DE19962193A1 - Drehventilanordnung und Motoransaugsystem mit Drehventilanordnung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Drehventilanordnung zur Steuerung der Strömung offenbart, die durch im wesentlichen parallele Leitungen geleitet ist. Eine Wand weist eine zylindrische Bohrung auf, die sich quer zu den Leitungen erstreckt. Ein länglicher Rotor ist innerhalb der zylindrischen Bohrung an einander gegenüberliegenden Enden desselben drehbar gelagert. Am Rotor ist eine Vielzahl von in axialer Richtung beabstandeten Ventilen angeordnet, um so die Leitungen zu öffnen und zu schließen. Zwischen den Ventilen ist eine Vielzahl von Wandabschnitten angeordnet, um die benachbarten Leitungen zu trennen. Am jeweiligen Wandabschnitt des Rotors ist ein C-Ring in Dichtkontakt mit der die zylindrische Bohrung umgebenden Wandfläche angeordnet. In axialer Richtung benachbart zum C-Ring ist ein O-Ring angeordnet, der zur Verringerung der Radialschwingung des Rotors und zum Zusammenwirken mit dem C-Ring ausgebildet ist, um eine Leckage-Strömung durch benachbarte Leitungen zu verhindern.

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft eine Drehventilanordnung, die zum gleichzeitigen Öffnen und Schließen einer Mehrzahl von Leitungen ausgebildet ist, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, sowie ein Motoransaugsystem mit der Drehventilanord­ nung.

Das US-Patent Nr. 5,546,900 offenbart eine Ansauganordnung für eine Verbrennungs­ kraftmaschine mit mehreren Zylindern. Die Ansauganordnung umfaßt Einlaßleitungen, die sich im wesentlichen parallel zueinander erstrecken, und einen Rotor, der in Form einer Steuerwelle ausgebildet und in eine sich quer zu den Ansaugleitungen erstreckende, längliche Bohrung eingesetzt ist. Der Rotor kann die jeweiligen Ansaugöffnungen öffnen und schließen, um Ansaugcharakteristiken bereitzustellen, die in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors änderbar sind. In am Rotor vorgesehenen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten sind C-Ringe angeordnet. Die C-Ringe sind in radialer Richtung nach außen erweiterbar und befinden sich in Dichtkontakt mit einer Wand, die die Bohrung bildet.

Zusammenfassung der Erfindung

Bei der herkömmlicherweise vorgeschlagenen Anordnung gibt es einen radialen Ab­ stand zwischen dem Boden der Nut und der inneren, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Oberfläche des darin angeordneten entsprechenden C-Ringes. Wenn sich der Motor im Betrieb befindet, wirken auf den Rotor in der Bohrung Schwingungen aufgrund der Motorvibrationen. Dabei ist es wahrscheinlich, daß der C-Ring dann gegen den Bo­ den der Nut schlägt, wodurch Lärm erzeugt wird. Insbesondere, wenn sich der Rotor in einer Schließstellung befindet, in der die Ansaugöffnung verschlossen ist, verstärkt sich die Vibration des Rotors aufgrund der Ansaugpulsation, die in der Ansauganordnung auftritt. Dies führt häufig zu einem Auftreten von Lärm. Außerdem wird bei aus Synthe­ tikharz, Aluminium, Magnesium oder ähnlichem gefertigter Ansaugleitung und Rotor, um Gewicht oder Kosten zu sparen, der Lärm aufgrund der relativ geringen Festigkeit und der geringen Oberflächendichte dieser Werkstoffe eher zwischen dem C-Ring und der entsprechenden Nut erzeugt.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Drehventilanordnung und ein Motoran­ saugsystem vorzusehen, mit denen die oben beschriebenen Nachteile der herkömmli­ cherweise vorgeschlagenen Technik vermieden werden können.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Drehventilanordnung und ein Motoransaugsystem vorzusehen, die eine verbesserte Leistung im Betrieb bewirken.

Gemäß dem einen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Drehventilanord­ nung zur Steuerung der Strömung, die durch im wesentlichen parallele Leitungen strömt, vorgesehen, die umfaßt:
ein Ventilgehäuse mit einer zylindrischen Bohrung, die sich quer zu den Leitungen er­ streckt, und mit einer Wandfläche, die die zylindrische Bohrung bildet;
einen Rotor mit einer Längsdrehachse, der an einander gegenüberliegenden Enden derselben innerhalb der zylindrischen Bohrung drehbar gelagert ist, wobei der Rotor ei­ ne Vielzahl von in axialer Richtung beabstandeten Ventilen, die ausgebildet sind, die Leitungen zu öffnen und zu schließen, und eine Vielzahl von Wandabschnitten umfaßt, die zwischen den in axialer Richtung beabstandeten Ventilen angeordnet und ausgebil­ det sind, die Leitungen zu isolieren;
einen ersten Ring, der an dem jeweiligen in axialer Richtung beabstandeten Wandab­ schnitt des Rotors in Dichtkontakt mit der Wandfläche des Ventilgehäuses angeordnet ist; und
einen zweiten Ring, der zur Verringerung der Schwingungen des Rotors in radialer Richtung und zum Zusammenwirken mit dem ersten Ring ausgebildet ist, um eine Leckageströmung durch die benachbarten Leitungen zu verhindern, wobei der zweite Ring in axialer Richtung benachbart zum ersten Ring angeordnet ist.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Motoransaug­ system zur Zufuhr von Luft an eine Vielzahl von Zylindern vorgesehen, das umfaßt:
eine Ansaugsammelleitung mit einer Hauptsammelkammer, die allgemein mit den Zylin­ dern verbunden ist, mit einer Vielzahl von Zweigleitungen, die sich im wesentlichen parallel zueinander erstrecken und die Hauptsammelkammer und die Zylinder verbin­ den, mit einer Hilfssammelkammer, die im wesentlichen parallel zur Hauptsammelkam­ mer angeordnet ist, mit einer Vielzahl von Verbindungsleitungen, die die Zweigleitungen mit der Hilfssammelkammer verbinden, mit einer zylindrischen Bohrung, die sich quer zu den Verbindungsleitungen erstreckt, und mit einer Wandfläche, die die zylindrische Boh­ rung bildet;
einen Rotor mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Drehachse, der an einander gegenüberliegenden Enden derselben innerhalb der zylindrischen Bohrung drehbar gelagert ist, wobei der Rotor eine Vielzahl von in axialer Richtung beabstandeten Venti­ len aufweist, die ausgebildet sind, die Verbindungsleitungen zu öffnen und zu schließen, und mit einer Vielzahl von Wandabschnitten, die zwischen den in axialer Richtung be­ abstandeten Ventilen angeordnet sind und zur Trennung der Verbindungsleitungen ausgebildet sind;
einen ersten Ring, der am jeweiligen Wandabschnitt des Rotors in Dichtkontakt mit der Wandfläche der Ansaugsammelleitung steht; und
einen zweiten Ring, der zur Reduzierung von Schwingungen des Rotors in radialer Richtung und zum Zusammenwirken mit dem ersten Ring ausgebildet ist, um eine Leckageströmung durch die benachbarten Verbindungsleitungen zu verhindern, wobei der zweite Ring in axialer Richtung benachbart zum ersten Ring angeordnet ist.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Drehventil­ anordnung vorgesehen, die umfaßt:
ein Wandmittel, das eine zylindrische Bohrung bestimmt;
eine Welle, die innerhalb der zylindrischen Bohrung mit einer sich in radialer Richtung erstreckenden Lücke zwischen dem Wandmittel und der Welle angeordnet ist, wobei die Welle eine Drehachse aufweist und an einander gegenüberliegenden Enden derselben drehbar gelagert ist und eine Vielzahl von in axialer Richtung beabstandeten Ventilen aufweist;
einen Ring, der ausgebildet ist, sowohl die Schwingungen der Welle in radialer Richtung zu verringern und der zum Abdichten der sich in radialer Richtung erstreckenden Lücke dient; und
einen Ringhalter, der den Ring hält und nahe eines Bauches der Radialschwingung der Welle angeordnet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine vordere Seitenansicht eines V6 Zylindermotors, bei dem ein An­ saugsystem mit einer erfindungsgemäßen Drehventilanordnung verwen­ det wird;

Fig. 2 zeigt eine teilweise Aufsicht der Fig. 1, in der eine Ansaugsammelleitung dargestellt ist;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2, in der ein an der An­ saugsammelleitung angebrachter Rotor dargestellt ist;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 2;

Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht des Rotors;

Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Fig. 4, in der ein C-Ring und ein O-Ring dargestellt sind, die am Rotor angebracht sind; und

Fig. 7 zeigt eine graphische Darstellung, in der eine Beziehung zwischen dem Drehmomentausgang und der Motordrehzahl, die das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel zeigt, und die Beziehung zwischen diesen beiden bei einem Vergleichsbeispiel dargestellt ist.

Genaue Beschreibung der Erfindung

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine erfindungsgemäße Drehventilanordnung erläutert, die in ein variabel gesteuertes Ansaugsystem für einen V6 Zylinder-Verbrennungskraftmotor eingebaut ist.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, weist der V6 Zylinder-Verbrennungskraftmotor 10 ein An­ saugsystem mit einer Ansaugsammelleitung 12 auf. Die Ansaugsammelleitung 12 ist aus einem synthetischem Harzwerkstoff mittels Spritzguß gefertigt.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt die Ansaugsammelleitung 12 einen Hauptansaug- Sammelabschnitt 14 und sechs Zweigleitungen 16, 18, 20, 22, 24 und 26, die mit dem Hauptansaug-Sammelabschnitt 14 verbunden sind und sich im wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Der Hauptansaug-Sammelabschnitt 14 ist mit einem nicht ge­ zeigten Drosselkörper verbunden. Der Hauptansaug-Sammelabschnitt 14 ist aus einer länglichen, zylindrischen Form mit einer Längsachse gefertigt und bildet darin eine Hauptsammelkammer. Die sechs Zweigleitungen 16-26 erstrecken sich im wesentlichen in die gleiche Richtung, nämlich im wesentlichen quer zur, Längsachse des Hauptan­ saug-Sammelabschnittes 14. Jede der sechs Zweigleitungen 16-26 weist ein Ende auf, das mit dem Hauptansaug-Sammelabschnitt 14 verbunden ist, und ein gegenüberlie­ gendes Ende, das mit einem vorbestimmten Zylinder der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 6 des Motors 10 verbunden ist. Die Zweigleitungen 16, 20 und 24 sind mit den Zylindern Nr. 1, Nr. 3 und Nr. 5 in der einen Reihe, die Zweigleitungen 18, 22 und 26 sind mit den Zylin­ dern Nr. 2, Nr. 4 und Nr. 6 in einer gegenüberliegenden Reihe verbunden. Die Zweiglei­ tungen 16 bis 26 sind ausgebildet, mit den Ansaugöffnungen der Zylinder über einen nicht gezeigten Verteiler verbunden zu werden.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist die jeweilige Zweigleitung 16-26 einen gekrümmten zwischenliegenden Abschnitt 28 auf, der nach oben absteht. Ein Hilfsansaug-Sammel­ abschnitt 30 ist unterhalb des gekrümmten, zwischenliegenden Abschnittes 28 der je­ weiligen Zweigleitung 16-26 angeordnet. Der Hilfsansaug-Sammelabschnitt 30 bestimmt eine Hilfssammelkammer, die im wesentlichen parallel zur Hauptsammelkammer des Hauptansaug-Sammelabschnittes 14 angeordnet ist. Die Hilfssammelkammer des Hilfs­ ansaug-Sammelabschnittes 30 ist nur über sechs Verbindungsleitungen 32, 34, 36, 38, 40 und 42, die sich von den jeweiligen Zweigleitungen 16-26 teilen, mit den Zweigleitun­ gen 16-26 verbunden. Ähnlich wie die Zweigleitungen 16-26 verlaufen die Verbindungs­ leitungen 32-42 im wesentlichen parallel zueinander und sind im wesentlichen quer zur Längsachse des Hauptansaug-Sammelabschnittes 14 angeordnet.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, umfaßt die Ansaugsammelleitung 12 eine Wand, die eine zylindrische Bohrung 44 bildet, die sich quer zu den sechs Verbindungsleitungen 32-42 erstreckt. Die Wand bestimmt außerdem sechs Einlaßöffnungen, die mit der zy­ lindrischen Bohrung 44 in Verbindung stehen und mit den Verbindungsleitungen 32-42 und der Hilfssammelkammer verbunden sind, sowie sechs Auslaßöffnungen, die in Verbindung mit der zylindrischen Bohrung 44 stehen und mit den Verbindungsleitungen 32-42 und der Zweigleitungen 16-26 verbunden sind.

In der zylindrischen Bohrung 44 ist ein Rotor 46 mit einem radialen Spalt oder einer sich in radialen Richtung erstreckenden Lücke zwischen einer Außenfläche des Rotors 46 und einer Wandfläche, die die zylindrische Bohrung 44 umgibt, angeordnet. Der Rotor 46 hat die Form einer länglichen Welle und weist eine sich in Längsrichtung erstrecken­ de Drehachse X auf, die in Fig. 5 dargestellt ist. Der Rotor 46 ist an seinen gegenüber­ liegenden, verjüngten Endabschnitten 64 mittels Wälzlager 66 (Kugellager) drehbar ge­ lagert. Der Rotor 46 umfaßt eine Vielzahl von in axialer Richtung beabstandeten Venti­ len 48 und eine Vielzahl von Wandabschnitten 50, 52, 54, 56, 58, 60 und 62, die zwi­ schen den Ventilen 48 angeordnet sind und die Ventile 48 in axialer Richtung des Ro­ tors 46 in Reihe verbinden. Die Ventile 48 und die Wandabschnitte 50-62 sind einstückig mit dem Rotor 46 ausgebildet und aus einem synthetischem Harzwerkstoff gefertigt. Die Ventile 48 sind in einer sich in axialer Richtung und in radialer Richtung erstrecken­ den plattenähnlichen Form ausgebildet und zwischen den Einlaßöffnungen und den Auslaßöffnungen angeordnet und liegen diesen gegenüber. Wenn sich der Rotor 46 um die Achse X dreht, drehen sich die Ventile 48 mit dem Rotor 46, um die Verbindungslei­ tungen 32-42 zu öffnen und zu schließen. Die Ventile 48 können auf diese Weise die Verbindung zwischen der Hilfssammelkammer im Hilfsansaug-Sammelabschnitt 30 und den Zweigleitungen 16-26 bei Drehung des Rotors 46 ermöglichen und verhindern. Die Wandabschnitte 50-62 sind scheibenförmig ausgebildet und erstrecken sich im wesent­ lichen quer zur Achse X des Rotors 46. Die Wandabschnitte 50 und 62 sind nahe den gegenüberliegenden Endabschnitten 64 angeordnet und die Wandabschnitte 52-60 sind ausgebildet, die Verbindungsleitungen 32-42 voneinander zu trennen. Die Wandabschnitte 50-62 teilen die zylindrische Bohrung 44 in sechs Kammern, die jeweils mit den Verbindungsleitungen 32-42 verbunden sind. Jeder der Wandabschnitte 50-62 ist so ausgebildet, daß er einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist, als ein Durchmesser der zylindrischen Bohrung 44, um den Reibungswiderstand zu vermeiden, wie er durch den Kontakt zwischen der Außenfläche des Wandabschnittes 50-62 und der die zylindrische Bohrung 44 umgebende Wandfläche verursacht werden würde.

Der Rotor 46 wird durch eine Verstelleinrichtung 68 drehbar angetrieben, um sich in ei­ ne Schließstellung zu bewegen, in der die Ventile 48 die Verbindung zwischen der Hilfs­ sammelkammer im Hilfsansaug-Sammelabschnitt 30 und den Zweigleitungen 16-26 verhindern. Wenn sich der Rotor 46 in der Schließstellung befindet, erstreckt sich die Wirklänge des Ansaugsystems zwischen der Hauptsammelkammer im Hauptansaug- Sammelabschnitt 14 und den Ansaugleitungen der Zylinder. Dann ist die Wirklänge re­ lativ groß und erhöht. Die erhöhte Wirklänge des Ansaugsystems führt zu einer Charak­ teristik bei niedrigen Drehzahlen, bei der die Drehmomentleistung des Motors in einem Bereich relativ niedriger Drehzahlen verbessert ist. Wenn andererseits der Rotor um et­ wa 90°C von der Schließstellung in eine Öffnungsstellung gedreht wird, ermöglichen die Ventile 48 die Verbindung zwischen der Hilfssammelkammer und den Zweigleitungen 16-26. Wenn sich der Rotor 46 in der Öffnungsstellung befindet, erstreckt sich die Wirk­ länge des Ansaugsystems zwischen der Hilfssammelkammer und den Ansaugöffnun­ gen der Zylinder, wodurch die Wirklänge verringert ist. Die verringerte Wirklänge des Ansaugsystems bewirkt eine Charakteristik bei hohen Drehzahlen, in der die Drehmo­ mentleistung des Motors im Bereich relativ hoher Drehzahlen verbessert ist.

Wie in der Fig. 4 gezeigt ist, umfaßt der Wandabschnitt 54 zwischen den benachbarten Verbindungsleitungen 34 und 36 zwei in axialer Richtung nahe beieinanderliegende Wandabschnitte 54A und 54B. Die Verbindungsleitungen 34 und 36 sind jeweils mit den Zylindern Nr. 2 und Nr. 3 verbunden. Ähnlich umfaßt der Wandabschnitt 58 zwischen den benachbarten Verbindungsleitungen 38 und 40 zwei in axialer Richtung nahe bei­ einanderliegende Wandabschnitte 58A und 58B. Die Verbindungsleitungen 38 und 40 sind jeweils mit den Zylindern Nr. 4 und Nr. 5 verbunden.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, sind die Wandabschnitte 52, 54A, 56, 58A, 60 und 62 mit Nuten 70 ausgebildet. Die Nuten 70 erstrecken sich in Umfangsrichtung jeweils an den Außen­ flächen der Wandabschnitte 52, 54A, 56, 58A, 60 und 62. In den Nuten 70 sind jeweils C-Ringe 72 aufgenommen. Die C-Ringe 72 sind aus einem aufweitbaren, elastischen Werkstoff einschließlich Harz oder Metall, wie beispielsweise Federstahl gefertigt. Die C- Ringe weiten sich in Richtung nach außen auf, um in Dichtkontakt mit der die zylindri­ sche Bohrung 44 der Wand der Ansaugsammelleitung 12 umgebenden Wandfläche zu kommen. Die Wandabschnitte 54B und 58B sind mit Nuten 74 ausgebildet, die sich in Umfangsrichtung jeweils an deren Außenflächen erstrecken. In den Nuten 74 sind O- Ringe 76 aufgenommen und jeweils an den Wandabschnitten 54B und 58B gehalten. Die Wandabschnitte 54B und 58B dienen daher als Ringhalter für die O-Ringe 76. Die O-Ringe 76 sind aus einem zusammenziehbaren und hochelastischem Werkstoff, wie beispielsweise synthetischem Gummi, gefertigt und ziehen sich in Richtung nach innen zusammen, um in Dichtkontakt mit den Böden der Nuten 74 zu kommen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 wird im folgenden die Anordnung des C-Ringes 72 und des O-Ringes 76 mit Radialspalten erläutert. Bei dieser Erläuterung bezeichnen die "Radialspalte", die mit C0, C1 und C2 bezeichnet sind, jeweils Mittelwerte der in radialer Richtung des Rotors 46 erzeugten Spalte. Fig. 6 zeigt Querschnitte des C-Ringes 72 und des O-Ringes 76 und der jeweiligen Nuten 70 und 74 entlang der Achse X des Ro­ tors 46.

Wie in Fig. 6 dargestellt ist, entsteht der Radialspalt C0 zwischen der Wandfläche, die die zylindrische Bohrung 44 der Wand der Ansaugsammelleitung 12 bildet, und den Außenflächen der Wandabschnitte 50-62 des Rotors 46. Der C-Ring 72 weist einen im allgemeinen rechtwinkligen Querschnitt auf. Ähnlich weist die Nut 70, die den C-Ring 72 aufnimmt, einen im allgemeinen rechtwinkligen Querschnitt auf. Der C-Ring 72 berührt nicht den Grund der Nut 70, sondern steht mit der die zylindrische Bohrung 44 umge­ benden Wandfläche der Wand der Ansaugsammelleitung 12 in Kontakt. Auf diese Wei­ se wirken der C-Ring 72 und die entsprechende Nut 70 zusammen, um den Radialspalt C1 zwischen einer inneren Umfangsfläche des C-Ringes 72 und dem Grund der Nut 70 zu bilden. Der C-Ring 72 weist eine Dichtfläche auf, die in Kontakt mit der die zylindri­ sche Bohrung 44 umgebenden Wandfläche der Wand der Ansaugsammelleitung 12 steht. Der O-Ring 76 weist einen im allgemeinen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Nut 74, die den O-Ring 76 aufnimmt, weist einen im allgemeinen rechtwinkligen Querschnitt auf. Der O-Ring 76 steht nicht mit der die zylindrische Bohrung 44 umgebenden Wand­ fläche in Kontakt, sondern mit dem Grund der Nut 74. Der O-Ring 76 und die entspre­ chende Nut 74 wirken zusammen, um den Radialspalt C2 zwischen einer äußeren, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rundfläche des O-Ringes 76 und der die zylindri­ sche Bohrung 44 bildenden Wandfläche der Wandansaugsammelleitung 12 zu bilden. Die äußere, sich in Umfangsrichtung erstreckende Rundfläche des O-Ringes 76 wirkt als eine Dämpfungsfläche, wie später erläutert wird. Der O-Ring 76 berührt den Grund der Nut 74 an deren inneren, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Fläche. Die Bezie­ hungen zwischen den Radialspalten C0, C1 und C2 können durch C0 < C1 < C2 wieder­ gegeben werden, wobei C2 < 0 gilt.

Wenn sich der Rotor 46 in der Schließstellung befindet und in radialer Richtung inner­ halb der zylindrischen Bohrung 44 aufgrund einer Ansaugpulsation oder aufgrund von Motorschwingungen, die sämtlich darauf wirken, in radialer Richtung schwingt, dann kommt die äußere, sich in Umfangsrichtung erstreckende Oberfläche des O-Ringes 76 in Kontakt mit der die zylindrische Bohrung 44 umgebenden Fläche, bevor die innere, sich in Umfangrichtung erstreckende Oberfläche des C-Ringes 72 in Kontakt mit dem Grund der Nut 70 kommt. Dies ist darum der Fall, da der oben beschriebene Unter­ schied zwischen den Radialspalten C1 und C2 besteht. Der O-Ring 76 verringert die Radialschwingung des Rotors 46 und dämpft aufgrund der elastischen Kraft des O-Ringes 76 den Aufprall des C-Ringes 72 gegen den Grund der Nut 70. Der O-Ring 76 dient daher dazu, den Lärm zu vermeiden, der durch den Aufprall des C-Ringes 72 auf den Grund der Nut 70 erzeugt wird. Selbst wenn sich aufgrund von Alterung die Elastizi­ tät des O-Ringes 76 verringert, kann die Wirkung der Lärmverringerung und Schwin­ gungsverringerung bei der Anordnung des C-Ringes 72 und des O-Ringes 76 mit den Radialspalten C1 und C2 aufrecht erhalten werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel unter Verwendung des Rotors 46, der die sechs Ventile 48 und die sieben Wandabschnitte 50-62 aufweist, ist insbesondere der Rotor 46 einer radialen Primärschwingung mit zwei Knoten in der Nähe der gegenüberliegenden End­ wandabschnitten 50 und 62 und einer sekundären Radialschwingung mit drei Knoten in der Nähe der gegenüberliegenden Endwandabschnitte 50 und 62 und des zwischenlie­ genden Wandabschnitts 56 unterworfen. Die Wandabschnitte 54B und 58B befinden sich in der Nähe von Schwingungsbäuchen der jeweiligen Primär- und Sekundär­ schwingungen. Die beiden O-Ringe 76, die an den Wandabschnitten 54B und 58B ge­ halten sind, dienen daher zur Verringerung der Primär- und Sekundärschwingungen des Rotors 46 in der zylindrischen Bohrung 44, wenn der Rotor 46 schwingt. Auf diese Wei­ se stellen die beiden O-Ringe 76 dieses Ausführungsbeispiels die Minimalzahl dar, die zur Erzielung der Schwingungsverringerung und Lärmverringerung dient.

Des weiteren steht aufgrund des Vorsehens des Radialspaltes C2 < 0 der O-Ring 76 unter der Bedingung nicht in Kontakt mit der die zylindrische Bohrung 44 umgebenden Wandfiläche, daß keine Radialschwingung oder Radialverschiebung des Rotors 46 rela­ tiv zu der die zylindrische Bohrung 44 umgebenden Wandfläche auftritt. Daher kann der Gleitkontakt zwischen dem Rotor 46 und der Wandfläche und der dadurch erzeugte Reibungswiderstand bei Drehung des Rotors 46 vermieden werden. Dies kann zu ei­ nem glatten Betrieb des Rotors 46 und somit zu einer verbesserten Leistung der Dreh­ ventilanordnung führen. Zusätzlich kann verhindert werden, daß der O-Ring 76 durch den Reibkontakt verschleißt und die Lebensdauer des O-Ringes 76 kann verbessert werden, so daß der glatte Betrieb und die verbesserte Leistung über einen längeren Zeitraum beibehalten werden kann.

Des weiteren sind die O-Ringe 76 an den Wandabschnitten 54B und 58B jeweils zwi­ schen den Zylindern Nr. 2 und Nr. 3 und den Zylindern Nr. 4 und Nr. 5 und den O-Rin­ gen 72 an den Wandabschnitten 54A und 58A angeordnet. Die O-Ringe 76 und die in axialer Richtung nahe den O-Ringen 76 angeordneten C-Ringe 72 wirken zusammen, um eine Leckageströmung durch das benachbarte Ansaugsystem, nämlich die benach­ barten Verbindungsleitungen 34, 36 und 38, 40 und die benachbarten Zweigleitungen 18, 20 und 22, 24 zu verhindern und auf diese Weise die Abdichtung zwischen dem be­ nachbarten Ansaugsystem zu verbessern. Die verbesserte Abdichtung kann eine Überlagerung der Ansaugung zwischen benachbarten Zylindern begrenzen, was zur Verbesserung des abgegebenen Drehmoments des Motors dient.

Wie insbesondere in Fig. 6 dargestellt ist, wirken der C-Ring 72 und die Nut 70 zusam­ men, um eine Spaltfläche A1 zu bilden, die sich in Umfangsrichtung zwischen der inne­ ren, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Oberfläche des C-Ringes 72 und dem Grund der Nut 70 erstreckt. Die Spaltfläche A1 umfaßt eine sich in Umfangsrichtung er­ streckende Fläche, die dem Radialspalt C1 entspricht, und einen geschlossenen Spalt zwischen sich in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Enden des C-Ringes 72. Wenn der C-Ring 72 eine relativ große Schließlücke aufweist, wird die Spaltfläche A1 größer. Die Spaltfläche A1 stellt eine nicht dichtende Fläche relativ zum C-Ring 72 dar. Der O- Ring 76 und die die zylindrische Bohrung 44 bildende Wand wirken zusammen, um eine Spaltfläche A2 zu bilden, die sich in Umfangsrichtung zwischen der äußeren Umfangs­ fläche des O-Ringes 76 und der die zylindrische Bohrung 44 umgebenden Wandfläche erstreckt. Die Spaltfläche A2 entspricht dem Radialspalt C2 und stellt eine nicht dichten­ de Fläche relativ zum O-Ring 76 dar. Die Beziehung zwischen den Spaltflächen A1 und A2 wird durch A1 < A2 gebildet. In einem Fall, in dem die Spaltfläche A1 aufgrund eines großen Schließspaltes des C-Ringes 72 relativ größer ist, kann die Spaltfläche A2 auf einen derartig kleineren Wert verringert werden, daß die Dichtwirkung des O-Ringes 76 erhöht wird. Auf diese Weise kann der O-Ring 76 dazu dienen, die Dichtung des Radial­ spaltes zwischen dem Rotor 76 und der die zylindrische Bohrung 44 umgebenden Wandfläche zu verbessern.

Bei der oben beschriebenen Anordnung der C-Ringe 72 und der O-Ringe 76 kann der Dichteffekt im Vergleich zu dem Fall verbessert werden, bei dem nur C-Ringe 72 ver­ wendet werden. Fig. 7 stellt die Drehmomentleistung P dar, die unter Verwendung die­ ses Ausführungsbeispiels erhalten wird, sowie die Drehmomentleistung Q, die unter Verwendung einer Vergleichsanordnung erhalten wurde, bei der kein O-Ring verwendet wird und die C-Ringe an den Wandabschnitten zwischen den Verbindungsleitungen an­ geordnet sind. Der Drehmomentausgang P und Q des Motors wurde durch eine variable Ansaugsteuerung erhalten, bei der sich der Rotor in einem vorbestimmten Bereich niedriger Drehzahlen in der Schließstellung und in einem Bereich hoher Drehzahlen, die höher sind als beim vorbestimmten Bereich niedriger Drehzahlen, in der Öffnungsstel­ lung befindet. Wie in Fig. 7 dargestellt ist, ist die Drehmomentleistung P im gesamten Drehzahlbereich um maximal 4-5% im Vergleich zur Drehmomentleistung Q erhöht.

Obwohl die Ansaugsammelleitung 12 und der Rotor 46, wie oben beschrieben, aus synthetischen Harzwerkstoffen gefertigt sind, kann die erfindungsgemäße Drehventil­ anordnung und das erfindungsgemäße Ansaugsystem unerwünschte Werkstoffeigen­ schaften vermeiden und den Lärm verringern.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungs­ beispiel, das beim variablen Ansaugsystem des Motors verwendet wird, beschränkt, sondern kann auch bei einem sogenannten Drallsteuerventil verwendet werden, das ausgebildet ist, den Drall in Zylindern des Motors durch Verschließen einer Ansaugöff­ nung eines jeden Zylinders zu erhöhen. Des weiteren kann die erfindungsgemäße Vor­ richtung bei einem allgemeinen Drehventil verwendet werden, das zur Steuerung der Strömung durch im wesentlichen parallele, mehrfache Leitungen verwendet wird.

Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 10-369519, die am 25.12.1998 eingereicht wurde und deren Gesamtinhalt einschließlich der Beschreibung, der Ansprüche und der Zeichnungen hiermit durch Inbezugnahme aufgenommen wird.

Obwohl die Erfindung oben durch Bezug auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf das oben beschriebene Aus­ führungsbeispiel beschränkt. Abwandlungen und Änderungen des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels sind einem Fachmann im Lichte der obigen Leere ohne weiteres klar. Der Schutzbereich der Erfindung ist unter Bezugnahme auf die folgenden Patent­ ansprüche bestimmt.

Claims (27)

1. Drehventilanordnung zur Steuerung einer Strömung, die durch im wesentlichen parallele Leitungen geleitet ist, umfassend:
ein Ventilgehäuse mit einer zylindrischen Bohrung, die sich quer zu den Leitun­ gen erstreckt, und mit einer Wandfläche, die die zylindrische Bohrung bildet;
einen Rotor mit einer Längsdrehachse, der an einander gegenüberliegenden Enden derselben innerhalb der zylindrischen Bohrung drehbar gelagert ist, und eine Vielzahl von in axialer Richtung beabstandeten Ventilen, die ausgebildet sind, die Leitungen zu öffnen und zu schließen, und eine Vielzahl von Wandab­ schnitten aufweist, die zwischen den in axialer Richtung beabstandeten Ventilen angeordnet und zum Trennen der Leitungen ausgebildet sind;
ein erster Ring, der an dem jeweiligen, in axialer Richtung beabstandeten Wand­ abschnitt des Rotors in Dichtkontakt mit der Wandfläche des Ventilgehäuses steht; und
ein zweiter Ring, der zur Verringerung der Radialschwingung des Rotors ausge­ bildet ist und mit dem ersten Ring zusammenwirkt, um eine Leckageströmung durch die benachbarten Leitungen zu verhindern, wobei der zweite Ring in axia­ ler Richtung nahe dem ersten Ring angeordnet ist.

2. Drehventilanordnung nach Anspruch 1, wobei der Rotor eine erste Nut, in der der erste Ring aufgenommen ist, und eine zweite Nut aufweist, in der der zweite Ring aufgenommen ist, wobei die ersten und zweiten Nuten sich in Umfangsrichtung am Wandabschnitt des Rotors erstrecken, die erste Nut und der erste Ring zu­ sammenwirken, um einen ersten Radialspalt zwischen einem Grund der ersten Nut und einer inneren Umfangsfläche des ersten Ringes zu bilden, das Ventilge­ häuse und der zweite Ring zusammenwirken, um einen zweiten Radialspalt zwi­ schen der Wandfläche des Ventilgehäuses und einer äußeren Umfangsfläche des zweiten Ringes zu bilden, und der zweite Radialspalt kleiner als der erste Radialspalt ist.

3. Drehventilanordnung nach Anspruch 1, wobei der Rotor eine erste Nut, in der der erste Ring aufgenommen ist, und eine zweite Nut aufweist, in der der zweite Ring aufgenommen ist, wobei sich die erste und die zweite Nut in Umfangsrichtung am Wandabschnitt des Rotors erstrecken, die erste Nut und der erste Ring zusam­ menwirken, um eine erste Spaltfläche zu bilden, die sich in Umfangsrichtung zwi­ schen einem Grund der ersten Nut und einer inneren Umfangsfläche des ersten Ringes erstreckt, das Ventilgehäuse und der zweite Ring zusammenwirken, um eine zweite Spaltfläche zu bilden, die sich in Umfangsrichtung zwischen der Wandfläche des Ventilgehäuses und einer äußeren Umfangsfläche des zweiten Ringes erstreckt, und die zweite Spaltfläche kleiner als die erste Spaltfläche ist.

4. Drehventilanordnung nach Anspruch 1, wobei der zweite Ring nahe einem Schwingungsbauch der Radialschwingung des Rotors angeordnet ist.

5. Drehventilanordnung nach Anspruch 1, wobei der erste Ring ein C-Ring und der zweite Ring ein O-Ring ist.

6. Drehventilanordnung nach Anspruch 1, wobei das Ventilgehäuse und der Rotor jeweils aus synthetischen Harzwerkstoffen gefertigt sind.

7. Drehventilanordnung nach Anspruch 1, wobei der erste Ring aus einem weitbar elastischen Werkstoff und der zweite Ring aus einem zusammenziehbar elasti­ schen Werkstoff gefertigt sind.

8. Drehventilanordnung nach Anspruch 7, wobei der weitbar elastische Werkstoff aus Metall und Harz ausgewählt ist und der zusammenziehbar elastische Werk­ stoff synthetischen Gummi umfaßt.

9. Motoransaugsystem zur Zufuhr von Luft an eine Vielzahl von Zylindern, umfas­ send:
eine Ansaugsammelleitung mit einer Hauptsammelkammer, die gemeinsam mit den Zylindern verbunden ist, mit einer Vielzahl von Zweigleitungen, die sich im wesentlichen parallel zueinander erstrecken und die Hauptsammelkammer und Zylinder miteinander verbinden, mit einer Hilfssammelkammer, die im wesentli­ chen parallel zur Hauptsammelkammer angeordnet ist, mit einer Vielzahl von Verbindungsleitungen, die die Zweigleitungen mit der Hilfssammelkammer ver­ binden, mit einer zylindrischen Bohrung, die sich quer zu den Verbindungsleitun­ gen erstreckt, und mit einer Wandfläche, die die zylindrische Bohrung bildet;
einen Rotor mit einer Längsdrehachse, der drehbar an entgegengesetzten En­ den derselben innerhalb der zylindrischen Bohrung gelagert ist, wobei der Rotor eine Vielzahl von in axialer Richtung beabstandeten Ventilen, die ausgebildet sind, die Verbindungsleitungen zu öffnen und zu schließen, und eine Vielzahl von Wandabschnitten aufweist, die zwischen den in axialer Richtung beabstandeten Ventilen angeordnet sind und zur Trennung der Verbindungsleitungen ausgebil­ det sind;
einen ersten Ring, der am jeweiligen Wandabschnitt des Rotors in Dichtringkon­ takt mit der Wandfläche der Ansaugsammelleitung steht; und
einen zweiten Ring, der zur Verringerung einer Radialschwingung des Rotors ausgebildet ist und mit dem ersten Ring zusammenwirkt, um eine Leckageströ­ mung durch die benachbarten Verbindungsleitungen zu verhindern, wobei der zweite Ring in axialer Richtung nahe dem ersten Ring angeordnet ist.

10. Motoransaugsystem nach Anspruch 9, wobei der zweite Ring nahe eines Schwingungsbauches der Radialschwingung des Rotors angeordnet ist.

11. Motoransaugsystem nach Anspruch 10, wobei die Vielzahl von Zweigleitungen sechs Zweigleitungen umfaßt und die Vielzahl der Verbindungsleitungen sechs Verbindungsleitungen entsprechend sechs Zylindern umfaßt, wobei der erste Ring Ringe aufweist, die an jeweils in axialer Richtung beabstandeten Wandab­ schnitten angeordnet sind, und der zweite Ring zwei Ringe umfaßt, die jeweils an den Wandabschnitten zwischen der ersten und der dritten Verbindungsleitung und dem Wandabschnitt zwischen der vierten und fünften Verbindungsleitung angeordnet sind.

12. Motoransaugsystem nach Anspruch 9, wobei der Rotor eine erste Nut, in der der erste Ring aufgenommen ist, und eine zweite Nut aufweist, in der der zweite Ring aufgenommen ist, wobei die erste und die zweite Nut sich in Umfangsrichtung am Wandabschnitt des Rotors erstrecken, die erste Nut und der erste Ring zusam­ menwirken, um einen ersten Radialspalt zwischen dem Grund der ersten Nut und einer inneren Umfangsfläche des ersten Ringes zu bilden, die Ansaugsammellei­ tung und der zweite Ring zusammenwirken, um einen zweiten Radialspalt zwi­ schen der Wandfläche der Ansaugsammelleitung und einer äußeren Umfangs­ fläche des zweiten Ringes zu bilden, und der zweite Radialspalt kleiner als der erste Radialspalt ist.

13. Motoransaugsystem nach Anspruch 9, wobei der Rotor eine erste Nut, in der der erste Ring aufgenommen ist, und eine zweite Nut aufweist, in der der zweite Ring aufgenommen ist, wobei die erste und die zweite Nut sich am Wandabschnitt des Rotors in Umfangsrichtung erstrecken, die erste Nut und der erste Ring zusam­ menwirken, um eine erste Spaltfläche zu bilden, die sich in Umfangsrichtung zwi­ schen einem Grund der ersten Nut und einer inneren Umfangsfläche des ersten Ringes erstreckt, die Ansaugsammelleitung und der zweite Ring zusammenwir­ ken, um eine zweite Spaltfläche zu bilden, die sich in Umfangsrichtung zwischen der Wandfläche der Ansaugsammelleitung und einer äußeren Umfangsfläche des zweiten Ringes erstreckt, und die zweite Spaltfläche kleiner ist als die erste Spaltfläche.

14. Motoransaugsystem nach Anspruch 9, wobei der erste Ring ein C-Ring und der zweite Ring ein O-Ring ist.

15. Motoransaugsystem nach Anspruch 9, wobei die Ansaugsammelleitung und der Rotor jeweils aus synthetischen Harzwerkstoffen gefertigt sind.

16. Motoransaugsystem nach Anspruch 9, wobei der erste Ring aus einem weitbar elastischem Werkstoff und der zweite Ring aus einem zusammenziehbar elasti­ schen Werkstoff gefertigt sind.

17. Motoransaugsystem nach Anspruch 16, wobei der weitbar elastische Werkstoff aus Metall und Harz gewählt ist und der zusammenziehbar elastische Werkstoff synthetischen Gummi umfaßt.

18. Drehventilanordnung, umfassend:
ein Wandmittel, das eine zylindrische Bohrung bildet;
eine innerhalb der zylindrischen Bohrung angeordnete Welle mit einem Ra­ dialspalt zwischen dem Wandmittel und der Welle, wobei die Welle eine Dreh­ achse aufweist und an einander gegenüberliegenden Enden derselben drehbar gelagert ist, und wobei die Welle eine Vielzahl von in axialer Richtung beabstan­ deten Ventilen aufweist;
einen Ring, der ausgebildet ist, eine Radialschwingung der Welle zu verringern und zur Abdichtung des Radialspaltes zu dienen; und
eine Ringhalterung, durch die der Ring gehalten ist, wobei die Ringhalterung in der Nähe eines Schwingungsbauchs der Radialschwingung der Welle angeord­ net ist.

19. Drehventilanordnung nach Anspruch 18, wobei die Ringhalterung einen Wandabschnitt, der an der Welle zwischen den Ventilen angeordnet ist, und eine erste Nut umfaßt, die sich in Umfangsrichtung am Wandabschnitt erstreckt und in der der Ring aufgenommen ist.

20. Drehventilanordnung nach Anspruch 19, die des weiteren eine Vielzahl von Dichtringen umfassend einen Dichtring aufweist, der in axialer Richtung nahe dem Ring angeordnet ist, wobei der Dichtring mit dem Ring zusammenwirkt, um die Dichtung des Radialspaltes zu erhöhen.

21. Radialventilanordnung nach Anspruch 20, wobei die Vielzahl von Dichtringen an Wandabschnitten gehalten sind, die an der Welle zwischen den Ventilen ange­ ordnet sind, wobei ein jeder der Wandabschnitte mit einer zweiten Nut ausgebil­ det ist, die sich in Umfangsrichtung daran erstreckt und in der der Dichtring auf­ genommen ist.

22. Drehventilanordnung nach Anspruch 21, bei der der Ring und das Wandmittel zusammenwirken, um einen ersten Radialspalt zwischen einer äußeren Um­ fangsfläche des Ringes und einer Wandfläche des Wandmittels, die die zylindri­ sche Bohrung umgibt, zu bilden, und bei der der Dichtring und die zweite Nut zu­ sammenwirken, um einen zweiten Radialspalt zwischen einer inneren Umfangs­ fläche des Dichtringes und einem Grund der zweiten Nut zu bilden, und bei der der erste Radialspalt kleiner als der zweite Radialspalt ist.

23. Drehventilanordnung nach Anspruch 21, bei der der Ring und das Wandmittel zusammenwirken, um eine erste Spaltfläche zu bilden, die sich in Umfangsrich­ tung zwischen einer äußeren Umfangsfläche des Ringes und einer Wandfläche des die zylindrische Bohrung umgebenden Wandmittels erstreckt, bei der der Dichtring und die zweite Nut zusammenwirken, um eine zweite Spaltfläche zu bil­ den, die sich in Umfangsrichtung zwischen einer inneren Umfangsfläche des Dichtringes und einem Grund der zweiten Nut erstreckt, und bei der die erste Spaltfläche kleiner als die zweite Spaltfläche ist.

24. Drehventilanordnung nach Anspruch 20, wobei der Ring ein O-Ring und der Dichtring ein C-Ring ist.

25. Drehventilanordnung nach Anspruch 18, wobei das Wandmittel und die Welle jeweils aus synthetischen Harzwerkstoffen gefertigt sind.

26. Drehventilanordnung nach Anspruch 18, wobei der erste Ring aus einem weitbar elastischem Werkstoff und der zweite Ring aus einem zusammenziehbar elasti­ schem Werkstoff gefertigt sind.

27. Drehventilanordnung nach Anspruch 26, wobei der weitbar elastische Werkstoff aus Metall und Harz ausgewählt ist und der zusammenziehbar elastische Werk­ stoff synthetischen Gummi umfaßt.