DE19962193B4

DE19962193B4 - Drehventilanordnung und Motoransaugsystem mit Drehventilanordnung

Info

Publication number: DE19962193B4
Application number: DE19962193A
Authority: DE
Inventors: Masaya Yokohama Nishida; Yuji Ebina Kudo; Teruhiko Hitachinaka Minegishi; Kunio Hitachinaka Sato; Kazuo Hitachinaka Muneoka
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2019-12-23
Also published as: JP2000192818A; JP3484364B2; DE19962193A1; US6267091B1

Abstract

Drehventilanordnung zur Steuerung einer Strömung, die durch im wesentlichen parallele Leitungen (32, 34, 36, 38, 40, 42) geleitet ist, aufweisend:
ein Ventilgehäuse mit einer zylindrischen Bohrung (44), die sich quer zu den Leitungen (32, 34, 36, 38, 40, 42) erstreckt, und mit einer Wandfläche, die die zylindrische Bohrung (44) bildet, und
einen Rotor (46) mit einer Längsdrehachse (X), der an einander gegenüberliegenden Enden derselben innerhalb der zylindrischen Bohrung (44) drehbar gelagert ist, wobei der Rotor (46) eine Vielzahl von in axialer Richtung beabstandeten Ventilen, (48), die ausgebildet sind, die Leitungen (32, 34, 36, 38, 40, 42) zu öffnen und zu schließen, und eine Vielzahl von Wandabschnitten (50, 52, 54, 54A, 54B, 56, 58, 58A, 58B, 60, 62) aufweist, die zwischen den in axialer Richtung beabstandeten Ventilen (48) angeordnet und zum Trennen der Leitungen (32, 34, 36, 38, 40, 42) ausgebildet sind,
wobei der Rotor (46) eine erste...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehventilanordnung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches 1, sowie ein Motoransaugsystem mit der Drehventilanordnung.

Das US-Patent US 55 46 900 A offenbart eine Ansauganordnung für eine Verbrennungskraftmaschine 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.

Aus WO 98/42966 A1 ist eine Schaltwalze, insbesondere zur Verwendung in einer Saugrohranlage für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine gezeigt. Hierbei ist die Schaltwalze in einer Längsbohrung der Einzelansaugrohre des Ansaugverteilers der Saugrohranlage angeordnet und dient zum Verschließen und Öffnen der Einzelsaugrohre. Jedem Einzelsaugrohr ist ein Dichtungselement zugeordnet, welches auf der Schaltwalze befestigt ist.

Aus DE 43 44 504 A1 ist eine Saugrohranlage für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine gezeigt. Die Saugrohranlage weist einen Ansaugverteiler mit einer Längsbohrung auf, in der eine Schaltwalze eingesetzt ist, die für jedes zweite Einzelsaugrohr des Ansaugverteilers einen Durchbruch aufweist. Hierbei sind Kolbenringe auf der Schaltwalze vorgesehen.

Bei der herkömmlicherweise vorgeschlagenen Anordnung gibt es einen radialen Abstand 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 Boden 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 Synthetikharz, 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehventilanordnung und ein Motoransaugsystem mit der Drehventilanordnung der eingangs genannten Art zu verbessern, derart, daß eine verbesserte Lärmverringerung und Schwingungsverringerung im Betrieb erhalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Drehventilanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch ein Motoransaugsystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 6 gelöst.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
1 zeigt eine vordere Seitenansicht eines V6 Zylindermotors, bei dem ein Ansaugsystem mit einer erfindungsgemäßen Drehventilanordnung verwendet wird;
2 zeigt eine teilweise Aufsicht der 1, in der eine Ansaugsammelleitung dargestellt ist;
3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der 2, in der ein an der Ansaugsammelleitung angebrachter Rotor dargestellt ist;
4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der 2;
5 zeigt eine Seitenansicht des Rotors;
6 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils der 4, in der ein C-Ring und ein O-Ring dargestellt sind, die am Rotor angebracht sind; und
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.
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 1 dargestellt ist, weist der V6 Zylinder-Verbrennungskraftmotor 10 ein Ansaugsystem mit einer Ansaugsammelleitung 12 auf. Die Ansaugsammelleitung 12 ist aus einem synthetischem Harzwerkstoff mittels Spritzguß gefertigt.
Wie in 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 gezeigten 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 Hauptansaug-Sammelabschnittes 14. Jede der sechs Zweigleitungen 16–26 weist ein Ende auf, das mit dem Hauptansaug-Sammelabschnitt 14 verbunden ist, und ein gegenüberliegendes 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 Zylindern Nr. 2, Nr. 4 und Nr. 6 in einer gegenüberliegenden Reihe verbunden. Die Zweigleitungen 16 bis 26 sind ausgebildet, mit den Ansaugöffnungen der Zylinder über einen nicht gezeigten Verteiler verbunden zu werden.
Wie in 3 dargestellt ist, weist die jeweilige Zweigleitung 16–26 einen gekrümmten zwischenliegenden Abschnitt 28 auf, der nach oben absteht. Ein Hilfsansaug-Sammelabschnitt 30 ist unterhalb des gekrümmten, zwischenliegenden Abschnittes 28 der jeweiligen 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 Hilfsansaug-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 Zweigleitungen 16–26 verbunden. Ähnlich wie die Zweigleitungen 16–26 verlaufen die Verbindungsleitungen 32–42 im wesentlichen parallel zueinander und sind im wesentlichen quer zur Längsachse des Hauptansaug-Sammelabschnittes 14 angeordnet.
Wie in 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 zylindrischen Bohrung 44 in Verbindung stehen und über die Verbindungsleitungen 32–42 mit der Hilfssammelkammer verbunden sind, sowie sechs Auslaßöffnungen, die in Verbindung mit der zylindrischen Bohrung 44 stehen und über die Verbindungsleitungen 32–42 mit den 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 erstreckende Drehachse X auf, die in 5 dargestellt ist. Der Rotor 46 ist an seinen gegenüberliegenden, verjüngten Endabschnitten 64 mittels Wälzlager 66 (Kugellager) drehbar gelagert. Der Rotor 46 umfaßt eine Vielzahl von in axialer Richtung beabstandeten Ventilen 48 und eine Vielzahl von Wandabschnitten 50, 52, 54, 56, 58, 60 und 62, die zwischen den Ventilen 48 angeordnet sind und die Ventile 48 in axialer Richtung des Rotors 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 erstreckenden 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 Verbindungsleitungen 32–42 zu öffnen und zu schließen. Die Ventile 48 können auf diese Weise die Verbindung zwischen der Hiffssammelkammer 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 wesentlichen 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 eine Schließstellung zu bewegen, in der die Ventile 48 die Verbindung zwischen der Hilfssammelkammer 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 relativ groß und erhöht. Die erhöhte Wirklänge des Ansaugsystems führt zu einer Charakteristik bei niedrigen Drehzahlen, bei der die Drehmomentleistung des Motors in einem Bereich relativ niedriger Drehzahlen verbessert ist. Wenn andererseits der Rotor um etwa 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 Wirklänge des Ansaugsystems zwischen der Hilfssammelkammer und den Ansaugöffnungen der Zylinder, wodurch die Wirklänge verringert ist. Die verringerte Wirklänge des Ansaugsystems bewirkt eine Charakteristik bei hohen Drehzahlen, in der die Drehmomentleistung des Motors im Bereich relativ hoher Drehzahlen verbessert ist.
Wie in der 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 beieinanderliegende Wandabschnitte 58A und 58B. Die Verbindungsleitungen 38 und 40 sind jeweils mit den Zylindern Nr. 4 und Nr. 5 verbunden.
Wie in 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 Außenflächen 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 zylindrische 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 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. 6 zeigt Querschnitte des C-Ringes 72 und des O-Ringes 76 und der jeweiligen Nuten 70 und 74 entlang der Achse X des Rotors 46.
Wie in 6 dargestellt ist, entsteht der Radialspalt CO 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 umgebenden Wandfläche der Wand der Ansaugsammelleitung 12 in Kontakt. Auf diese Weise 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 zylindrische 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 Wandfläche in Kontakt, sondern mit dem Grund der Nut 74. Der O-Ring 76 und die entsprechende Nut 74 wirken zusammen, um den Radialspalt C2 zwischen einer äußeren, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rundfläche des O-Ringes 76 und der die zylindrische 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 Beziehungen zwischen den Radialspalten C0, C1 und C2 können durch C0 > C1 > C2 wiedergegeben werden, wobei C2 > 0 gilt.
Wenn sich der Rotor 46 in der Schließstellung befindet und in radialer Richtung innerhalb 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 Unterschied 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 Elastizität des O-Ringes 76 verringert, kann die Wirkung der Lärmverringerung und Schwingungsverringerung 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 Endwandabschnitten 50 und 62 und einer sekundären Radialschwingung mit drei Knoten in der Nähe der gegenüberliegenden Endwandabschnitte 50 und 62 und des zwischenliegenden Wandabschnitts 56 unterworfen. Die Wandabschnitte 54B und 58B befinden sich in der Nähe von Schwingungsbäuchen der jeweiligen Primär- und Sekundärschwingungen. Die beiden O-Ringe 76, die an den Wandabschnitten 54B und 58B gehalten sind, dienen daher zur Verringerung der Primär- und Sekundärschwingungen des Rotors 46 in der zylindrischen Bohrung 44, wenn der Rotor 46 schwingt. Auf diese Weise 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 Wandfläche, daß keine Radialschwingung oder Radialverschiebung des Rotors 46 relativ 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 einem glatten Betrieb des Rotors 46 und somit zu einer verbesserten Leistung der Drehventilanordnung 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 zwischen den Zylindern Nr. 2 und Nr. 3 und den Zylindern Nr. 4 und Nr. 5 und den C-Ringen 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 benachbarten 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 benachbarten 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 6 dargestellt ist, wirken der C-Ring 72 und die Nut 70 zusammen, um eine Spaltfläche A1 zu bilden, die sich in Umfangsrichtung zwischen der inneren, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Oberfläche des C-Ringes 72 und dem Grund der Nut 70 erstreckt. Die Spaltfläche A1 umfaßt eine sich in Umfangsrichtung erstreckende 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 Umfangsfläche des O-Ringes 76 und der die zylindrische Bohrung 44 umgebenden Wandfläche erstreckt. Die Spaltfläche A2 entspricht dem Radialspalt C2 und stellt eine nicht dichtende 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 Radialspaltes 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 verwendet werden. 7 stellt die Drehmomentleistung P dar, die unter Verwendung dieses 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 angeordnet 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 Öffnungsstellung befindet. Wie in 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 Drehventilanordnung und das erfindungsgemäße Ansaugsystem unerwünschte Werkstoffeigenschaften vermeiden und den Lärm verringern.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel, 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 Ansaugöffnung eines jeden Zylinders zu erhöhen. Des weiteren kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einem allgemeinen Drehventil verwendet werden, das zur Steuerung der Strömung durch im wesentlichen parallele, mehrfache Leitungen verwendet wird.

Claims

Drehventilanordnung zur Steuerung einer Strömung, die durch im wesentlichen parallele Leitungen (32, 34, 36, 38, 40, 42) geleitet ist, aufweisend: ein Ventilgehäuse mit einer zylindrischen Bohrung (44), die sich quer zu den Leitungen (32, 34, 36, 38, 40, 42) erstreckt, und mit einer Wandfläche, die die zylindrische Bohrung (44) bildet, und einen Rotor (46) mit einer Längsdrehachse (X), der an einander gegenüberliegenden Enden derselben innerhalb der zylindrischen Bohrung (44) drehbar gelagert ist, wobei der Rotor (46) eine Vielzahl von in axialer Richtung beabstandeten Ventilen, (48), die ausgebildet sind, die Leitungen (32, 34, 36, 38, 40, 42) zu öffnen und zu schließen, und eine Vielzahl von Wandabschnitten (50, 52, 54, 54A, 54B, 56, 58, 58A, 58B, 60, 62) aufweist, die zwischen den in axialer Richtung beabstandeten Ventilen (48) angeordnet und zum Trennen der Leitungen (32, 34, 36, 38, 40, 42) ausgebildet sind, wobei der Rotor (46) eine erste Nut (70), in der ein mit der Wandfläche der Bohrung (44) in Kontakt stehender erster Ring (72) aufgenommen ist, und eine zweite Nut (74), in der ein mit einem Grund der zweiten Nut (74) in Kontakt stehender zweiter Ring (76) aufgenommen ist, aufweist, und wobei die ersten und zweiten Nuten (70, 74) sich in Umfangsrichtung am Wandabschnitt des Rotors (46) erstrecken, wobei die erste Nut (70) und der erste Ring (72) zusammenwirken, um einen ersten Radialspalt (C1) zwischen einem Grund der ersten Nut (70) und einer inneren Umfangsfläche des ersten Ringes (72) zu bilden, und das Ventilgehäuse und der zweite Ring (76) zusammenwirken, um einen zweiten Radialspalt (C2) zwischen der Wandfläche des Ventilgehäuses und einer äußeren Umfangsfläche des zweiten Ringes (76) zu bilden, und der zweite Radialspalt (C2) kleiner als der erste Radialspalt (C1) ist, und wobei der zweite Ring (76) eine Radialschwingung des Rotors dämpft.
Drehventilanordnung nach Anspruch 1, wobei der erste Ring (72) ein C-Ring und der zweite Ring (76) ein O-Ring ist.
Drehventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ventilgehäuse und der Rotor (46) jeweils aus synthetischen Harzwerkstoffen gefertigt sind.
Drehventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Ring (72) aus einem weitbar elastischen Werkstoff und der zweite Ring (74) aus einem zusammenziehbar elastischen Werkstoff gefertigt sind.
Drehventilanordnung nach Anspruch 4, wobei der weitbar elastische Werkstoff aus Metall und Harz ausgewählt ist und der zusammenziehbar elastische Werkstoff synthetischen Gummi umfasst.
Motoransaugsystem zur Zufuhr von Luft an eine Vielzahl von Zylindern, umfassend: eine Ansaugsammelleitung (12) mit einer Hauptsammelkammer, die gemeinsam mit den Zylindern verbunden ist, mit einer Vielzahl von Zweigleitungen (16, 18, 20, 22, 24, 26), die sich im wesentlichen parallel zueinander erstrecken und die Hauptsammelkammer und Zylinder miteinander verbinden, mit einer Hilfssammelkammer, die im wesentlichen parallel zur Hauptsammelkammer angeordnet ist, mit einer Vielzahl von Verbindungsleitungen (32, 34, 36, 38, 40, 42), die die Zweigleitungen (16, 18, 20, 22, 24, 26) mit der Hilfssammelkammer verbinden, mit einer zylindrischen Bohrung (44), die sich quer zu den Verbindungsleitungen (32, 24, 26, 38, 40, 42) erstreckt, und mit einer Wandfläche, die die zylindrische Bohrung (44) bildet, und einen Rotor (46) mit einer Längsdrehachse (X), der an einander gegenüberliegenden Enden derselben innerhalb der zylindrischen Bohrung (44) drehbar gelagert ist, wobei der Rotor (46) eine Vielzahl von in axialer Richtung beabstandeten Ventilen (48), die ausgebildet sind, die Leitungen (32, 34, 36, 38, 40, 42) zu öffnen und zu schließen, und eine Vielzahl von Wandab schnitten (50, 52, 54, 54A, 54B, 56, 58, 58A, 58B, 60, 62) aufweist, die zwischen den in axialer Richtung beabstandeten Ventilen (48) angeordnet und zum Trennen der Leitungen (32, 34, 36, 38, 40, 42) ausgebildet sind, wobei der Rotor (46) eine erste Nut (70), in der ein mit der Wandfläche der Bohrung (44) in Kontakt stehender erster Ring (72) aufgenommen ist, und eine zweite Nut (74), in der ein mit einem Grund der zweiten Nut (74) in Kontakt stehender zweiter Ring (76) aufgenommen ist, aufweist, und wobei die ersten und zweiten Nuten (70, 74) sich in Umfangsrichtung am Wandabschnitt des Rotors (46) erstrecken, wobei die erste Nut (70) und der erste Ring (72) zusammenwirken, um einen ersten Radialspalt (C1) zwischen einem Grund der ersten Nut (70) und einer inneren Umfangsfläche des ersten Ringes (72) zu bilden, und Ansaugsammelleitung und der zweite Ring (76) zusammenwirken, um einen zweiten Radialspalt (C2) zwischen der Wandfläche der Ansaugsammelleitung und einer äußeren Umfangsfläche des zweiten Ringes (76) zu bilden, und der zweite Radialspalt (C2) kleiner als der erste Radialspalt (C1) ist, und wobei der zweite Ring (76) eine Radialschwingung des Rotors dämpft.
Motoransaugsystem nach Anspruch 6, wobei die Vielzahl von Zweigleitungen sechs Zweigleitungen (16, 18, 20, 22, 24, 26) umfaßt und die Vielzahl der Verbindungsleitungen sechs Verbindungsleitungen (32, 34, 36, 38, 40, 42) entsprechend sechs Zylindern umfaßt, wobei der erste Ring (72) an jeweils in axialer Richtung beabstandeten Wandabschnitten (52, 54A, 56, 58A, 60, 62) angeordnet ist, und der zweite Ring (76) an dem Wandabschnitt (54B) zwischen der zweiten und dritten Verbindungsleitung (32, 36) und dem Wandabschnitt (58B) zwischen der vierten und fünften Verbindungsleitung (38, 40) angeordnet ist.
Motoransaugsystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei der erste Ring (72) ein C-Ring und der zweite Ring (76) ein O-Ring ist.
Motoransaugsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Ansaugsammelleitung (12) und der Rotor (46) jeweils aus synthetischen Harzwerkstoffen gefertigt sind.
Motoransaugsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der erste Ring (72) aus einem weitbar elastischem Werkstoff und der zweite Ring (76) aus einem zusammenziehbar elastischen Werkstoff gefertigt sind.
Motoransaugsystem nach Anspruch 10, wobei der weitbar elastische Werkstoff aus Metall und Harz gewählt ist und der zusammenziehbar elastische Werkstoff synthetischen Gummi umfaßt.