DE19915819A1

DE19915819A1 - Sauganlage für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19915819A1
Application number: DE1999115819
Authority: DE
Inventors: Kay Brodesser; Hans Peter Drespling; Hans Jensen; Guenter Kachler; Horst Schneider; Juergen Stehlig
Original assignee: Mahle Filtersysteme GmbH
Current assignee: Mahle Filtersysteme GmbH
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2000-10-12
Anticipated expiration: 2019-04-09
Also published as: DE19915819B4

Abstract

Eine Sauganlage für eine Brennkraftmaschine mit einem an eine Luftzuführung der Brennkraftmaschine anschließbaren Luftverteiler, mit mehreren jeweils an ihrem einen Rohrende mit dem Luftverteiler verbundenen und jeweils einer Brennkammer der Brennkraftmaschine zugeordneten Saugrohr und mit mindestens einem Flansch, mit dem mindestens eines der Saugrohre an seinem anderen Rohrende verbunden ist, soll hinsichtlich ihrer Belastbarkeit verbessert werden. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Luftverteiler aus einem Oberteil und einem Unterteil besteht, daß das Unterteil des Luftverteilers als separates Bauteil ausgebildet ist, das durch eine Verbindung entlang seines Randes mit dem Oberteil des Luftverteilers verbunden ist, daß der Flansch benachbart zum Luftverteiler angeordnet ist und daß am Flansch wenigstens ein damit fest verbundener Haltesteg ausgebildet ist, der in die Verbindung von Oberteil und Unterteil des Luftverteilers hineinragt und darin verankert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sauganlage mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Her stellung einer derartigen Sauganlage.

Eine Sauganlage der eingangs genannten Art ist üblicherweise aus Kunststoff hergestellt und dient bei einer Brennkraftma schine dazu, die für die Verbrennung in der Brennkraftma schine vorgesehene und über eine Luftzuführung zugeführte Luft auf einzelne Brennkammern der Brennkraftmaschine zu verteilen. Zu diesem Zweck weist eine solche Sauganlage üb licherweise einen Luftverteiler auf, der an die genannte Luftzuführung der Brennkraftmaschine angeschlossen ist und in dem sich die zugeführte Luft sammelt bzw. auf einzelne Saugrohre verteilt. Diese Saugrohre münden dabei einenends in den Luftverteiler und anderenends an der jeweils zugeord neten Brennkammer der Brennkraftmaschine. Zweckmäßigerweise ist für den Anschluß der Saugrohre an die Brennkammer bzw. an einen Motorblock der Brennkraftmaschine ein Flansch vor gesehen, der mit den jeweiligen Saugrohren verbunden ist.

Eine solche Sauganlage ist während des Betriebes der Brenn kraftmaschine aufgrund hoher Drücke und Druckschwankungen hohen statischen und dynamischen Belastungen ausgesetzt.

Insbesondere bei Sauganlagen, deren Saugrohre relativ lang sind und insbesondere einen relativ großen Umlenkwinkel er zielen, kann dies dazu führen, daß die gesamte Sauganlage starken Schwingungen und Vibrationen ausgesetzt ist, die ei ne Ermüdung des verwendeten Kunststoffes fördern.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine Sauganlage der eingangs genannten Art so auszugestal ten, daß die Gefahr von Ermüdungserscheinungen reduziert ist.

Dieses Problem wird durch eine Sauganlage mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den mit mehreren Saugrohren verbundenen Flansch am Luftverteiler re lativ starr zu befestigen. Mit anderen Worten: Zwischen dem Flansch und dem Luftverteiler soll eine Verbindung mit einer relativ hohen Steifigkeit ausgebildet werden. Durch diese Maßnahme wird das Schwingungs- und Vibrationsverhalten der gesamten Sauganlage erheblich reduziert, da Relativbewegun gen zwischen dem Flansch und dem Luftverteiler durch die vorgeschlagene Befestigung verhindert werden. Die Lebensdau er der Sauganlage kann auf diese Weise erhöht werden. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, einen am Flansch fest ange brachten Haltesteg dadurch zur Befestigung des Flansches am Luftverteiler zu verwenden, daß dieser Haltesteg in eine Verbindung zwischen einem Oberteil und einem Unterteil des Luftverteilers hineinragt und in dieser Verbindung verankert ist, kann die gewünschte Befestigung des Flansches am Luft verteiler besonders einfach erzielt werden. Denn dieser Hal testeg läßt sich bei der Ausbildung der Verbindung zwischen Oberteil und Unterteil des Luftverteilers in diese Verbin dung besonders einfach integrieren. Dadurch entsteht kein zusätzlicher Montageaufwand bei der Herstellung der Saugan lage.

Zweckmäßig ist es, wenn der Haltesteg mit dem Flansch ein teilig ausgebildet ist. Der so bereits bei der Ausformung des Flansches ausgebildete Haltesteg erfordert somit keinen zusätzlichen Herstellungsschritt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Verbin dung zwischen Oberteil und Unterteil des Luftverteilers durch ein Vibrations- oder Reibschweißverfahren ausgebildet sein, wobei das Oberteil und das Unterteil jeweils einen nach außen abstehenden Schweißkragen aufweisen, wobei diese Schweißkragen durch das Schweißverfahren an aneinander an liegenden Seiten anschmelzen und miteinander verschmelzen. Der Haltesteg ist dann in den so ausgebildeten Verschmel zungsbereich zwischen den Schweißkragen eingebettet. Durch diese Maßnahme wird beim Ausbilden der Schweißkragenver schmelzung bzw. Schweißkragenverschweißung ein intensiver Formschluß durch die den Haltesteg umgebende und einfassende Schmelze ausgebildet.

Eine besonders hochwertige Verbindung wird dann erzielt, wenn die Kunststoffe, aus denen das Oberteil, das Unterteil bzw. deren Schweißkragen und der Haltesteg bestehen, so ge wählt sind, daß der Haltesteg durch das Schweißverfahren im Verschmelzungsbereich ebenfalls anschmilzt und mit den Schweißkragen verschmilzt. Durch diesen Vorschlag, kompati ble Kunststoffe auszuwählen und miteinander zu verschweißen, wird eine stoffschlüssige Integration des Haltesteges in die Verbindung zwischen Oberteil und Unterteil erzielt, die kei ne Relativbewegungen zwischen dem Haltesteg und der Verbin dung zuläßt. Dies ist von besonderer Bedeutung da Relativbe wegungen zwischen dem Haltesteg und der Verbindung insbeson dere bei faserverstärkten Kunststoffen aufgrund der hochfre quenten Schwingungen eine stark abrasive Wirkung zeigen und rasch eine Zerstörung der Befestigung zwischen Flansch und Luftverteiler bewirken würden.

Entsprechend einer Weiterbildung können die Schweißkragen von Oberteil und Unterteil zumindest im Bereich des jeweili gen Haltesteges jeweils eine nach außen anschließende Erwei terung aufweisen, derart, daß die Verbindung zwischen Luft verteiler und Flansch im wesentlichen im Bereich dieser Er weiterung erfolgt. Durch diese Maßnahme kann gewährleistet werden, daß die Verbindung zwischen Oberteil und Unterteil die erforderliche hochwertige Festigkeit und Dichtigkeit auch im Bereich des Haltesteges aufweist. Diese Erweiterung wirkt dabei wie eine Verstärkung der Schweißkragen und er möglicht eine relativ tiefgehende und somit effektive Veran kerung des Haltesteges in der Verbindung zwischen Oberteil und Unterteil.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 7 gelöst. Durch die gleichzeitige Ausbildung der Befestigung des Flan sches am Luftverteiler sowie der Verbindung zwischen Ober teil und Unterteil des Luftverteilers ist der Herstellungs aufwand für die erfindungsgemäße Sauganlage im wesentlichen gleich groß wie für eine Sauganlage ohne Befestigung des Flansches am Luftverteiler. Bei der erfindungsgemäßen Sauganlage ist es außerdem möglich, vor der Ausbildung der Flanschbefestigung den Flansch relativ zum Luftverteiler auszurichten, um so ggf. toleranzbedingte oder durch Schrumpfung verursachte Lageabweichungen auszugleichen.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Sauganlage ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung an hand der Zeichnungen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der je weils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kom binationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Be schreibung näher erläutert.

Die einzige Fig. 1 zeigt einen schematisierten Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Sauganlage.

Entsprechend Fig. 1 weist eine modular aufgebaute Sauganlage 1, die bei einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine von einer Luftzuführung zugeführte, für die Verbrennung in der Brennkraftmaschine vorgesehene Luft auf einzelne Brennkam mern der Brennkraftmaschine verteilt, ein Luftverteilermodul 2 auf, das selbst modular aufgebaut ist und aus einem ein teiligen Oberteilmodul 3 und aus einem einteiligen Unter teilmodul 4 besteht. Die Luftverteilermodule 3 und 4 sind aus Kunststoff hergestellt und weisen jeweils einen nach au ßen abstehenden, vollständig umlaufenden Schweißkragen oder Schweißbund 5 auf, an dem die beiden Module 3 und 4, insbe sondere durch ein Vibrations- oder Reibschweißverfahren, miteinander verbunden sind.

An der Oberseite des Oberteilmoduls 3 sind mehrere einteili ge Saugrohrmodule 6 angeschlossen bzw. damit verbunden, von denen in Fig. 1 jedoch nur eines dargestellt ist, da die in Blickrichtung hinter der Schnittebene angeordneten Bestand teile der Sauganlage 1 zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen sind. Das Saugrohrmodul 6 ist einenends an einem ersten Rohrende 7 mit dem Luftverteilermodul 2 und andere nends an einem zweiten Rohrende 8 mit einem Flanschmodul 9 verbunden, das an der Brennkraftmaschine befestigbar ist. Durch das Saugrohrmodul 6 kann somit die in das Luftvertei lermodul 2 eingebrachte Luft in die jeweils zugeordnete Brennkammer der Brennkraftmaschine gelangen.

Im Flanschmodul 9 ist eine Aufnahme 10 ausgespart, in der ein Einspritzventil 11 montierbar ist, was in Fig. 1 ange deutet ist. Das Flanschmodul 9 erstreckt sich wie das Luft verteilermodul 2 etwa senkrecht zur Zeichnungsebene, so daß das Luftverteilermodul 2 und das Flanschmodul 9 zum einen etwa parallel zueinander verlaufen. Zum anderen erstreckt sich das Flanschmodul 9 seitlich neben dem Luftverteilermo dul 2. Durch diese Anordnung weisen die Saugrohrmodule 6 ei ne relativ große Länge sowie einen relativ großen Umlen kungswinkel von etwa 180° auf.

Am Flanschmodul 9 ist wenigstens ein Haltesteg 12 ausgebil det, der vom Flanschmodul 9 in Richtung zum Luftverteilermo dul 2 absteht. Der Haltesteg 12 ist hier einteilig mit dem Flanschmodul 9 ausgebildet. Zumindest im Bereich dieses Hal testeges 12 sind die Schweißkragen 5 von Oberteil 3 und Un terteil 4 jeweils mit einer sich außen anschließenden Erwei terung 13 versehen. Auch diese Erweiterungen 13 sind wie die Schweißkragen 5 vorzugsweise einteilig mit dem Oberteil 3 bzw. mit dem Unterteil 4 ausgebildet.

Wie oben erwähnt sind das Oberteil 3 und das Unterteil 4 im Bereich ihrer Schweißkragen 5, insbesondere durch ein Reib schweißverfahren miteinander verbunden, wobei eine Verbin dung 14 ausgebildet wird. Der Haltesteg 12 steht soweit vom Flanschmodul 9 ab, daß er in diese Verbindung 14, zumindest in einen durch die Erweiterungen 13 gebildeten Bereich, hin einragt.

Die Herstellung der Sauganlage 1 erfolgt wie folgt:
Zunächst werden die Saugrohrmodule 6 aus Kunststoff herge stellt, was vorzugsweise mit Hilfe eines Blasformverfahrens durchgeführt wird, wodurch die Form der Saugmodule 6 relativ einfach variiert werden kann. Die jeweils einem Flanschmodul 9 zugeordneten Saugrohrmodule 6 werden dann zumindest mit ihren Rohrenden 8 in eine Spritzgußform eingelegt. Danach kann ein Spritzgußverfahren ablaufen, bei dem das Flanschmo dul 9 aus Kunststoff ausgebildet wird. Dabei ist das dem Flanschmodul 9 zugeordnete Rohrende 8 so ausgebildet, daß es bei dem Spritzvorgang beidseitig, das heißt bezüglich des Saugrohrmoduls 6 innen und außen vom Kunststoff des Flanschmoduls 9 eingefaßt wird. Darüber hinaus erweitert sich die Wandstärke des Saugrohrmoduls 6 in diesem Rohrende 8, so daß sich insgesamt eine hochwirksame Verankerung des Saugrohrmoduls 6 im Flanschmodul 9 ausbildet. Das Rohrende 8 ist somit formschlüssig mit dem Flanschmodul 9 verbunden. Um zwischen dem Saugrohrmodul 6 und dem Flanschmodul 9 außerdem eine hochwertig feste und dichte stoffschlüssige Verbindung auszubilden, werden spezielle Verbindungsverfahren angewen det.

Danach werden die vom Flanschmodul 9 abgewandten Rohrenden 7 der Saugrohrmodule 6 mit dem Oberteil 3 des Luftverteilermo duls 2 verbunden, wozu hier der Anschluß des Saugrohrmoduls 6 an das Oberteilmodul 3 als Steckverbindung ausgebildet ist. Das Rohrende 7 bildet dazu einen Außenstutzen, während das Oberteilmodul 3 einen Innenstutzen 15 aufweist. Die Ver bindung der ineinandergesteckten Stutzen 7 und 15 kann dann in herkömmlicher Weise z. B. durch eine Schweißverbindung, Schrumpfverbindung, Klebverbindung oder durch eine Kombina tion verschiedener Befestigungsmethoden durchgeführt werden.

Erfindungsgemäß wird dann an das Oberteilmodul 3 das Unter teilmodul 4 angesetzt, wobei die Haltestege 12 zwischen den Schweißkragen 5 von Oberteil 3 und Unterteil 4 angeordnet sind. Vorzugsweise werden für den Haltesteg 12 und für die Schweißkragen 5 bzw. für die Erweiterungen 13 kompatible Kunststoffe verwendet, so daß bei einem danach durchgeführ ten Reibschweißverfahren die miteinander in Kontakt stehen den Oberflächen der Schweißkragen 5, deren Erweiterungen 13 und der Haltestege 12 erwärmt, angeschmolzen und miteinander verschmolzen werden. In diesen Verschmelzungszonen erfolgt eine Durchmischung der Kunststoffe, wodurch sich eine stoff schlüssige Verbindung ausbildet, durch die der Haltesteg 12 quasi einteilig mit der Verbindung 14 bzw. mit den Schweiß krägen 5 und den Erweiterungen 13 ausgebildet ist.

Vorzugsweise weist der Haltesteg 12 im Bereich seiner Ein bettung in die Verbindung 14 wenigstens einen Durchbruch 16 auf; der im Verlaufe des Schweißverfahrens von der Schmelze der Schweißkragen 5 ausgefüllt wird, wodurch zusätzlich ein intensiver Formschluß ausgebildet wird. Durch die so erziel te Verankerung des Haltesteges 12 in der Verbindung 14 wird eine effektive Fixierung des Flanschmoduls 9 am Luftvertei lermodul 2 erzielt, die durch Vibrationen oder Schwingungen bedingte Relativbewegungen zwischen Flanschmodul 9 und Luft verteilermodul 2 reduziert und somit die Gefahr von Ermü dungserscheinungen insbesondere bei hochfrequenten dynami schen Belastungen verringert.

Claims

1. Sauganlage für eine Brennkraftmaschine mit einem Luft verteiler (2), der an eine Luftzuführung der Brennkraftma schine anschließbar ist, mit mehreren Saugrohren (6), die jeweils an ihrem einen Rohrende (7) mit dem Luftverteiler (2) verbunden sind und die jeweils einer Brennkammer der Brennkraftmaschine zugeordnet sind, und mit mindestens einem Flansch (9), mit dem mindestens eines der Saugrohre (6) an seinem anderen Rohrende (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Flansch (9) benachbart zum Luftverteiler (2) ange ordnet ist,
daß der Luftverteiler (2) aus einem Oberteil (3) und aus ei nem Unterteil (4) besteht,
daß das Unterteil (4) des Luftverteilers (2) als separates Bauteil ausgebildet ist, das durch eine Verbindung (14) ent lang seines Randes mit dem Oberteil (3) des Luftverteilers (2) verbunden ist,
daß am Flansch (9) wenigstens ein damit fest verbundener Haltesteg (12) ausgebildet ist, der in die Verbindung (14) von Oberteil (3) und Unterteil (4) hineinragt und darin ver ankert ist.

2. Sauganlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Haltesteg (12) einteilig mit dem Flansch (9) aus gebildet ist.

3. Sauganlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (14) zwischen Oberteil (3) und Unterteil (4) durch ein Vibrations- oder Reibschweißverfahren ausge bildet ist, wobei Oberteil (3) und Unterteil (4) jeweils ei nen nach außen abstehenden Schweißkragen (5) aufweisen, die durch das Schweißverfahren an aneinander anliegenden Seiten anschmelzen und miteinander verschmelzen, wobei jeder Halte steg (12) in den so gebildeten Verschmelzungsbereich zwi schen den Schweißkragen (5) eingebettet ist.

4. Sauganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißkragen (5) von Oberteil (3) und Unterteil (4) und jeder Haltesteg (12) aus Kunststoffen bestehen, die so aufeinander abgestimmt sind, daß der Haltesteg (12) durch das Schweißverfahren im Verschmelzungsbereich anschmilzt und mit den Schweißkragen (5) verschmilzt.

5. Sauganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißkragen (5) von Oberteil (3) und Unterteil (4) zumindest im Bereich des wenigstens einen Haltesteges (12) jeweils eine nach außen anschließende Erweiterung (13) auf weisen, derart, daß die Verbindung (14) mit dem Flansch (9) im wesentlichen im Bereich dieser Erweiterung (13) erfolgt.

6. Sauganlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauganlage (1) einen modularen Aufbau aufweist, um fassend ein Luftverteilermodul (2), das aus einem einteili gen Oberteilmodul (3) aus Kunststoff und aus einem Unter teilmodul (4) aus Kunststoff besteht, mehrere, jeweils ein teilige Saugrohrmodule (6) aus Kunststoff, sowie wenigstens ein einteiliges Flanschmodul (9) aus Kunststoff.

7. Verfahren zum Herstellen einer Sauganlage (1) nach ei nem der Ansprüche 1 bis 6, mit folgenden Schritten:

1. Herstellen der Saugrohre (6),
2. Einlegen der Saugrohre (6) in eine Spritzgußform,
3. Anspritzen des Flansches (9), wobei gleichzeitig wenig stens ein Haltesteg (12) ausgebildet wird,
4. Aufsetzen des Unterteiles (4) auf das Oberteil (3), wobei sich der wenigstens eine Haltesteg (12) zwischen Schweiß kragen (5) von Oberteil 3 und Unterteil (4) erstreckt,
5. Durchführen eines Schweißverfahrens zum Anschmelzen und Verschmelzen der Kunststoffe der Schweißkragen (5) und des wenigstens einen Haltesteges (12).