DE10163816B4

DE10163816B4 - Ansaugvorrichtung

Info

Publication number: DE10163816B4
Application number: DE10163816A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schermuly; Jürgen Lang; Ralph Kemper
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2001-12-22
Filing date: 2001-12-22
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2021-12-23
Also published as: DE10163816A1; US20030140883A1; FR2834005A1; FR2834005B1; US6805089B2

Abstract

Ansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei die Ansaugvorrichtung (1) einen Grundkörper (2) und ein Deckelelement (3; 20) umfaßt, die miteinander fest verbunden sind und die mindestens zwei Ansaugrohre (4, 5, 6, 7) bilden, wobei das Deckelelement (3; 20) miteinander verbundene Einzelschalen (14, 15, 16, 17; 24, 25, 26, 27) umfaßt und jede Einzelschale (14, 15, 16, 17; 24, 25, 26, 27) einen Wandabschnitt eines Ansaugrohrs (4, 5, 6, 7) der Ansaugvorrichtung (1) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwischen zwei benachbarten Einzelschalen (25, 26) ein flexibles Verbindungselement (22) angeordnet ist, wobei das Verbindungselement (22) in allen drei Raumrichtungen flexibel ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansaugvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Die US 6,581,560 B1 zeigt eine Ansaugeinrichtung, die aus zwei Kunststoffteilen zusammengesetzt ist, wobei ein Teil einen Grundkörper bildet und das zweite Teil miteinander über Stege verbundene Einlassöffnungen für die Ansaugkanäle.
Der DE 42 41 759 C1 ist eine Dichtung zur gasdichten Befestigung eines Ansaugkrümmers am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine zu entnehmen, bei der die Dichtflächen durch Stege miteinander verbunden sind und zumindest einer der Stege zumindest in einem Teilbereich seiner Erstreckung als Längen-Toleranzausgleich biegeweich und/oder zusammenfaltbar gestaltet ist.
In der DE 199 44 855 A1 ist eine Ansaugeinrichtung offenbart mit einem ersten Bauteil, einem mittleren Bauteil und einem dritten Bauteil, wobei an dem ersten Bauteil das zweite Bauteil und an dem zweiten Bauteil das dritte Bauteil formschlüssig befestigt ist.
Aus der GB 2 279 035 A ist eine Ansaugvorrichtung bekannt, die aus einem Grundkörper gebildet ist, auf den ein Deckelement aufgesetzt und mittels Reibschweißen an diesem befestigt ist. Das Deckelelement ist aus vier Teilschalen der Ansaugrohre gebildet, die über einen quer verlaufenden Abschnitt des Sammelrohrs fest miteinander verbunden sind. Um Toleranzen zwischen dem Grundkörper und dem Deckelelement ausgleichen zu können, ist vorgesehen, daß das Material des Deckelelements flexibler als das des Grundkörpers ist. Die Verwendung eines flexiblen Materials für das gesamte Deckelelement führt jedoch zu einer geringeren Druckfestigkeit der Ansaugrohre. Die Verwendung unterschiedlicher Materialien für Deckelelement und Grundkörper kann darüber hinaus zu einer geringeren Festigkeit der Reibschweißverbindung führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ansaugvorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, deren Grundkörper und Deckelelement exakt gefügt werden können, ohne daß hierfür unterschiedliche Materialien zum Einsatz kommen müssen.
Diese Aufgabe wird durch eine Ansaugvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Anordnung eines flexiblen Verbindungselements zwischen benachbarten Einzelschalen ermöglicht den Ausgleich von Toleranzen zwischen Grundkörper und Deckelelement, wie sie beispielsweise durch Schwindung beim Spritzgießen entstehen können. Die Einzelschalen des Deckelelements sind nach wie vor miteinander verbunden, so daß keine zusätzlichen Einzelteile entstehen. Deckelelement und Grundkörper können aus dem gleichen Material sein.
Erfindungsgemäß ist das Verbindungselement in allen drei Raumrichtungen flexibel, so daß Toleranzen nach allen Richtungen ausgeglichen werden können. Hierzu ist vorgesehen, daß das Verbindungselement einen flexiblen Abschnitt aufweist, der insbesondere mittig zwischen zwei Einzelschalen angeordnet ist. Der flexible Abschnitt läßt sich leicht beispielsweise im Spritzgießverfahren herstellen und hat federnde Eigenschaften, durch die Toleranzen ausgeglichen werden können. Um annähernd konstante Spannungsverhältnisse zu erzielen, ist vorgesehen, daß der flexible Abschnitt über seine Länge eine annähernd konstante Breite aufweist. Der flexible Abschnitt kann vorteilhaft V-förmig, omegaförmig, kreisförmig, elliptisch oder zick-zack-förmig ausgebildet sein, es können jedoch auch andere Ausführungsvarianten vorteilhaft sein. Für eine gute Krafteinleitung weist das Verbindungselement zweckmäßig zwischen den Einzelschalen und dem flexiblen Abschnitt angeordnete Abschnitte auf, die gegenüber dem flexiblen Abschnitt verbreitert ausgeführt sind.
Das Deckelelement ist vorteilhaft einstückig hergestellt. Grundkörper und Deckelelement können stoffschlüssig, insbesondere durch Vibrationsschweißen, miteinander verbunden sein. Hierzu weisen Grundkörper und Deckelelement zweckmäßig entlang ihrer Berührlinie jeweils einen umlaufenden Flansch auf.
Vorteilhaft verläuft das Verbindungselement im wesentlichen in der Ebene des Flansches des Deckelelements. Zweckmäßig ist das Verbindungselement am Flansch fixiert. Um eine gute Elastizität des Verbindungselements zu erreichen ist vorgesehen, daß die Dicke des Verbindungselements kleiner ist als die Dicke des Flansches. Insbesondere bei Ansaugvorrichtungen für Brennkraftmaschinen mit großen Hubvolumina kann es zweckmäßig sein, daß die Einzelschalen an einem Ende fest miteinander verbunden sind, beispielsweise über einen Teilabschnitt eines Sammelraums, und an ihrem anderen Ende mindestens ein flexibles Verbindungselement angeordnet ist. Insbesondere zum Ausgleich großer Toleranzen ist jeweils zwischen zwei Einzelschalen ein flexibles Verbindungselement angeordnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer Ansaugvorrichtung,
2 eine perspektivische Darstellung eines Deckelelements,
3 eine Draufsicht auf ein Deckelelement,
4 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts IV in 3,
5 bis 8 Ausführungsvarianten des Verbindungselements in einer Darstellung gemäß 4.
1 zeigt eine Ansaugvorrichtung 1 für eine Brennkraftmaschine, die vier Ansaugrohre 4, 5, 6, 7 umfaßt. Jedes Ansaugrohr 4, 5, 6, 7 führt einem Zylinder der Brennkraftmaschine Verbrennungsluft zu. Hierzu sind die Ansaugrohre 4, 5, 6, 7 mit dem Sammelraum 10 verbunden, in den Luft über einen nicht dargestellten Luftfilter gelangt. Die Ansaugrohre 4, 5, 6, 7 münden am Befestigungsflansch 8, der an der Brennkraftmaschine angeschraubt werden kann, wofür Bohrungen 11 zum Durchtritt von Schrauben oder Bolzen vorgesehen sind. Oberhalb der Ansaugrohre 4, 5, 6, 7 sind am Befestigungsflansch 8 Aufnahmen 9 für die Einspritzventile angeordnet.
Die Ansaugrohre 4, 5, 6, 7 sind aus einem Grundkörper 2 und einem Deckelelement 3 gebildet. Das Deckelelement 3 besteht aus vier Einzelschalen 14, 15, 16, 17, die miteinander verbunden sind und die jeweils einen Wandabschnitt eines Ansaugrohrs 4, 5, 6, 7 bilden. Die Einzelschalen sind über vorzugsweise elastische Stege miteinander verbunden, so daß die Einzelschalen 14, 15, 16, 17 des Deckelelementes 3 dem Verlauf einer Berührfläche 18 angepaßt werden können, und zwar in jeder Richtung. Auf diese Weise können alle herstellungsbedingten Toleranzen ausgeglichen werden. Deckelelement 3 und Grundkörper 2 sind insbesondere aus Kunststoff hergestellt. Vorteilhaft wird für Deckelelement und Grundkörper das gleiche Material verwendet. Zur Verbindung von Grundkörper 2 und Deckelelement 3 ist entlang der Berührfläche 18 am Grundkörper 2 der umlaufende Flansch 12 und am Deckelelement 3 der Flansch 13 ausgebildet. Die Flansche 12, 13 sind an der Berührfläche 18 durch Vibrationsschweißen miteinander verschweißt. Es können jedoch auch andere Fügeverfahren, beispielsweise Kleben, vorteilhaft sein. Die Berührfläche 18 ist so angeordnet, daß für Grundkörper 2 und Deckelelement 3 im Spritzgießverfahren einfach herstellbare Geometrien entstehen.
In 2 ist eine Ausführungsform eines Deckelelements 20 dargestellt. Das Deckelelement 20 umfaßt die miteinander verbundenen Einzelschalen 24, 25, 26 und 27. Der Flansch 23, der zur Verbindung mit einem Grundkörper dient, weist an der Berührfläche zum Grundkörper Längsrillen 28 auf. Diese Längsrillen 28 verlaufen neben der eigentlichen Schweißfläche und dienen als Schweißgratspeicher, in dem sich das seitlich der Schweißfläche austretende Material sammelt. Diese sind günstig für eine zum Ansaugrohr und nach außen saubere, gratfreie Reibschweißverbindung. Die äußeren Einzelschalen 24, 25 und 26, 27 sind jeweils durch einen Verbindungssteg 21 im wesentlichen unelastisch miteinander verbunden. Zwischen den mittleren Einzelschalen 25 und 26 ist ein flexibles Verbindungselement 22 angeordnet, das an den Flansch 23 der Einzelschalen 25 und 26 angeformt ist. Die Dicke a des Verbindungselements 22 ist annähernd konstant, wobei die Dicke b des Flansches 23 größer als die Dicke a des Verbindungselements 22 ist.
In 3 ist das Deckelelement 20 in Draufsicht dargestellt. Die Einzelschalen 25 und 26 weisen Halterungen 29 und 30 zur Fixierung benachbarter Bauteile auf. Die Verbindungsstege 21 zwischen den Einzelschalen 24, 25 und 26, 27 sind breit ausgeführt, insbesondere ist die Breite d der Verbindungsstege 21 größer als der Abstand der zu verbindenden Einzelschalen. Die Breite des flexiblen Verbindungselements 22 ist demgegenüber wesentlich kleiner als der Abstand der Einzelschalen 25, 26.
Die Verbindungsstege 21 und das flexible Verbindungselement 22 verbinden die länglichen Einzelschalen 24, 25, 26, 27 etwa in der Mitte ihrer Längserstreckung. Es kann jedoch vorteilhaft sein, insbesondere das flexible Verbindungselement 22 an einem Ende der Einzelschalen anzuordnen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Einzelschalen an einem Ende fest miteinander verbunden sind, beispielweise durch einen Abschnitt eines Sammelraums. Bei großen Einzelschalen kann es vorteilhaft sein, über die Länge der Einzelschalen mehrere Verbindungsstege und flexible Verbindungselemente vorzusehen. Auch die Anordnung des flexiblen Verbindungselements und der Verbindungsstege können in Abhängigkeit des benötigten Toleranzausgleichs variieren. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, zwischen den äußeren Einzelschalen flexible Verbindungselemente anzuordnen und die mittleren Schalen durch einen im wesentlichen unelastischen Verbindungssteg zu verbinden. Auch zwischen allen Einzelschalen flexible Verbindungselemente vorzusehen, kann vorteilhaft sein. Weitere Anordnungen ergeben sich bei Ansaugvorrichtungen mit einer anderen Anzahl von Ansaugrohren, beispielsweise bei sechs oder acht Ansaugrohren.
In 4 ist das Verbindungselement 22 aus 3 vergrößert dargestellt. Das Verbindungselement 22 weist einen flexiblen Abschnitt 31 auf, der V-förmig ausgebildet ist und der etwa mittig zwischen den Einzelschalen 25 und 26 angeordnet ist. Der flexible Abschnitt 31 weist eine Breite c auf, die im Verhältnis zum Abstand zwischen den Einzelschalen 25 und 26 klein ist. Durch die geringe Breite c des flexiblen Abschnitts 31 ist das Verbindungselement 22 in allen drei Raumrichtungen flexibel. Auch ein Verkippen der Einzelschalen gegeneinander ist möglich. Die Spitze 33 des V-förmig ausgebildeten Abschnitts 31 ist abgerundet ausgeführt, wodurch ein Brechen an dieser Stelle vermieden wird. Über die Verbindungsabschnitte 32 ist der flexible Abschnitt 31 mit dem Flansch 23 der Einzelschalen 25, 26 verbunden. Die Verbindungsabschnitte 32 sind gegenüber dem flexiblen Abschnitt 31 verbreitert ausgeführt, so daß eine gute Anbindung des Verbindungselements an die Einzelschalen gewährleistet ist.
In 5 ist eine andere Ausführungsvariante des flexiblen Abschnitts 31 dargestellt. Der zwischen den Verbindungsabschnitten 32 angeordnete flexible Abschnitt 31 ist zick-zack-förmig ausgebildet, wobei jede Spitze 33 abgerundet ausgeführt ist. Im Ausführungsbeispiel weist der flexible Abschnitt 31 fünf Spitzen 33 auf, es kann jedoch eine davon abweichende Anzahl von Spitzen 33 vorteilhaft sein.
Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der flexible Abschnitt 31 kreisförmig ausgebildet. Der flexible Abschnitt 31 ist direkt mit den Flanschen 23 der Schalen 25, 26 verbunden.
In 7 ist ein elliptisch ausgebildeter flexibler Abschnitt 31 dargestellt, der über Verbindungsabschnitte 32 mit den Flanschen 23 verbunden ist. Der in 8 dargestellte Verbindungsabschnitt 32 ist omegaförmig ausgebildet. Außer den dargestellten Ausführungsvarianten können auch andere Ausführungsformen für den flexiblen Abschnitt 31 vorteilhaft sein.

Claims

Ansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei die Ansaugvorrichtung (1) einen Grundkörper (2) und ein Deckelelement (3; 20) umfaßt, die miteinander fest verbunden sind und die mindestens zwei Ansaugrohre (4, 5, 6, 7) bilden, wobei das Deckelelement (3; 20) miteinander verbundene Einzelschalen (14, 15, 16, 17; 24, 25, 26, 27) umfaßt und jede Einzelschale (14, 15, 16, 17; 24, 25, 26, 27) einen Wandabschnitt eines Ansaugrohrs (4, 5, 6, 7) der Ansaugvorrichtung (1) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwischen zwei benachbarten Einzelschalen (25, 26) ein flexibles Verbindungselement (22) angeordnet ist, wobei das Verbindungselement (22) in allen drei Raumrichtungen flexibel ist.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (22) einen flexiblen Abschnitt (31) aufweist, der insbesondere mittig zwischen zwei Einzelschalen (25, 26) angeordnet ist.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Abschnitt (31) über seine Länge eine annähernd konstante Breite (c) aufweist.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (22) zwischen den Einzelschalen (25, 26) und dem flexiblen Abschnitt (31) angeordnete Verbindungsabschnitte (32) aufweist, die gegenüber dem flexiblen Abschnitt (31) verbreitert ausgeführt sind.
Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelelement (3) einstückig hergestellt ist.
Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Grundkörper (2) und Deckelelement (3) stoffschlüssig, insbesondere durch Vibrationsschweißen, miteinander verbunden sind.
Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Grundkörper (2) und Deckelelement (3) entlang ihrer Berührlinie (18) jeweils einen umlaufenden Flansch (12, 13; 23) aufweisen, an dem sie miteinander verbunden sind.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (22) im wesentlichen in der Ebene des Flansches (13; 23) des Deckelelements (3; 20) verläuft.
Ansaugvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (22) am Flansch (23) fixiert ist.
Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (b) des Flansches (23) größer als die Dicke (a) des Verbindungselements (22) ist.
Ansaugvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei benachbarten Einzelschalen (14, 15, 16, 17; 24, 25, 26, 27) ein flexibles Verbindungselement (22) angeordnet ist.