DE10130884A1 - Vergaser, insbesondere Membranvergaser und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vergaser, insbesondere einen Membranvergaser. Gemäß der Erfindung umfasst dieser einen Gehäusegrundkörper (4), der aus einem mechanisch nachbearbeiteten Strangpressprofil hergestellt ist.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Vergaser, insbesondere einen Membranvergaser, wie er beispielsweise hinsichtlich seiner prinzipiellen Wirkungsweise in der europäischen Patentschrift EP 0 859 144 B1 näher erläutert ist. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Vergasers.
• Ein solcher Membranvergaser dient zur Einstellung eines im jeweiligen Betriebszustand eines Verbrennungsmotors benötigten Verbrennungsgemisches aus Luft und darin fein verteiltem Kraftstoff in einem für die Verwendung optimiertem Mischungsverhältnis. Solche Membranvergaser werden üblicherweise in Kleinwerkzeugen, wie z. B. einer Motorkettensäge, eingesetzt und haben eine kompakte Bauform. Die Bauform eines solchen Vergasers ist beispielsweise aus der Firmenschrift "BING- Membranvergaser Typ 47" der Fritz Hintermayr GmbH, Ausgabe 2000, bekannt. Der bekannte Membranvergaser umfasst dabei einen massiven Gehäusegrundkörper in dem sich das zum Betrieb des Membranvergasers erforderliche Kanalsystem befindet, und der die zum Betrieb notwendigen Funktionsteile, beispielsweise Nadelventile, Startklappe, Drosselklappe, Pumpen- und Reglermembran, trägt, wie dies aus der Explosionsdarstellung der vorstehend zitierten Firmenschrift zu entnehmen ist.
• Der Gehäusegrundkörper des bekannten Membranvergasers besteht dabei aus einer Aluminiumlegierung und ist im Druckgussverfahren hergestellt. Durch die Herstellung in einem Druckgussverfahren ist es möglich, in einem einzigen Arbeitsschritt bereits einen wesentlichen Teil der Oberflächenstruktur, insbesondere die zur Ausbildung einer Venturi-Düse erforderliche Formgebung des zentralen Luftkanals, bei der Herstellung des Grundkörpers fertigzustellen, so dass der Aufwand für die zur Fertigstellung erforderliche mechanische Nachbearbeitung verringert ist. Der Nachteil eines mit einem Druckgussverfahren hergestellten Gehäusegrundkörpers liegt nun im wesentlichen darin, dass die hierzu erforderliche Gießform relativ teuer ist und sich ihr Einsatz nur bei entsprechend hohen Stückzahlen lohnt und in fertigungstechnischer Hinsicht entsprechend unflexibel ist. Mit anderen Worten: Die Verwendung einer Gießform erlaubt nur in geringem Umfang die Durchführung konstruktiver Änderungen. Sind konstruktive Änderungen nur mit einer neuen Gießform möglich, ist dies mit sehr hohem finanziellen Aufwand verbunden und unwirtschaftlich.
• Diese geringe fertigungstechnische Flexibilität ist außerdem mit dem Nachteil verbunden, dass aufgrund der hohen Formkosten hohe Stückzahlen angestrebt werden müssen. Dies führt aber durch den unvermeidlichen Verschleiß der Gießform mit zunehmender Stückzahl zu einer Verschlechterung der Toleranzwerte und der Maßhaltigkeit.
• Nachteilig bei im Druckgussverfahren hergestellten Gehäusen ist außerdem, dass verfahrensbedingt Lufteinschlüsse (Lunker) entstehen können, die zu einem relativ hohen Ausschussanteil führen.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Vergaser insbesondere einen Membranvergaser anzugeben, dessen Gehäusegrundkörper bei kostengünstiger und einfacher Herstellbarkeit ein höheres Maß an fertigungstechnischer Flexibilität und Qualität ermöglicht. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Vergasers anzugeben.
• Die genannten Aufgaben werden gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. Patentanspruches 6.
• Gemäß Patentanspruch 1 ist hierzu ein Gehäusegrundkörper aus einem mechanisch nachbearbeiteten Strangpressprofil vorgesehen. Durch diese Maßnahme können die Herstellungskosten für den Gehäusegrundkörper trotz des gegenüber einem Druckgusskörper erhöhten Nachbearbeitungsaufwandes deutlich verringert werden. Ursache hierfür sind die gegenüber einer Druckgussform erheblich niedrigeren Werkzeugkosten einer Strangpressmatrize. Darüber hinaus sind konstruktive Änderungen wesentlich einfacher durchzuführen, da nur die wenig ausgestaltete Grundform aus einem Strangpressprofil besteht und das gesamte komplexe Kanalsystem nachträglich mechanisch durch einfache Fräs- oder Bohrvorgänge eingearbeitet wird, die problemlos den entsprechenden gegebenenfalls wechselnden konstruktiven Anforderungen angepasst werden können. Selbst eine Änderung der Grundform ist nur mit geringem Kostenaufwand verbunden, da eine Strangpressmatrize erheblich billiger als eine Druckgussform ist. Aufgrund der geringen Kosten einer Strangpressmatrize kann diese auch nach nur geringer Standzeit ausgetauscht werden, so dass die Maßhaltigkeit der Grundform verbessert ist. Darüber hinaus unterliegt die Maßhaltigkeit des in den Gehäusegrundkörper durch Nachbearbeitung eingearbeiteten Kanalsystems keinem Verschleiß.
• Vorzugsweise besteht der Gehäusegrundkörper aus einer Aluminiumlegierung, wobei als Strangpressprofil insbesondere ein Hohlprofil vorgesehen ist, dessen Hohlkanal einen zentralen Luftkanal bildet.
• In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird die im zentralen Luftkanal des Gehäusegrundkörpers zur Erzeugung eines dynamischen Unterdruckes erforderliche Querschnittsverengung im wesentlichen durch eine im Luftkanal angeordnete Startklappenanordnung gebildet, die eine quer zur Längsrichtung des Luftkanals verlaufende Startachse und einen auf dieser angeordnete Startklappe umfasst. Durch diese Maßnahme ist der Aufwand bei der Nachbearbeitung des bei der Rohform zylindrischen Luftkanals erheblich verringert.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind seitlich am Gehäuse Flanschöffnungen zum Befestigen des Gehäuses an einem Motor angeordnet, die jeweils einen zeitlichen achsparallelen Längsschlitz aufweisen. Dies ermöglicht die Herstellung der Flanschöffnungen unmittelbar beim Strangpressen wobei die entsprechenden Dorne seitlich an der Strangpresse angebunden sein können, so dass eine hohe Maßhaltigkeit erzielt wird.
• In einer bevorzugten Ausführungsform mündet in den zentralen Luftkanal ein Führungskanal zum Einführen eines in den Luftkanal hineinragenden Anschlagstiftes, der zum Begrenzen des Öffnungswinkels einer im Luftkanal schwenkbar angeordneten Startklappe dient. Da sowohl der Führungskanal als auch die Montage des Anschlagstiftes erst im Rahmen der mechanischen Nachbearbeitung erfolgen, können die Winkellage der Startklappe bei maximaler Öffnung (Startklappenanschlag) und damit die Strömungsverhältnisse im geöffneten Zustand flexibel an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden.
• Die Vorteile des Verfahrensansprüche ergeben sich sinngemäß aus den Vorteilen der ihnen technisch jeweils entsprechenden Sachansprüche.
• Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das Ausführungsbeispiel der Zeichnung verwiesen: Es zeigen:
• Fig. 1, 2 eine Rohform eines erfindungsgemäßen Gehäusegrundkörpers in einer Draufsicht bzw. in einem Längsschnitt,
• Fig. 3 und 4 jeweils den mechanisch nachbearbeiteten Gehäusegrundkörper in einer perspektivischen Darstellung,
• Fig. 5 eine Draufsicht auf den Lufteinlass des nachbearbeiteten Gehäusegrundkörpers und
• Fig. 6 einen Längsschnitt durch den nachbearbeiteten Gehäusegrundkörper längs der in Fig. 5 gezeigten Schnittlinie VI-VI.
• Gemäß Fig. 1 besteht die Rohform 2 eines Gehäusegrundkörpers 4 für einen Membranvergaser aus einem annähernd kubischen Block aus einer Aluminiumlegierung, der aus einem durch ein Strangpressverfahren hergestelltem Hohlprofil ausgesägt ist. Ein zentraler Hohlkanal 6 bildet die Ausgangsform für den zentralen Luftkanal des Membranvergasers. An gegenüberliegenden Seitenflächen des Gehäusegrundkörpers 4 sind im wesentlichen hohlzylindrische Flanschöffnungen 8 eingeformt, die jeweils einen achsparallelen seitlichen Längsschlitz 10 aufweisen, so dass die Herstellung der Flanschöffnungen 8 beim Strangpressen durch seitlich an einer Strangpressmatrize angeordnete Dorne möglich ist. Dies bewirkt eine hohe Maßhaltigkeit der zum Befestigen des Membranvergasers an einem Motor dienenden Flanschöffnungen 8.
• Im Längsschnitt gemäß Fig. 2 ist zu erkennen, dass der in der Rohform 2 befindliche Hohlkanal 6 durch das Strangpressverfahren technologisch bedingt eine zylindrische Form aufweist.
• In Fig. 3 und 4 ist in jeweils perspektivischer Draufsicht auch die Lufteinlassseite 12 bzw. Gemischauslassseite 14 des durch Nachbearbeitung fertiggestellten Gehäusegrundkörpers 4 zu erkennen. Bei dieser Nachbearbeitung, die im wesentlichen aus Fräs- und Bohrbearbeitungsschritten besteht, wird der Gehäusegrundkörper 4 mit dem für die Funktion des Membranvergasers erforderlichen Kanalsystem versehen, das in den Figuren durch eine Vielzahl von Bohrungen 16 und Ausfräsungen 18 erkennbar ist und dessen Funktionsweise in der eingangs zitierten Firmenschrift anhand von Prinzipdarstellungen näher erläutert ist. Aus dem zylindrischen Hohlkanal 6 (Fig. 1, 2) wird durch mechanische Nachbearbeitung ein zentraler Luftkanal 60 hergestellt. In Fig. 3 ist zu erkennen, dass der Luftkanal 60 im Bereich des Lufteinlasses durch Nachbearbeitung mit einer Verrundung 61 versehen ist, um eine Verwirbelung der eintretenden Luft zu verringern. Die Nachbearbeitung des Gehäusegrundkörpers 4 erfolgt dabei auf CNC-Maschinen, mit denen es problemlos möglich ist, die einzelnen Bearbeitungsschritte an geänderte konstruktive Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich der Lage und des Durchmessers der Bohrungen anzupassen.
• Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die Lufteinlassseite 14 des Gehäusegrundkörpers 4 und die Lage des in Fig. 6 wiedergegebenen Schnittes. In den zentralen Luftkanal 60 mündet ein gestrichelt eingezeichneter Führungskanal 24 zum Einführen und Montieren eines in den Luftkanal 60 hineinragenden Anschlagstiftes 26, der zum Begrenzen des Öffnungswinkels einer im Luftkanal 60 schwenkbar angeordneten Startklappe 22 (Fig. 6) dient. Die Herstellung des Führungskanal 24 und die Montage des Anschlagstiftes 26 erfolgen erst im Rahmen der mechanischen Nachbearbeitung. Dadurch können die Winkellage der Startklappe bei maximaler Öffnung (Startklappenanschlag) und damit die Strömungsverhältnisse im geöffneten Zustand flexibel an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden.
• In Fig. 6 ist nun zu erkennen, dass der Luftkanal 60 trotz mechanischer Nachbearbeitung immer noch eine im wesentlichen hohlzylindrische Form aufweist, die mit einer in Strömungsrichtung (Pfeil) gesehen nur schwach ausgeprägten konischen Erweiterung 62 versehen ist. Die zur Erzeugung eines zur Kraftstoffansaugung erforderlichen Unterdrucks notwendige Querschnittsverengung (Venturidüse) des Luftkanals 60 wird im wesentlichen durch die in der Figur in geöffneter Position gestrichelt eingezeichnete Startklappenanordnung 20 gebildet, die eine schwenkbar im Gehäusegrundkörper 4 quer zur Längsrichtung des Luftkanals 60 und durch diesen hindurchtretende Startachse 21 und eine an ihr befestigte Startklappe 22 umfasst. Durch diese Maßnahme ist die zur Ausbildung der Venturidüse erforderliche Nachbearbeitungsaufwand für den Luftkanal 60 erheblich reduziert. Außerdem kann auch bei kurzer Bauform des Gehäusegrundkörpers eine kreisscheibenförmige Startklappe 22 verwendet werden. Da sich in der Nähe der Startklappe 22 keine als Venturidüse dienende Querschnittsverengung befindet kann die Startklappe 22 problemlos um den erforderlichen Öffnungswinkel, etwa 75°, geschwenkt werden. Bei herkömmlicher Bauweise waren hierzu eine unsymmetrische Startklappenform sowie eine von der Zylindersymmetrie abweichende Querschnittsform des Luftkanals erforderlich. Bezugszeichenliste 2 Rohform
  4 Gehäusegrundkörper
  6 Hohlkanal
  8 Flanschöffnung
  10 Längsschlitz
  12 Lufteinlassseite
  14 Gemischauslassseite
  16 Bohrung
  18 Anfräsung
  20 Startklappenanordnung
  21 Startachse
  22 Startklappe
  24 Führungskanal
  26 Anschlagstift
  60 Luftkanal
  61 Verrundung
  62 konische Erweiterung
  

Claims (8)

1. Vergaser, insbesondere Membranvergaser, mit einem Gehäusegrundkörper (4) aus einem mechanisch nachbearbeiteten Strangpressprofil.

2. Vergaser nach Anspruch 1, bei dem der Gehäusegrundkörper (4) aus einer Aluminiumlegierung besteht.

3. Vergaser nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als Strangpressprofil ein Hohlprofil vorgesehen ist, dessen Hohlkanal (6) einen zentralen Luftkanal (60) bildet.

4. Vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer im einem zentralen Luftkanal (60) des Gehäusegrundkörpers (4) befindlichen Querschnittsverengung zur Erzeugung eines dynamischen Unterdruckes, die im wesentlichen durch eine im Luftkanal (60) angeordnete Startklappenanordnung (20) gebildet wird, die eine quer zur Längsrichtung des Luftkanals (60) verlaufende Startachse (21) und eine auf dieser angeordnete Startklappe (22) umfasst.

5. Vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit seitlich am Gehäusegrundkörper (4) angeordneten Flanschöffnungen (8) zum Befestigen des Gehäusegrundkörpers (4) an einem Motor, die jeweils einen seitlichen, achsparallelen Längsschlitz (10) aufweisen.

6. Vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem in den zentralen Luftkanal (60) mündenden Führungskanal (24) zum Einführen eines in den Luftkanal (60) hineinragenden Anschlagstiftes (26) zum Begrenzen des Öffnungswinkels einer im Luftkanal (60) schwenkbar angeordneten Startklappe (22).

7. Verfahren zum Herstellen eines Vergasers, bei dem in einem ersten Arbeitsschritt eine Rohform (2) eines Gehäusegrundkörpers (4) aus einem Strangpressprofil aus einer Aluminiumlegierung hergestellt wird, das in weiteren mechanischen Bearbeitungsschritten nachbearbeitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei als Strangpressprofil ein Hohlprofil vorgesehen ist.