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Die
Erfindung betrifft ein Luftansaugkanalsystem für Verbrennungskraftmaschinen
mit mehreren Luftansaugkanälen,
die jeweils mindestens durch ein feststehendes Kanalteil und ein
Verstellelement ausgebildet sind, welches in einer Aufnahme des feststehenden
Kanalteils gelagert ist und über
ein Gleitelement an einer radialen und einer axialen Auflagefläche der
Aufnahme anliegt, wobei jedes feststehende Kanalteil eine Luftaustrittsöffnung und
jedes Verstellelement eine Lufteintrittsöffnung aufweist, die zum Variieren
der wirksamen Ansauglänge eines
jeden Luftansaugkanals durch Drehen des Verstellelementes um eine
Schwenkachse entlang des Luftansaugkanals bewegbar ist.
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Kontinuierlich
längenveränderbare
Luftansaugkanalsysteme werden in verschiedenen Anmeldungen beschrieben
und sind allgemein bekannt. Dabei erfolgt die Abdichtungen der sich
bildenden Luftansaugkanäle
untereinander in unterschiedlicher Weise.
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In
der
DE 199 51 082
A1 wird ein längenschaltbares
Luftansaugkanalsystem beschrieben, bei dem mittels einer Schaltwalze
ein Kurzschlusskanal geöffnet
oder geschlossen werden kann, so dass ein langer oder ein kurzer
Saugrohrkanal wahlweise durchströmt
wird. Ein Walzenkörper
der Schaltwalze ist zur Abdichtung der Ansaugkanäle mit Dichtringen ausgestattet,
welche in Nuten angeordnet sind, die sich am radial äußeren Umfang
der Schaltwalze befinden. Jedem Einzelansaugkanal ist somit zu seinen beiden
axialen Enden jeweils ein Dichtelement zugeordnet.
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Nachteilig
an einer solchen Ausführungsform ist,
dass eine Abdichtung lediglich in radialer Richtung erfolgt, so
dass bei Drehung der Walze entweder mit einem hohen Verschleiß am Dichtring
und hohen benötigten
Stellkräften
oder mit auftretenden Leckagen zwischen den Einzelansaugkanälen zu rechnen
ist, wodurch der Füllungsgrad
des Zylindervolumens nachläßt.
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In
der
EP 1 283 335 A2 wird
ein Luftansaugkanalsystem mit mehreren Luftansaugkanälen beschrieben,
die durch zwei Kanalteile gebildet werden, wovon ein erstes Kanalteil
in einem Gehäuse
fest angeordnet ist und ein zweites in diesem ersten Kanalteil schwenkbar
gelagert ist. Mehrere solcher feststehenden und schwenkbaren Kanalteile
sind hintereinander angeordnet und bilden mit einem Gehäuse, in
das sie eingesetzt werden das Luftansaugkanalsystem. Jedes einzelne
schwenkbare Kanalteil weist eine Lufteintrittsöffnung auf, welche entlang
des Luftansaugkanals durch Drehen des schwenkbaren Kanalteils um
eine Schwenkachse, bewegbar ist. Hierdurch kann die wirksame Ansaugrohrlänge des Luftansaugkanalsystems
variiert werden. Die schwenkbaren Kanalteile sind in einer Ausnehmung der
feststehenden Kanalteile gelagert, wobei die Lagerung über ein
Gleitelement erfolgt, welches an ei ner radialen und an einer axialen
Auflagefläche
der Ausnehmung anliegt. Das Gleitelement selber ist dabei drehbar
am schwenkbaren Kanalteil angeordnet und kann dort in einer besonderen
Ausführungsform, bei
der es im Querschnitt C-förmig
ausgeführt
ist, am schwenkbaren Kanalteil in einer Nut vormontiert werden.
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Nachteilig
an einer solchen Ausführungsform ist,
daß das
Gleitelement entweder im eingebauten Zustand nicht fest an der radialen
Auflagefläche
der Ausnehmung anliegt oder nicht formschlüssig am schwenkbaren Kanalteil
vormontierbar ist. Des weiteren tritt ein Verschleiß zwischen
dem schwenkbaren Kanalteil und dem Gleitelement auf, da dieses drehbar
am schwenkbaren Kanalteil angeordnet ist, so daß Reibung zwischen den beiden
Teilen, und somit von Metall auf Kunststoff, entsteht. Die genannten Nachteile
haben zur Folge, daß der
Füllungsgrad
des Zylindervolumens durch die genannten Abdichtungsprobleme beziehungsweise
im Laufe der Zeit entstehende Leckagen abnimmt und somit die Wirtschaftlichkeit
der Verbrennungskraftmaschine herab gesetzt wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher ein Luftansaugkanalsystem zu schaffen,
welches eine höhere
Nutzung der kinetischen Energie und somit mehr Drehmoment an einer
Verbrennungskraftmaschine ermöglicht.
Dazu sollen Abdichtungs- und Verschleißprobleme minimiert werden.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
daß der Radius
des jeweiligen Gleitelementes im nicht eingebauten Zustand größer ist
als der Abstand der jeweiligen Schwenkachse des Verstellelementes
zur korrespondierenden radialen Auflagefläche der Aufnahme des ersten
Kanalteils. Dies hat zur Folge, daß das Gleitelement im eingebauten
Zustand fest an der radialen Auflagefläche der Aufnahme des ersten
Kanalteils anliegt, wodurch die Dichtwirkung des Gleitelementes
deutlich erhöht
wird.
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Zusätzlich kann
das jeweilige Gleitelement in Umfangsrichtung eine an einer Stelle
geöffnete
Ringform und im Querschnitt drei Schenkel aufweisen, die U-förmig zueinander
angeordnet sind, wobei ein erster Schenkel des Gleitelementes an
der korrespondierenden axialen Auflagefläche und ein zweiter Schenkel
an der korrespondierenden radialen Auflagefläche der Aufnahme anliegt und
ein dritter Schenkel in eine Nut eingreift, welche im axialen Randbereich
einer Außenumfangswand
des ent sprechenden Verstellelementes angeordnet ist und sich im
wesentlichen über
dessen gesamten Umfang erstreckt. Durch eine solche Ausführungsform
wird eine Vormontage des Gleitelementes am Verstellelement ermöglicht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Gleitelement im vormontierten Zustand in fest vorgegebener
Position zum Verstellelement mit diesem formschlüssig verbunden, wodurch die
Endmontage des Verstellelementes im feststehenden Kanalteil vereinfacht
wird und im Betrieb des längenänderbaren
Luftansaugkanalsystems der Verschleiß des Verstellelementes reduziert
wird, da das Gleitelement nicht mehr am Verstellelement entlang
bewegt wird und somit eine Reibung an dieser Position weitestgehend
ausgeschlossen ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
erfolgt die formschlüssige
Verbindung zwischen dem Gleitelement und dem Verstellelement, indem
an den in Umfangsrichtung gelegenen Enden des ringförmigen Gleitelementes
jeweils eine Nase an den dritten Schenkeln angeordnet ist, die in
mindestens eine Ausnehmung, die im jeweiligen Verstellelement angeordnet
ist, eingreift. Durch diese Anordnung ist es auf kostengünstige und
montagetechnisch einfache Weise möglich, eine solche formschlüssige Verbindung
herzustellen, ohne zusätzliche
Bauteile verwenden zu müssen.
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Zur
weiteren Vereinfachung der Montage sind die Lufteintrittsöffnungen
durch axial angeordnete Innenwände
der Verstellelemente begrenzt, wobei die Ausnehmungen im radial äußeren Bereich
dieser Innenwände
angeordnet sind und sich axial zumindest über die gesamte Höhe der Nut
erstrecken. Dies hat zur Folge, daß die Herstellungsform des
Rohteils des Gleitelementes beibehalten werden kann, da die Nasen
aus dem dritten Schenkel in einem nachfolgenden Schritt ausgeformt
werden können.
Gleichzeitig wird aufgrund der einfachen Erreichbarkeit des Nutbereiches
an der Lufteintrittsöffnung
die Montage erheblich vereinfacht. Des weiteren wird die Herstellung
der Ausnehmung im Verstellelement aufgrund der guten Erreichbarkeit
der zu bearbeitenden Teile vereinfacht.
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In
einer weiterführenden
Ausführungsform sind
die Ausnehmungen derart geformt, daß die Ausnehmungen im radial
inneren Bereich in Umfangsrichtung des Verstellelementes größer sind
als im radial äußeren Bereich,
wodurch ein Abrutschen der Nasen aus der Ausnehmung beim Einbau
des Gleitelementes weitestgehend verhindert wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind an den axialen und/oder den radialen Auflageflächen der
Aufnahme der feststehenden Kanalteile Gleitringe aus Metall angeordnet.
Diese Gleitringe sind fest an den Auflageflächen befestigt, wodurch sicher
gestellt wird, daß beim
Drehen der Verstellelemente lediglich Reibung zwischen zwei Metallflächen auftreten
kann, so daß eine
größere Haltbarkeit
durch Schonung der Kunststoffflächen
erreicht wird.
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In
einer weiterführenden
Ausführungsform sind
die axial begrenzenden Innenwände
der Verstellelemente in den an die Ausnehmungen grenzenden Bereichen,
in die im zusammen gebauten Zustand die Nasen der Gleitelemente
eingreifen, jeweils in ihrer axialen Ausdehnung im wesentlichen
um die Dicke der Nasen geringer ausgeführt. Hierdurch wird sicher
gestellt, daß bei
einem Umklappen der Nasen um 180° in
diese zusätzlichen
Ausnehmungen eine im wesentlichen glatte Oberfläche der axial begrenzenden
Innenwand entsteht, wodurch ein freies Einströmen der Luft in den Kanal ohne
Strömungshindernisse
sicher gestellt wird.
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Durch
diese Ausführungsformen
wird es also möglich,
eine verbesserte Abdichtung und einen geringeren Verschleiß an den
Auflageflächen
zwischen Gleitelement und feststehendem Kanalteil sicher zu stellen
und somit den Füllungsgrad
des Zylinders zu erhöhen,
so daß ein
höheres
Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine erreicht werden kann, wodurch
wiederum die Wirtschaftlichkeit gesteigert wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
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1 zeigt in geschnittener
Darstellung eine Draufsicht auf ein längenvariables Luftansaugkanalsystem
für einen
V8-Motor.
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2 zeigt ein einzelnes in
Ausnehmungen des feststehenden Kanalteils angeordnetes Verstellelement
in geschnittener Darstellung.
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3 zeigt in geschnittener
Darstellung einen Ausschnitt eines Verstellelementes mit Gleitring im
Bereich einer Lufteintrittsöffnung,
wobei in der linken Hälfte
der Darstellung das Gleitelement vor der Vormontage und in der rechten
Hälfte
der Darstellung das bereits vormontierte Gleitelement dargestellt
ist.
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4 zeigt in perspektivischer
Darstellung das vormontierte Gleitelement im Bereich einer Ausnehmung
des Verstellelementes im vormontierten Zustand.
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Das
Luftansaugkanalsystem 1 aus 1 weist
ein zweiteiliges Gehäuse 2, 3 auf,
in dem acht spiralförmig
verlaufende Luftansaugkanäle 4 angeordnet
sind. Die Luftansaugkanäle 4 sind über im Gehäuseteil 2 gebildete
Ansätze 5 mit
den beiden Zylinderbänken
eines V-Motors verbunden, wobei die Luftansaugkanäle 4 abwechselnd
zu der ersten beziehungsweise zur zweiten Zylinderbank führen. Die einzelnen
Luftansaugkanäle 4 werden
jeweils durch ein feststehendes Kanalteil 6 sowie ein Verstellelement 7 gebildet.
Mit Ausnahme der beiden axial äußeren Kanalteile
sind die feststehenden Kanalteile 6 sowie die Verstellelemente 7 im
wesentlichen identisch ausgebildet und werden hintereinander in
fest vorgegebener Position zueinander gestapelt, wobei innerhalb
des Luftansaugkanalsystems 1 eine formschlüssige Verbindung
zwischen den einzelnen feststehenden Kanalteilen 6 hergestellt
wird.
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Über einen
Ansaugstutzen 8 strömt
Luft in den inneren Bereich des Luftansaugkanalsystems 1 beziehungsweise
der Verstellelemente 7, die jeweils im wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet
sind. Vom Inneren der Verstellelemente 7 strömt die Luft über Lufteintrittsöffnungen 9 in
die einzelnen Luftansaugkanäle 4 und
von dort zu den Zylindern der Vebrennungskraftmaschine. Die wirksame
Saugrohrlänge
kann dabei durch Drehen der Verstellelemente 7 um eine
Schwenkachse 10, auf der die Verstellelemente 7 drehfest
angeordnet sind, geändert
werden, denn durch das Drehen der Verstellelemente 7 verlagert
sich die Position der Lufteintrittsöffnung 9 innerhalb
der Luftansaugkanäle 4,
so daß deren
durchströmte
Längen
erhöht
oder verkürzt
werden. Die Verbindung der Schwenkachse 10 mit den Verstellelementen 7 erfolgt über Stege 11,
deren erstes Ende mit einer Außenumfangswand 12 des
Verstellelementes verbunden sind und deren zweites Ende mit Halterungen 13 fest
verbunden sind, über
die eine drehfeste formschlüssige
Verbindung zur Schwenkachse 10, beispielsweise über einen
Vier- oder Sechskant oder auch über
eine Nutfederverbindung hergestellt werden kann.
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In 2 ist ein Verstellelement 7 zu
erkennen, wobei die Stege 11, die Halterung 13 sowie
das übrige
Verstellelement 7 einstückig
hergestellt sind. Die Schnittebene wurde in 2 so gewählt, daß an dem einen Ende des Verstellelementes
die Außenumfangswand 12 zu
erkennen ist, während
das andere Ende den Bereich der Lufteintrittsöffnung 9 zeigt, welche
axial von Innenwänden 14 begrenzt wird.
Des weiteren wird deutlich, daß das
Verstellelement 7 in einer Aufnahme 15 des feststehenden
Kanalteils 6 angeordnet ist, wobei jede Aufnahme 15 eine
axiale Auflagefläche 16 und
eine radiale Auflagefläche 17 an
beiden axialen Enden des Verstellelementes 7 aufweist.
Des weiteren wird deutlich, daß die
Lagerung in der Aufnahme 15 über ein Gleitelement 18 erfolgt,
welches drei Schenkel 20,21,22 aufweist
und in einer über
den Außenumfang
und in den axial äußeren Bereichen
des Verstellelementes 7 verlaufenden Nut 19 angeordnet
ist.
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Diese
Nut 19 ist vor allem in 3 deutlich zu
erkennen, wobei hier lediglich der Ausschnitt im Bereich der Lufteintrittsöffnung 9 des
Verstellelementes 7 ohne den Bereich der Aufnahme 15 des
feststehenden Kanalteils 6 dargestellt ist. Auch die Dreischenkligkeit
beziehungsweise U-Form des Gleitelementes 18 wird in dieser
Zeichnung deutlich, wobei ein erster Schenkel 20 an der
axialen Auflagefläche 16 der
Aufnahme 15 anliegt, ein zweiter Schenkel 21 an
der radialen Auflagefläche 17 der
Aufnahme 15 anliegt und ein dritter Schenkel 22 in
die Nut 19 eingreift. Es wird ersichtlich, daß der dargestellte Öffnungsbereich
des dritten Schenkels 22 des Gleitelementes 18 so
ausgeführt
ist, daß er
eine Nase 23 bildet. Eine solche ist an beiden Enden des
Gleitelementes 18 angeordnet, wobei beide Nasen 23 hinter einer
Ausnehmung 24 im Bereich der axialen Innenwand 14 des
Verstellelementes 7 geklemmt werden.
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In
der linken Hälfte
der 3 wird dabei der nicht
vorgespannte Zustand des Gleitelementes 18 gezeigt und
es wird deutlich, daß dieses
im nicht vorgespannten also nicht vormontierten Zustand in seinem
Durchmesser deutlich größer ist
als das Verstellelement 7 selber. Dies bedeutet, daß das Gleitelement 18 zunächst zusammen
gedrückt
werden muß, damit
die Nasen 23 in die Ausnehmung 24 eingreifen können.
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Der
Sitz des Gleitelementes 18 in einer solchen Ausnehmung 24 wird
insbesondere aus 4 ersichtlich,
wo die Nasen 23 des Verstellelementes 7 deutlich
in die Ausnehmung 24 eingreifen, wodurch das Gleitelement 18 sich
nun in einem vorgespannten Zustand vormontiert am Verstellelement 7 befindet.
Die Größe der Ausnehmung 24 ist
dabei so ausgeführt,
daß aufgrund
der Abrundungen 25 im axial äußeren Bereich des Gleitelementes 18,
das Verstellelement 7 mit vormontiertem Gleitelement 18 in
die Aufnahme 15 des feststehenden Kanalteils 6 gedrückt werden
kann, wodurch sich die beiden Nasen 23 in geringem Maße von den
Wänden
der Ausnehmung 24 in Umfangsrichtung gesehen entfernen. Dies
bedeutet, daß das
Gleitelement 18 im montierten Zustand zusätzlich gespannt
wird und fest an der radialen Auflagefläche 17 anliegt. Durch
die vorhandenen Nasen 23 in der Ausnehmung 24 besteht
somit die Möglichkeit,
eine Vorspannung des Gleitelementes 18 zu erzeugen und
somit das Verstellelement 7 ohne größere Anstrengung in das feststehende
Kanalteil 6 einbringen zu können.
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Durch
die entstehende feste Auflage des Gleitelementes 18 im
feststehendem Kanalteil 6 und die Lage des Gleitelementes 18 im
Verstellelement 7 in der Nut 19 entsteht zwischen
den einzelnen Luftansaugkanälen 4 eine
Abdichtung, die in ihrer Funktion mit einer Labyrinthdichtung zu
vergleichen ist.
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Unterschiedliche
Ausführungsformen
des Luftansaugkanalsystems für
verschiedene Motoren oder das Einbringen zusätzlicher Ansaugöffnungen zu
den einzelnen Luftansaugkanälen
sind ebenso denkbar wie das Einbringen zusätzlicher fester Gleitringe
an den axialen bzw. radialen Auflageflächen der Aufnahme, was zur
Folge hätte,
daß lediglich
Bewegungen zwischen zwei Metallteilen auftreten und somit Reibung
von den Kunststoffteilen ferngehalten wird. Weitere Änderungen
hinsichtlich der Ausführungsform,
wie eine strömungsgünstige Ausgestaltung
der Ausnehmung in Zusammenhang mit der Anordnung der Nasen, konstruktive Änderungen
der Verstellelemente oder der feststehenden Kanalteile beispielsweise
zu einer zusammenhängenden
Trommel, welche lediglich in den jeweiligen axial äußeren Bereichen
abgedichtet werden müßte, sind
ebenso denkbar, ohne den Schutzumfang der Ansprüche zu verlassen.
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Durch
die vorgesehene Ausführungsform wird
ein Luftansaugkanalsystem zur Verfügung gestellt, welches weitestgehend
verschleißfrei
arbeitet und gleichzeitig die Abdichtung zwischen den einzelnen
Luftansaugkanälen
sicher stellt, wobei gleichzeitig eine einfache Montage gewährleistet
wird. Dies ermöglicht
eine kostengünstige
Herstellung weitestgehende Wartungsfreiheit und verwirklicht den Wunsch
nach mehr Drehmoment und höherer
Wirtschaftlichkeit einer Verbrennungskraftmaschine mit längenänderbaren
Luftansaugkanälen.