AT508233A2 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH A CONNECTION ASSEMBLY FOR A CYLINDER HEAD - Google Patents

INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH A CONNECTION ASSEMBLY FOR A CYLINDER HEAD Download PDF

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Description

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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Verbindungsanordnung für einen Zylinderkopf, mit zumindest einem an einem Zylinderkopfflansch im Bereich zumindest einer Strömungsöffnung über einen Teileflansch anschließenden luft- oder gasabführender Teil, insbesondere einem Abgassammler oder einem Einlasssammler, wobei der Teil durch zumindest Spanneinrichtung am Zylinderkopf befestigbar ist. Üblicherweise werden Abgassammler durch Schrauben am Zylinderkopf befestigt, wobei pro Auslasskanal mehrere Schrauben vorgesehen sind. Dies schränkt aber die Konstruktionsfreiheiten stark ein, da die Schrauben auch bei eingebauter Brennkraftmaschine zugänglich sein müssen. Durch die nötigen Schraubenfreigänge und den Arbeitsraum zum Ansetzen des Werkzeuges wird der Bauraum nachteilig beeinflusst.The invention relates to an internal combustion engine having a connection arrangement for a cylinder head, with at least one adjoining a cylinder head flange in the region of at least one flow opening via a part flange air or gasabführender part, in particular an exhaust manifold or an intake manifold, wherein the part by at least clamping device on the cylinder head can be fastened , Usually exhaust manifolds are fastened by screws to the cylinder head, wherein per screw outlet more screws are provided. However, this limits the design freedom greatly, since the screws must be accessible even when installed internal combustion engine. Due to the necessary Schraubenfreigänge and the working space for applying the tool, the space is adversely affected.

Die DE 10 2008 029 020 Al beschreibt eine Brennkraftmaschine mit einem einen integrierten Abgaskrümmer aufweisenden Zylinderkopf, an dem ein abgasführendes Aggregat mittels einer Klemmflanschvorrichtung montiert ist, wobei die Klemmflanschvorrichtung einen dem Zylinderkopf zugeordneten Zylinderflansch und einen dem Aggregat zugeordneten Aggregat-Flansch aufweist, wobei die Flansche in ihrer Flanschebene gegeneinander gedrückt sind. Um dies zu erreichen, ist mindestens eine in Richtung der Flanschebene montierte, den Zylinderflansch und den Aggregatflansch übergreifende, durch zumindest eine Schräge klemmend auf die beiden Flansche wirkende Spannbrücke vorgesehen. Die Spannbrücke ist über Schrauben direkt mit dem Zylinderkopf verschraubt.DE 10 2008 029 020 A1 describes an internal combustion engine having an integrated exhaust manifold having a cylinder head to which an exhaust gas-carrying unit is mounted by means of a Klemmflanschvorrichtung, wherein the Klemmflanschvorrichtung a cylinder head associated with the cylinder flange and an aggregate associated with the unit flange, wherein the flanges are pressed against each other in their flange plane. In order to achieve this, at least one tensioning bridge mounted in the direction of the flange plane and extending over the cylinder flange and the assembly flange, by clamping action acting on at least one bevel on the two flanges, is provided. The clamping bridge is bolted directly to the cylinder head via screws.

Nachteilig ist, dass Gewindebohrungen am Zylinderkopf vorgesehen sein müssen, was einerseits den Herstellungsaufwand erhöht und andererseits die Gestaltungsfreiheit am Wassermantel einschränkt.The disadvantage is that threaded holes must be provided on the cylinder head, which on the one hand increases the production cost and on the other hand limits the freedom of design on the water jacket.

Weitere Klemmlösungen für die Befestigung von Abgassammlern an Zylinderköpfen sind aus den Veröffentlichungen DE 10 2007 002 825 Al, WO 09/003668 Al, DE 10 2004 010 815 Al, DE 10 2004 037 865 Al, DE 102 51 771 Al, DE 44 30 339 Al, DE 195 10 718 Al, DE 196 53 908 Al, DE 42 05 454 Al oder DE 23 31 510 Al bekannt. Bei den meisten dieser Lösungen sind aber Schrauben zur Befestigung vorgesehen und relativ viel Montageraum erforderlich.Further clamping solutions for fastening exhaust gas collectors to cylinder heads are described in the publications DE 10 2007 002 825 A1, WO 09/003668 A1, DE 10 2004 010 815 A1, DE 10 2004 037 865 A1, DE 102 51 771 A1, DE 44 30 339 Al, DE 195 10 718 Al, DE 196 53 908 Al, DE 42 05 454 Al or DE 23 31 510 Al known. In most of these solutions but screws are provided for mounting and relatively much mounting space required.

Es ist die Aufgabe der Erfindung diese Nachteile zu vermeiden und eine alternative Befestigungsmöglichkeit für den Abgaskrümmer bzw. Einlasssammler amIt is the object of the invention to avoid these disadvantages and an alternative mounting option for the exhaust manifold or intake manifold on

Zylinderkopf zu entwickeln, mit welcher der Montageaufwand verringert und Bauraum eingespart werden kann.To develop cylinder head, which reduces the assembly effort and space can be saved.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Spanneinrichtung zumindest eine schwenkbar am Zylinderkopf gelagerte Spannwelle mit zumindest einem Spannelement aufweist, wobei die Spannwelle über zumindest einen Spannhebel zwischen einer Öffnungsstellung und einer Spannstellung verdrehbar ist.According to the invention this is achieved in that the clamping device has at least one pivotally mounted on the cylinder head clamping shaft with at least one clamping element, wherein the clamping shaft is rotatable via at least one clamping lever between an open position and a clamping position.

Durch Verdrehen der Spannwelle wird der Teleflansch über die vorzugsweise durch Nocken oder Exzenter gebildeten Spannelemente gegen den Zylinderkopfflansch gepresst, wobei der Spannhebel in der Spannstellung, vorzugsweise über eine Schraubverbindung fixiert werden kann.By rotating the tensioning shaft of the Teleflansch is pressed over the preferably formed by cams or eccentric clamping elements against the Zylinderkopfflansch, the clamping lever in the clamping position, preferably via a screw connection can be fixed.

Um eine feste Verbindung zwischen dem Teil und dem Zylinderkopf zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn pro Strömungsöffnung zumindest ein Spannelement auf der Spannwelle zwischen zwei Lagerbügeln angeordnet ist. Durch die beidseitige Lagerung am Zylinderkopf werden elastische Verformungen gering gehalten.In order to achieve a firm connection between the part and the cylinder head, it is advantageous if, per flow opening, at least one tensioning element is arranged on the tensioning shaft between two bearing brackets. Due to the two-sided storage on the cylinder head elastic deformations are kept low.

Eine rasche Montage- und Demontage bei gleichzeitig sicherer Befestigung des Teiles am Zylinderkopf wird ermöglicht, wenn auf den Teileflansch pro Strömungsöffnung ein erstes Spannelement einer ersten Spannwelle und ein zweites Spannelement einer zweiten Spannwelle angreift, wobei vorzugsweise die erste und die zweite Spannwelle parallel zueinander, vorzugsweise parallel zur Kurbelwelle, angeordnet sind.A rapid assembly and disassembly with simultaneous secure attachment of the part to the cylinder head is made possible when the sub-flange per flow opening, a first clamping element of a first clamping shaft and a second clamping element of a second clamping shaft engages, preferably the first and the second clamping shaft parallel to each other, preferably parallel to the crankshaft, are arranged.

Um eine rasche lagegenau Positionierung des Teiles am Zylinderkopf zu ermöglichen, ist in Weiterführung der Erfindung vorgesehen, dass zwischen Zylinderkopfflansch und Teileflansch zumindest ein Passstift in entsprechenden Passbohrungen des Zylinderkopfes und des Teiles angeordnet ist.In order to enable a rapid positionally accurate positioning of the part on the cylinder head, is provided in continuation of the invention that between the cylinder head flange and part flange at least a dowel pin is arranged in corresponding mating holes of the cylinder head and the part.

Die Verbindung zwischen Zylinderkopf und dem Abgas oder Luft führenden Teil erfolgt nur durch die Klemmeinrichtung, wobei am Zylinderkopf oder am Teil keine Schraube angreift. Dies ermöglicht es, den Herstellungs- und Montageaufwand zu verringern und die Zylinderkopfsammleranordnung sehr kompakt auszuführen.The connection between the cylinder head and the exhaust or air-carrying part takes place only through the clamping device, wherein the cylinder head or the part no screw attacks. This makes it possible to reduce the manufacturing and assembly costs and perform the cylinder head collector assembly very compact.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS.

Es zeigen Fig. 1 einen Zylinderblock einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einer Verbindungsanordnung in einer Schrägansicht, Fig. 2 den Zylinderkopf in einer Seitenansicht, Fig. 3 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie III - III in Fig. 2 in einer Öffnungsstellung der Klemmeinrichtung und1 shows a cylinder block of an internal combustion engine according to the invention with a connection arrangement in an oblique view, Fig. 2 shows the cylinder head in a side view, Fig. 3 shows the cylinder head in a section along the line III - III in Fig. 2 in an open position of the clamping device and

Fig. 4 den Zylinderkopf Fig. 3 den Zylinderkopf in einem Schnitt Analog zu Fig. 3 in einer Sperrstellung der Klemmeinrichtung.Fig. 4 shows the cylinder head Fig. 3, the cylinder head in a section analogous to FIG. 3 in a locking position of the clamping device.

Die Figuren zeigen eine Verbindungsanordnung 1 für einen Zylinderkopf 2, welcher mehrere Gaswechselkanäle 3 aufweist, die im Bereich einer Längsseite 2a des Zylinderkopfes 2 in Strömungsöffnungen 3a münden bzw. von diesen ausgehen. Die Gaswechselkanäle 3 können Einlasskanäle oder Auslasskanäle sein. An einem Zylinderkopfflansch 4 im Bereich der Strömungsöffnung 3a ist ein luft-oder abgasführender Teil 5 angeflanscht, welcher beispielsweise durch einen Sammler 6, entweder einem Einlasssammler oder einem Auslasssammler, oder ein anschließendes Aggregat, zum Beispiel ein Turbolader, gebildet sein kann. Der Zylinderkopfflansch 4 und der Teileflansch 7 des angeflanschten Teiles 5 sind in ihrer Flanschebene 8 gegeneinander gedrückt, wobei zwischen den beiden Flanschen 4, 7 eine Dichtung angeordnet sein kann.The figures show a connection arrangement 1 for a cylinder head 2, which has a plurality of gas exchange channels 3, which open into flow openings 3a in the region of a longitudinal side 2a of the cylinder head 2 and start from these. The gas exchange channels 3 may be inlet channels or outlet channels. An air or exhaust gas carrying part 5 is flanged to a cylinder head flange 4 in the region of the flow opening 3a, which may be formed, for example, by a collector 6, either an inlet header or an outlet header, or a subsequent aggregate, for example a turbocharger. The cylinder head flange 4 and the part flange 7 of the flanged part 5 are pressed against each other in their flange 8, wherein between the two flanges 4, 7, a seal can be arranged.

Der Zylinderkopfflansch 4 und der Teileflansch 7 werden durch eine nach Art einer Kniehebelspanneinrichtung wirkende Klemmeinrichtung 10 gegeneinander gedrückt, wobei die Klemmeinrichtung 10 zumindest eine erste und eine zweite schwenkbar über zylinderkopffeste Lager 14, 15 schwenkbar gelagerte Spannwelle 11, 12 aufweist. Jede Spannwelle 11, 12 weist pro Strömungsöffnung 3a ein Spannelement 16, 17 auf, wobei die Spannelemente 16, 17 durch Nocken 16a, 17a oder Exzenter gebildet sein können. Die Spannwellen 11, 12 können über Spannhebel 18, 19 verdreht werden, wobei im Ausführungsbeispiel an jedem Ende jeder Spannwelle ein Spannhebel 18, 19 drehfest mit der jeweiligen Spannwelle 11, 12 verbunden ist. In der Spannstellung werden die Teileflansche 7 über die Nocken 16a, 17a gegen zur Längsmittelebene 2a des Zylinderkopfes 2 geneigte Spannflächen 5a, 5b des Zylinderkopfflansches 4 gedrückt. In dieser Spannstellung können die Spannhebel 18, 19 über jeweils eine Schraubverbindung 20, 21 am Zylinderkopf 2 niedergespannt und fixiert werden.The cylinder head flange 4 and the part flange 7 are pressed against one another by a clamping device 10 which acts in the manner of a toggle clamping device, wherein the clamping device 10 has at least first and second pivotally mounted clamping shafts 11, 12 pivotably mounted over cylinder head fixed bearings 14, 15. Each clamping shaft 11, 12 has per flow opening 3a a clamping element 16, 17, wherein the clamping elements 16, 17 may be formed by cams 16a, 17a or eccentric. The tension shafts 11, 12 can be rotated via tension levers 18, 19, wherein in the embodiment at each end of each tensioning shaft, a tensioning lever 18, 19 rotatably connected to the respective tensioning shaft 11, 12 is connected. In the clamping position, the part flanges 7 are pressed against the longitudinal center plane 2a of the cylinder head 2 inclined clamping surfaces 5a, 5b of the cylinder head flange 4 via the cams 16a, 17a. In this clamping position, the clamping levers 18, 19 can be clamped and fixed via a respective screw 20, 21 on the cylinder head 2.

Wie in Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, sind die erste und die zweite Spannwelle 11, 12 parallel zueinander und in Längsrichtung des Zylinderkopfes 2, insbesondere parallel zu einer nicht weiter dargestellten Kurbelwelle beidseits der Strömungsöffnungen 3a angeordnet, wobei insbesondere jeweils eine erstes Spannelement 11 und eine zweites Spannelement 12 diametral zu einer Strömungsöffnung 3a angeordnet sind. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Krafteinwirkung auf die Teileflansche 4.As can be seen in FIGS. 1 and 2, the first and second clamping shafts 11, 12 are arranged parallel to one another and in the longitudinal direction of the cylinder head 2, in particular parallel to a crankshaft (not shown) on both sides of the flow openings 3 a, wherein in each case a first clamping element 11 and a second clamping element 12 are arranged diametrically to a flow opening 3a. This ensures a uniform force on the part flanges. 4

Um eine hohe Positioniergenauigkeit zu erreichen, kann zumindest ein in entsprechenden Passbohrungen 14 des Zylinderkopfflansches 4 bzw. des Teileflansches 7 angeordnete Passstift 13 vorgesehen sein, welcher die Aufgabe der Zentrierung übernimmt.In order to achieve a high positioning accuracy, at least one dowel pin 13 arranged in corresponding fitting bores 14 of the cylinder head flange 4 or the part flange 7 can be provided, which assumes the task of centering.

Claims (8)

9 9 9 9 9 9 9 9 9 · · ** - 4*- ........ PATENTANSPRÜCHE 1. Brennkraftmaschine mit einer Verbindungsanordnung (1) für einen Zylinderkopf (2), mit zumindest einem an einem Zylinderkopfflansch (4) im Bereich zumindest einer Strömungsöffnung (3a) über zumindest einen Teileflansch (7) anschließenden luft- oder gasabführender Teil (5), insbesondere einem Abgassammler oder einem Einlasssammler, wobei der Teil (5) durch zumindest Klemmeinrichtung (10) am Zylinderkopf (2) befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (10) zumindest eine zwischen einer Öffnungsstellung und einer Spannstellung schwenkbar am Zylinderkopf (2) gelagerte Spannwelle (11, 12) mit zumindest einem Spannelement (16, 17) aufweist, wobei das Spannelement (16, 17) in der Spannstellung an einer Spannfläche (5a, 5b) des Teileflansches (5) angreift.9 9 9 9 9 9 9 9 9 · · ** - 4 * - ........ PATENT CLAIMS 1. Internal combustion engine with a connection arrangement (1) for a cylinder head (2), with at least one on a cylinder head flange (4 ) in the region of at least one flow opening (3a) via at least one part flange (7) subsequent air or gasabführender part (5), in particular an exhaust manifold or an intake manifold, said part (5) by at least clamping means (10) on the cylinder head (2) can be fastened, characterized in that the clamping device (10) at least one between an open position and a clamping position pivotally mounted on the cylinder head (2) mounted clamping shaft (11, 12) with at least one clamping element (16, 17), wherein the clamping element (16, 17) engages in the clamping position on a clamping surface (5a, 5b) of the part flange (5). 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannhebel (18, 19) in der Spannstellung, vorzugsweise über eine Schraubverbindung (20, 21), fixierbar ist.2. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the clamping lever (18, 19) in the clamping position, preferably via a screw connection (20, 21), can be fixed. 3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass pro Strömungsöffnung (3a) zumindest ein Spannelement (16, 17) auf der Spannwelle (11, 12) zwischen zwei Lagern (14, 15) angeordnet ist.3. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that per flow opening (3a) at least one clamping element (16, 17) on the clamping shaft (11, 12) between two bearings (14, 15) is arranged. 4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Teileflansch (7) pro Strömungsöffnung (3a) ein erstes Spannelement (16) einer ersten Spannwelle (11) und ein zweites Spannelement (17) einer zweiten Spannwelle (12) angreift.4. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the part flange (7) per flow opening (3a) a first clamping element (16) of a first clamping shaft (11) and a second clamping element (17) of a second clamping shaft (12 ) attacks. 5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Spannwelle (11, 12) parallel zueinander, vorzugsweise parallel zur Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, angeordnet sind.5. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first and the second clamping shaft (11, 12) are arranged parallel to one another, preferably parallel to the crankshaft of the internal combustion engine. 6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (16, 17) als Nocken (16a, 17a) oder Exzenter ausgebildet ist.6. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the clamping element (16, 17) as a cam (16a, 17a) or eccentric is formed. 7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Zylinderkopfflansch (4) und Teileflansch (7) zumindest ein Passstift (13) in entsprechenden Passbohrungen (14) des Zylinderkopfes (2) und des Teiles (5) angeordnet ist.7. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that between the cylinder head flange (4) and part flange (7) at least one dowel pin (13) in corresponding fitting bores (14) of the cylinder head (2) and the part (5) is arranged , 8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die Spannflächen (5a, 5b) geneigt zu einer Längsmittel hochebene (2a) des Zylinderkopf (2) ausgebildet sind.8. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the clamping surfaces (5 a, 5 b) inclined to a longitudinal center plane (2 a) of the cylinder head (2) are formed. intähwalt Dipl.-Ing. Mag. Michael Babeluk A-1150 Wien, Mariahilfer Sartal 39/17 Tal.: (*43 1) 9$2 89 334) Fa« M3 1) 892 «· 333 2010 08 12 Fu/Scintähwalt Dipl.-Ing. Michael Babeluk A-1150 Vienna, Mariahilfer Sartal 39/17 Tal .: (* 43 1) 9 $ 2 89 334) Fa «M3 1) 892« · 333 2010 08 12 Fu / Sc
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