DE112014001036T5

DE112014001036T5 - Luftansaugsysteme für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE112014001036T5
Application number: DE112014001036.7T
Authority: DE
Inventors: Kenneth M. Tofsland; Mark A. Terres; Mark V. Holzmann
Original assignee: Cummins Filtration IP Inc
Current assignee: Cummins Filtration IP Inc
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2015-12-17
Also published as: US20160003201A1; US9822741B2; US10544759B2; WO2014133686A1; US20180045148A1

Abstract

Luftansaugsysteme sind für einen Verbrennungsmotor vorgesehen. Die Luftansaugsysteme umfassen eine Luftansaugkammer, die Ansaugluft in einen Luftfilter zur Reinigung vor der Verbrennung im Motor leitet. Die Luftansaugkammer lässt sich gegenüber dem Luftfilter zwischen einer offenen Position, getrennt vom Luftfilter, und einer geschlossenen Position, verbunden mit dem Luftfilter, bewegen. Ein Faltenbalg verbindet die Luftansaugkammer mit dem Luftfilter, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet. Der Faltenbalg verfügt über ein stromaufwärtiges erstes Endstück, das zur Luftansaugkammer abdichtet und über ein stromabwärtiges zweites Endstück, das zum Luftfilter abdichtet.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Nutzen und das Prioritätsrecht der provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/770,425, eingereicht am 28. Februar 2013, die hierin in ihrer Gesamtheit als Referenz aufgenommen ist.
GEBIET
Die vorliegende Anmeldung betrifft Luftansaugsysteme für Verbrennungsmotoren.
HINTERGRUND
Das US-Patent Nr. 4,378,945 offenbart eine Faltenbalg-Federdichtung mit einem flexiblen Faltenbalg mit einem oberen Endverschluss, das für den Anschluss an ein Glockengehäuse eines Luftansaugrohrs ausgelegt ist. Die Dichtung stellt ein effektives Bruchgelenk beim Kippen des Führerhauses nach vorne über den Motor dar. Hilfsmittel, wie Spiralfedern, umschließen den Faltenbalg um gegen die Unterseite des Endverschlusses des Faltenbalges zu drücken und damit eine positive Vorspannkraft zum Abdichten zu erzeugen. Die Dichtung ist sowohl in vertikaler wie in horizontaler Richtung selbstausrichtend, um Schwankungen des Führerhauses sowie geringfügige Ausrichtungsfehler bei der Herstellung des Fahrzeugs auszugleichen.
Das US-Patent Nr. 4,974,881 offenbart ein Luftführungssystem für das Durchströmen von Luft zwischen einer Luftfilteranordnung und einem Lufteinlassstutzen eines Verbrennungsmotors. Das Luftführungssystem umfasst erste, zweite und dritte im Wesentlichen starre Leitungsabschnitte. Die Verbindung zwischen den Leitungsabschnitten wird durch ein Rippensystem auf einem schmalen Ende eines Leitungsabschnittes hergestellt, das von einem breiten Ende eines anschließenden Leitungsabschnitts aufgenommen wird. Eine dichte Verbindung wird durch ein elastomeres Dichtungselement hergestellt, das zwischen den Rippen und einem Ende des die Rippen aufnehmenden Leitungsabschnitts positioniert ist. Eine bevorzugte Rippenanordnung ist vorgesehen, um ein flexibles, Mehrpunkt-Dichtungssystem sicherzustellen.
Das US-Patent Nr. 5,129,685 offenbart ein Luftführungssystem für das Durchströmen von Luft zwischen einer Luftfilteranordnung und einem Lufteinlassstutzen eines Verbrennungsmotors. Das Luftführungssystem umfasst im Wesentlichen starre gerade Leitungsabschnitte, die miteinander in fluidischer Kommunikation durch Verbindungssysteme mit Winkelstücken verbunden sind. Ein schmales Ende eines Leitungsabschnittes wird von einem breiten Ende eines anschließenden Leitungsabschnitts aufgenommen. Eine dichte Verbindung wird durch ein elastomeres Dichtungselement mit Rippen darauf hergestellt, das radial zwischen dem inneren und äußeren Leitungsabschnitt angeordnet ist. Eine bevorzugte Rippenanordnung ist vorgesehen, um ein flexibles, Mehrpunkt-Dichtungssystem sicherzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Zusammenfassung dient der Vorstellung einer Auswahl von Konzepten, die unten in der detaillierten Beschreibung näher ausgeführt sind. Mit dieser Zusammenfassung wird nicht beabsichtigt, wichtige oder essentielle Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch soll diese Zusammenfassung dazu genutzt werden, den Umfang des beanspruchten Gegenstands einzuschränken.
Es werden Luftansaugsysteme für einen Verbrennungsmotor vorgesehen. In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Luftansaugsystem eine Luftansaugkammer, die die Ansaugluft in einen Luftfilter zum Reinigen vor der Verbrennung im Motor leitet. Die Luftansaugkammer lässt sich gegenüber dem Luftfilter zwischen einer offenen Position, getrennt vom Luftfilter, und einer geschlossenen Position, verbunden mit dem Luftfilter, bewegen. Ein Faltenbalg verbindet die Luftansaugkammer mit dem Luftfilter, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet. Der Faltenbalg verfügt über ein stromaufwärtiges erstes Endstück, das zur Luftansaugkammer abdichtet und ein zweites stromabwärtiges Endstück, das zum Luftfilter abdichtet. Eine Feder ist im Faltenbalg angeordnet. Die Feder übt einen Vorspanndruck auf den Faltenbalg aus, der die Dichtung zwischen dem Faltenbalg und mindestens einem der beiden Elemente Luftansaugkammer und Luftfilter verstärkt, wenn sich die Luftansaugkammer in geschlossener Position befindet. Ein Schutz verhindert das Eintreten von Regenwasser in den Faltenbalg, wenn die Luftansaugkammer sich in der offenen Position befindet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Ausführungsformen von Luftansaugsystemen für interne Verbrennungssysteme werden unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben. In allen Zeichnungen werden durchgehend dieselben Zahlen verwendet, um auf gleiche Eigenschaften und gleiche Komponenten zu verweisen.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs, das über eine Motorhaube mit einer Luftansaugkammer verfügt, durch die die Ansaugluft in einen Luftfilter zur Reinigung vor der Verbrennung im Verbrennungsmotor geleitet wird,
2 ist eine Seitenansicht des Fahrzeugs, welche die Motorhaube mit ihrer Luftansaugkammer in einer geschlossenen Position zeigt, wobei die Ansaugluft zum Luftfilter geleitet wird,
3 ist eine Seitenansicht des Fahrzeugs, welche die Motorhaube mit ihrer Luftansaugkammer in einer offenen Position zeigt, wobei die Luftansaugkammer vom Luftfilter getrennt ist,
4 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Verbindung der Luftansaugkammer mit dem Luftfilter,
5 ist eine weitere perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus 4 bei geschlossener Motorhaube und Luftansaugkammer,
6 ist eine Teilschnittansicht des Bereichs 6-6 aus 4,
7 eine Teilschnittansicht des Bereichs 7-7 aus 5,
8 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform für eine Vorrichtung zur Verbindung der Luftansaugkammer mit dem Luftfilter wenn sich die Motorhaube in einer geschlossenen Position befindet,
9 ist eine Teilschnittansicht des Bereichs 9-9 aus 8,
10 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus 8 wenn sich die Luftansaugkammer in einer offenen Position befindet,
11 ist eine Teilschnittansicht des Bereichs 11-11 aus 10,
12 ist eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform für eine Vorrichtung zur Verbindung der Luftansaugkammer mit dem Luftfilter,
13 ist eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform für eine Vorrichtung zur Verbindung der Luftansaugkammer mit dem Luftfilter.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Durch Forschung und Entwicklung waren die Erfinder bestrebt, dauerhaft flexible und strapazierfähige dichte Verbindungen zwischen Luftansaugkammern und Luftfiltern zur Luftzufuhr für Verbrennungsmotoren bereitzustellen. In solchen Anwendungen haben es die Erfinder für wünschenswert erachtet, den Temperaturanstieg der Ansaugluft zu steuern, so dass er –15°C (5°F) nicht übersteigt. Ebenso haben die Erfinder es für wünschenswert erachtet, zu verhindern, dass Umweltelemente wie Regen, Schnee oder Staub usw. in die dichte Verbindung gelangen und den Betrieb des Luftfilters beeinträchtigen.
1–3 zeigen ein Luftansaugsystem 20 für ein Fahrzeug 22. In dieser Ausführungsform ist das Luftansaugsystem 20 für die Verwendung mit einem LKW angepasst; jedoch kann das Luftansaugsystem 20 der vorliegenden Offenbarung für die Verwendung mit einer Reihe von verschiedenen Fahrzeugen angepasst werden, einschließlich anderer Lastwagen für Straße und Gelände sowie PKW und/oder ähnliche Fahrzeuge. Das Luftansaugsystem 20 umfasst eine Luftansaugkammer 24 und einen Luftfilter 26 zur Reinigung der Ansaugluft vor der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor, schematisch mit 28 dargestellt. Der Luftfilter 26 ist ein herkömmlicher Luftfilter bestehend aus einem Gehäuse und einem Filtermedium zum Herausfiltern von Partikeln und/oder anderen Verschmutzungen aus der Ansaugluft; jedoch ist diese Ausführungsform nicht einschränkend. Das dargestellte Luftansaugsystem 20 der vorliegenden Offenbarung kann für die Verwendung mit jeder herkömmlichen Luftreinigungsvorrichtung angepasst werden.
Wie durch die Pfeile A dargestellt, leitet die Luftansaugkammer 24 Ansaugluft aus der das Fahrzeug 22 umgebenden Atmosphäre zum Luftfilter 26, der sich unter der Motorhaube 30 des Fahrzeugs 22 befindet. Die Luftansaugkammer 24 ist unter der Motorhaube 30 des Fahrzeugs 22 ausgebildet und nimmt Ansaugluft über die gegenüberliegend angeordneten Einlässe 32 in der Motorhaube 30 auf. In dieser Ausführungsform ist die Luftansaugkammer 24 in die Motorhaube 30 hinein geformt oder an ihr befestigt; jedoch werden andere Orte für die Luftansaugkammer 24 in Betracht gezogen. Die Ansaugluft fließt von den gegenüberliegenden Einlässen 32 zu einer zentralen Öffnung 34 in einer tiefer gelegenen Ebene 37 der Luftansaugkammer 24. Die exakte Anordnung der Luftansaugkammer 24 kann von der gezeigten abweichen.
Wie in den 2 und 3 dargestellt, sind die Motorhaube 30 und die zugehörige Luftansaugkammer 24 zwischen einer geschlossenen Position, in 2 dargestellt, und einer offenen Position, in 3 dargestellt, gemeinsam bewegbar. Die Motorhaube 30 ist drehbar um ein Scharnier 31 welches vorne am Fahrzeug 22 angebracht ist; jedoch sind andere Arten von beweglichen Verbindungen zwischen der Motorhaube 30 und dem Fahrzeug 22 möglich und werden oft verwendet. Die Motorhaube 30 wird gewöhnlich in die offene Position bewegt, wenn das Fahrzeug 22 nicht in Benutzung ist und manchmal während des Anlassvorgangs des Fahrzeugs 22. Die Motorhaube 30 ist gewöhnlich in der geschlossenen Position, während sich das Fahrzeug 22 in Bewegung befindet.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Luftansaugsystem 20 eine Vorrichtung 21 zur Verbindung der Luft aus der Luftansaugkammer 24 mit dem Luftfilter 26, die so gestaltet ist, dass eine dauerhaft dichte Verbindung entsteht und/oder der Luftfilter 26 vor dem Eindringen von Umweltelementen wie Wasser und/oder Staub geschützt wird. Die spezielle Ausgestaltung der Vorrichtung 21 kann variieren, wie in den 2–7, 8–11, 12 und 13 beispielhaft dargestellt.
In den 2–7 ist die Ausführungsform einer Vorrichtung 21A dargestellt, bei der ein Faltenbalg 36 die Luftansaugkammer 24 mit dem Luftfilter 26 verbindet, wenn sich die Luftansaugkammer 24 in der geschlossenen Position befindet. Der Faltenbalg 36 ist aus einem elastischen flexiblen Material wie z. B. Gummi und/oder dergleichen gefertigt, wodurch der Faltenbalg 36 unter Druck in eine zusammengedrückte Position gedrückt werden kann und sich dann unter seiner eigenen Elastizität zurück in eine ausgedehnte Position ausweitet, sobald der Druck entlastet wird. Der Faltenbalg 36 ist axial gestreckt und verfügt über ein stromaufwärtiges erstes Endstück 38, das so gestaltet ist, dass es zur Luftansaugkammer 24 abdichtet und ein stromabwärtiges zweites Endstück 40, das zum Luftfilter 26 abdichtet. Insbesondere verfügt der Faltenbalg 36 über eine obere Fügefläche 42, die dichtend gegen eine untere Fügefläche 37 der Luftansaugkammer 24 stößt, wenn die Motorhaube 30 des Fahrzeugs 22 in die geschlossene Position bewegt wird. Wenn die Motorhaube 30 in die geöffnete Position bewegt wird, werden die untere Fügefläche 37 der Luftansaugkammer 24 und die obere Fügefläche 42 des Faltenbalgs 36 getrennt und lösen so die Dichtung. Form und Ausführung der Fügeflächen 37 und 42 können von der gezeigten Ausführungsform abweichen, solange eine effektive Dichtung zwischen dem Faltenbalg 36 und der Luftansaugkammer 24 erzeugt wird, wenn die Motorhaube 30 in die geschlossene Position bewegt wird. In dieser Ausführungsform ist die Fügefläche 42 relativ flach und rechteckig ausgeführt und verfügt über eine Vielzahl von umlaufenden Dichtungsrippen 44, um die angegebene Dichtung zwischen den Fügeflächen 42 und 37 zu verstärken.
Der Faltenbalg 36 verfügt über eine Vielzahl von Falten 46 entlang seiner Länge. Die axial unterste Falte 46 wird in einen Fügekanal 48 eines statischen Basiselements 50 aufgenommen, das in dichtender Verbindung mit einer Einlassöffnung des Luftfilters 26 steht. Auf diese Weise ist das stromabwärtige zweite Endstück 40 des Faltenbalgs 36 mit dem Luftfilter 26 abgedichtet. Die Art der Verbindung zwischen dem Faltenbalg 36 und dem Luftfilter 26 kann von der hier dargestellten und beschriebenen abweichen, solange eine Dichtung zwischen diesen besteht. Eine Feder 52 ist im Faltenbalg 36 angeordnet und übt einen Vorspanndruck auf den Faltenbalg 36 aus, der die Dichtung zwischen dem Faltenbalg 36 und der Luftansaugkammer 24 sowie zwischen dem Faltenbalg 36 und dem Luftfilter 26 unterstützt. Die Feder 52 verfügt über Windungen 54, die optional mit der Vielzahl der Falten 46 verzahnt werden können. Die Feder 52 verfügt über erste und zweite Endstücke 56 und 58, die einander gegenüberliegen. Das erste Endstück 56 ist in einer Rille 60 auf einer Innenfläche 62 einer der Falten 46 des Faltenbalgs 36 eingeklemmt. Das gegenüberliegende zweite Endstück 58 stößt gegen eine Außenfläche des Fügekanals 48 auf dem Basiselement 50. Die Art der Verbindung zwischen der Feder 52 und dem Faltenbalg 36 kann von der hier gezeigten abweichen, solange die Feder 52 einen Vorspanndruck auf den Faltenbalg 36 effizient ausübt.
In manchen anderen Ausführungsformen kann die Ausrichtung des Faltenbalgs 36 das genaue Gegenteil der hier dargestellten sein, so dass das erste Endstück 38 des Faltenbalgs 36 mit der Luftansaugkammer 24 verbunden bleibt, wenn die Motorhaube 30 in die offene Position bewegt wird. In solchen Ausführungsformen kann das zweite Endstück 40 des Faltenbalgs 36 über eine Fügefläche zum Verbinden mit einer kompatiblen Fügefläche des Luftfilters 26 verfügen. Ebenso kann in manchen Ausführungsformen die Orientierung der Feder 52 umgekehrt werden, so dass das erste Endstück 56 der Feder 52 gegen die Außenseite eines Fügekanals auf einem mit der Luftansaugkammer 24 verbundenen Basiselements anstößt, und das zweite Endstück 58 der Feder 52 in einer Rille 60 auf der Innenseite einer der Falten des Faltenbalgs 36 eingeklemmt ist. In manchen anderen Ausführungsformen können beide Endstücke, das erste Endstück 56 und das zweite Endstück 58 der Feder 52 in Rillen auf Innenseiten von Falten des Faltenbalgs 36 eingeklemmt sein.
2, 5 und 7 stellen die Situation dar, in der sich die Motorhaube 30 und ihre Luftansaugkammer 24 in der angegebenen geschlossenen Position befinden. 3, 4 und 6 stellen die Situation dar, in der sich die Motorhaube 30 und ihre Luftansaugkammer 24 in der angegebenen offenen Position befinden. Durch einen Vergleich dieser Figuren miteinander wird dargestellt, dass die Feder 52 und der Faltenbalg 36 axial zusammengedrückt sind, wenn sich die Motorhaube 30 und die Luftansaugkammer 24 in der angegebenen geschlossenen Position befinden. Die Feder 52 und der Faltenbalg 36 sind nicht axial zusammengedrückt, bzw. sind ausgedehnt, wenn sich die Motorhaube 30 und die Luftansaugkammer 24 in der angegebenen offenen Position befinden. Die natürliche Elastizität des Faltenbalgs 36 und die Elastizität bzw. Federkraft der Feder 52 bewirken beide, dass sich der Faltenbalg 36 in die ausgedehnte Position bewegt, die in den 3, 4 und 6 dargestellt ist, wenn die Motorhaube 30 in die offene Position bewegt wird. Durch die Verbindung der unteren Fügefläche 37 der Luftansaugkammer 24 mit der Fügefläche 42 des Faltenbalgs 36 einschließlich der Abwärtsbewegung der Motorhaube 30 in die in 2 dargestellte Position, wird der Faltenbalg 36 in die zusammengedrückte Position gebracht, wie in den 2, 5 und 7 dargestellt. In der geschlossenen Position wirken die vereinten Vorspannkräfte der Feder 52 und die natürliche Elastizität des Faltenbalgs 36 zusammen und halten damit dauerhaft einen effektiven Dichtungsdruck aufrecht, auch falls die Elastizität des Faltenbalgs 36 selbst keine effektive Dichtung erzeugt. Daher kann der Anstieg der atmosphärischen Ansauglufttemperatur besser kontrolliert werden.
Die Vorrichtung 21A die in den 2–7 dargestellt ist, verfügt auch über einen Schutz 64A, durch den das stromaufwärtige erste Endstück 38 des Faltenbalgs 36 zumindest teilweise abgedeckt wird, um das Eindringen von Umweltelementen in den Luftfilter 26 zu begrenzen. Der Schutz 64A deckt das stromaufwärtige erste Endstück 38 in einem größeren Maß ab, wenn sich die Motorhaube 30 und die Luftansaugkammer 24 in der offenen Position, wie in 3 dargestellt, befinden, als wenn sich die Motorhaube 30 und die Luftansaugkammer 24 in der geschlossenen Position, wie in 2 dargestellt, befinden. Das heißt, dass der Schutz 64A so konstruiert ist, dass eine erste axial umlaufende Querschnittsfläche für die Ansaugluft in den Faltenbalg 36 definiert wird, wenn der Faltenbalg 36 in einen zusammengedrückten Zustand gedrückt wird, wie in den 5 und 7 dargestellt, und eine kleinere zweite axial umlaufende Querschnittsfläche für die Ansaugluft in den Faltenbalg 36 definiert wird, wenn sich der Faltenbalg 36 im ausgedehnten Zustand befindet, wie in den 4 und 6 dargestellt. Daher ist der Schutz 64A so ausgelegt, dass er den Eintritt von Umweltelementen, wie z. B. Regenwasser, in den Faltenbalg 36 blockiert, wenn sich die Motorhaube 30 und die Luftansaugkammer 24 in der offenen Position befinden, wie in 3 dargestellt. Der Schutz 64A ist auch so ausgelegt, dass er den Eintritt von Umweltelementen, wie z. B. Regenwasser, in den Faltenbalg 36 blockiert, wenn sich die Motorhaube 30 und die Luftansaugkammer 24 in der geschlossenen Position befinden. Jedoch blockiert der Schutz 64A den Eintritt von Umweltelementen, wie z. B. Regenwasser, in den Faltenbalg 36 in einem größeren Maß, wenn sich die Motorhaube 30 und die Luftansaugkammer 24 in der offenen Position befinden, als wenn sich die Motorhaube 30 und die Luftansaugkammer 24 in der geschlossenen Position befinden.
In dieser Ausführungsform ist der Schutz 64A am Einlass des Luftfilters 26 befestigt und verbleibt ortsfest gegenüber der Luftansaugkammer 24 und der Motorhaube 30, während sich die Luftansaugkammer 24 und die Motorhaube 30 zwischen der offenen und geschlossenen Position bewegen. Wie oben angegeben, wird der Faltenbalg 36 in den in 7 gezeigten zusammengedrückten Zustand gezwungen, wenn sich die Luftansaugkammer 24 in der geschlossenen Position befindet, und der Faltenbalg 36 wird in einen ausgedehnten Zustand versetzt, der in 6 dargestellt ist, wenn sich die Luftansaugkammer 24 in der offenen Position befindet. Wie in 7 dargestellt, ist der Faltenbalg 36 gestreckt und definiert einen Innenkanal 66, der sich zwischen der stromaufwärtigen ersten Öffnung 68 am stromaufwärtigen ersten Endstück 38 und der stromabwärtigen zweiten Öffnung 70 am stromabwärtigen zweiten Endstück 40 erstreckt. Wie in den 6 und 7 gezeigt, umfasst der Schutz 64A ein axiales Stützelement 72, das sich in axialer Richtung entlang des Innenkanals 66 erstreckt. Eine radiale Abdeckplatte 74 erstreckt sich radial vom axialen Stützelement 72. Die Anordnung des Stützelements 72 kann von der gezeigten abweichen. In dieser Ausführungsform schließt das Stützelement 72 eine Mittelstütze 76 ein, die über eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 78 verfügt, die den Eintritt eines Luftstroms von stromaufwärts nach stromabwärts dahindurch ermöglichen. Eine Vielzahl radial ausladender Rippen 80 stützen die Mittelstütze 76 im Innenkanal 66. Die radiale Abdeckplatte 74 verfügt über eine radiale Außenkante 82, die an einer umlaufenden Innenfläche 84 des Faltenbalgs 36 angeordnet ist, wenn sich die Luftansaugkammer 24 in der angegebenen offenen Position befindet, siehe 3 und 6, womit der Eintritt von Umweltelementen, wie z. B. Regenwasser, in den Faltenbalg 36 reduziert bzw. eliminiert wird.
In der in den 2–7 gezeigten Ausführungsform verfügt die radiale Außenkante 82 über einen unteren Abschnitt 86, der den Faltenbalg 36 abdichtet, wenn sich die Motorhaube 30 und die Luftansaugkammer 24 in der offenen Position befinden, wie in den 3 und 6 dargestellt. Die radiale Außenkante 82 der Abdeckplatte 74 ist in axialer Richtung vom ersten Endstück 38 des Faltenbalgs 36 beabstandet, wenn sich die Luftansaugkammer 24 in der geschlossenen Position befindet, so dass ein erster umlaufender Spalt G1 definiert wird, wie in den 5 und 7 dargestellt, durch den die Ansaugluft in den Luftfilter 26 gelangt. Wie weiter unten erklärt wird, existiert der Spalt G1 auch in der Ausführungsform, die in den 8 und 9 gezeigt wird. Eine radial angeordnete Erweiterungsplatte 88 ist in axialer Richtung von der Abdeckplatte 74 beabstandet, so dass dazwischen ein zweiter umlaufender Spalt G2 definiert wird, der von dem ersten umlaufenden Spalt G1 in axialer Richtung beabstandet ist, durch den die Ansaugluft in den Luftfilter 26 gelangt. Der zweite umlaufende Spalt G2 ermöglicht, dass Ansaugluft kontinuierlich in den Faltenbalg 36 durch eine Öffnung 39 in der Abdeckplatte 74 gelangt, wenn die Luftansaugkammer 24 zwischen den offenen und geschlossenen Positionen bewegt wird. Die Größe des Schutzes 64A kann so gewählt werden, dass der Spalt G2 groß genug ist, um bei Leerlauf des Motors 28 einen ausreichenden Luftstrom durchzulassen, und dass die kombinierten Spalte G1 und G2 groß genug sind, um den Betrieb des Motors 28 bei Maximalgeschwindigkeit zu ermöglichen. Ein Erweiterungselement 90 stützt die radial angeordnete Erweiterungsplatte 88 neben der Abdeckplatte 74. Das Erweiterungselement 90 schließt eine Mittelstütze 92 ein, die über eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 94 verfügt, die den Zugang eines Luftstroms in den Innenkanal 66 ermöglichen.
8–11 stellen eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 21B zur Verbindung der Luftansaugkammer 24 mit dem Luftfilter 26 dar. 8 und 9 stellen die Vorrichtung 21B dar, wenn sich die Motorhaube 30 und die Luftansaugkammer 24 in der geschlossenen Position befinden. 9 und 10 stellen die Vorrichtung 21B dar, wenn sich die Motorhaube 30 und die Luftansaugkammer 24 in der offenen Position befinden. In dieser Ausführungsform sind der Faltenbalg 36 und die Feder 52 ähnlich gestaltet, wie in den Ausführungsformen in den 1–7 dargestellt ist. Der Schutz 64B ist anders ausgeführt als der Schutz 64A, der in den 1–7 dargestellt wird. In dieser Ausführungsform verfügt der Schutz 64B nicht über eine radial angeordnete Erweiterungsplatte 88 und ein Erweiterungselement 90. Die Abdeckplatte 74 enthält außerdem nicht die angegebene Öffnung 39. Die radiale Abdeckplatte 74 verfügt über die angegebene radiale Außenkante 82, die, wie in den 10 und 11 dargestellt, an der umlaufenden Innenfläche 84 des Faltenbalgs 36 angeordnet ist, wenn sich die Luftansaugkammer 24 in der offenen Position befindet. In dieser Ausführungsform schließt die radiale Außenkante 82 axial bündig mit der ersten Öffnung 68 am ersten Endstück 38 des Faltenbalgs 36 ab, wenn sich die Luftansaugkammer 24 in der offenen Position befindet. Die radiale Außenkante 82 ist axial vom ersten Endstück 38 des Faltenbalgs 36 beabstandet, wenn sich die Luftansaugkammer 24 in der geschlossenen Position befindet, wie in den 8 und 9 dargestellt, so dass ein erster umlaufender Spalt G1 axial definiert wird, durch den die Ansaugluft in den Luftfilter 26 gelangt. Ein Ablaufventil 98 ist im Faltenbalg 36 angeordnet. Das Ablaufventil 98 ist ein herkömmliches Rückschlagventil, das in einer der vielen Falten 46 ausgeformt ist und durch das in den Faltenbalg 36 eintretendes Regenwasser ablaufen kann. Das Ablaufventil 98 kann in Ausführungsformen notwendig sein, bei denen die radiale Außenkante 82 der radialen Abdeckplatte 74 nicht mit der umlaufenden Innenfläche 84 des Faltenbalgs 36 abdichtet, umso Umweltelemente, wie z. B. Regenwasser, ablaufen zu lassen, das in den Innenkanal 66 des Faltenbalgs 36 zwischen der radialen Außenkante 82 und der umlaufenden Innenfläche 84 gelangt. Die Anordnung des Ablaufventils 98 kann von der gezeigten abweichen. So kann das Ablaufventil 98 beispielsweise im Basiselement 50 angeordnet sein.
In 12 wird die Ausführungsform einer Vorrichtung 210 zur Verbindung der Luftansaugkammer 24 mit dem Luftfilter 26 dargestellt, wenn sich die Luftansaugkammer 24 in der geschlossenen Position befindet. In dieser Ausführungsform ist ein Magnet 100 auf dem äußeren Rand 102 des Faltenbalgs 36 vorgesehen. Die Art des Magnets kann variieren und könnte ein Dauermagnet oder ein Elektromagnet sein. Ein Metallring 104 ist im Luftfilter 26 angeordnet. Der Magnet 100 wird an den Metallring 104 herangezogen, wodurch eine umlaufende Dichtung zwischen dem Faltenbalg 36 und dem Luftfilter 26 gebildet wird. In einer anderen Ausführungsform kann der Faltenbalg 36 und Luftfilter 26 jeweils einen Nord- und Süd-Magneten enthalten, so dass der Faltenbalg 36 und Luftfilter 26 magnetisch aneinander herangezogen werden und dadurch eine umlaufende Dichtung gebildet wird.
In 13 wird die Ausführungsform einer Vorrichtung 21D zur Verbindung der Luftansaugkammer 24 mit dem Luftfilter 26 dargestellt, wenn sich die Luftansaugkammer 24 in der geschlossenen Position befindet. Ein mit Druck beaufschlagter aufblasbarer Ring 110 ist in einer Umlaufrille 112 auf dem äußeren Rand 102 des Faltenbalgs 36 angeordnet. Durch Aufpumpen des Rings 110 mittels einer Druckluftquelle 114 wird der Ring 110 ausgedehnt und übt radial einen Druck nach innen auf die Umlaufrille 112 und auf den äußeren Rand 102 des Faltenbalgs 36 aus, wodurch der äußere Rand 102 des Faltenbalgs 36 gegen die Umlaufrille 112 im Gehäuse 114 des Luftfilters 26 gepresst wird, wodurch eine umlaufende Dichtung zwischen dem Faltenbalg 36 und dem Luftfilter 26 erzeugt wird. Die Art der Druckluftquelle 114 kann variieren und kann beispielsweise eine Pumpe einschließen.
In der vorliegenden Offenbarung wurden bestimmte Begriffe ihrer Kürze, Klarheit und Verständlichkeit wegen verwendet. Damit sind keine unnötigen Einschränkungen impliziert, die über die Anforderungen des Stands der Technik hinaus gehen, da solche Begriffe ausschließlich zu Beschreibungszwecken verwendet wurden und weit auszulegen sind. Die hier beschriebenen Systeme und Methoden können allein oder in Verbindung mit anderen Systemen und Methoden verwendet werden. Verschiedene Äquivalente, Alternativen und Modifikationen sind innerhalb des Umfangs der angefügten Ansprüche möglich. Jede in den angefügten Ansprüchen enthaltene Einschränkung ist nur dann gemäß 35 USC §112, Abschnitt sechs, zu interpretieren, wenn die Begriffe „Mittel für” oder „Schritt für” explizit in der jeweiligen Einschränkung aufgeführt werden.

Claims

Luftansaugsystem für einen Verbrennungsmotor, das Luftansaugsystem umfassend: eine Luftansaugkammer, die Ansaugluft zu einem Luftfilter zur Reinigung vor der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor leitet, wobei sich die Luftansaugkammer gegenüber dem Luftfilter zwischen einer offenen Position, getrennt vom Luftfilter, und einer geschlossenen Position, verbunden mit dem Luftfilter, bewegen lässt; ein Faltenbalg, der die Luftansaugkammer mit dem Luftfilter verbindet, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet, wobei der Faltenbalg über ein stromaufwärtiges erstes Endstück verfügt, das zur Luftansaugkammer abdichtet und über ein nachgelagertes zweites Endstück verfügt, das zum Luftfilter abdichtet; eine Feder, die im Faltenbalg angeordnet ist, wobei die Feder einen Vorspanndruck auf den Faltenbalg ausübt, der die Dichtung zwischen Faltenbalg und mindestens einem der beiden Elemente Luftansaugkammer und Luftfilter verstärkt, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet.
Luftansaugsystem nach Anspruch 1, wobei die Feder und der Faltenbalg zusammengedrückt sind, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet, und wobei die Feder und der Faltenbalg nicht zusammengedrückt sind, wenn sich die Luftansaugkammer in der offenen Position befindet.
Luftansaugsystem nach Anspruch 1, wobei der Faltenbalg über eine obere Fügefläche verfügt, die mit der Luftansaugkammer abdichtet, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet.
Luftansaugsystem nach Anspruch 1, wobei der Faltenbalg eine Vielzahl von Falten umfasst und wobei die Feder eine Vielzahl von Windungen umfasst die mit der Vielzahl von Falten verzahnt sind.
Luftansaugsystem nach Anspruch 1, wobei die Feder erste und zweite gegenüberliegende Endstücke aufweist, wobei mindestens eines der ersten und zweiten Endstücke in einer Rille auf dem Faltenbalg eingeklemmt ist.
Luftansaugsystem nach Anspruch 1, wobei, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet, der Faltenbalg in einen zusammengedrückten Zustand gedrückt ist, und wobei, wenn sich die Luftansaugkammer in einer offenen Position befindet, der Faltenbalg durch die Feder in einen ausgedehnten Zustand gestreckt ist; und wobei eine erste Querschnittsfläche für die Ansaugluft durch den Faltenbalg im zusammengedrückten Zustand definiert wird, und eine kleinere, zweite Querschnittsfläche für die Ansaugluft durch den Faltenbalg im ausgedehnten Zustand definiert wird.
Luftansaugsystem nach Anspruch 1, umfassend einen Schutz, der das erste Endstück des Faltenbalgs abdeckt, wobei der Schutz das erste Endstück des Faltenbalgs zu einem größeren Ausmaß abdeckt, wenn sich die Luftansaugkammer in der offenen Position befindet, als wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet.
Luftansaugsystem nach Anspruch 1, umfassend einen Schutz, der Regenwassereintritt in den Faltenbalg verhindert, wenn sich die Luftansaugkammer in der offenen Position befindet.
Luftansaugsystem nach Anspruch 8, wobei der Schutz auch den Regenwassereintritt in den Faltenbalg verhindert, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet, und wobei der Schutz den Regenwassereintritt in den Faltenbalg in einem größeren Ausmaß verhindert, wenn sich die Luftansaugkammer in der offenen Position befindet, als wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet.
Luftansaugsystem nach Anspruch 9, wobei der Faltenbalg in einen zusammengedrückten Zustand gezwungen wird, wenn die Luftansaugkammer sich in der geschlossenen Position befindet, und wobei der Faltenbalg in einen ausgedehnten Zustand gestreckt wird, wenn sich die Luftansaugkammer in der offenen Position befindet, und wobei der Schutz ortsfest verbleibt, während sich die Luftansaugkammer zwischen der offenen und geschlossenen Position bewegt.
Luftansaugsystem nach Anspruch 10, wobei der Faltenbalg in axialer Richtung ausgedehnt ist und über einen Innenkanal verfügt, der sich zwischen einer ersten Öffnung am ersten Endstück und einer zweiten Öffnung am zweiten Endstück erstreckt; und wobei der Schutz ein axiales Stützelement umfasst, dass sich in axialer Richtung entlang des Innenkanals erstreckt sowie eine radiale Abdeckplatte, die sich radial vom axialen Stützelement aus erstreckt.
Luftansaugsystem nach Anspruch 11, wobei das axiale Stützelement eine Mittelstütze umfasst, die über mindestens eine Durchgangsöffnung verfügt, durch die der Eintritt eines Luftstroms ermöglicht wird.
Luftansaugsystem nach Anspruch 12, das eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Rippen umfasst, mit denen die Mittelstütze im Innenkanal gestützt wird.
Luftansaugsystem nach Anspruch 11, wobei die radiale Abdeckplatte über eine radiale Außenkante verfügt, die an einer umlaufenden Innenfläche des Faltenbalgs angeordnet ist, wenn sich die Luftansaugkammer in der offenen Position befindet.
Luftansaugsystem nach Anspruch 14, wobei die radiale Außenkante axial bündig mit der ersten Öffnung am ersten Endstück des Faltenbalgs abschließt, wenn sich die Luftansaugkammer in der offenen Position befindet.
Luftansaugsystem nach Anspruch 14, wobei die radiale Außenkante in axialer Richtung vom ersten Endstück des Faltenbalgs beabstandet ist, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet, so dass ein erstes axial umlaufender Spalt definiert wird, durch den die Ansaugluft in den Luftfilter gelangt.
Luftansaugsystem nach Anspruch 14, umfassend ein Ablaufventil im Faltenbalg umfasst, wobei das Ablaufventil Regenwasser ablaufen lässt, das durch den ersten umlaufenden Spalt in den Faltenbalg gelangt.
Luftansaugsystem nach Anspruch 14, wobei die radiale Außenkante mit dem Faltenbalg abdichtet, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet und wobei die radiale Außenkante in axialer Richtung vom ersten Endstück des Faltenbalgs beabstandet ist, wenn die Luftansaugkammer sich in der geschlossenen Position befindet, so dass ein erster umlaufender Spalt axial definiert wird, durch den die Ansaugluft in den Luftfilter gelangt.
Luftansaugsystem nach Anspruch 18, wobei die radiale Außenkante einen unteren Abschnitt umfasst, der mit dem Faltenbalg abdichtet, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet.
Luftansaugsystem nach Anspruch 18, umfassend eine radiale Erweiterungsplatte, die in axialer Richtung von der radialen Abdeckplatte beabstandet ist, so dass ein zweiter umlaufender Spalt dazwischen axial definiert wird, der in axialer Richtung von dem ersten umlaufenden Spalt beabstandet ist, wobei der zweite umlaufende Spalt kontinuierlich ermöglicht, dass Ansaugluft in den Faltenbalg gelangt, wenn sich die Luftansaugkammer in der offenen und in der geschlossenen Position befindet.
Luftansaugsystem nach Anspruch 20, umfassend ein axiales Erweiterungselement, das die radiale Erweiterungsplatte neben der radialen Abdeckplatte stützt.
Luftansaugsystem nach Anspruch 21, wobei das axiale Erweiterungselement eine Mittelstütze umfasst, die über mindestens eine Durchgangsöffnung verfügt, durch die der Eintritt eines Luftstroms ermöglicht wird.
Luftansaugsystem nach Anspruch 1, das einen mit Druck beaufschlagten aufblasbaren Ring auf einem äußeren Rand des Faltenbalgs umfasst, wobei durch Aufblasen des mit Druck beaufschlagten aufblasbaren Rings eine umlaufende Dichtung zwischen dem Faltenbalg und dem Luftfilter erzeugt wird.
Luftansaugsystem nach Anspruch 23, wobei der mit Druck beaufschlagte aufblasbare Ring in einer umlaufenden Rille am äußeren Rand des Faltenbalgs angeordnet ist.
Luftansaugsystem nach Anspruch 1, das einen Magneten auf einem äußeren Rand des Faltenbalgs und einen im Luftfilter angeordneten Metallring umfasst, wobei der Magnet an den Metallring herangezogen und damit eine umlaufende Dichtung zwischen dem Faltenbalg und dem Luftfilter erzeugt wird.
Luftansaugsystem nach Anspruch 1, wobei der Faltenbalg und der Luftfilter magnetisch aneinander herangezogen werden.
Luftansaugsystem für einen Verbrennungsmotor, das Luftansaugsystem die folgenden Komponenten umfassend: eine Luftansaugkammer, die Ansaugluft zu einem Luftfilter zur Reinigung vor der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor leitet, wobei sich die Luftansaugkammer gegenüber dem Luftfilter zwischen einer offenen Position, getrennt vom Luftfilter, und einer geschlossenen Position, verbunden mit dem Luftfilter, bewegen lässt; ein Faltenbalg, der die Luftansaugkammer mit dem Luftfilter verbindet, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet, wobei der Faltenbalg über ein stromaufwärtiges erstes Endstück verfügt, das zur Luftansaugkammer abdichtet und ein stromabwärtiges zweites Endstück, das zum Luftfilter abdichtet; und einen Schutz, der Regenwassereintritt in den Faltenbalg verhindert, wenn sich die Luftansaugkammer in der offenen Position befindet.
Luftansaugsystem nach Anspruch 27, wobei, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet, sich der Faltenbalg in einen zusammengedrückten Zustand bewegt, und wobei, wenn sich die Luftansaugkammer in der offenen Position befindet, der Faltenbalg sich in einen ausgedehnten Zustand bewegt; und wobei eine erste Querschnittsfläche für die Ansaugluft in den Faltenbalg im zusammengedrückten Zustand definiert wird, und eine zweite Querschnittsfläche für die Ansaugluft in den Faltenbalg im ausgedehnten Zustand definiert wird.
Luftansaugsystem nach Anspruch 27, wobei der Schutz das erste Endstück des Faltenbalgs abdeckt, und wobei der Schutz das erste Endstück des Faltenbalgs zu einem größeren Ausmaß abdeckt, wenn sich die Luftansaugkammer in der offenen Position befindet, als wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet.
Luftansaugsystem nach Anspruch 29, wobei, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet, der Faltenbalg in einen zusammengedrückten Zustand gezwungen wird, und wobei, wenn sich die Luftansaugkammer in der offenen Position befindet, sich der Faltenbalg in einen ausgedehnten Zustand bewegt; und wobei der Schutz ortsfest bleibt, während sich die Luftansaugkammer zwischen der offenen und geschlossenen Position bewegt.
Luftansaugsystem nach Anspruch 30, wobei der Faltenbalg ausgedehnt ist und über einen Innenkanal verfügt, der sich zwischen einer ersten Öffnung am ersten Endstück und einer zweiten Öffnung am zweiten Endstück erstreckt; und wobei der Schutz ein axiales Stützelement umfasst, das sich in axialer Richtung entlang des Innenkanals erstreckt, sowie eine radiale Abdeckplatte, die sich radial vom axialen Stützelement aus erstreckt.
Luftansaugsystem nach Anspruch 31, wobei das axiale Stützelement eine Mittelstütze umfasst, die über mindestens eine Durchgangsöffnung verfügt, durch die der Eintritt eines Luftstroms ermöglicht wird.
Luftansaugsystem nach Anspruch 32, das eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Rippen umfasst, mit denen die Mittelstütze im Innenkanal gestützt wird.
Luftansaugsystem nach Anspruch 31, wobei die radiale Abdeckplatte Ober eine radiale Außenkante verfügt, die an einer umlaufenden Innenfläche des Faltenbalgs angeordnet ist, wenn sich die Luftansaugkammer in der offenen Position befindet.
Luftansaugsystem nach Anspruch 34, wobei die radiale Außenkante axial bündig mit der ersten Öffnung am ersten Endstück des Faltenbalgs abschließt, wenn sich die Luftansaugkammer in der offenen Position befindet.
Luftansaugsystem nach Anspruch 34, wobei die radiale Außenkante in axialer Richtung vom ersten Endstück des Faltenbalgs beabstandet ist, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet, so dass ein erster umlaufender Spalt definiert wird, durch den die Ansaugluft in den Luftfilter gelangt.
Luftansaugsystem nach Anspruch 34, umfassend ein Ablaufventil im Faltenbalg, wobei das Ablaufventil Regenwasser ablaufen lässt, das durch den ersten umlaufenden Spalt in den Faltenbalg gelangt.
Luftansaugsystem nach Anspruch 34, wobei die radiale Außenkante mit dem Faltenbalg abdichtet, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet, und wobei die radiale Außenkante in axialer Richtung vom ersten Endstück des Faltenbalgs beabstandet ist, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet, so dass ein erster umlaufender Spalt definiert wird, durch den die Ansaugluft in den Luftfilter gelangt.
Luftansaugsystem nach Anspruch 38, wobei die radiale Außenkante einen unteren Abschnitt umfasst, der mit dem Faltenbalg abdichtet, wenn sich die Luftansaugkammer in der geschlossenen Position befindet.
Luftansaugsystem nach Anspruch 39, das eine radiale Erweiterungsplatte umfasst, die in axialer Richtung von der radialen Abdeckplatte beabstandet ist, so dass ein zweiter umlaufender Spalt dazwischen definiert wird, der in axialer Richtung von dem ersten umlaufenden Spalt beabstandet ist, wobei der zweite umlaufende Spalt ermöglicht, dass Ansaugluft kontinuierlich in den Faltenbalg gelangt, wenn die Luftansaugkammer zwischen der offenen und der geschlossenen Position bewegt wird.
Luftansaugsystem nach Anspruch 40, das ein axiales Erweiterungselement umfasst, das die radiale Erweiterungsplatte neben der radialen Abdeckplatte stützt.
Luftansaugsystem nach Anspruch 41, wobei das axiale Erweiterungselement eine Mittelstütze umfasst, die über mindestens eine Durchgangsöffnung verfügt, durch die der Eintritt eines Luftstroms ermöglicht wird.