AT508409B1 - Brennkraftmaschine mit einer verbindungsanordnung für einen zylinderkopf - Google Patents

Brennkraftmaschine mit einer verbindungsanordnung für einen zylinderkopf Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Verbindungsanordnung (1) für einen Zylinderkopf (2), mit zumindest einem an einer Flanschfläche des Zylinderkopfes (2) im Bereich zumindest einer Strömungsöffnung (3a) anschließenden luft- oder gasabführender Teil (5), insbesondere einem Abgassammler oder einem Einlasssammler, wobei der Teil (5) durch zumindest eine Zylinderkopfflansch (4) und Teileflansch (7) übergreifende Spannbrücke (10) am Zylinderkopf (2) befestigbar ist, wobei mindestens eine schräge Klemmfläche (7a) des Zylinderkopfflansches (4) und/oder des Teileflansches (7) durch die Spannbrücke (10) kraftbeaufschlagbar ist, dass die Flansche (4, 7) in ihrer Flanschebene (8) gegeneinander gepresst sind. Um den Montageaufwand zu verringern und Bauraum einzusparen, ist vorgesehen, dass diametral zur Strömungsöffnung (3a) eine erste und eine zweite Spannbrücke (10, 11) angeordnet sind, wobei die Spannbrücken (10, 11) durch Spannschrauben (12) miteinander verschraubt sind, wobei die beiden Spannbrücken (10, 11) sich über mehrere in Längsrichtung des Zylinderkopfes (2) nebeneinander angeordnete Strömungsöffnungen (3a), vorzugsweise über mehrere Zylinder hinweg, erstrecken.

Description

österreichisches Patentamt AT508 409B1 2013-09-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Verbindungsanordnung für einen Zylinderkopf, mit zumindest einem an einer Flanschfläche des Zylinderkopfes im Bereich zumindest einer Strömungsöffnung anschließenden luft- oder gasabführender Teil, insbesondere einem Abgassammler oder einem Einlasssammler, wobei der Teil durch zumindest eine Zylinderkopfflansch und Teileflansch übergreifende Spannbrücke am Zylinderkopf befestigbar ist, wobei mindestens eine schräge Klemmfläche des Zylinderkopfflansches und/oder des Teileflansches durch die Spannbrücke kraftbeaufschlagbar ist, dass die Flansche in ihrer Flanschebene gegeneinander gepresst sind.
[0002] 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 Bau raum nachteilig beeinflusst.
[0003] Die DE 10 2008 029 020 A1 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.
[0004] Nachteilig ist, dass Gewindebohrungen am Zylinderkopf vorgesehen sein müssen, was einerseits den Herstellungsaufwand erhöht und andererseits die Gestaltungsfreiheit am Wassermantel einschränkt.
[0005] Weitere Klemmlösungen für die Befestigung von Abgassammlern an Zylinderköpfen sind aus den Veröffentlichungen 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 A1, DE 195 10 718 A1, DE 196 53 908 A1, DE 42 05 454 A1 oder DE 23 31 510 A1 bekannt. Bei den meisten dieser Lösungen sind aber Schrauben zur Befestigung vorgesehen und relativ viel Montageraum erforderlich.
[0006] Die DE 10 2008 035 069 A1 beschreibt eine KFZ-Verbrennungsmotor-Ansauganord-nung mit einem Saugrohr und einem Zwischenflanschelement. Das Saugrohr und das Zwischenflanschelement weisen jeweils einen Flansch auf, wobei die beiden Flansche aufeinander liegen und durch mindestens ein Spannelement miteinander verspannt werden. Das Spannelement wird von eine Keilklammer und einer zugeordneten Spannschraube gebildet, wobei die Keilklammer die beiden Flansche radial umfasst und axial miteinander verspannt. Die Spannschraube weist einen in eine radiale Gewindebohrung des Saugrohrflansches eingeschraubten Gewindebolzen auf. Somit sind zusätzliche arbeits- und kostenaufwändige Bearbeitungsschritte für das Saugrohr erforderlich.
[0007] Aus der WO 00/11924 A1 ist eine Rohrklemme bekannt, welche dazu dient, zwei Rohrflansche miteinander zu verbinden, wobei über die Rohrklemme ein um den Umfang gleichmäßiger Druck auf die miteinander verbundenen Flansche ausgeübt wird. Die Rohrklemme weist dabei ein V-förmiges Profil auf, wobei die beiden Schenkel der Rohrklemme auf keilförmige Anpressflächen der Flansche einwirken und diese zusammendrücken. Pro Rohr ist eine eigene Rohrklemme erforderlich.
[0008] Es ist die Aufgabe der Erfindung diese Nachteile zu vermeiden und eine alternative Befestigungsmöglichkeit für den Abgaskrümmer bzw. Einlasssammler am Zylinderkopf zu entwickeln, mit welcher der Montageaufwand verringert und Bauraum eingespart werden kann.
[0009] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass diametral zur Strömungsöffnung eine 1 /6 österreichisches Patentamt AT508 409 B1 2013-09-15 erste und eine zweite Spannbrücke angeordnet sind, wobei die Spannbrücken durch Spannschrauben miteinander verschraubt sind, wobei die beiden Spannbrücken sich über mehrere in Längsrichtung des Zylinderkopfes nebeneinander angeordnete Strömungsöffnungen, vorzugsweise über mehrere Zylinder hinweg, erstrecken.
[0010] 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.
[0011] Dabei kann vorgesehen sein, dass die erste und zweite Spannbrücke im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. In einer besonders einfachen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die beiden Spannbrücken baugleich ausgebildet und vorzugsweise durch V-förmige Klemmschienen gebildet sind, wobei vorzugsweise zwischen Zylinderkopfflansch und Teileflansch zumindest ein Passstift in entsprechenden Bohrungen des Zylinderkopfes und des Teiles angeordnet ist. Eine besonders sichere Verbindung zwischen dem Zylinderkopf und dem Teil ergibt sich, wenn beidseits jeder Strömungsöffnung eine die beiden Spannbrücken miteinander verbindende Spannschraube angeordnet ist.
[0012] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der ersten Spannbrücke zumindest eine erste Spannfläche des Zylinderkopfflansches und eine erste Klemmfläche des Teileflansches zugeordnet ist, und dass der zweiten Spannbrücke zumindest eine zweite Klemmfläche des Zylinderkopfflansches und/oder zumindest eine zweite Spannfläche des Teileflansches zugeordnet ist. Weiters ist es vorteilhaft, wenn gleichnamige Klemmflächen des Zylinderkopfflansches und/oder des Teileflansches in Längsrichtung des Zylinderkopfes betrachtet, fluchtend angeordnet sind. Dies ermöglicht eine besonders einfache Bearbeitung.
[0013] Eine besonders einfache Herstellung wird ermöglicht, wenn sich die erste Spannfläche und/oder die zweite Klemmfläche des Zylinderkopfflansches und/oder des Teileflansches über mehrere Strömungsöffnungen, vorzugsweise über mehrere Zylinder hinwegerstreckt.
[0014] Um eine besonders sichere Verbindung zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die ersten Klemmflächen des Zylinderkopfflansches und des Teileflansches V-förmig zueinander angeordnet sind, wobei die erste Spannbrücke mit diesen korrespondierende V-förmig angeordnete Spannflächen aufweist. Weiters kann vorgesehen sein, dass die zweiten Klemmflächen des Zylinderkopfflansches und des Teileflansches V-förmig zueinander angeordnet sind, wobei die zweite Spannbrücke mit diesen korrespondierende V-förmig angeordnete Spannflächen aufweist.
[0015] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
[0016] Es zeigen [0017] Fig. 1 eine Verbindungsanordnung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäß der Linie l-l in Fig. 2 und [0018] Fig. 2 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie ll-ll in Fig. 1.
[0019] Die Fig. 1 und 2 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 9 angeordnet sein kann.
[0020] Der Zylinderkopfflansch 4 und der Teileflansch 7 werden durch erste und zweite Spannbrücken 10, 11 gegeneinander gedrückt, wobei die Spannbrücken 10, 11 durch V-förmige 2/6 österreichisches Patentamt AT508 409B1 2013-09-15
Schienen gebildet sein können. Die im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Spannbrücken 10, 11 sind über Spannschrauben 12 miteinander verbunden und werden mit ihren V-förmig angeordneten Spannflächen 10a, 10b gegen erste Klemmflächen 4a des Zylinderkopfflansches 4 und erste Klemmflächen 7a des Teileflansches 7 bzw. über Spannflächen 11a, 11b der zweiten Spannbrücke 11 gegen zweite Klemmflächen 4b des Zylinderkopfflansches 4 und zweite Klemmflächen 7b des Teileflansches 7 gedrückt. Durch die V-Form wird eine Klemmkraft aufgebracht, die die Zylinderkopfflansche 4 und die Teileflansche 7 aneinanderpresst.
[0021] Wie in Fig. 2 ersichtlich ist, erstrecken sich die ersten und zweiten Spannbrücken 10, 11 über mehrere Strömungsöffnungen 3a der Gaswechselkanäle 3 hinweg. Die ersten bzw. zweiten Klemmflächen 4a, 4b des Zylinderkopfflansches 4 bzw. 7a, 7b des Teileflansches 7 sind in Längsrichtung des Zylinderkopfes 2 fluchtend und in parallel zur Längsachse des Zylinderkopfes 2 verlaufenden Ebenen angeordnet. Dies ermöglicht eine einfache Bearbeitung der Spannflächen 4a, 4b; 7a, 7b, da das Bearbeitungswerkzeug nur in Längsrichtung des Zylinderkopfes 2 bewegt werden muss. Dabei können die ersten bzw. zweiten Klemmflächen 4a, 4b bzw. 7a, 7b für alle Zylinder durchgehend oder zylinderweise voneinander beabstandet ausgebildet sein.
[0022] Um eine hohe Positioniergenauigkeit zu erreichen, kann zumindest ein in entsprechenden Passbohrungen des Zylinderkopfflansches 4 bzw. des Teileflansches 7 angeordnete Passstift 13 vorgesehen sein, welcher die Aufgabe der Zentrierung übernimmt.
[0023] Durch die eingesetzten Spannbrücken 10, 11, welche über die Schrauben 12 gegen die Klemmflächen 4a, 7a; 4b, 7b gepresst werden, kann eine gleichmäßige Verteilung der Spannkräfte und eine optimale Druckverteilung auf die Dichtung 9 erreicht werden. Darüber hinaus erlaubt die Klemmverbindung hohe gestalterische Freiheiten bei der Geometrie des angeflanschten Teiles 5, da Freigänge für Schrauben quer zur Flanschebene 8 entfallen können. Somit kann trotz kompakter Baugröße eine kostengünstige Befestigung des Teiles 5, beispielsweise eines Abgassammlers oder Einlasssammlers am Zylinderkopf 2 verwirklicht werden, wobei Gewindebohrungen am Zylinderkopf 2 entfallen. 3/6

Claims (10)

  1. österreichisches Patentamt AT508 409B1 2013-09-15 Patentansprüche 1. Brennkraftmaschine mit einer Verbindungsanordnung (1) für einen Zylinderkopf (2), mit zumindest einem an einer Flanschfläche des Zylinderkopfes (2) im Bereich zumindest einer Strömungsöffnung (3a) anschließenden luft- oder gasabführender Teil (5), insbesondere einem Abgassammler oder einem Einlasssammler, wobei der Teil (5) durch zumindest eine Zylinderkopfflansch (4) und Teileflansch (7) übergreifende Spannbrücke (10) am Zylinderkopf (2) befestigbar ist, wobei mindestens eine schräge Klemmfläche (7a) des Zylinderkopfflansches (4) und/oder des Teileflansches (7) durch die Spannbrücke (10) kraftbeauf-schlagbar ist, dass die Flansche (4, 7) in ihrer Flanschebene (8) gegeneinander gepresst sind, dadurch gekennzeichnet, dass diametral zur Strömungsöffnung (3a) eine erste und eine zweite Spannbrücke (10, 11) angeordnet sind, wobei die Spannbrücken (10, 11) durch Spannschrauben (12) miteinander verschraubt sind, wobei die beiden Spannbrücken (10, 11) sich über mehrere in Längsrichtung des Zylinderkopfes (2) nebeneinander angeordnete Strömungsöffnungen (3a), vorzugsweise über mehrere Zylinder hinweg, erstrecken.
  2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Spannbrücke (10, 11) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
  3. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits jeder Strömungsöffnung (3a) jeweils zumindest eine die beiden Spannbrücken (10, 11) miteinander verbindende Spannschraube (12), vorzugsweise normal zu den Längsachsen der Spannbrücken (10, 11), angeordnet ist.
  4. 4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Spannbrücke (10) zumindest eine erste Klemmfläche (4a) des Zylinderkopfflansches (4) und/oder eine erste Klemmfläche (7a) des Teileflansches (7) zugeordnet ist, und dass der zweiten Spannbrücke (11) zumindest eine zweite Klemmfläche (4b) des Zylinderkopfflansches (4) und/oder zumindest eine zweite Klemmfläche (7b) des Teileflansches (7) zugeordnet ist.
  5. 5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere gleichnamige Klemmflächen (4a, 7a; 4b, 7b) des Zylinderkopfflansches (4) und/oder des Teileflansches (7) voneinander beabstandet ausgebildet sind, wobei die gleichnamigen Klemmflächen (4a, 7a; 4b, 7b) des Zylinderkopfflansches (4) und/oder des Teileflansches (7) in Längsrichtung des Zylinderkopfes (2) betrachtet, fluchtend zueinander angeordnet sind.
  6. 6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Klemmfläche (4a, 7a) und/oder die zweite Klemmfläche (4b, 7b) des Zylinderkopfflansches (4) und/oder des Teileflansches (7) über mehrere Strömungsöffnungen (3a), vorzugsweise über mehrere Zylinder hinweg erstreckt.
  7. 7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Klemmflächen (4a, 7a) des Zylinderkopfflansches (4) und des Teileflansches (7) V-förmig zueinander angeordnet sind, wobei die erste Spannbrücke (10) mit diesen korrespondierende V-förmig angeordnete Spannflächen (10a, 10b) aufweist.
  8. 8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Klemmflächen (4b, 7b) des Zylinderkopfflansches (4) und des Teileflansches (7) V-förmig zueinander angeordnet sind, wobei die zweite Spannbrücke (11) mit diesen korrespondierende V-förmig angeordnete Spannflächen (11a, 11b) aufweist.
  9. 9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spannbrücken (10, 11) baugleich ausgebildet und vorzugsweise durch V-förmige Schienen gebildet sind. 4/6 österreichisches Patentamt AT508 409B1 2013-09-15
  10. 10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Zylinderkopfflansch (4) und Teileflansch (7) zumindest ein Passstift (13) in entsprechenden Passbohrungen des Zylinderkopfes (2) und des Teiles (5) angeordnet ist. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 5/6
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