und die Airbox 302 gekoppelt sind, kann die VIF-Baugruppe 306 eine sichere Befestigung der Airbox 302 am Ansaugkrümmer 304 unter Verwendung eines einzelnen Werkzeugs bereitstellen, das auf den Kopf 308 des Befestigungselements 410 angewandt ist. Wie in 5 gezeigt, wird der Einsatz 412 in Beispielen, in denen die VIF-Baugruppe 306 pressgepasst und nicht mit einem Gewinde versehen ist, in eine erste Stufe 520 des unteren Abschnitts 406 gedrückt, die an einem unteren Ende 522 des Einsatzes 412, das ebenfalls kein Gewinde aufweist, nicht mit einem Gewinde versehen ist. Das Befestigungselement 410 wird durch die VIF-Baugruppe 306 geführt und gedreht, um mit dem Gewinde einer zweiten Stufe 524 des unteren Abschnitts, die unterhalb der ersten Stufe 430 gestapelt ist, in Eingriff zu kommen, ohne ein Werkzeug anzuwenden, um den unteren Abschnitt 406 an Ort und Stelle zu halten. Die VIF-Baugruppe 306 kann somit selbst in engen Räumen mit geringem Spielraum für den Zugriff auf die VIF-Baugruppe 306 mit einem Installationswerkzeug leicht installiert werden. Beispielsweise kann das Befestigungselement 410 durch eine Buchse, die direkt über dem Befestigungselement 410 positioniert ist, nach unten kommen und gedreht werden, bis ein gewünschter Widerstand gegen eine weitere Drehung des Befestigungselements 410 detektiert wird.
Wenn der Einsatz 412 dazu konfiguriert ist, über Gewinde mit dem unteren Abschnitt 406 der VIF-Baugruppe 306 gekoppelt zu werden, ermöglicht eine umgekehrte Konfiguration des Gewindes zwischen der ersten Stufe 520 und der zweiten Stufe 524 des unteren Abschnitts 406 der VIF-Baugruppe 306, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, zusammen mit dem Widerstand des Einsatzes 412 gegen eine Drehung gleichermaßen das Festziehen des Befestigungselements 410 in der VIF-Baugruppe 306, ohne dass ein zusätzliches Werkzeug verwendet werden muss, um den unteren Abschnitt 406 während des Nachuntenkommens des Befestigungselements zu halten.
Zusätzlich ist ein Vorsprung der VIF-Baugruppe 306 von den Flächen der Airbox 302 an der Halterung 310 und der Abdeckung 312 des Ansaugkrümmers 304 klein und unauffällig. Zum Beispiel kann sich der Kopf 308 des Befestigungselements 410 relativ zur z-Achse nicht über eine Oberkante 514 der in 5 gezeigten Halterung 310 hinaus erstrecken. Die Positionierung der VIF-Baugruppe 306 durch Öffnungen in der Airbox 302 und dem Ansaugkrümmer 304 an den Kupplungsflächen der Komponenten blockiert dadurch nicht den Zugang zu benachbarten Motorkomponenten, wie etwa einer Kraftstoffleitung oder einem Kraftstoffverteiler. Darüber hinaus ermöglicht die Umsetzung der VIF-Baugruppe 306 die Verwendung eines Befestigungselements mit einem niedrigen Profil, z. B. des Befestigungselements 410 aus 4 und 5, mit einem Platzbedarf, der von der VIF-Baugruppe 306 benötigt wird, im Vergleich zu anderen Befestigungselementen, die mit bekannteren Befestigungselementköpfen konfiguriert sind, um ein schnelleres Nachuntenkommen zu ermöglichen.
Zusätzlich können die Airbox 302 und der Ansaugkrümmer 304 dazu konfiguriert sein, bei einem gewaltsamen Aufprall auf die Airbox 302 und/oder den Ansaugkrümmer 304 zerquetscht zu werden und dadurch Energie zu absorbieren. Ein Ausmaß der Stoßabsorption, das von der Airbox 302 und/oder dem Ansaugkrümmer 304 bereitgestellt wird, kann das Quetschen der Komponenten bis zu einer definierten Ebene relativ zum Kraftstoffverteiler beinhalten, z. B. einer Unfallquetschebene. Die Komponenten können dazu konfiguriert sein, ein Zerquetschen über die Unfallquetschebene hinaus zu verhindern. Durch das Positionieren der VIF-Baugruppe 306 in bestimmten Regionen der Komponenten innerhalb der Unfallquetschebene kann die VIF-Baugruppe 306 der Airbox 302 und dem Ansaugkrümmer 304 zusätzliche strukturelle Unterstützung bieten und einen größeren Widerstand gegen Zerquetschen ermöglichen.
Eine Konfiguration einer VIF-Baugruppe, wie etwa der VIF-Baugruppe 202 aus 2 und 306 aus den 3-5, kann die Installation der VIF-Baugruppe in eine aus einem Verbundmaterial gebildete Komponente ermöglichen, ohne Elemente der VIF-Baugruppe durch das Verbundmaterial zu drücken und die Wahrscheinlichkeit einer Materialermüdung zu erhöhen. Durch das Unterteilen eines Einsatzes der VIF-Baugruppe in zwei Bereiche kann jeder Bereich in eine Öffnung in einer Fläche einer Komponente eingeführt werden, ohne übermäßige Kraft auszuüben. Die beiden Abschnitte können nach der Installation auf jeder Fläche angebracht werden, sodass die VIF-Baugruppe sowohl durch mindestens eine Fläche übertragene Oszillationen dämpft als auch die Flächen miteinander koppelt. Das Nachuntenkommen eines Befestigungselements durch die VIF-Baugruppe ermöglicht die Sicherung der Kupplung.
Die VIF-Baugruppe kann während eines Herstellungsprozesses zumindest teilweise zusammengebaut werden, um einen letzten Installationsschritt zu vereinfachen, wenn eine vollständige Baugruppe gewünscht wird. Ein Beispiel eines Montageprozesses 600, der während der Herstellung von Komponenten eines Systems verwendet werden kann, wie etwa eines Ansaugkrümmers eines Motors, ist in 6 dargestellt. Eine Teilkonfiguration einer VIF-Baugruppe 602, die ähnlich wie die VIF-Baugruppe 202 aus 2 und 306 aus den 3-5 verwendet wird, ist der Einfachheit halber in 6 gezeigt, z. B. werden der erste Kompressionsbegrenzer 238 des Einsatzes 214 und die Montagedichtung 234 der VIF-Baugruppe 202 aus 2 weggelassen, aber die Installation der weggelassenen Elemente ist in der folgenden Beschreibung enthalten.
Eine Ansaugkrümmerabdeckung 604 ist in Prozess 600 mit einem Isolator 606 gezeigt, der aus einem flexibleren Material als die Abdeckung 604 gebildet ist und auf Flächen der Abdeckung 604, die eine Öffnung 608 der Abdeckung 604 umgeben, aufgeformt sein kann. In anderen Beispielen kann der Isolator 606 jedoch an eine Außenfläche eines zweiten Kompressionsbegrenzers 610 eines Einsatzes 612 der VIF-Baugruppe 602 angeformt sein, die sich zwischen einem Rand 614 des zweiten Kompressionsbegrenzers 610 und einer Gewinderegion 616 des zweiten Kompressionsbegrenzers 610 erstreckt, und zwar anstelle der Abdeckung 604. In einer derartigen Konfiguration kann der Isolator 606 einen engeren Durchmesser aufweisen, ähnlich einem Durchmesser 618 der Öffnung 608 der Abdeckung 604.
Bei 601 des Prozesses 600 ist der Isolator 606 an die Abdeckung 604 gekoppelt, aber der zweite Kompressionsbegrenzer 610 des Einsatzes 612 und ein unterer Abschnitt 622 der VIF-Baugruppe 602 sind nicht zusammengebaut. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 2-5 beschrieben, kann der untere Abschnitt 622 eine abgestufte Mutter sein, die aus einem starren, haltbaren Material, wie etwa einem Metall, gebildet ist. Der zweite Kompressionsbegrenzer 610 des Einsatzes 612 kann in eine zentrale Aussparung 624 des Isolators 606 eingeführt werden, wie durch den Pfeil 626 angegeben.
Bei 603 des Prozesses 600 ist der zweite Kompressionsbegrenzer 610 des Einsatzes 612 in der zentralen Aussparung 624 des Isolators 606 installiert, sodass die Gewinderegion 616 über eine untere Fläche 628 des Isolators 606 hinausragt. Der untere Abschnitt 622 der VIF-Baugruppe 602 kann mit der Gewinderegion 616 des Einsatzes 612 in Eingriff gebracht werden, indem der untere Abschnitt 622 nach oben bewegt wird, wie durch den Pfeil 630 angegeben, bis ein erster Satz von Gewinden 644 des unteren Abschnitts 622 mit der Gewinderegion 616 des Einsatzes 612 in Kontakt kommt. Der untere Abschnitt 622 kann unter Verwendung eines Werkzeugs, wie etwa eines Schraubenschlüssels, in eine erste Richtung gedreht werden, wie durch den Pfeil 632 bei 605 des Prozesses 600 angegeben. Der untere Abschnitt 622 kann entlang der ersten Richtung gedreht werden, wobei der untere Abschnitt 622 gegen den zweiten Kompressionsbegrenzer 610 des Einsatzes 612 festgezogen wird und gleichzeitig die Aufwärtsbewegung des unteren Abschnitts 622 nach oben getrieben wird, bis der untere Abschnitt 622 mit der unteren Fläche 628 des Isolators 606 in Kontakt kommt.
Bei 607 des Prozesses 600 kann ein Befestigungselement 634, wie etwa ein Bolzen, in einen inneren Durchgang 636 des zweiten Kompressionsbegrenzers 610 des Einsatzes 612 eingeführt und in eine zweite Richtung entgegen der ersten Richtung gedreht werden, wie durch den Pfeil 638 angegeben. Durch das Drehen des Befestigungselements 634 in die zweite Richtung, wenn das Befestigungselement 634 in den zweiten Kompressionsbegrenzer 610 des Einsatzes 612 eingeführt wird, kann ein Gewindeende 640 des Befestigungselements mit einem zweiten Satz von Gewinden 642 des unteren Abschnitts 622 in Eingriff gebracht werden. Der zweite Satz von Gewinden 642 ist in Bezug auf die z-Achse unter dem ersten Satz von Gewinden 644 des unteren Abschnitts 622, der mit der Gewinderegion 616 des Einsatzes 612 in Eingriff tritt, positioniert. Der erste Satz von Gewinden 644 und der zweite Satz von Gewinden 642 können entgegengesetzt gewunden sein, z. B. spiralförmig in entgegengesetzte Richtungen. Das Befestigungselement 634 kann gedreht werden, indem ein Werkzeug, wie etwa ein Schraubenschlüssel, eine Nuss, ein Schraubendreher usw., auf einen Kopf 646 des Befestigungselements 634 angewandt wird.
In dem Prozess 600 können die in 601, 603 und 605 enthaltenen Schritte während der Herstellung einer Komponente, z. B. des Ansaugkrümmers, in den die VIF-Baugruppe 602 eingebaut werden soll, ausgeführt werden. Das Einführen des Befestigungselements 634 bei 607 kann während des Zusammenstellens von Motorkomponenten an einem vorderen Ende eines Fahrzeugs als letzter Vorgang zum Sichern oder Montieren einer zweiten Komponente am Ansaugkrümmer erfolgen. Die zweite Komponente kann eine Airbox sein, die über dem Ansaugkrümmer am vorderen Fahrzeugende positioniert ist. Ein erster Kompressionsbegrenzer des Einsatzes 612, z. B. der erste Kompressionsbegrenzer 238 des Einsatzes 214 aus 2, kann in einem Raum zwischen dem zweiten Kompressionsbegrenzer 610 des Einsatzes 612 und dem Kopf 646 des Befestigungselements 634 positioniert sein, wie durch die Halterung 648 bei 609 des Prozesses 600 angegeben.
Vor dem Einführen des Befestigungselements 634 kann der erste Kompressionsbegrenzer des Einsatzes 612 auf ähnliche Weise wie 601 des Prozesses 600 in eine Öffnung in einer Halterung der Airbox eingeführt werden. Die Öffnung der Halterung der Airbox kann mit einer Montagedichtung, wie etwa der Montagedichtung 234 aus 2 oder der Montagedichtung 420 aus den 4 und 5, überformt sein, wobei die Montagedichtung aus einem flexibleren Material als die Halterung und die umgebenden Kanten der Öffnung der Halterung gebildet ist, wie in den 2, 4 und 5 gezeigt. Während der Zusammenstellung von Motorkomponenten an dem vorderen Ende des Fahrzeugs kann der erste Kompressionsbegrenzer des Einsatzes 612 durch die Montagedichtung eingeführt werden und den zweiten Kompressionsbegrenzer 610 des Einsatzes 612 berühren. Das Befestigungselement 634 kann dann sowohl durch den ersten Bereich als auch durch den zweiten Kompressionsbegrenzer 610 des Einsatzes 612 eingeführt werden, um eine endgültige Baugruppe zu erzielen, die in einer Teilkonfiguration bei 609 des Prozesses 600 und in einer vollständigen Konfiguration in den 2 und 4 gezeigt ist.
Auf diese Weise können zwei Komponenten, mindestens eine der aus einem Verbundmaterial gebildeten Komponenten, durch eine Schwingungsisolationsbefestigungs(VIF)-Baugruppe aneinander gekoppelt werden. Die VIF-Baugruppe beinhaltet einen oberen Abschnitt, einen unteren Abschnitt, ein Dämpfungselement und ein Befestigungselement. Der obere Abschnitt kann mehr als einen Bereich umfassen und kann durch ausgerichtete Öffnungen in der Fläche der Komponenten eingeführt werden. Der untere Abschnitt kann abgestuft sein und mit dem oberen Abschnitt in einer ersten abgestuften Region und mit dem Befestigungselement in einer zweiten abgestuften Region in Eingriff treten. Bei einer Kopplung über Gewinde kann ein Gewinde der ersten abgestuften Region einem Gewinde in der zweiten abgestuften Region entgegengesetzt sein, wodurch ein Nachuntenkommen des Befestigungselements durch den oberen und unteren Abschnitt der VIF-Baugruppe ermöglicht wird, ohne den Eingriff des unteren Abschnitts mit dem oberen Abschnitt zu lockern. Das Dämpfungselement kann an den oberen Abschnitt der VIF-Baugruppe gekoppelt und zwischen den beiden Komponenten angeordnet sein, wodurch die Übertragung von Schwingungen, die sich durch mindestens eine Komponente auf die andere Komponente ausbreiten, verhindert wird und die Komponenten voneinander beabstandet sind. Die VIF-Baugruppe kann während der Herstellung der Komponenten zumindest teilweise zusammengebaut werden, damit die Komponenten leicht durch Einführen des Befestigungselements durch den oberen und unteren Abschnitt der VIF-Baugruppe unter Verwendung eines Installationswerkzeugs, das auf eine Oberseite des Befestigungselements angewandt wird, gekoppelt werden können. Eine Vormontage des oberen und unteren Abschnitts ermöglicht, dass das Befestigungselement nach unten kommt und festgezogen wird, ohne ein zusätzliches Werkzeug zu verwenden, um den oberen und den unteren Abschnitt an Ort und Stelle zu halten. Darüber hinaus kann die Vormontage auch das Einführen separater Segmente des oberen Abschnitts durch Öffnungen der Komponenten beinhalten, die mit flexiblen Elementen ausgelegt sind, wodurch der Verschleiß des Verbundmaterials reduziert wird, wenn die VIF-Baugruppe installiert und vollständig zusammengebaut wird, wodurch die Lebensdauer der Verbundkomponente verlängert wird. Infolgedessen wird die Materialermüdung, die durch die Übertragung von Hochfrequenzoszillationen zwischen Komponenten verursacht wird, reduziert, während ein Befestigungssystem bereitgestellt wird, das in Bereichen mit begrenztem Packraum leicht umgesetzt werden kann und Komponenten effizient koppelt.
Ein technischer Effekt für das Ausstatten eines Motors mit der Schwingungsisolationsbefestigungsbaugruppe besteht darin, dass Komponenten ohne Übertragung von Schwingungen oder Geräuschabstrahlung über Komponenten aneinander gekoppelt werden können. Darüber hinaus kann die Schwingungsisolationsbefestigungsbaugruppe einen hohen Widerstand gegen Normalkräfte, welche die Baugruppe aus den Komponentenflächen herausziehen, sowie einen Widerstand gegen Axialkräfte, die zu einer durch Ermüdung induzierte Spannung in den Komponentenflächen führen, bereitstellen.
In einer ersten Ausführungsform beinhaltet eine Fahrzeugbefestigungsbaugruppe einen oberen Abschnitt, der in einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich unterteilt ist, einen unteren Abschnitt, der vertikal unter dem oberen Abschnitt angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, an den zweiten Bereich des oberen Abschnitts gekoppelt zu werden, ein Dämpfungselement, das den zweiten Bereich des oberen Abschnitts in Umfangsrichtung umgibt, und ein Befestigungselement, das dazu konfiguriert ist, durch den oberen Abschnitt und den unteren Abschnitt eingeführt zu werden und mit dem unteren Abschnitt der Befestigungsbaugruppe in Eingriff zu stehen. In einem ersten Beispiel der Baugruppe ist der erste Bereich des oberen Abschnitts dazu konfiguriert, an eine Öffnung in einer ersten Komponente gekoppelt zu werden, und ist der zweite Bereich des oberen Abschnitts dazu konfiguriert, an eine Öffnung in einer zweiten Komponente gekoppelt zu werden. Ein zweites Beispiel der Baugruppe beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass der erste Bereich des oberen Abschnitts und der zweite Bereich des oberen Abschnitts separate Stücke sind und wobei der erste Bereich vertikal über dem zweiten Bereich positioniert ist. Ein drittes Beispiel der Baugruppe beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten und zweiten Beispiel und beinhaltet ferner, dass der erste Bereich des oberen Abschnitts einen Rand aufweist, der sich an einem oberen Ende des ersten Bereichs von einer Mittelachse der Befestigungsbaugruppe weg radial nach außen erstreckt, und der erste Bereich an einem unteren Ende des ersten Bereichs an den zweiten Bereich des oberen Abschnitts gekoppelt ist, wobei das untere Ende dem oberen Ende gegenüberliegt. Ein viertes Beispiel der Baugruppe beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und beinhaltet ferner, dass der zweite Bereich des oberen Abschnitts einen Rand aufweist, der sich an einem oberen Ende des zweiten Bereichs radial nach außen erstreckt und eine Gewinderegion an einem unteren Ende des zweiten Bereichs aufweist, und wobei sich das Dämpfungselement zwischen dem Rand und der Gewinderegion erstreckt. Ein fünftes Beispiel der Baugruppe beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und beinhaltet ferner, dass eine Innenfläche des unteren Abschnitts abgestuft ist und eine erste Stufe mit einem ersten Satz von Gewinden und eine zweite Stufe mit einem zweiten Satz von Gewinden beinhaltet und wobei die erste Stufe einen breiteren Durchmesser als die zweite Stufe aufweist. Ein sechstes Beispiel der Baugruppe beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels und beinhaltet ferner, dass der erste Satz von Gewinden der ersten Stufe des unteren Abschnitts dazu konfiguriert ist, an die Gewinderegion des zweiten Bereichs des oberen Abschnitts gekoppelt zu werden, und der zweite Satz von Gewinden der zweiten Stufe dazu konfiguriert ist, an ein Gewindeende des Befestigungselements gekoppelt zu werden. Ein siebentes Beispiel der Baugruppe beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels und beinhaltet ferner, dass der erste Satz von Gewinden der ersten Stufe des unteren Abschnitts spiralförmig in einer zum zweiten Satz von Gewinden der zweiten Stufe entgegengesetzten Richtung verläuft. Ein achtes Beispiel der Baugruppe beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis siebenten Beispiels und beinhaltet ferner, dass eine Innenfläche des unteren Abschnitts abgestuft ist und eine erste Stufe mit einer glatten Fläche und eine zweite Stufe mit einer Fläche mit Gewinde beinhaltet und wobei die erste Stufe dazu konfiguriert ist, ein Ende des zweiten Bereichs des oberen Abschnitts aufzunehmen und das Ende des zweiten Bereichs fest zu umgeben. Ein neuntes Beispiel der Baugruppe beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis achten Beispiels und beinhaltet ferner, dass das Dämpfungselement aus einem flexibleren Material als der obere Abschnitt, der untere Abschnitt und das Befestigungselement gebildet ist.
In einem anderen Beispiel beinhaltet ein Befestigungssystem einen Einsatz, der ein erstes Stück und ein zweites Stück beinhaltet, wobei das erste Stück vertikal über dem zweiten Stück gestapelt ist, einen abgestuften Aufnahmeabschnitt, der dazu konfiguriert ist, mit einem Ende des zweiten Stücks des Einsatzes und mit einem Bolzen in Eingriff zu kommen, der sich durch den Einsatz erstreckt, und ein schwingungsabsorbierendes Element, welches das zweite Stück des Einsatzes in Umfangsrichtung umgibt. In einem ersten Beispiel des Systems ist eine erste Motorkomponente vertikal über einer zweiten Motorkomponente angeordnet, wobei die zweite Motorkomponente an eine zweite Region des Motors gekoppelt ist und Schwingungen mit höherer Frequenz erzeugt als eine erste Region des Motors, die an die erste Motorkomponente gekoppelt ist, und wobei das erste Stück des Einsatzes dazu ausgelegt ist, sich durch eine Öffnung in der ersten Motorkomponente zu erstrecken, und das zweite Stück des Einsatzes dazu ausgelegt ist, sich durch eine Öffnung in der zweiten Motorkomponente zu erstrecken. Ein zweites Beispiel des Systems beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass die Öffnung der ersten Motorkomponente eine Dichtung aufweist, welche die Kanten der Öffnung umgibt und mit einer Außenfläche des ersten Stücks des Einsatzes eine Schnittstelle bildet, wobei die erste Komponente eine Airbox ist und die zweite Komponente ein Ansaugkrümmer ist. Ein drittes Beispiel des Systems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels und beinhaltet ferner, dass das schwingungsabsorbierende Element auf Flächen der Öffnung der zweiten Motorkomponente aufgeformt ist. Ein viertes Beispiel des Systems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und beinhaltet ferner, dass das schwingungsabsorbierende Element an eine Außenfläche des zweiten Stücks des Einsatzes gekoppelt ist und wobei das schwingungsabsorbierende Element Nuten aufweist, die dazu konfiguriert sind, Keile aufzunehmen, die entlang einer Außenfläche des zweiten Stücks des Einsatzes angeordnet sind. Ein fünftes Beispiel des Systems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und beinhaltet ferner, dass mindestens eine der ersten und zweiten Motorkomponente aus einem Verbundmaterial gebildet ist.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsbaugruppe das Einführen eines ersten Bereichs eines oberen Abschnitts der Befestigungsbaugruppe durch eine Öffnung in einer ersten Komponente eines Fahrzeugs, Einführen eines zweiten Bereichs des oberen Abschnitts der Befestigungsbaugruppe durch eine Öffnung in einer zweiten Komponente des Fahrzeugs, wobei der zweite Bereich dazu konfiguriert, an den ersten Bereich gekoppelt und vertikal unter dem ersten Bereich positioniert zu werden, Koppeln eines unteren Abschnitts der Befestigungsbaugruppe an eine Gewinderegion des zweiten Bereichs des oberen Abschnitts und Einführen eines Befestigungselements durch einen inneren Durchgang, der sich durch den ersten und zweiten Bereich des oberen Abschnitts und durch den unteren Abschnitt erstreckt und das Befestigungselement mit dem unteren Abschnitt in Eingriff bringt. In einem ersten Beispiel des Verfahrens, wobei das Einführen des ersten Bereichs des oberen Abschnitts durch die Öffnung in der ersten Komponente das Führen des ersten Bereichs durch eine Dichtung beinhaltet, die eine Kante der Öffnung umgibt, wobei die Dichtung aus einem flexiblen Material gebildet ist. Ein zweites Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass das Einführen des zweiten Bereichs des oberen Abschnitts durch die Öffnung in der zweiten Komponente das Positionieren des zweiten Bereichs innerhalb der Öffnung und das Beabstanden einer Außenfläche des zweiten Bereichs von einer Kante der Öffnung durch ein schwingungsisolierendes Element beinhaltet, wobei das Schwingungsisolationselement aus einem flexiblen Material gebildet ist. Ein drittes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels und beinhaltet ferner, dass das Ineingriffbringen des Befestigungselements mit dem unteren Abschnitt das Anwenden eines Werkzeugs auf einen Kopf des Befestigungselements beinhaltet, um das Befestigungselement zu drehen, und wobei das Drehen des Befestigungselements die Befestigungsbaugruppe entlang einer vertikalen Achse zusammendrückt.
In einer anderen Darstellung beinhaltet eine schwingungsisolierende Vorrichtung für einen Motor einen Einsatz, der dazu konfiguriert ist, durch Öffnungen in zwei oder mehr Komponenten eingeführt zu werden, eine abgestufte Mutter, die dazu konfiguriert ist, mit einem Ende des Einsatzes in einer ersten abgestuften Region zusammenzupassen, ein Befestigungselement, das sich durch den Einsatz erstreckt und dazu konfiguriert ist, mit einer zweiten abgestuften Region der abgestuften Mutter in Eingriff zu kommen, und ein schwingungsisolierendes Element, das an eine Außenfläche des Einsatzes gekoppelt und zwischen den zwei oder mehr Komponenten positioniert ist.
Es ist anzumerken, dass die in dieser Schrift enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzprogramme mit unterschiedlichen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in dieser Schrift offenbarten Steuerverfahren und -programme können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem ausgeführt werden, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware beinhaltet. Die in dieser Schrift beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen kann bzw. können in Abhängigkeit von der bestimmten verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Maßnahmen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch für Code stehen, der in einen nichttransitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einzuprogrammieren ist, wobei die beschriebenen Maßnahmen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V6-, 14-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie sonstige hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer zugehörigen Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrzeugbefestigungsbaugruppe bereitgestellt, aufweisend: einen oberen Abschnitt, der in einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich unterteilt ist, einen unteren Abschnitt, der vertikal unter dem oberen Abschnitt angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, an den zweiten Bereich des oberen Abschnitts gekoppelt zu werden, ein Dämpfungselement, das den zweiten Bereich des oberen Abschnitts in Umfangsrichtung umgibt, und ein Befestigungselement, das dazu konfiguriert ist, durch den oberen Abschnitt und den unteren Abschnitt eingeführt zu werden und mit dem unteren Abschnitt der Befestigungsbaugruppe in Eingriff zu stehen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Bereich des oberen Abschnitts dazu konfiguriert, an eine Öffnung in einer ersten Komponente gekoppelt zu werden, und ist der zweite Bereich des oberen Abschnitts dazu konfiguriert, an eine Öffnung in einer zweiten Komponente gekoppelt zu werden.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Bereich des oberen Abschnitts und der zweite Bereich des oberen Abschnitts separate Stücke und wobei der erste Bereich vertikal über dem zweiten Bereich positioniert ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist der erste Bereich des oberen Abschnitts einen Rand auf, der sich an einem oberen Ende des ersten Bereichs von einer Mittelachse der Befestigungsbaugruppe weg radial nach außen erstreckt, und ist der erste Bereich an einem unteren Ende des ersten Bereichs an den zweiten Bereich des oberen Abschnitts gekoppelt, wobei das untere Ende dem oberen Ende gegenüberliegt.
Gemäß einer Ausführungsform weist der zweite Bereich des oberen Abschnitts einen Rand auf, der sich an einem oberen Ende des zweiten Bereichs radial nach außen erstreckt und eine Gewinderegion an einem unteren Ende des zweiten Bereichs aufweist, und wobei sich das Dämpfungselement zwischen dem Rand und der Gewinderegion erstreckt.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Innenfläche des unteren Abschnitts abgestuft und beinhaltet sie eine erste Stufe mit einem ersten Satz von Gewinden und eine zweite Stufe mit einem zweiten Satz von Gewinden und wobei die erste Stufe einen breiteren Durchmesser als die zweite Stufe aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Satz von Gewinden der ersten Stufe des unteren Abschnitts dazu konfiguriert, an die Gewinderegion des zweiten Bereichs des oberen Abschnitts gekoppelt zu werden, und ist der zweite Satz von Gewinden der zweiten Stufe dazu konfiguriert, an ein Gewindeende des Befestigungselements gekoppelt zu werden.
Gemäß einer Ausführungsform verläuft der erste Satz von Gewinden der ersten Stufe des unteren Abschnitts spiralförmig in einer zum zweiten Satz von Gewinden der zweiten Stufe entgegengesetzten Richtung.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Innenfläche des unteren Abschnitts abgestuft und beinhaltet sie eine erste Stufe mit einer glatten Fläche und eine zweite Stufe mit einer Fläche mit Gewinde und wobei die erste Stufe dazu konfiguriert ist, ein Ende des zweiten Bereichs des oberen Abschnitts aufzunehmen und das Ende des zweiten Bereichs fest zu umgeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Dämpfungselement aus einem flexibleren Material als der obere Abschnitt, der untere Abschnitt und das Befestigungselement gebildet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Befestigungssystem für einen Motor bereitgestellt, aufweisend: einen Einsatz, der ein erstes Stück und ein zweites Stück beinhaltet, wobei das erste Stück vertikal über dem zweiten Stück gestapelt ist; einen abgestuften Aufnahmeabschnitt, der dazu konfiguriert ist, mit einem Ende des zweiten Stücks des Einsatzes und mit einem Bolzen in Eingriff zu kommen, der sich durch den Einsatz erstreckt; und ein schwingungsabsorbierendes Element, welches das zweite Stück des Einsatzes in Umfangsrichtung umgibt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine erste Motorkomponente, die vertikal über einer zweiten Motorkomponente angeordnet, wobei die zweite Motorkomponente an eine zweite Region des Motors gekoppelt ist und Schwingungen mit höherer Frequenz erzeugt als eine erste Region des Motors, die an die erste Motorkomponente gekoppelt ist, und wobei das erste Stück des Einsatzes dazu ausgelegt ist, sich durch eine Öffnung in der ersten Motorkomponente zu erstrecken, und das zweite Stück des Einsatzes dazu ausgelegt ist, sich durch eine Öffnung in der zweiten Motorkomponente zu erstrecken.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Öffnung der ersten Motorkomponente eine Dichtung auf, welche die Kanten der Öffnung umgibt und mit einer Außenfläche des ersten Stücks des Einsatzes eine Schnittstelle bildet, wobei die erste Komponente eine Airbox ist und die zweite Komponente ein Ansaugkrümmer ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist das schwingungsisolierende Element auf Flächen der Öffnung der zweiten Motorkomponente aufgeformt.
Gemäß einer Ausführungsform ist das schwingungsabsorbierende Element an eine Außenfläche des zweiten Stücks des Einsatzes gekoppelt und wobei das schwingungsabsorbierende Element Nuten aufweist, die dazu konfiguriert sind, Keile aufzunehmen, die entlang einer Außenfläche des zweiten Stücks des Einsatzes angeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist mindestens eine der ersten und zweiten Motorkomponente aus einem Verbundmaterial gebildet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsbaugruppe das Einführen eines ersten Bereichs eines oberen Abschnitts der Befestigungsbaugruppe durch eine Öffnung in einer ersten Komponente eines Fahrzeugs; das Einführen eines zweiten Bereichs des oberen Abschnitts der Befestigungsbaugruppe durch eine Öffnung in einer zweiten Komponente des Fahrzeugs, wobei der zweite Bereich dazu konfiguriert, an den ersten Bereich gekoppelt und vertikal unter dem ersten Bereich positioniert zu werden; das Koppeln eines unteren Abschnitts der Befestigungsbaugruppe an eine Gewinderegion des zweiten Bereichs des oberen Abschnitts und das Einführen eines Befestigungselements durch einen inneren Durchgang, der sich durch den ersten und zweiten Bereich des oberen Abschnitts und durch den unteren Abschnitt erstreckt und das Befestigungselement mit dem unteren Abschnitt in Eingriff bringt.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Einführen des ersten Bereichs des oberen Abschnitts durch die Öffnung in der ersten Komponente das Führen des ersten Bereichs durch eine Dichtung, die eine Kante der Öffnung umgibt, wobei die Dichtung aus einem flexiblen Material gebildet ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Einführen des zweiten Bereichs des oberen Abschnitts durch die Öffnung in der zweiten Komponente das Positionieren des zweiten Bereichs innerhalb der Öffnung und das Beabstanden einer Außenfläche des zweiten Bereichs von einer Kante der Öffnung durch ein schwingungsisolierendes Element, wobei das Schwingungsisolationselement aus einem flexiblen Material gebildet ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Ineingriffbringen des Befestigungselements mit dem unteren Abschnitt das Anwenden eines Werkzeugs auf einen Kopf des Befestigungselements, um das Befestigungselement zu drehen, und wobei das Drehen des Befestigungselements die Befestigungsbaugruppe entlang einer vertikalen Achse zusammendrückt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 3977146 [0006]

Claims

Fahrzeugbefestigungsbaugruppe, umfassend: einen oberen Abschnitt, der zwischen einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich unterteilt ist, einen unteren Abschnitt, der vertikal unter dem oberen Abschnitt angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, an den zweiten Bereich des oberen Abschnitts gekoppelt zu werden; ein Dämpfungselement, das den zweiten Bereich des oberen Abschnitts in Umfangsrichtung umgibt; und ein Befestigungselement, das dazu konfiguriert ist, sowohl durch den oberen Abschnitt als auch den unteren Abschnitt eingeführt zu werden und mit dem unteren Abschnitt der Befestigungsbaugruppe in Eingriff zu stehen.
Befestigungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der erste Bereich des oberen Abschnitts dazu konfiguriert ist, an eine Öffnung in einer ersten Komponente gekoppelt zu werden, und der zweite Bereich des oberen Abschnitts dazu konfiguriert ist, an eine Öffnung in einer zweiten Komponente gekoppelt zu werden.
Befestigungsbaugruppe nach Anspruch 2, wobei der erste Bereich des oberen Abschnitts und der zweite Bereich des oberen Abschnitts separate Stücke sind und wobei der erste Bereich vertikal über dem zweiten Bereich positioniert ist.
Befestigungsbaugruppe nach Anspruch 3, wobei der erste Bereich des oberen Abschnitts einen Rand aufweist, der sich an einem oberen Ende des ersten Bereichs von einer Mittelachse der Befestigungsbaugruppe weg radial nach außen erstreckt, und der erste Bereich an einem unteren Ende des ersten Bereichs an den zweiten Bereich des oberen Abschnitts gekoppelt ist, wobei das untere Ende dem oberen Ende gegenüberliegt.
Befestigungsbaugruppe nach Anspruch 4, wobei der zweite Bereich des oberen Abschnitts einen Rand aufweist, der sich an einem oberen Ende des zweiten Bereichs radial nach außen erstreckt und eine Gewinderegion an einem unteren Ende des zweiten Bereichs aufweist, und wobei sich das Dämpfungselement zwischen dem Rand und der Gewinderegion erstreckt.
Befestigungsbaugruppe nach Anspruch 5, wobei eine Innenfläche des unteren Abschnitts abgestuft ist und eine erste Stufe mit einem ersten Satz von Gewinden und eine zweite Stufe mit einem zweiten Satz von Gewinden beinhaltet und wobei die erste Stufe einen breiteren Durchmesser als die zweite Stufe aufweist.
Befestigungsbaugruppe nach Anspruch 6, wobei der erste Satz von Gewinden der ersten Stufe des unteren Abschnitts dazu konfiguriert ist, an die Gewinderegion des zweiten Bereichs des oberen Abschnitts gekoppelt zu werden, und der zweite Satz von Gewinden der zweiten Stufe dazu konfiguriert ist, an ein Gewindeende des Befestigungselements gekoppelt zu werden.
Befestigungsbaugruppe nach Anspruch 7, wobei der erste Satz von Gewinden der ersten Stufe des unteren Abschnitts spiralförmig in einer zum zweiten Satz von Gewinden der zweiten Stufe entgegengesetzten Richtung verläuft.
Befestigungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei eine Innenfläche des unteren Abschnitts abgestuft ist und eine erste Stufe mit einer glatten Fläche und eine zweite Stufe mit einer Gewindefläche beinhaltet.
Befestigungsbaugruppe nach Anspruch 9, wobei die erste Stufe dazu konfiguriert ist, ein Ende des zweiten Bereichs des oberen Abschnitts aufzunehmen und das Ende des zweiten Bereichs dicht zu umgeben.
Befestigungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Dämpfungselement aus einem flexibleren Material als der obere Abschnitt, der untere Abschnitt und das Befestigungselement gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsbaugruppe, umfassend: Einführen eines ersten Bereichs eines oberen Abschnitts der Befestigungsbaugruppe durch eine Öffnung in einer ersten Komponente eines Fahrzeugs; Einführen eines zweiten Bereichs des oberen Abschnitts der Befestigungsbaugruppe durch eine Öffnung in einer zweiten Komponente des Fahrzeugs, wobei der zweite Bereich dazu konfiguriert ist, an den ersten Bereich gekoppelt und vertikal unter dem ersten Bereich positioniert zu werden; Koppeln eines unteren Abschnitts der Befestigungsbaugruppe an eine Gewinderegion des zweiten Bereichs des oberen Abschnitts; und Einführen eines Befestigungselements durch einen inneren Durchgang, der sich durch den ersten und zweiten Bereich des oberen Abschnitts sowie durch den unteren Abschnitt erstreckt und das Befestigungselement mit dem unteren Abschnitt in Eingriff bringt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Einführen des ersten Bereichs des oberen Abschnitts durch die Öffnung in der ersten Komponente das Führen des ersten Bereichs durch eine Dichtung beinhaltet, die eine Kante der Öffnung umgibt, wobei die Dichtung aus einem flexiblen Material gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Einführen des zweiten Bereichs des oberen Abschnitts durch die Öffnung in der zweiten Komponente das Positionieren des zweiten Bereichs innerhalb der Öffnung und das Beabstanden einer Außenfläche des zweiten Bereichs von einer Kante der Öffnung durch ein schwingungsisolierendes Element beinhaltet, wobei das Schwingungsisolationselement aus einem flexiblen Material gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Ineingriffbringen des Befestigungselements mit dem unteren Abschnitt das Anwenden eines Werkzeugs auf einen Kopf des Befestigungselements beinhaltet, um das Befestigungselement zu drehen, und wobei das Drehen des Befestigungselements die Befestigungsbaugruppe entlang einer vertikalen Achse zusammendrückt.