JP2003506607A - 吸気管ユニット - Google Patents
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Abstract
Description
用いられる吸気管ユニットに関する。
管ユニットは、多シリンダ型の内燃機関のために管状の吸気分配器を有している
。この吸気分配器からは第1の複数の個別吸気管が延びており、これらの個別吸
気管は個々のシリンダに通じている。短めの第2の個別吸気管は同じく吸気分配
器を起点として延びていて、それぞれ対応する第1の個別吸気管に開口している
。吸気分配器と、第1の個別吸気管および第2の個別吸気管とは1つの一体の構
成部分により形成されており、この構成部分は、シリンダのための第2の個別吸
気管に交差する長手方向孔を有している。この長手方向孔には、切換ドラムが挿
入されている。この切換ドラムはそれぞれ第2の個別吸気管のために貫通孔を有
している。切換ドラムの回転によってこの貫通孔を当該の第2の個別吸気管と合
致させるか、または当該の第2の個別吸気管との合致状態から解除することがで
きる。
リングまたはシールケージの使用によってしか保証されない。しかし、組付け時
にこれらのシールエレメントがひっかかる恐れがあり、このことは組付けを複雑
にする。さらに、シールエレメントの設計および製造は、所要のシール力を得る
ために高度の慎重性と調整を要する。さらに、切換ドラムのがたつきも回避され
なければならない。
さを制御フラップによって調節するための制御装置が公知である。制御フラップ
はガイドリング内に回転可能に支承されている。このガイドリングは制御フラッ
プと一体に形成されている。制御フラップには、互いに反対の側に位置する2つ
の支承ジャーナルが一体成形されており、これらの支承ジャーナルがガイドリン
グを貫通している。
たがって、このような構成は制限された組込みスペースを有する構造では使用不
可能となる。
側のフランジを有する、内燃機関のための吸気管ユニットが開示されている。エ
ンジン側のフランジは、集合室を起点として延びる吸気管と、シリンダヘッドフ
ランジとに結合されている。シリンダヘッドフランジに固定するためには、モー
タ側のフランジが組付けブシュを有している。集合室は調節可能な分離エレメン
トにより分割されており、この分離エレメントは吸気管の集合室を分離するか、
または接続することができ、これによりシリンダへの過給効果に影響が与えられ
る。
るために使用される。しかし、この構成部分は大きな容積を有していて、部品重
量を高めると同時に、さらに組付けの手間も複数の構成部分の使用により増大す
る。過剰手間および個別構成部分の点数増大に基づき、吸気管ユニットの構成部
分にかかるコストは一層高くなる。
みスペースと、簡単な組付けと、最小限の漏れとを廉価に可能にすることのでき
る吸気管ユニットを提供することである。
プは1つの軸に沿って配置されていて、かつ1つの共通の切換エレメントフレー
ム内に導入されている。本明細書において「フラップ」とは、広義の閉鎖エレメ
ント、特に旋回フラップおよび並進的に移動させられるスプールを意味する。こ
の切換エレメントは完全なユニットして形成されており、このユニットが吸気管
ユニット内に密に導入されている。各フラップは周囲の構成部分と接触する小さ
な周面しか有していないので、有効シール長さは極めて小さくなる。一貫して延
びる1つの軸に沿ってフラップを配置することにより、この軸は付加的な支承個
所やフラップの相互結合個所なしに直接に切換エレメントフレーム内に支持する
ことができる。これにより、切換エレメントは小さな組込みスペースのためにも
適している。
れていると有利である。したがって、簡単な組付けが可能となり、そして必要に
応じて切換エレメントを交換することができる。
出成形されている。この場合、固定ユニット、シール手段および組付け過程を不
要にすることができる。
気管ユニットが2つの型半部で形成されている。両型半部の間には、切換エレメ
ントが、たとえば一方の型半部との螺合またはスナップ結合によって密に導入さ
れている。次いで、両型半部はシール部材の使用下に、たとえばねじ締結により
嵌め合わせることができる。
場合、切換エレメントは収容部内に挿入され、引き続き吸気管半部が互いに密に
溶接される。これにより、切換エレメントは吸気管ユニット内に位置固定されて
いる。このような構成では、各構成部分の間に漏れが生じないように切換エレメ
ントが収容部内に挿入されている。さらに、この構成では、両吸気管半部の間の
シールシステムが不要となる。
吸気分配器を起点として延びる複数の個別吸気管と、切換エレメントとを備えた
吸気管ユニットに認められる。この場合、切換エレメントは完全なユニットとし
て、吸気管ユニットに設けられた収容部内に導入されていて、シリンダヘッドフ
ランジに接続されている。切換エレメントは流過横断面を閉鎖するか、または開
放するために働く。流過横断面の開放については、種々の変化形が考えられる。
たとえば、個別吸気管により形成された流過横断面の完全な開放が考えられる。
しかし、流過横断面の部分的な開放も考えられ、この場合、フラップの開放位置
により、個々のシリンダ内の充填度に影響を与える渦流(スワール)を発生させ
ることができる。
の個別吸気管に続いていて、したがって必要に応じて全流過横断面を増大させる
か、または減少させることができる。一方の流過横断面を完全に閉鎖することに
より、空気は他方の流過横断面を通って流れなければならなくなる。閉鎖された
流過横断面の開放により、個別吸気管の全流過横断面は増大させられ、したがっ
て、より多くの空気が通流できるようになる。切換エレメントのための吸気管ユ
ニットに設けられた収容部は、切換エレメントが密に導入されるように形成され
ている。切換エレメントは吸気管ユニットとシリンダヘッドフランジとの間の結
合を形成しており、この場合、吸気管ユニットはシリンダヘッドフランジとの接
触部を有しなくて済む。
トの接続面が設けられている。この場合、切換エレメントのための収容部は、こ
の接続面が収容部に一体成形され、かつ吸気管ユニットの接続面がシリンダヘッ
ドフランジに接続するように形成されている。
られている。これらの組付けブシュは、応力緩和しない材料、たとえば金属また
はセラミックスから成っている。組付けブシュは、あとから切換エレメント内に
、特に切換エレメントフレーム内に導入することができる。この場合、組付けブ
シュを切換エレメント内に圧入するか、または流込み成形時に埋め込むことが可
能となる。組付けブシュを切換エレメント内に導入するためのさらに別の手段は
、組付けブシュを射出成形型内に挿入し、そしてこの組付けブシュをくるむよう
に切換エレメントを射出成形することにある。
いる。これにより、フラップフーム内でのフラップの遊びもしくは漏れを調節す
ることができる。次いで、このユニットが切換エレメントフレーム内に導入され
る。
する切換エレメントが使用される。この構成では、複数の組付けブシュを直接に
切換エレメントフレームに一体成形するか、または付加的な構成部分として導入
することができる。本発明の別の構成変化形では、たとえば切換エレメントの駆
動装置または排ガス再循環路のための取付け点および収容部が設けられている。
agespritztechnik)でフラップフーム内に導入されていると有
利である。これにより、フラップフレーム内へのフラップの廉価でかつ最適な嵌
入が得られる。
ップが装着されている。著しい機械的負荷が加えられると、金属軸はプラスチッ
ク軸ほど大きくは変形し得ない。フラップは、たとえばプラスチックから1回の
射出成形過程で前記軸に被さるように射出成形されるか、または金属から前記軸
に、たとえば螺合、リベット締結または溶接により装着され得る。
またはねじ込みによって切換エレメントフレーム内に導入されていると有利であ
る。この方法は、フラップフレームが使用される場合にも使用することができる
。その場合、フラップフレームは切換エレメントフレームに固定されている。作
動エレメント(フラップ、軸、場合によってはフラップフレーム)をくるむよう
に切換エレメントフレームを射出成形することは、既に説明した導入バリエーシ
ョンに対する別の手段である。
ームと共に製造するために組立て射出成形技術が使用される。この場合、フラッ
プフレームが存在する場合には、フラップフレームも一緒に製作することができ
る。フラップフレームなしの構成では、切換エレメントフレームがフラップフレ
ームの役目を引き受ける。
複数のスプール(Schieber)から成っている。これらのスプールはこの
軸に沿って並進的に運動させられ、これにより、吸気通路内の開口を閉鎖するか
、または開放することができる。このような構成も、既に説明した、小さな所要
スペースの利点を有している。複数のスプールが配置されている場合、これらの
スプールは軸に沿って互いに連結されなければならない。これによって、全ての
スプールの移動が1つの駆動装置によって可能となる。しかし、複数の個別スプ
ールを唯一つの大きなスプールにまとめることも特に有利である。この場合、こ
の大きなスプールはプレートの形でフラップフレーム内に保持されている。この
唯一つの大きなスプールは中央で駆動装置によって駆動することができる。
薄く形成することができ、そしてその弾性率に基づき、切換エレメントフレーム
の範囲における、ある程度の公差を補償することができる。切換エレメントフレ
ームの組付けによりスプールへ伝達される公差も、ばね鋼から成るスプールを用
いて補償することができる。
って制御されることが特に有利である。このことは、特にニューマチックシリン
ダであってよく、その場合、このニューマチックシリンダは、吸込み管に加えら
れる圧力差に基づき運動させられる。戻しばねを備えたシリンダに比べて、2つ
の側で作用するシリンダには、このシリンダがばね力に抗して切換力を加えなく
て済むという利点がある。これにより、前記圧力差に基づき加えられなければな
らない切換力は減じられる。
の範囲に記載されている他、明細書および図面からも明らかとなる。この場合、
個々の特徴はそれぞれそれ自体または複数の互いに組み合わされた形で本発明の
構成および別の分野において実現されていてよい。
0が、図2のI−I線に沿った断面図で図示されている。この吸気管ユニット1
は一体のプラスチックハウジング11を有している。このプラスチックハウジン
グ11は中央の吸気分配器12を有しており、この吸気分配器12を起点として
、長短2種類の吸気管、つまり互いに平行に位置する複数の長い吸気管13と、
これらの長い吸気管13の半径方向内側に配置された複数の短い吸気管14とが
延びている。プラスチックハウジング11は切換エレメント15を取り囲んでお
り、この切換エレメント15は複数のフラップ(「バタフライバルブ」とも呼ば
れる)16と、対応するフラップフレーム17と、切換エレメントフレーム18
と、軸19とを有している。フラップ16は、周面に2成分技術(Zweiko
mponententechnik)で製造されたシールリップ23を有してい
る。フラップ位置は軸19を介して制御される。この軸19は良好な力伝達を得
るために軸端部20に、たとえば四角形体を有している。フラップ16は閉鎖さ
れた位置では、周囲のフラップフレーム17によって密に取り囲まれる。軸19
は、この軸19に沿って各短い吸気管14の間に漏れが生じないようにフラップ
フレーム17内に支承されている。フラップフレーム17は切換エレメントフレ
ーム18に密に結合されている。両構成部分は、プラスチックハウジング11に
設けられた方形の開口21に対する短い吸気管14のシール性を保証している。
開口21はそれぞれの短い吸気管14に対する貫通孔を有しており、そして開口
21内には切換エレメント15が押し込まれている。フラップフレーム17なし
の構成では、フラップフレーム17の機能が切換エレメントフレーム18により
引き受けられる。
されている。短い吸気管14は、長い吸気管13がシリンダ(図示しない)へ開
口する出口の直前でこれらの長い吸気管13に開口している。両吸気管13,1
4は中間壁22によってそれぞれ互いに分離されており、この中間壁22は圧力
補償を阻止している。フラップ16が閉鎖されるやいなや、短い吸気管14には
もはや吸込空気が通流し得なくなる。したがって、吸込空気は長い吸気管14を
通って流れなければならない。フラップ16が開放された状態では、吸込空気は
短い吸気管14を通って流れることができる。短い吸気管14はその長さに基づ
き、長い吸気管13よりも小さな流れ抵抗しか有しない。図2には、図1に示し
たシールリップ23が図示されていない。
。この変化実施例では、切換エレメントフレーム18が円筒体として形成されて
いて、円筒状の開口21内に押し込まれている。フラップ16は上で説明した構
成の場合と同様に、やはり切換エレメントフレーム18内に配置されたフラップ
フレーム17内に密に導入されている。
ット10′は主としてプラスチックハウジング11と切換エレメント15′とを
有している。プラスチックハウジング11は吸気分配器12と、この吸気分配器
12を起点として延びる、中間壁22により互いに分離されている複数の長い吸
気管13′と、切換エレメント15′のための収容部24とを有している。切換
エレメント15′は切換エレメントフレーム18と、複数のフラップ16と、一
体の軸19とにより形成され、この場合、これらの構成部材はアルミニウムから
成っている。切換エレメント15′は各長い吸気管13′のために、それぞれ第
1の流過横断面25と第2の流過横断面26とを有している。第1の流過横断面
25は閉鎖することができない。つまり、第1の流過横断面25は常に空気を通
流させることができる。第2の流過横断面26はフラップ16によって開閉する
ことができる。したがって、完全に開放された状態では、閉鎖された状態、つま
り空気が第1の流過横断面25を通じてしか流れ得ない状態に比べて、著しく大
きな空気量が両流過横断面25,26を通って流れるようになる。切換エレメン
ト15′は、シリンダヘッドフランジ(図示しない)に固定するための複数の組
付けブシュ27を有している。これらの組付けブシュ27は切換エレメントフレ
ーム18に組み込まれている。切換エレメントフレーム18が応力緩和性(re
laxierend)の材料から成る場合には、組付けブシュ27が、応力緩和
(リラクセーション)なし(relaxationsfrei)の材料から成る
嵌入部分もしくは圧入部分として導入される。さらに、切換エレメント15′は
アダプタプレート28を有している。このアダプタプレート28には、たとえば
軸19のための駆動装置を固定することができる。収容部24は、この収容部2
4がシリンダヘッドフランジ(図示しない)に対する接続面29を有するように
形成されている。第1の流過横断面25および第2の流過横断面26は、環状の
シール部材30によって取り囲まれる。このシール部材30の作用に基づき、そ
れぞれ長い吸気管13′の相並んで配置された流過横断面同士の間に漏れ空気流
が生じることが阻止される。
クハウジング11は複数の長い吸気管13′と中間壁22とを形成している。切
換エレメント15′はプラスチックハウジング11に設けられた収容部24内に
導入されている。この実施例では、収容部24が、図6に示したようなシリンダ
ヘッドフランジ(図示しない)に対する接続面29を有していない。吸気管13
′を互いにシールするためには、第1の流過横断面25と第2の流過横断面26
とにより形成される各流過横断面対を取り囲むように、それぞれシール部材30
が設置されている。各吸気管13′のためには、それぞれ2つのシール部材30
が必要となる。すなわち、第1のシール部材30がプラスチックハウジング11
に対して切換エレメント15′をシールし、第2のシール部材30がシリンダヘ
ッドフランジ(図示しない)に対して切換エレメント15′をシールする。フラ
ップ16は一貫して延びる1つの軸19に固定されている。この軸19は切換エ
レメントフレーム18内に回転可能に支承されていて、アダプタプレート28に
固定された駆動装置31によって駆動される。
図示されている。プラスチックハウジング11には、切換エレメント15′のた
めの収容部24が一体成形されている。この収容部24は接続面29を有してお
り、この接続面29は切換エレメントフレーム18と同一の高さに位置している
。互いに異なる材料に基づき、切換エレメント15′とプラスチックハウジング
11とは温度変動時に互いに異なる熱膨張特性を示す。収容部24内での不都合
な応力および場合によっては生じる損傷を回避するためには、膨張緩衝部として
働くギャップ32が設けられている。
フレームが図示されている。この切換エレメントフレーム18a,18b内には
、スプール109が軸19に沿って並進的に摺動可能に導入されている。このよ
うな切換エレメントは、図1に示した吸気管においても、図1の構成で使用され
ている切換エレメントフレームの代わりに使用することができ、また図4に示し
た吸気管においても使用することができる。
切換モジュールが得られる。この切換モジュールは、下側部分18bと、この下
側部分18bに一体に射出成形されたニューマチックシリンダ102とを有して
いる。このニューマチックシリンダ102内には、推動ロッド104を備えたピ
ストン103が挿入される。推動ロッド104はラジアルシール部材105によ
ってシールされ、ピストン103は別のシールエレメント106によってシール
される。ニューマチックシリンダ102には、接続部108を備えたカバー10
7が係止されているか、またはねじ込まれていてよい。ばね鋼から製作されてい
るスプール109が嵌め込まれ、この場合、スプール109と推動ロッド104
との間の結合を、たとえばリベット結合部110によって行うことができる。切
換エレメントフレームの上側部分18aおよび下側部分18bが互いに係止され
る。この場合、両部分は、スプール109が遊びなくかつそれにもかかわらずス
ムーズに運動し得るように形成されている。このためには、図8に示したいぼ状
の案内突起115が働く。
16を有しており、これらの窓116は並進的な運動時に、閉鎖したい吸気通路
の横断面117を越えて移動する。これにより、吸気通路の無段式の閉鎖手段も
しくは完全な閉鎖手段が与えられている。このスプール109を運動させるため
には、たとえば4ポート2位置弁114によってニューマチックシリンダ102
を制御することができる。
1内に押し込まれている。このプラスチックハウジング11は部分的にしか図示
されていない。切換エレメントフレーム18a,18bを組み込むための開口2
1は軽度の円錐状に形成されており、これによりプラスチックハウジング11内
での切換エレメントフレーム18a,18bの信頼性の良い当付けが成立する。
これにより、組付け時における個々の構成部分の公差の作用を低減することがで
きる。
である。
管内に組み込まれた状態で示す断面図である。
る。
吸気分配器、 13,13′,14 吸気管、 15,15′ 切換エレメント
、 16 フラップ、 17 フラップフレーム、 18 切換エレメントフレ
ーム、 18a 上側部分、 18b 下側部分、 19 軸、 20 軸端部
、 21 開口、 22 中間壁、 23 シールリップ、 24 収容部、
25,26 流過横断面、 27 組付けブシュ、 28 アダプタプレート、
29 接続面、 30 シール部材、 31 駆動装置、 32 ギャップ、
102 ニューマチックシリンダ、 103 ピストン、 104 推動ロッ
ド、 105 ラジアルシール部材、 106 シールエレメント、 107
カバー、 108 接続部、 109 スプール、 110 リベット結合部、
114 4ポート2位置弁、 115 案内突起、 116 窓、 117
横断面
Claims (16)
- 【請求項1】 多シリンダ型の内燃機関に用いられる吸気管ユニット(10
)であって、 −吸気分配器(12)が設けられており、 −相並んで配置された複数の第1の個別吸気管(13)が設けられており、該第
1の個別吸気管(13)が、前記吸気分配器(12)を起点として、それぞれ1
つのシリンダにまで延びており、 −短めの複数の第2の個別吸気管(14)が設けられており、該第2の個別吸気
管(14)が、前記吸気分配器(12)を起点として、それぞれ1つの第1の個
別吸気管(13)に開口しており、 −第2の個別吸気管(14)を遮断・開放するための切換エレメント(15)が
設けられている 形式のものにおいて、 切換エレメント(15)が少なくとも2つのフラップ(16)を有しており、
該フラップ(16)が1つの軸(19)に配置されていて、1つの共通の切換エ
レメントフレーム(18)内に導入されており、さらに切換エレメント(15)
が、完全なユニットとして当該吸気管ユニット(10)内に密に導入されている
ことを特徴とする吸気管ユニット。 - 【請求項2】 切換エレメント(15)が、成形の完了した当該吸気管ユニ
ット(10)に設けられた開口(21)内に密に押し込まれている、請求項1記
載の吸気管ユニット。 - 【請求項3】 当該吸気管ユニット(10)が、切換エレメント(15)に
密に一体射出成形されている、請求項1記載の吸気管ユニット。 - 【請求項4】 当該吸気管ユニット(10)が、少なくとも2つの型半部を
有しており、該型半部の間に切換エレメント(15)が密に導入されている、請
求項1から3までのいずれか1項記載の吸気管ユニット。 - 【請求項5】 切換エレメント(15)が、前記型半部の間に溶接により密
に導入されている、請求項4記載の吸気管ユニット。 - 【請求項6】 多シリンダ型の内燃機関に用いられる吸気管ユニット(10
)であって、 −吸気分配器(12)が設けられており、 −複数の個別吸気管(13′)が設けられており、該個別吸気管(13′)が、
前記吸気分配器(12)を起点として、少なくとも1つのシリンダヘッドフラン
ジにまで延びており、 −前記個別吸気管(13′)により形成された横断面の一部を遮断・開放するた
めの切換エレメント(15′)が設けられている 形式のものにおいて、 切換エレメント(15′)が少なくとも2つのフラップ(16)を有しており
、該フラップ(16)が1つの軸(19)に配置されていて、1つの共通の切換
エレメントフレーム(18)内に導入されており、さらに切換エレメント(15
′)が、完全なユニットとして当該吸気管ユニット(10)に設けられた収容部
(24)内に密に導入されていることを特徴とする吸気管ユニット。 - 【請求項7】 当該吸気管ユニット(10)が、シリンダヘッドフランジの
接続面(29)の一部を形成している、請求項6記載の吸気管ユニット。 - 【請求項8】 切換エレメント(15′)に、シリンダヘッドフランジに設
けられた固定用孔のための複数の組付けブシュ(27)が設けられており、該組
付けブシュ(27)が応力緩和なしの材料から成っている、請求項6または7記
載の吸気管ユニット。 - 【請求項9】 フラップ(16)がフラップフレーム(17)によって取り
囲まれている、請求項1から8までのいずれか1項記載の吸気管ユニット。 - 【請求項10】 前記軸(19)がフラップ(16)およびフラップフレー
ム(17)と共に組立て射出成形技術で製造されている、請求項9記載の吸気管
ユニット。 - 【請求項11】 フラップ(16)が1つの金属軸に固定されている、請求
項1から10までのいずれか1項記載の吸気管ユニット。 - 【請求項12】 前記軸(19)がフラップ(16)と共に切換エレメント
フレーム(18)内に導入されている、請求項1から11までのいずれか1項記
載の吸気管ユニット。 - 【請求項13】 前記軸(19)がフラップ(16)および切換エレメント
フレーム(18)と共に組立て射出成形技術で製造されている、請求項12記載
の吸気管ユニット。 - 【請求項14】 フラップが1つまたは複数のスプールから成っており、該
スプールが、前記軸(19)に沿って並進的に移動可能に切換エレメントフレー
ム(18a,18b)内に配置されている、、請求項1から13までのいずれか
1項記載の吸気管ユニット。 - 【請求項15】 前記スプールがばね鋼から製造されている、請求項14記
載の吸気管ユニット。 - 【請求項16】 前記スプールが、駆動装置である、両側で作用するシリン
ダに結合されている、請求項14または15記載の吸気管ユニット。
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