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Die Erfindung betrifft eine Motorradansaugluftführung für einen Motorradverbrennungsmotor. Aus der
DE 101 36 935 A1 ist eine Ansaugluftführung gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs bekannt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Ansaugluftführung für einen Motorradverbrennungsmotor beschrieben, dies ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung aufzufassen.
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Bei einem Motorradverbrennungsmotor ist nicht nur die Abgasführung (Auspuff) eine Quelle für Schallemissionen, auch über die Ansaugluftführung kann es zu Schallemissionen kommen. Ein generelles Entwicklungsziel ist es, Schallemissionen nur in einem gewissen, teilweise gesetzlich vorgegebenen, Rahmen zu zulassen. Weiter ist die Leistung des Motorradverbrennungsmotors insbesondere durch die Menge der in die Brennräume zuführbaren Luft begrenzt, daher wird ein geringer Strömungswiderstand für den Ansaugluftvolumenstrom angestrebt.
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Ein geringer Strömungswiderstand in der Ansaugluftführung ist beispielsweise über große Kanalquerschnitt in diesem Bereich erreichbar. Andererseits werden durch größere Kanalquerschnitt in der Ansaugluftführung größere Schallemissionen verursacht.
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Die
DE 101 36 935 A1 schlägt eine Ansaugluftführung für einen Verbrennungsmotor in Hubkolbenbauweise mit einer Ventileinrichtung zum Verändern des Kanalquerschnitts der Ansaugluftführung vor.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Motorradansaugluftführung mit verbesserter Steuerbarkeit anzugeben. Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem ersten Patentanspruch, sowie einen Motorradrahmen mit einer solchen Motorradansaugluftführung nach Anspruch 6 gelöst, zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils Gegensand der abhängigen Ansprüche.
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Im Sinne der Erfindung ist unter einer Motorradansaugluftführung eine Einrichtung zum Zuführen von Luft aus der Umgebung eines Motorrads in einen oder mehrere Brennräume eines Motorradverbrennungsmotors zu verstehen. Die Motorradansaugluftführung ist dazu eingerichtet, einen Ansaugluftvolumenstrom, also einen Volumenstrom aus Luft, aus der Umgebung eines Motorrads dem Motorradverbrennungsmotor zu zuführen. In dem oder den Brennräumen des Motorradverbrennungsmotors wird Kraftstoff unter Zufuhr des Ansaugvolumenstroms verbrannt. Unter dem Motorradverbrennungsmotor ist eine thermische Kraftmaschine mit innerer Verbrennung zu verstehen, welche in Hubkolbenbauweise ausgebildet ist und vorzugsweise nach dem Otto-Viertaktprinzip betreibbar ist.
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Die Motorradansaugluftführung weist insbesondere einen Rohluftkanal, einen Luftfilter und einen Reinluftkanal auf. Vorzugsweise ist der Ansaugluftvolumenstrom mit dem Rohluftkanal dem Luftfilter zuführbar. Vorzugsweise ist der Rohluftkanal einteilig oder bevorzugt mehrteilig ausgebildet. Weiter ist der Rohluftkanal wenigstens abschnittsweise mehrflutig ausgebildet und weist abschnittsweise einen ersten Rohluftteilkanal und einen zweiten Rohluftteilkanal auf (zwei Fluten), welche insbesondere dazu eingerichtet sind, jeweils einen Teil des Ansaugluftvolumenstroms zu führen.
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Vorzugsweise sind die beiden Rohluftteilkanäle symmetrisch zueinander ausgebildet.
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Der Luftfilter ist zum Filtern des Ansaugluftvolumenstroms eingerichtet. Der Luftfilter ist vom Ansaugluftvolumenstrom durchströmbar und weiter vorzugsweise ist der Ansaugluftvolumenstrom, nach dem dieser den Luftfilter durchströmt hat, durch den Reinluftkanal in Richtung zum Motorradverbrennungsmotor führbar. Bezogen auf die planmäßige Strömungsrichtung des Ansaugluftvolumenstroms aus der Umgebung zum Motorradverbrennungsmotor durchströmt dieser zuerst den Rohluftkanal, danach den Luftfilter und als letztes den Reinluftkanal, so dass der Rohluftkanal stromaufwärts dem Luftfilter angeordnet ist und der Reinluftkanal stromabwärts dem Luftfilter.
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Im Rohluftkanal ist ein Ansaugluftsteuerungsventil vorgesehen. Das Ansaugluftsteuerungsventil ist dazu eingerichtet, selektiv die vom Ansaugluftvolumenstrom durchströmbare Querschnittsfläche zu Verändern.
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Die beiden Rohluftteilkanäle sind in einem Sammelbereich des Rohluftkanals zusammengeführt. Vorzugsweise schließt sich an den Sammelbereich der Luftfilter, vorzugsweise unmittelbar, an. Insbesondere der Luftfilter weist gegenüber einer frei durchströmbaren Querschnittsfläche einen erhöhten Strömungswiederstand auf, um die Vergrößerung des Strömungswiderstands gering zu halten, weist der Luftfilter eine große durchströmbare Querschnittsfläche auf. Der Rohluftkanal ist also insbesondere im Sammelbereich gegenüber dessen übrigen Verlauf aufgeweitet. Der erste und der zweite Rohluftteilkanal münden in den Sammelbereich des Rohluftkanals, diese sind also im Sammelbereich zusammengeführt. Untersuchungen haben gezeigt, dass sich im Sammelbereich strömungsberuhigte Bereiche ausbilden und, dass es daher besonders günstig ist, das Ansaugluftsteuerungsventil in diesem Sammelbereich und insbesondere in einem solchen strömungsberuhigten Bereich anzuordnen. Insbesondere durch diese Anordnung des Ansaugsteuerungsventils im Sammelbereich, vorzugsweise in einer strömungsberuhigten Zone, ergibt sich ein besonders geringer Strömungswiderstand für die Ansaugluftführung und damit ist eine verbesserte Ansaugluftführung darstellbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Ansaugluftführungsventil ein erstes und ein zweites Ansaugluftsteuerelement auf, weiter vorzugsweise weist das Ansaugluftführungsventil weitere Ansaugluftsteuerelemente auf. Insbesondere zum Steuern des Ansaugluftvolumenstroms, vorzugsweise zum Steuern der Größe des Ansaugluftvolumenstroms, sind diese Ansaugluftsteuerelement zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position hin und her bewegbar. Vorzugsweise sind diese Ansaugluftsteuerelemente als drehbare Steuerwalzen und bevorzugt als, insbesondere schwenkbare, Ansaugluftsteuerklappen ausgebildet. In der geschlossenen Position einer oder beider der Ansaugluftsteuerelemente ist die vom Ansaugluftvolumenstrom durchströmbare Querschnittsfläche im Rohluftkanal, gegenüber der vom Ansaugluftvolumenstrom durchströmbaren Querschnittsfläche im geöffneten Zustand, verkleinert. Vorzugsweise sind die beiden Ansaugluftsteuerelemente getrennt voneinander ansteuerbar und bevorzugt sind diese synchron zueinander ansteuerbar. Insbesondere durch die Ausgestaltung des Ansaugluftführungsventils mit mehreren Ansaugluftsteuerelementen sind eine besonders gute Steuerbarkeit und insbesondere auch eine schnelle Reaktionszeit des Ansaugluftführungsventils erreichbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erste Rohlufteilkanal mit einem ersten Ansaugluftsteuerelement, vorzugsweise einer Ansaugluftsteuerklappe, wenigstens teilweise, absperrbar. Weiter vorzugsweise ist der zweite Rohluftteilkanal mit einem zweiten Ansaugluftsteuerelement, vorzugsweise einer Ansaugluftsteuerklappe, wenigstens teilweise absperrbar. Dabei sind diese Ansaugluftsteuerelemente, wie dargelegt, zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Position bewegbar und damit kann dieses wenigstens teilweise absperren selektiv erfolgen. Insbesondere durch das unmittelbare absperren der Rohluftteilkanäle oder wenigstens eines dieser Rohluftteilkanäle ist eine besonders gute Steuerbarkeit der Motorradansaugluftführung erreichbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Rohluftkanal einen Rohluftbypasskanal auf, welcher dazu eingerichtet ist, einen Rohluftbypassvolumenstrom an dem Ansaugluftführungventil vorbeizuführen. Der Rohluftbypassvolumenstrom ist insbesondere ein Teilvolumenstrom des Ansaugluftvolumenstroms. Insbesondere durch den Rohluftbypasskanal ist sichergestellt, dass ein bestimmter Teilvolumenstrom des Ansaugluftvolumenstroms unbeeinflusst durch das Ansaugluftführungsventil durch die Motorradansaugluftführung strömen kann und so kann einerseits das Ansaugluftführungsventil kleiner ausgeführt werden und es verbleibt ein Teilvolumenstrom für einen Notbetrieb, sollte das Ansaugluftführungsventil ausfallen.
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Vorzugsweise weist der Rohluftkanal zwei Rohluftbypasskanäle auf. Vorzugsweise sind diese beiden Rohluftbypasskanäle derart angeordnet, dass jeweils ein Ansaugluftsteuerelement vollständig mittels eines der Rohluftbypasskanäle umströmbar ist, vorzugsweise ist jedem Ansaugluftsteuerelement ein eigener Rohluftbypasskanal zugeordnet. Insbesondere mittels mehrerer Rohluftbypasskanäle ist ein besonders sicherer Betrieb der Motorradansaugluftführung darstellbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schneidet eine gedachte Abstandsebene die beiden Rohluftteilkanäle. Insbesondere ist diese Abstandsebene orthogonal zu einer Strömungsrichtung in einem der beiden Rohluftteilkanäle ausgerichtet. Die Querschnitte der Rohluftteilkanäle, welche sich durch den Schnitt dieser mit der Abstandsebene ergeben, liegen in einer Einhüllfläche in der Abstandsebene. Dabei ist die Einhüllfläche eine einzige Fläche, welche diese beiden Querschnitte der Rohluftteilkanäle, sowie die zwischen diesen Querschnitten liegende Fläche einhüllt. Unter diesem zwischen den beiden Querschnitten der Rohluftteilkanäle liegenden Flächeninhalt ist eine sogenannte Sperrfläche zu verstehen. Bildlich gesprochen ergibt sich diese Sperrfläche als die Fläche in der Abstandsebene die außerhalb der Rohluftteilkanäle liegt und teilweise durch diese begrenzt ist.
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Der Rohluftkanal erstreckt sich, insbesondere im Sammelbereich und vorzugsweise weiter stromabwärts, entlang einer gedachten Kanalerzeugungslinie. Vorzugsweise ist die Kanalerzeugungslinie als eine dreidimensional verlaufende Linie zu verstehen, welche insbesondere jeweils durch einen Flächenschwerpunkt einer Querschnittsfläche des Rohluftkanals verläuft, wobei die Querschnittsfläche vorzugsweise orthogonal zur Strömungsrichtung des Ansaugluftvolumenstroms ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist wenigstens eines der Ansaugluftsteuerelemente und bevorzugt sind beide Ansaugluftsteuerelemente in ihrer vollständig geöffneten Position, wenigstens teilweise oder vorzugsweise vollständig, innerhalb der Projektion der Sperrfläche entlang der Kanalerzeugungslinie angeordnet. Vorzugsweise sind die Ansaugluftsteuerelemente zu 40% oder mehr, bevorzugt zu 60% oder mehr und besonders bevorzugt zu 80% oder mehr, innerhalb der Projektion der Sperrfläche entlang der Kanalerzeugungslinie angeordnet.
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Insbesondere durch eine derartige Anordnung sind die oder ist das Ansaugluftsteuerelement stromabwärts zu der Sperrfläche angeordnet und Untersuchungen haben gezeigt, dass sich in dem beschriebenen Bereich eine strömungsberuhigte Zone, umgangssprachlich ein Windschatten, bildet und die Ansaugluftsteuerelemente hier vorteilhaft positioniert werden können. In diesem Sinn ist unter einer strömungsberuhigten Zone ein Bereich des Rohluftkanals, stromabwärts zu dessen zwei- oder mehrflutiger Ausgestaltung zu verstehen, welcher durch den Ansaugluftvolumenstrom nicht oder nur wenig angeströmt wird. Bildlich gesprochen befinden sich die Ansaugluftsteuerelemente, insbesondere durch die vorgeschlagene Positionierung, somit in einem Windschatten und verursachen damit in ihrer geöffneten Position einen geringen oder keinen Strömungswiderstand.
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Es ist vorgesehen, die oben vorgeschlagene Motorradansaugluftführung an einem Motorradrahmen zu befestigen. Vorzugsweise ist die Motorradansaugluftführung derart am Motorradrahmen angeordnet, dass der erste Rohluftteilkanal und der zweite Rohluftteilkanal einen Lenkkopfbereich des Motorradrahmens wenigstens teilweise umschließen.
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Unter dem Lenkkopfbereich des Motorradrahmens ist ein Bereich dieses Rahmens zu verstehen, welcher zur drehbaren Aufnahme einer Motorradvorderradgabel eingerichtet ist. Bezogen auf die Geradeausfahrt verläuft einer der beiden Rohluftteilkanäle an der linken Seite des Lenkkopfbereichs und der andere der beiden Rohluftteilkanäle an der rechten Seite des Lenkkopfbereichs. Vorzugsweise weist der Motorradrahmen zum Durchführen der beiden Rohluftteilkanäle jeweils eine Ausnehmung auf, welche an der linken bzw. an der rechten Seite des Lenkkopfbereichs durch den Motorradrahmen hindurch geführt ist. Insbesondere durch eine derartige Ausgestaltung des Motorradrahmens mit der vorgeschlagenen Motorradansaugluftführung ist ein besonders geringer Bauraumbedarf erreichbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Kanalinnenwandung wenigstens eines der beiden Rohluftteilkanäle, vorzugsweise beider Rohluftteilkanäle, durch eine Außenoberfläche des Lenkkopfbereichs gebildet. Dabei ist diese Kanalinnenwandung durch den jeweiligen Rohluftteilkanalvolumenstrom beim Durchströmen des Rohluftteilkanals kontaktierbar. Insbesondere durch eine derartige Ausgestaltung ist ein besonders großer durchströmbarer Querschnitt im Bereich der Rohluftteilkanäle erreichbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schneidet die Abstandsebene den Lenkkopfbereich. Vorzugsweise ergibt sich die Sperrfläche als eine Querschnittsfläche dieses Lenkkopfbereichs in der Abstandsebene. Insbesondere durch eine derartige Ausgestaltung ist eine besonders betriebssichere Motorradansaugluftführung darstellbar.
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Einzelne Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung sind den nachfolgend erläuterten, teilweise schematisierten Figuren entnehmbar, dabei zeigt:
- 1: eine Schnittdarstellung der Motorradansaugluftzuführung,
- 2: eine Ansicht der Abstandsebene,
- 3: eine perspektivische Schnittdarstellung der Motorradansaugluftzuführung.
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In 1 ist ein Schnitt durch eine Motorradansaugluftführung in einer Draufsicht dargestellt. Der Ansaugluftvolumenstrom 4 wird über den Rohluftkanal 1 dem Luftfilter 2 zugeführt, welcher den Ansaugluftvolumenstrom 4 beim Durchströmen reinigt. Nach dem Luftfilter 2 tritt der Ansaugluftvolumenstrom 4 in den Reinluftkanal 3 ein. Im Reinluftkanal 3 sind Drosselklappen (nicht dargestellt) vorgesehen, mit welchen die Leistungsabgabe des Motorradverbrennungsmotors (nicht dargestellt) steuerbar ist.
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Der Rohluftkanal 1 ist abschnittsweise zweiflutig ausgestaltet und weist einen ersten Rohluftteilkanal 13 und einen zweiten Rohluftteilkanal 14 auf. Die beiden Rohluftteilkanäle 13, 14 sind dazu eingerichtet, einen ersten Rohluftvolumenstrom 17 und einen zweiten Rohluftvolumenstrom 18 um den Lenkkopfbereich 12 des Motorradrahmens (nicht dargestellt) herum zu führen. Im Lenkkopfbereich 12 ist die Motorradvorderradgabel (nicht dargestellt) drehbar gelagert. Die Außenoberfläche 21 des Lenkkopfbereichs 12 bildet die Kanalinnenwandung in demjenigen Teilbereich, in welchem der Rohluftkanal 1 zweiflutig ausgestaltet ist. Durch diese Ausgestaltung ist diese Außenoberfläche 21 unmittelbar von den Rohlufteilvolumenströme 17, 18 kontaktierbar.
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Weiter weist der Rohluftkanal 1 einen ersten Rohluftbypasskanal 7 und einen zweiten Rohluftbypasskanal 8 auf. Durch die Rohluftbypasskanäle 7, 8 strömt jeweils ein Bypassvolumenstrom 9, 10 an dem Ansaugluftführungventil 22 vorbei.
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Mit den beiden Rohluftbypasskanäle 7, 8 ist jeweils ein Teilvolumenstrom 9, 10 aus dem Ansaugluftvolumenstrom 4 bzw. aus den Rohluftteilvolumenströmen 17, 18 abzweigbar und um das Ansaugluftführungventil 22 mit den Ansaugluftklappen 5, 6 herumführbar.
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Die die Ansaugluftklappen 5, 6 sind in Pfeilrichtung 23 hin und her bewegbar und somit aus einer geschlossenen in eine geöffnete Position und umgekehrt überführbar. Die Ansaugluftklappen 5, 6 sind in der vollständig geöffneten Position dargestellt. Durch das Verschwenken der Ansaugluftklappen 5, 6 in Richtung 23, ist die für den Ansaugluftvolumenstrom 4 durchströmbare Querschnittsfläche des Rohluftkanals 1 im Bereich des Ansaugluftführungventils 22 veränderbar.
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Der Rohluftkanal 4 erstreckt sich entlang der Kanalerzeugungslinie 19, diese ist als Strichzweipunktlinie dargestellt. Der Rohluftkanal 1 ist durch die gedachte Abstandsebene 11 in seinem zweiflutigen Bereich geschnitten. Dabei ist die Abstandsebene 11 an der breitesten Stelle des Lenkkopfbereichs 12 angeordnet und orthogonal zu der Strömungsrichtung 18 des Teilvolumenstroms im zweiten Rohluftteilkanal 14.
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In 2 ist eine exemplarische Ansicht der Abstandsebene 11 dargestellt. Dabei sind die Querschnitte der Rohluftteilkanäle 13, 14 in dieser Darstellung mit kreisrunden Querschnitt gezeigt. Dieser kreisrunde Querschnitt ist als exemplarisch zu verstehen und kann in andere Ausführungsformen von dieser Form abweichen, insbesondere wenn der Lenkkopfbereich einen Teil der Kanalwandung der Rohluftteilkanäle 13, 14 bildet.
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Die Rohluftteilkanäle 13, 14 sind zum Führen der Rohluftteilvolumenströme 17, 18 eingerichtet. Sowohl die Querschnitte der Rohluftteilkanäle 13, 14, als auch die sich zwischen diesen erstreckende Fläche 16, ist in der Abstandsebene 11 von der Einhüllfläche 15 umfasst.
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Der in Kreuzschraffur dargestellte Bereich 16 der Einhüllfläche 15 ist die sogenannte Sperrfläche 16. Durch diese Sperrfläche 16 gibt es keinerlei Strömung des Ansaugluftvolumenstroms der in dem Rohluftkanal geführt ist. Die Ansaugluftklappen 5, 6 liegen erkennbar zu einem großen Teil innerhalb der Projektion der Sperrfläche 16 und damit im Windschatten des Lenkkopfbereichs. Insbesondere durch diese Ausgestaltung ist es ermöglicht, dass der Ansaugluftvolumenstrom durch die Ansaugluftklappen steuerbar ist und zusätzlich verursachen diese in ihrer geöffneten Position nahezu keinen Strömungswiderstand, da sie vom Ansaugluftvolumenstrom in dieser Stellung nicht angeströmt werden.
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In 3 ist die Motorradansaugluftführung perspektivisch in einer Schnittdarstellung gezeigt. Der Ansaugluftvolumenstrom 4 gelangt über den Rohluftkanal 1 in die Motorradansaugluftführung. Im Lenkkopfbereich 12 ist die Motorradansaugluftführung am Motorradrahmen angeordnet. In diesem Bereich 12, teilt sich der Rohluftkanal in zwei Fluten auf und umströmt diesen. Die Außenoberfläche des Lenkkopfs des Motorradrahmens (nicht dargestellt), bildet dabei jeweils die innere Kanalwandung (nicht dargestellt) der Rohluftteilkanäle 13, 14. Der Rohluftkanal 1 ist mittels der Dichtlippe 24 gegenüber dem Motorradrahmen (nicht dargestellt) abgedichtet, so dass keine Luft zwischen Motorradrahmen und Rohluftkanal entweichen kann.
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Die Ansaugluftklappen 5, 6 des Ansaugluftführungsventils 22 sind in ihrer vollständig geschlossenen Position gezeigt. Zum Verändern ihrer Stellung und damit der Sperrwirkung, sind die Ansaugluftklappen 5, 6 jeweils in Richtung 23 schwenkbar. In der geschlossenen Position ist die Schallemission über die Motorradansaugluftführung, gegenüber der Schallemission in geöffneter Position, verringert. Der Ansaugluftvolumenstrom 4 teilt sich auf die Rohluftbypasskanäle 7, 8 auf und strömt an den geschlossenen Ansaugluftklappen 5, 6 als Bypassvolumenströme 9, 10 vorbei zum Luftfilter 2. Durch den Luftfilter 2 wird der Ansaugluftvolumenstrom 4 beim Durchströmen gereinigt und wird über den Reinluftkanal 3 dem Motorradverbrennungsmotor (nicht dargestellt) zugeführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10136935 A1 [0001, 0005]