DE19753390A1 - Stapelförmig angeordneter, schneckenförmiger Krümmer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lufteinlaßkrümmer für den Einsatz in einem Verbrennungsmotor, insbesondere auf einen laby­ rinthförmigen Krümmer, der die Funktionen eines Ansaugluftsamm­ lers, eines Befestigungsflansches und von Durchflußkanälen in einem mittels Spritzguß gefertigten Kasten einschließt, wobei In­ nenwände vorhanden sind, welche die serpentinenartigen oder kur­ venförmigen Durchflußkanäle innerhalb des Kastens bilden. Durch die Verwendung von Kunststoffen wie zum Beispiel Polyamid wird das Gewicht des Krümmers reduziert, und die Kosten werden ge­ senkt. Eine weitere Realisierungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Lufteinlaßkrümmer für den Einsatz zusammen mit einem Verbrennungsmotor, insbesondere auf einen stapelförmig angeordneten, schneckenförmigen Krümmer, der die Funktionen eines Ansaugluftsammlers, eines Befestigungsflansches und von Durch­ flußkanälen in einem mittels Spritzguß gefertigten Kasten ein­ schließt, wobei Innenwände vorhanden sind, welche die spiralför­ migen Durchflußkanäle innerhalb des Kastens bilden.

Der Lufteinlaßkrümmer eines Mehrzylindermotors ist eine Anordnung verzweigter Rohre, welche die Ansaugkanäle jedes Zylinders mit dem Lufteinlaß verbindet. Bei einem Vergasermotor würde der Luf­ teinlaßkrümmer zwischen den Ansaugkanälen und dem Vergaser, der hinter dem Lufteinlaß liegen würde, montiert. Der Krümmer kann die Motorleistung erheblich beeinflussen. Aufgrund der diskonti­ nuierlichen bzw. pulsierenden Natur des Luftstromes, der durch den Krümmer in jeden Zylinder fließt, können sich bei bestimmten Geschwindigkeiten Resonanzen bilden (die den Schwingungen in Or­ gelpfeifen ähnlich sind). In Abhängigkeit von den Abmessungen und der Form des Krümmers können diese Resonanzen bei bestimmten Mo­ tordrehzahlen den Füllungsgrad und somit die Leistung erhöhen, jedoch bei anderen Drehzahlen den Füllungsgrad auch reduzieren. Daher ist jeder Kanal des Krümmers im Idealfall auf eine Länge eingestellt, die so berechnet ist, daß sie einen ausgewählten Pa­ rameter wie beispielsweise den Schall oder den Füllungsgrad mini­ miert bzw. maximiert.

Herkömmliche Krümmer lassen sich gewöhnlich in drei deutlich ab­ gesetzte Teile unterteilen, nämlich den Ansaugluftsammler, die Durchflußkanäle (Strömungskanäle oder -rohre) und ein Befest­ igungsstück mit einer Oberfläche für die Befestigung am Motor. Die Krümmer werden in der Regel aus Stahl, Aluminium oder Kunst­ stoff hergestellt. Die Herstellung von Krümmern aus Kunststoff reduziert das Gewicht des Krümmers. Die Montage des leichteren Kunststoffkrümmers ist darüber hinaus weniger komplex und ergono­ mischer als die von Stahl oder Aluminiumkrümmern. Die Verwendung von Kunststoff bietet die Möglichkeit, anspruchsvolle Funktions­ merkmale in den Krümmer zu integrieren. Weiterhin können Kunst­ stoffkrümmer zu niedrigeren Kosten produziert werden.

Für konventionelle Kunststoffkrümmer gibt es zwei Verfahren, die derzeit als Herstellungsmethoden akzeptiert sind, nämlich das Schmelzkern-Verfahren und das mehrere Schalen umfassende Schweiß­ verfahren. Das Schmelzkern-Verfahren ist kapitalintensiv und im Betrieb schwierig zu beherrschen. Das Schweißverfahren zur Her­ stellung von Krümmern aus mehreren Schalen liefert verhältnismä­ ßig große Teile, durch die beträchtlicher Platz im Motorraum ver­ lorengehen kann. Da der verfügbare Platz im Motorraum immer wei­ ter abnimmt, wird das Problem, wie man einen Krümmer an dem Motor befestigt, zu einer größeren Herausforderung.

Dementsprechend ist es für das Fachgebiet der Motorkrümmer wün­ schenswert, einen getunten Kunststoffkrümmer bereitzustellen, der ein geringeres Gewicht aufweist, dessen Raumbedarf bezüglich der Unterbringung kleiner ist und der sich einfach herstellen läßt.

Eine erste Realisierungsform der vorliegenden Erfindung schließt die Funktion eines Ansaugluftsammlers, eines Befestigungsflan­ sches und getunter Durchflußkanäle in einem auf einfache Weise, mittels Spritzguß hergestellten Kasten mit Innenwänden ein, um beträchtliche Kosten und erheblichen Platz im Motorraum einzuspa­ ren.

Die vorliegende Erfindung liefert einen Ansaugluftsammler für den Einsatz zusammen mit einem Verbrennungsmotor und Durchflußkanäle mit labyrinthförmiger Anordnung, um den von dem Krümmer in An­ spruch genommenen Raum zu verringern. Der Krümmer wird vorzugs­ weise aus einem Kunststoff hergestellt, um das Gewicht des Krüm­ mers zu reduzieren und um eine Herstellung mittels eines kosten­ günstigen und verhältnismäßig einfachen Formgebungsverfahrens zu ermöglichen.

Gemäß einer zweiten Realisierungsform verbindet die vorliegende Erfindung die Funktion eines Ansaugluftsammlers, eines Befest­ igungsflansches und getunter Durchflußkanäle in einem auf einfa­ che Weise stapelförmig angeordneten Kasten, der aus Krümmerseg­ menten mit Innenwänden hergestellt wird, um beträchtliche Kosten und erheblichen Platz im Motorraum einzusparen.

Die vorliegende Erfindung liefert ebenfalls ein Krümmersystem, das einfacher herzustellen ist als viele derzeit verwendete Krüm­ mer.

Weiterhin liefert die vorliegende Erfindung eine Krümmerkonstruk­ tion, die eine einfache Struktur aufweist, die leicht in großen Stückzahlen gefertigt werden kann, die im Einsatz haltbar ist und die eine veredelte äußere Form hat.

Die vorliegende Erfindung stellt einen Lufteinlaßkrümmer für den Einsatz zusammen mit einem Verbrennungsmotor bereit, wobei der Lufteinlaßkrümmer eine Vielzahl von unabhängigen Krümmersegmenten einschließlich eines Basisteils mit einer davon abgehenden Wand­ konstruktion umfaßt. Die Krümmersegmente sind stapelförmig an­ geordnet und miteinander in solcher Weise verbunden, daß die Wandkonstruktion der Krümmersegmente in der stapelförmigen Anord­ nung sich jeweils in ein Basisteil eines benachbarten Krümmerseg­ ments einfügt und so eine Vielzahl von Krümmerdurchflußkanälen bildet. Der Krümmer wird vorzugsweise aus einem Kunststoff herge­ stellt, um das Gewicht des Krümmers zu reduzieren und um eine Herstellung mittels eines kostengünstigen und verhältnismäßig einfachen Formgebungsverfahrens zu ermöglichen.

Derzeit werden schneckenförmige Schalenkrümmer mit Hilfe des Schmelzkern-Verfahrens produziert. Dieses Verfahren ist kapital­ intensiv und stellt überdies große technische Herausforderungen. Die neue Ausführung der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Fertigung eines nahezu identisch geformten Krümmers, wobei eine erheblich billigere und einfachere Technologie zum Einsatz kommt.

Anstatt den schneckenförmigen Krümmer nach dem Schmelzkern-Ver­ fahren herzustellen, wird eine Reihe von einzelnen Durchflußkanä­ len und Wänden geformt und in stapelförmiger Anordnung zusammen­ gebaut. Aufgrund der inhärenten Symmetrie der Krümmer sind die wechselnden Durchflußkanäle jeweils Spiegelbilder zueinander. Die ungerade numerierten Durchflußkanäle enden an einem Zylinderkopf, während die gerade numerierten Durchflußkanäle auf dem anderen Zylinderkopfenden. Das Basisteil jedes Krümmersegments wird mit Nuten versehen, in welche die Wandkonstruktion des nächsten Durchflußkanals eingefügt wird. In die Nut kann ein Dichtungsmit­ tel eingebracht werden, um eine wirksame Abdichtung zu gewährlei­ sten. Gemäß einer bevorzugten Realisierungsform werden sämtliche Krümmersegmente stapelförmig zusammen angeordnet und durch lange Schraubenbolzen, welche die Enden miteinander verbinden, an Ort und Stelle festgehalten.

Weitere Bereiche für die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung gehen aus der ausführlichen Beschreibung hervor, die im folgenden angegeben ist. Dabei ist jedoch zu beachten, daß die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele zwar bevorzugte Reali­ sierungsformen der Erfindung darstellen, jedoch nur zu Erläute­ rungszwecken bestimmt sind, da aus dieser ausführlichen Beschrei­ bung verschiedene Änderungen und Modifikationen im Rahmen des Geistes und des Umfangs der Erfindung für technische Experten er­ sichtlich werden. Beispielsweise ist der Krümmer der vorliegenden Erfindung äußerst nützlich für den Einsatz als Lufteinlaßkrümmer zusammen mit einem Verbrennungsmotor, doch kann er möglicherweise auch als Krümmer für den Einsatz zusammen mit Kompressoren, Pum­ pen und anderen Geräten verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung läßt sich anhand der ausführlichen Be­ schreibung und der beigefügten Zeichnungen besser und in allen Einzelheiten verstehen. Für die Zeichnungen gilt:

Abb. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines labyrinth­ förmigen Krümmers gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfin­ dung;

Abb. 2 ist eine perspektivische Darstellung des labyrinth­ förmigen Kastenelements des labyrinthförmigen Krümmers und zeigt die Innenwände, welche die Durchflußkanäle bilden;

Abb. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie 3-3 in der Abb. 1;

Abb. 4 ist eine Draufsicht des labyrinthförmigen Kastenele­ ments und zeigt die Innenwände, welche die Durchflußkanäle bil­ den;

Abb. 5 ist eine Draufsicht der Oberfläche des labyrinthför­ migen Kastenelements des labyrinthförmigen Krümmers für die Be­ festigung an dem Motor;

Abb. 6 ist eine Draufsicht der Unterseite des Abdeckungsele­ ments für den labyrinthförmigen Krümmer;

Abb. 7 ist eine perspektivische Darstellung einer zweiten Realisierungsform des labyrinthförmigen Kastenelements gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;

Abb. 8 ist eine Draufsicht einer dritten Realisierungsform des labyrinthförmigen Kastenelements gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung für den Einsatz zusammen mit einem V-Mo­ tor;

Abb. 9 ist eine Seitenansicht eines labyrinthförmigen Krüm­ mers für den Einsatz zusammen mit einem V-Motor;

Abb. 10 ist eine perspektivische Darstellung eines stapel­ förmig angeordneten, schneckenförmigen Krümmers gemäß einer wei­ teren Realisierungsform der vorliegenden Erfindung;

Abb. 11 ist eine perspektivische Darstellung eines Krümmer­ endsegments mit einem Flansch für das Drosselklappengehäuse gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;

Abb. 12 ist eine perspektivische Darstellung eines Schnittes durch den Krümmer, wobei ein Beispiel für die Wandkonstruktion, welche die spiralförmigen Durchflußkanäle bildet, gemäß den Prin­ zipien der vorliegenden Erfindung angegeben ist;

Abb. 13 ist eine perspektivische Darstellung eines Schnittes durch den Krümmer und zeigt ein Beispiel für die Nuten auf dem Basisteil des Krümmersegmentes, in welche die Wand des benachbar­ ten Krümmersegments gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfin­ dung eingefügt wird;

Abb. 14 ist eine perspektivische Darstellung eines Krümmer­ segments für den Einsatz zusammen mit einem Reihenmotor; und

Abb. 15 ist eine perspektivische Darstellung einer Endplatte gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.

Mit Bezug auf die Abb. 1-6 wird eine erste Realisie­ rungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, umfaßt der labyrinthförmige Krümmer 10 ein Gehäuse 11 einschließlich eines ersten Gehäuseelementes und eines zweiten Gehäuseelementes. Das erste und das zweite Ge­ häuseelement enthalten ein mittels Spritzguß hergestelltes, laby­ rinthförmiges Kastenelement 12 und ein Abdeckungselement 14, das auf dem labyrinthförmigen Kastenelement 12 montiert wird. Das la­ byrinthförmige Kastenelement 12 und das Abdeckungselement 14 bil­ den zusammen einen Ansaugluftsammler bzw. eine Luftkammer 18 und eine Vielzahl von Durchflußkanälen 20. Die Durchflußkanäle 20 kommunizieren mit dem Ansaugluftsammler 18 und den Auslaßkanälen 22, die wiederum mit den Flansch 24 für die Befestigung an dem Motor verbunden sind, wie in den Abb. 4 und 5 dargestellt ist. Der Flansch 24 für die Befestigung an dem Motor ist in der Form dargestellt, wie er auf der Rückseite des Kastenelements 12 angebracht ist. Er kann jedoch bei Bedarf auch an andere Stellen verlegt werden, wie zum Beispiel auf die Außenseite des Abdec­ kungselements 14. Wie in der Abb. 5 dargestellt ist, wird der Flansch 24 für die Befestigung am Motor vorzugsweise mit einer Vielzahl von Verstärkungsrippen 25 versehen.

Das labyrinthförmige Kastenelement 12 wird mit einem, im allge­ meinen ebenen, Basisteil 26 versehen. Eine Vielzahl von fest da­ mit verbundenen Innenwänden 30 geht von dem Basisteil 26 ab. Diese Innenwände bilden die Seitenwände der Durchflußkanäle 20. Die Innenwände 30 sind im allgemeinen rechtwinklig zu dem Basisteil 26 angeordnet. Es sollte jedoch beachtet werden, daß die Innenwände 30 auch einen beliebigen Winkel zu dem Basisteil ein­ nehmen können. Wie in der Abb. 4 am besten zu erkennen ist, haben die Innenwände gemeinsame Wandabschnitte 30a, die zwischen zwei benachbarten Durchflußkanälen 20 angeordnet sind. Das Zwi­ schenstück zwischen den Innenwänden 30 und dem Basisteil kann auch verkleinert werden, um Turbulenzen in der Luftströmung durch die Durchflußkanäle 20 zu reduzieren.

Die Durchflußkanäle 20 haben im allgemeinen die Form eines Laby­ rinths. Mit "Form eines Labyrinths" ist gemeint, daß die Durch­ flußkanäle 20 in der Draufsicht im wesentlichen schlangenförmig oder in sonstiger Weise kurvenförmig gebogen sind. Die Länge der Durchflußkanäle 20 ist auf die Leistung des Motors und einen gün­ stigen Kraftstoffverbrauch abgestimmt, wie aus der Technik der herkömmlichen Krümmer bekannt ist. Wenn daher lange Durchflußka­ näle benötigt werden, um eine gewünschte Motorleistung oder einen gewünschten Kraftstoffverbrauch zu erreichen, kann jeder Durch­ flußkanal schlangenförmig gebogen werden, um innerhalb eines kom­ pakten Raums eine gewünschte Länge des Durchflußkanals zwischen dem Auslaßstück 20a des Ansaugluftsammlers und dem Auslaßkanal 22 zu erreichen. Kürzere Durchflußkanäle benötigen weniger Biegun­ gen. Die Innenwände 30 können auch mit Verstärkungsrippen 34 ver­ sehen werden, um ihre Festigkeit sicherzustellen. Ein Flansch 36 wird rund um die äußere Peripherie des Basisteils 26 bereitge­ stellt, um die Befestigung des labyrinthförmigen Kastenelements 12 an dem Abdeckungselement 14 zu erleichtern.

Das Abdeckungselement 14 wird im allgemeinen mit einer Vielzahl von Seitenwänden 14a-14d und einer oberen Wand 14e bereitge­ stellt. Die Seitenwände 14a-14d werden jeweils mit einem peri­ pheren Flansch 38 versehen, der in den Flansch 36 des labyrinth­ förmigen Kastenelements 12 eingreift. Der Flansch 36 ist so kon­ struiert, daß er sich, wie in der Abb. 3 dargestellt, mit dem Flansch 38 überlappt, um eine dichte Verbindung zwischen dem Kastenelement 12 und dem Abdeckungselement 14 herzustellen. Die obere Wand 14e wird mit einem nach oben gebogenen Stück 14f ver­ sehen, das neben dem Ansaugluftsammler 18 liegt und eine ungehin­ derte Luftströmung von dem Ansaugluftsammler 18 in die Durchfluß­ kanäle ermöglicht. Die obere Wand 14 wird ebenfalls mit einem nach unten gebogenen Stück 14g über den Auslaßkanälen 22 des la­ byrinthförmigen Kastenelements 12 versehen.

Wie in der Abb. 6 am besten dargestellt ist, wird die obere Wand 14e des Abdeckungselements 14 mit einer Vielzahl von Nuten 40 versehen, die der Anordnung der Innenwände 30 des Kastenele­ ments 12 entsprechen. Die Nuten 40 sind so konstruiert, daß die oberen Kanten der Innenwände 30, wie in der Abb. 30 darge­ stellt ist, sich in diese einfügen lassen. Vorzugsweise wird zwi­ schen den Nuten 40 und den Innenwänden 30 eine Wulst aus einem haftfähigen Dichtungsmittel angebracht, um die Luftdichtheit zwi­ schen den Durchflußkanälen 20 sicherzustellen, damit keine Kopp­ lungen auftreten. Darüber hinaus wird eine Wulst aus einem haft­ fähigen Dichtungsmittel zwischen Flansch 36 und Flansch 38 ange­ bracht, um die Verbindung zwischen dem Abdeckungselement 14 und dem labyrinthförmigen Kastenelement 12 zu sichern. Das Abdec­ kungselement 14 kann auch durch Schraubenbolzen, Schrauben oder sonstigen bekannten Befestigungsmethoden (die hier nicht darge­ stellt sind) mit dem Kastenelement 12 verbunden werden.

Das labyrinthförmige Kastenelement 12 und das Abdeckungselement 14 sind vorzugsweise aus einem technischen Kunststoff gefertigt, der geeignete Leistungsmerkmale wie zum Beispiel eine wünschens­ werte Hitzebeständigkeit und Formbeständigkeit aufweist und bei deren Herstellung ein herkömmliches Spritzgußverfahren verwendet wird. Materialien, die zu Anschauungszwecken erwähnt werden kön­ nen, sind Polyamide, ABS-Polymerisate (Acrylnitril-Butadien-Sty­ rol) sowie Polycarbonat. Diese Materialien können auch mit Fasern bzw. Partikeln aus Glas und/oder Mineralien verstärkt werden. Im Vergleich zu Krümmern aus Stahl und Aluminium ermöglicht die Verwendung von derartigen Materialien eine Verringerung des Ge­ wichts. Jedoch kann der labyrinthförmige Krümmer 10 ebenfalls aus Stahl, Aluminium oder sonstigen geeigneten Materialien herge­ stellt werden, ohne daß dadurch die Unterbringung in einem klei­ neren Raum, die durch die Gestaltung der vorliegenden Erfindung erreicht wird, geopfert wird. Wenn ein mit Glas verstärktes Nylon oder ein anderer technischer Kunststoff verwendet wird, können das Kastenelement 12 und das Abdeckungselement 14 durch bekannte Spritzgußverfahren geformt werden.

Das haftfähige Dichtungsmaterial, das verwendet wird, um das Ab­ deckungselement 14 an dem Kastenelement 12 zu sichern und zu fixieren, kann jedes bekannte haftfähige Dichtungsmaterial sein wie zum Beispiel ein bei Raumtemperatur vulkanisierendes Silikon­ dichtungsmaterial.

Das Kastenelement 12 und das Abdeckungselement 14 werden jeweils um die Bohrungen 46 für die Schraubenbolzen herum mit Anschluß­ muffen 44 versehen. Die Anschlußmuffen 44 auf dem Kastenelement 12 sind mit den Anschlußmuffen 44 auf dem Abdeckungselement 14 abgestimmt. Eine Vielzahl von Schraubenbolzen (die hier nicht dargestellt sind) wird durch die Bohrungen 46 für die Schrauben­ bolzen des Kastenelements 12 und des Abdeckungselements 14 ge­ steckt, um den Flansch 24 des labyrinthförmigen Krümmers 10 für die Befestigung am Motor an dem (hier nicht dargestellten) Motor zu sichern und zu fixieren. Dabei sind die Auslaßkanäle 22 auf die Einlaßkanäle der Ventile des Motors (der in der dargestellten Realisierungsform ein Vierzylindermotor ist) ausgerichtet.

Das Abdeckungselement 14 ist mit einem fest damit verbundenen, röhrenförmigen Flansch 50 versehen, der mit dem Vergaser oder dem Drosselklappengehäuse des hier nicht dargestellten Lufteinlaßsy­ stems verbunden ist. Der röhrenförmige Flansch 50 wird von einem Ausschnitt 52 in dem labyrinthförmigen Kastenelement 12 aufgenom­ men. Alternativ dazu kann der röhrenförmige Flansch zusammen mit dem labyrinthförmigen Kastenelement 12 gegossen oder mit ihm ver­ gossen werden oder teilweise sowohl in das Kastenelement 12 als auch in das Abdeckungselement 14 gegossen werden, wie für einen fachkundigen Techniker unter Berücksichtigung der unmittelbar er­ folgenden Angaben verständlich ist.

Der labyrinthförmige Krümmer 10 kann bei Bedarf mit internen Ven­ tilen oder Drosselscheiben versehen werden, die auch in herkömm­ lichen Krümmern verwendet werden, um die Durchflußkanäle zu un­ terteilen und so den Rauminhalt eines Durchflußkanals unter be­ stimmten Umständen zu vergrößern oder zu verkleinern. Um eine op­ timale Leistung des Motors zu gewährleisten, werden insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors unterschiedliche Län­ gen für die Durchflußkanäle benötigt. Daher werden Ventile verwendet, um zu versuchen, die Leistung des Motors bei mehr als einer Motordrehzahl zu optimieren. Die Durchflußkanäle 20 können bei Bedarf von Anfang an so geformt werden, daß sie für jeden Auslaßkanal unterschiedliche Längen aufweisen.

Der labyrinthförmige Krümmer 10 kann wahlweise so konstruiert werden, daß er im Ansaugluftsammler 18 einen Filter 56 aufnimmt, der in der Abb. 6 durch Strichlinien dargestellt ist. Zu­ sätzlich ist es möglich, den labyrinthförmigen Krümmer 10 mit einer Geräuschabschirmung zu versehen. Eine Geräuschabschirmung ließe sich realisieren, indem man hohle Teile an den Außenseiten des labyrinthförmigen Kastenelements 12 oder des Abdeckungsele­ ments 14 anbringt. Die hohlen Teile könnten dann mit Schaumstoff oder sonstigen geräuschdämpfenden Materialien gefüllt werden. Die inneren Ventile, der Luftfilter und sonstige geräuschdämpfende Materialien können vor der Endmontage in den Krümmer 10 eingefügt werden.

Sofern für eine optimale Leistung des Motors eine zusätzliche Länge der Durchflußkanäle benötigt wird, ist es darüber hinaus möglich, einen weiteren labyrinthförmigen Kasten auf das laby­ rinthförmige Kastenelement 12 zu setzen, um die Länge der Durch­ flußkanäle 20 zu erhöhen. In diesem Fall würden durch die Innen­ wände Durchflußkanäle gebildet, die zwischen den gestapelt an­ geordneten, labyrinthförmigen Kastenelementen kommunizieren, so daß die Länge der Durchflußkanäle erhöht wird, wie für einen fachkundigen Techniker unter Berücksichtigung der unmittelbar er­ folgenden Angaben verständlich ist.

Die Durchflußkanäle 20 haben eine solche Form, daß eine adäquate Luftströmung um die Biegungen der Durchflußkanäle gewährleistet ist, ohne daß es zu einem signifikanten Druckabfall kommt. Strö­ mungsverluste können weiterhin reduziert werden, indem man die Höhe der Durchflußkanäle 20 entweder lokal oder über deren ge­ samte Länge vergrößert, um den Querschnitt der Durchflußkanäle zu erhöhen. Die stromabwärts liegenden Kanten können auch zurückge­ bogen werden, wie in der Abb. 2 unter 60 dargestellt ist, um den Wirkungsgrad der Luftströmung zu erhöhen.

Die Abb. 7 zeigt ein labyrinthförmiges Kastenelement 70 in Übereinstimmung mit einer alternativen Realisierungsform der vor­ liegenden Erfindung. Das labyrinthförmige Kastenelement 70 umfaßt ein Basisteil 72 mit Innenwänden 74, die von dem Basisteil ausge­ hen und eine Vielzahl von Durchflußkanälen 76 bilden. Die Durch­ flußkanäle 76 enthalten ein Paar von aufgeteilten Einlaßsegmenten 76a und ein gemeinsames Auslaßsegment 76b. Die aufgeteilten Seg­ mente 76a des Durchflußkanals werden durch U-förmige Innenwände 74a gebildet. Ein Paar der aufgeteilten Durchflußkanälen 76a kom­ muniziert daher mit dem gemeinsamen Segment 76b des Durchflußka­ nals, das an seinem Ende einen (hier nicht dargestellten) Auslaß­ kanal hat. Die Verstärkungselemente 78 werden bereitgestellt, um die Innenwände 74 zu stützen, und die Anschlußmuffenelemente 80 werden mit durch sie verlaufenden Bohrungen 82 für die Aufnahme der Schraubenbolzen bereitgestellt. Der Befestigungsflansch 84 wird bereitgestellt, um den labyrinthförmigen Krümmer an den Ein­ laßkanälen eines Motors zu befestigen. Gemäß dieser Realisierungsform würde ein (hier nicht dargestelltes) Abdec­ kungselement mit Außenwänden sowie Nuten zur Aufnahme der oberen Kanten der Innenwände und Anschlußmuffen bereitgestellt, und zwar in ähnlicher Weise, wie dies weiter oben unter Bezugnahme auf die Abb. 1-6 beschrieben worden ist.

Die Ausführung des labyrinthförmigen Krümmers gemäß der vorlie­ genden Erfindung kann ebenfalls zusammen mit einem V-Motor verwendet werden. Insbesondere unter Bezugnahme auf die Abb. 8 und 9 würde ein labyrinthförmiger Krümmer 98 für den Ein­ satz zusammen mit einem V-Motor ein labyrinthförmiges Kastenele­ ment 100 und ein Abdeckungselement 110 enthalten, wie in der Abb. 9 angegeben ist, um einen zentral angeordneten Ansaug­ luftsammler 102 zu bilden. Der Ansaugluftsammler 102 hat schlan­ genförmige bzw. gebogene Durchflußkanäle 104, die durch die Wände 105 gebildet werden, und diese Durchflußkanäle 104 sind an jeder Seite des Ansaugluftsammlers 102 angeordnet und kommunizieren mit Auslaßkanälen 106, die mit den Ventilöffnungen der Zylinder an jeder Reihe eines V-Motors verbunden sind. Ein röhrenförmiger Flansch 108 führt in den Ansaugluftsammler 102. Um den labyrinth­ förmigen Krümmer 98 mit den Einlaßkanälen eines Motors zu verbin­ den, wird ein Befestigungsflansch 112 bereitgestellt. Sofern dies bevorzugt wird, könnten die Auslaßkanäle in der Seitenwand jedes Einlaßkanals angebracht werden.

In jeder der oben beschriebenen Ausführungen für einen labyrinth­ förmigen Krümmer wird die Länge jedes Durchflußkanals in Überein­ stimmung mit Standardkriterien, die auf den Motorparametern und den gewünschten Leistungskennwerten beruhen, auf einen gewünsch­ ten Wert eingestellt. Dieser Wert wird gewöhnlich von dem Kon­ struktionsingenieur des Motors berechnet und dem Hersteller des Krümmers vorgegeben. Es sollte beachtet werden, daß die vorlie­ gende Erfindung einen hohen Grad an Flexibilität gewährleistet, die es ermöglicht, Einlaßkanäle in unterschiedlichen Längen be­ reitzustellen, ohne die Unterbringung in einem kleineren Raum zu opfern, die in der Automobilproduktion gewünscht ist. Weiterhin ist es möglich, in einfacher Weise weitere Vorrichtungen wie zum Beispiel Ventile, Filter und Ähnliches einzufügen. Darüber hinaus ist es möglich, eine Geräuschabschirmung einzugießen, um die Ab­ gabe von Geräuschen zu dämpfen. Die vorliegende Erfindung kann auch für V-Motoren verwendet werden.

Die Erfindung kann in vielerlei Weise variiert werden. Diese Va­ riationen sollten nicht als eine Abkehr vom Geist und dem Schutz­ umfang der Erfindung angesehen werden, und es ist beabsichtigt, daß alle derartigen Modifikationen in dem Schutzumfang der nach­ folgenden Ansprüche eingeschlossen sind. Beispielsweise sind die Durchflußkanäle des labyrinthförmigen Krümmers so definiert wor­ den, daß sie die Form eines Labyrinths haben. Wenn allerdings für einen speziellen Anwendungszweck kurze Durchflußkanäle benötigt werden, kann die Ausführung des Krümmers nach der vorliegenden Erfindung auch mit geraden Durchflußkanälen verwendet werden, wo­ bei die Vorteile eines leicht formbaren, kompakten Krümmers trotzdem realisiert werden.

Unter Bezugnahme auf die Abb. 10-15 wird eine weitere Realisierungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in der Abb. 10 dargestellt ist, enthält ein stapelförmig an­ geordneter, schneckenförmiger Krümmer 210 eine Vielzahl von Krüm­ mersegmenten 212a-212e. Die Krümmersegmente 212a-212e werden in gestapelter Form miteinander verbunden und bilden einen schneckenförmigen Luftansaugkrümmer für den Einsatz zusammen mit einem Verbrennungsmotor. Der Krümmer 210 enthält ein Segment mit einem Ansaugluftsammler 214, das mit einer Vielzahl von Durch­ flußkanälen 216 kommuniziert, von denen jeder einen Auslaßkanal 218 hat, um mit einem Einlaßkanal des Motors zu kommunizieren.

Eine Vielzahl von Anschlußmuffen 220 für die Befestigung werden bereitgestellt, um den stapelförmig angeordneten, schneckenförmi­ gen Krümmer 210 an einem Verbrennungsmotor zu befestigen.

Die Krümmersegmente 212a-212e enthalten jeweils eine im allge­ meinen ebene Platte 222, die als Basisteil dient. Das am Ende liegende Krümmersegment 212a ist mit einem Befestigungsflansch 224 auf einer ersten Fläche der Platte 222 versehen. Der Befest­ igungsflansch 224 wird mit dem Vergaser oder dem Drosselklappen­ gehäuse des (hier nicht dargestellten) Lufteinlaßsystems verbun­ den. Der Befestigungsflansch 224 kann in fest verbundener Form mit dem Endsegment 212a des Krümmers vergossen oder auf diesem montiert werden. Der Befestigungsflansch 224 enthält eine Viel­ zahl von Anschlußmuffen 226 zur Aufnahme von Befestigungsschrau­ ben für den Anschluß an einen Vergaser oder ein Drosselklappenge­ häuse. Die Anschlußmuffen 226 können so konstruiert werden, daß sie Gewindeeinsätze aus Metall oder Messing aufnehmen (die hier nicht dargestellt sind). Die Einsätze können unter Verwendung von Hitze bzw. Ultraschall oder durch Einpressen in die Anschlußmuf­ fen 226 eingefügt werden.

Die Krümmersegmente 212a-212d umfassen jeweils eine Wandkon­ struktion 228, die von einer zweiten Seite der Platte 222 aus­ geht, wie in der Abb. 12 am besten dargestellt ist. Die Wandkonstruktionen 228 enthalten jeweils eine innere Wand 230, die eine in der Platte 222 hergestellte Öffnung 232 teilweise um­ gibt, sich dann weiter zu den Auslaßkanälen 218 erstreckt und mit diesen verbunden ist. Es sollte angemerkt werden, daß für die un­ geraden Krümmersegmente 212a und 212c die Auslaßkanäle 218 an einem Zylinderkopfenden, während die Auslaßkanäle 218 der gerade numerierten Krümmersegmente 212b und 212d an dem anderen Zylin­ derkopfenden. Eine äußere Wand 234 ist in einem vordefinierten Abstand von der inneren Wand 230 angeordnet und bildet einen spi­ ralförmigen Einlaßkanal 216, wenn die oberen Flächen der inneren und äußeren Wände 230 und 234 in die entsprechenden Nutzen einge­ fügt werden, wie zum Beispiel in die Nuten 238, die in der Abb. 14 dargestellt sind und auf einer ersten Oberfläche der ebe­ nen Platte 222 der Krümmersegmente 212b-212e angeordnet sind.

Die Nuten 238 in den Krümmersegmenten 212b-212e entsprechen spiegelbildlich der Form der inneren und äußeren Wände 230 und 234 der anliegenden Krümmersegmente.

Der stapelförmig angeordnete, schneckenförmige Krümmer 210, der in der Abb. 10 dargestellt ist, ist im allgemeinen für einen V-Motor mit vier Zylindern konzipiert, obwohl die Hinzufügung von zwei oder vier Krümmersegmenten den Krümmer in einfacher Weise für den Einsatz zusammen mit einem V-Motor mit sechs oder acht Zylindern umwandeln würde. Es sollte weiterhin angemerkt werden, daß die Krümmersegmente auch so konstruiert werden können, daß der Auslaßkanal 218 für jedes Segment sich auf der selben Seite des stapelförmig angeordneten, schneckenförmigen Krümmers für den Einsatz zusammen mit einem Reihenmotor befindet, wie in der Abb. 13 angegeben ist. Die Abb. 13 zeigt insbesondere ein Krümmersegment 250, Dieser Verweis fehlt in der betreffenden Ab­ bildung. (Anm. des Übersetzers) das für einen Reihenmotor verwendet wird, wobei jede der Auslaßkanäle 218 sich auf der sel­ ben Seite des Krümmers befindet.

Die Abb. 10 zeigt jedes der Krümmersegmente, die notwendig sind, um einen stapelförmig angeordneten, schneckenförmigen Krüm­ mer 210 für den Einsatz zusammen mit einem V-Motor zu konstruie­ ren. Insbesondere die Konstruktion des Endsegments 212a des Krüm­ mers ist einzigartig, weil sie einen Befestigungsflansch 224 für die Befestigung an dem Vergaser oder dem Drosselklappengehäuse enthält und weiterhin Anschlußmuffenelemente 252 enthält, die von der Platte 222 nach hinten über die halbe Strecke der Breite der Wandkonstruktion 228 verlaufen. Die für die Befestigung dienenden Anschlußmuffen 252 des Krümmerendsegments 212a fluchten mit den Anschlußmuffen 254 des Krümmersegments 212b. Die Anschlußmuffen 254 des Krümmersegments 212b erstrecken sich in transversaler Richtung von der Platte über eine Entfernung, die näherungsweise etwa der Hälfte der Höhe der Wandkonstruktion 228 des Krümmerend­ segments 212a und der Wandkonstruktion 228 des Krümmersegments 212b entspricht. Das Krümmersegment 212b ist so konzipiert, daß der Auslaßkanal 218 auf der gegenüberliegenden Seite des Krümmers 210 bezogen auf den Auslaßkanal 218 des Krümmersegments 212a und des Krümmersegments 212c angebracht ist. Das Krümmersegment 212c hat die gleiche Wandkonstruktion 228 wie das Krümmersegment 218a, ist jedoch mit Nuten 238 (wie in der Abb. 14 dargestellt ist) auf der Vorderseite der Platte 222 versehen, um die Aufnahme der entsprechenden Wandkonstruktion 228 des Krümmersegments 212b zu ermöglichen. Das Krümmersegment 212c ist mit Anschlußmuffen 256 für die Befestigung versehen, die mit den Anschlußmuffen 254 des Krümmersegments 212b fluchten.

Ein Krümmersegment 212d ist identisch mit dem Krümmersegment 212b einschließlich der Nuten 238 zur Aufnahme der Wandkonstruktion 228 des Krümmersegments 212c und der Anschlußmuffen 254, die mit den Anschlußmuffen 256 des Krümmersegments 212c fluchten. Ein Krümmerendsegment 212e wird als Abschluß bereitgestellt, um das letzte Krümmersegment 212d mit Durchflußkanälen abzuschließen. Wie in der Abb. 15 dargestellt ist, enthält dieses als Ab­ schluß dienende Endsegment 212e des Krümmers eine im allgemeinen ebene Platte 222 mit Nuten 238 für die Aufnahme der Wandkonstruk­ tion 228 des Krümmersegments 212d. Eine Vielzahl von Anschlußmuf­ fen 262 erstreckt sich von der Platte 222 des Krümmersegments 212e und fluchtet mit den Anschlußmuffen 254 des Krümmersegments 212d.

Um die Krümmersegmente 212a-212e zu verbinden und zu sichern, werden Bolzen durch die Anschlußmuffen 252, 254, 256, 254 und 262 gesteckt. Die (hier nicht dargestellten) Bolzen können aus Kunst­ stoff wie zum Beispiel Nylon oder aus Metall gefertigt werden. Darüber hinaus kann ein haftfähiges Dichtungsmaterial verwendet werden, um den Verlauf der Wandkonstruktionen jedes Krümmerseg­ ments in den entsprechenden Nuten jedes Krümmersegments abzudich­ ten. Das haftfähige Dichtungsmaterial kann jedes bekannte und ge­ eignete, haftfähige Dichtungsmaterial sein wie zum Beispiel ein bei Raumtemperatur vulkanisierendes Silikondichtungsmaterial.

Die Krümmersegmente 212a-212e des stapelförmig angeordneten, schneckenförmigen Krümmers 210 sind vorzugsweise aus einem tech­ nischen Kunststoff gefertigt, der geeignete Leistungsmerkmale wie zum Beispiel eine wünschenswerte Hitzebeständigkeit und Formbe­ ständigkeit aufweist. Mit wünschenswerter Hitzebeständigkeit ist gemeint, daß das Material sich bei extrem hohen oder niedrigen Temperaturen nicht ausdehnen, zusammenziehen oder verziehen sollte. Materialien, die zu Anschauungszwecken erwähnt werden können, sind Polyamide, ABS-Polymerisate (Acrylnitril-Butadien Styrol) sowie Polycarbonat. Diese Materialien können auch mit Fasern bzw. Partikeln aus Glas und/oder Mineralien verstärkt wer­ den. Im Vergleich zu den derzeit verwendeten Krümmern aus Stahl und Aluminium ermöglicht die Nutzung von derartigen Materialien eine Verringerung des Gewichts. Weiterhin erfordert die Verarbei­ tung solcher Materialien niedrigere Temperaturen als Stahl und Aluminium. Daher ist die Fertigung von Kunststoffkrümmern ein­ facher und weniger kostspielig als die Fertigung von Krümmern aus Stahl oder Aluminium.

Obwohl die Vorteile der Verwendung von Kunststoffkrümmern offen­ sichtlich sind, kann der Krümmer 10 ebenfalls aus Stahl, Aluminium und anderen sonstigen Materialien hergestellt werden, ohne daß dadurch die Unterbringung in einem kleineren Raum, die durch die Gestaltung der vorliegenden Erfindung erreicht wird, geopfert wird. Wenn ein mit Glas verstärktes Nylon oder ein ande­ rer technischer Kunststoff verwendet wird, können die Krümmerseg­ mente durch bekannte Spritzgußverfahren geformt werden, die ein­ facher und weniger kostspielig sind als die Formgebungsverfahren für Stahl und Aluminium.

Die Auslaßkanäle 218 werden so konstruiert, daß sie in einer Ta­ sche am Zylinderkopf aufgenommen werden, und werden mit Radial­ dichtungen oder O-Ringen versehen, die in dem eingelassenen Teil 264 angebracht werden. Die Montage am Motor umfaßt die Einführung der Auslaßkanäle 218 in die Taschen an den Zylinderköpfen. Jedes Ende eines Durchflußkanals verfügt über ein Dichtungssystem ein­ schließlich eines O-Rings, um eine kreisförmige Abdichtung um die Auslaßkanäle 218 herum zu gewährleisten. Der Krümmer wird mittels senkrechter Schraubenbolzen, die durch die äußeren Anschlußmuffen 220 verlaufen, an dem Motor befestigt. Alternativ dazu könnten Auslaßkanäle 218 mit einer Vielzahl von Anschlußmuffen für die Befestigung bereitgestellt werden, wobei die Anschlußmuffen längs der Kanten angeordnet werden, um den Auslaßkanal 218 des Krümmers mit einzelnen Verbindungselementen für jeden Durchflußkanal auf der Oberseite des Zylinderkopfs zu befestigen.

Der stapelförmig angeordnete, schneckenförmige Krümmer in Über­ einstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist wesentlich günsti­ ger als ein Krümmer, der nach dem Schmelzkern-Verfahren herge­ stellt wird. Darüber hinaus läßt sich das Verfahren der vorlie­ genden Erfindung leicht für den Einsatz von Krümmern zusammen mit V4-, V6-, V8- und Reihenmotoren anpassen. Weiterhin ermöglicht die einfache Konstruktion bei Bedarf schnelle Änderungen, ohne daß kostspielige Umrüstungen von Werkzeugen erforderlich sind.

Es ist offensichtlich, daß die so beschriebene Erfindung in vie­ lerlei Weise variiert werden kann. Diese Variationen sollten nicht als eine Abkehr vom Geist und dem Schutzumfang der Erfin­ dung angesehen werden, und für fachkundige Personen wäre es of­ fensichtlich, daß beabsichtigt ist, alle derartigen Modifikatio­ nen in dem Schutzumfang der nachfolgenden Ansprüche einzuschlie­ ßen.

Claims (18)

1. Krümmer, bestehend aus einer Vielzahl von unabhängigen Krüm­ mersegmenten einschließlich eines Basisteils mit einer Wand­ konstruktion, die von dem Basisteil ausgeht, wobei die Krüm­ mersegmente stapelförmig angeordnet und in solcher Weise mit­ einander verbunden, daß die Wandkonstruktion der Krümmerseg­ mente in einer stapelförmigen Anordnung mit einem Basisteil eines benachbarten Krümmersegments zusammenpaßt und so eine Vielzahl von Durchflußkanälen des Krümmers bildet.

2. Krümmer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ba­ sisteil der Krümmersegmente eine im allgemeinen ebene Platte enthält, die in ihrem mittleren Bereich eine Öffnung auf­ weist.

3. Krümmer gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandkonstruktion der Krümmersegmente ein erstes Wandteil um­ fassen, das längs eines beträchtlichen Stücks der Öffnung verläuft, und die ersten Wandteile einen Ansaugluftsammler bilden, der mit jedem der Durchflußkanäle verbunden ist.

4. Krümmer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ba­ sisteil der Krümmersegmente eine im allgemeinen ebene Platte enthält, die Nuten hat, welche auf der Rückseite der Platte hergestellt worden sind, damit die Platte mit der Wandkon­ struktion eines benachbarten Krümmersegments zusammenpaßt.

5. Krümmer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandkonstruktion einen Auslaßkanal enthält, der mit einem Einlaßkanal eines Ventils eines Motors verbunden ist.

6. Krümmer gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal so angepaßt ist, daß er teilweise in den Einlaß­ kanal eines Ventils eines Motors eingeführt werden kann.

7. Krümmer gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal eine ringförmige Dichtung um eine seiner äußeren Flächen enthält.

8. Krümmer gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Krümmer­ endsegment mit einem Flansch zur Befestigung am Drosselklap­ pengehäuse.

9. Krümmer gemäß Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Krümmer­ endsegment mit einer im allgemeinen ebenen Platte, um eine Seite des Ansaugluftsammlers abzuschließen.

10. Krümmer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmersegmente eine Vielzahl von Anschlußmuffen umfassen, die von den Segmenten ausgehen, und daß die Anschlußmuffen miteinander fluchten, für die Aufnahme eines Befestigungsele­ mentes.

11. Krümmer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorerwähnten Durchflußkanäle spiralförmig sind.

12. Krümmer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorerwähnten Krümmersegmente aus Kunststoff bestehen.

13. Krümmer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandkonstruktion mit dem Basisteil ein einziges Element bildet.

14. Krümmer gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmersegmente aus glasfaserverstärktem Polyamid bestehen.

15. Krümmersegment für den Einsatz in einem stapelförmig angeord­ neten Krümmer, bestehend aus einem Basisteil einschließlich einer im allgemeinen ebenen Platte, die in ihrem mittleren Bereich eine Öffnung aufweist; einer Wandkonstruktion, die von einer ersten Seite der im allgemeinen ebenen Platte aus­ geht; und einer Anzahl von Nuten auf einer zweiten Seite der ebenen Platte, um diese mit einer Wandkonstruktion eines an­ deren Krümmersegments zu verbinden.

16. Krümmersegment gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandkonstruktion ein Paar von Wänden umfaßt, die einen spiralförmigen Durchflußkanal bilden.

17. Krümmersegment gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandkonstruktion einen Auslaßkanal umfaßt, der mit dem Einlaßkanal eines Ventils eines Motors in Verbindung steht.

18. Verfahren zur Herstellung eines Krümmers, das folgende Schritte umfaßt: Fertigung einer Vielzahl von Krümmersegmen­ ten aus Kunststoff mittels Spritzguß, wobei die Krümmerseg­ mente ein Basisteil einschließlich einer Platte umfassen und die Platte in ihrem mittleren Bereich eine Öffnung aufweist, wobei von einer ersten Seite der Platte eine Wandkonstruktion ausgeht, und sich auf einer zweiten Seite der Platte eine An­ zahl von Nuten befindet, um diese Platte mit einer Wandkon­ struktion eines anderen Krümmersegments zusammenzufügen; sta­ pelförmige Anordnung der vorerwähnten Krümmersegmente derart, daß die Krümmersegmente sich in die Nuten der benachbarten Krümmersegmente einfügt.