AT509690B1 - Brennkraftmaschine mit einer verbindungsanordnung für einen zylinderkopf - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine 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 eine Flanschebene aufweisenden Teileflansch (7) anschließenden luft- oder gasführenden Teil (5), insbesondere einem Abgassammler oder einem Einlasssammler, wobei der Teil (5) durch zumindest Klemmeinrichtung (10) am Zylinderkopf (2) befestigbar ist, wobei die Klemmeinrichtung (10) zumindest eine Keilverbindung (11, 12) mit einem eine erste Keilfläche (13a) ausbildenden ersten Keilelement (13) und einem eine zweite Keilfläche (14a) ausbildenden zweiten Keilelement (14) aufweist, wobei zumindest eines der beiden Keilelemente (13, 14) relativ zum anderen Keilelement (14, 13) in einer Spannrichtung (S) verschiebbar ist und wobei die beiden parallel zueinander ausgebildeten, einander zugewandten Keilflächen (13a, 14a) zur Spannrichtung (S) und zur Flanschebene (8) geneigt ausgebildet sind, so dass die Keilelemente (13, 14) bei einer Relativverschiebung an ihren zueinandergewandten Keilflächen (13a, 14a) aneinander gepresst werden. Um den Montageaufwand zu verringern und Bauraum einzusparen, ist vorgesehen, dass die Keilflächen (13a, 14a) der ersten und zweiten Keilverbindungen (11, 12) parallel zueinander ausgebildet sind.

Description

österreichisches pstentamt AT509 690B1 2013-10-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Verbindungsanordnung für einen Zylinderkopf, mit zumindest einem an einem Zylinderkopfflansch im Bereich zumindest einer Strömungsöffnung über zumindest einen eine Flanschebene aufweisenden Teileflansch anschließenden luft- oder gasführenden Teil, insbesondere einem Abgassammler oder einem Einlasssammler, wobei der Teil durch zumindest Klemmeinrichtung am Zylinderkopf befestigbar ist, wobei die Klemmeinrichtung zumindest eine Keilverbindung mit einem eine erste Keilfläche ausbildenden ersten Keilelement und einem eine zweite Keilfläche ausbildenden zweiten Keilelement aufweist, wobei zumindest eines der beiden Keilelemente relativ zum anderen Keilelement in einer Spannrichtung verschiebbar ist und wobei die beiden parallel zueinander ausgebildeten, einander zugewandten Keilflächen zur Spannrichtung und zur Flanschebene geneigt ausgebildet sind, so dass die Keilelemente bei einer Relativverschiebung an ihren zueinandergewandten Keilflächen aneinander gepresst werden.

[0002] Üblicherweise werden Einlass- oder 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.

[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] Die DE 43 38 719 A1 beschreibt eine Flanschverbindung eines Flansches mit einem Motorblock. Sowohl an dem Flansch, als auch an dem Motorblock ist mindestens eine unter einem spitzen Winkel gegenüber der Dichtfläche verlaufende Schrägflache angeordnet. Die Festlegung des Flansches an dem Gegenelement erfolgt durch Einschieben in einer Richtung parallel zur Dichtfläche, sodass die beiden Teile durch Keilwirkung aneinander festgelegt werden. Über eine Spannschraube werden die Schrägflächen der beiden Teile aneinander gepresst. Der Flansch stützt sich dabei mit einer Seite an einer motorblockfesten Leiste ab. An einer zur Leiste diametral gegenüberliegenden Seite wird der Flansch entweder direkt durch die Klemmschraube, oder indirekt durch die Klemmschraube über eine Klemmleiste gegen den Motorblock gedrückt. In der Praxis hat diese Befestigung den Nachteil, dass der Flansch nicht gleichmäßig gegen das Gegenelement gepresst wird, sodass es zu Undichtheiten der Dichtflächen kommen kann.

[0006] Eine ähnliche Verbindung zur Befestigung eines Turboladers an einem Einlasssammler ist aus der FR 2 897 893 A1 bekannt, wobei eine schräg zur Dichtebene angeordneten Befestigungsschraube den Flansch auf einer Seite gegen den Einlasssammler presst. Diametral zur Befestigungsschraube wird der Flansch von einer keilförmigen Halteleiste gehalten. Auch hier kann es zu unterschiedlichen Anpresskräften und somit Undichtheiten kommen.

[0007] 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 1 /6 österreichisches pstentamt AT509 690B1 2013-10-15 Lösungen sind aber Schrauben zur Befestigung vorgesehen und relativ viel Montageraum 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 die Keilflächen der ersten und zweiten Keilverbindungen parallel zueinander ausgebildet sind.

[0010] Zumindest ein erstes Keilelement kann durch den Teileflansch oder ein fest mit dem Teileflansch verbindbares Element gebildet sein. Weiters kann zumindest ein zweites Keilelement durch den Zylinderkopf oder ein mit dem Zylinderkopf fest verbindbares Element gebildet sein.

[0011] In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweiten Keilelemente, vorzugsweise C- oder U-förmige Führungen für den Teileflansch ausbilden. Vorzugsweise kann das durch den Teileflansch gebildete erste Keilelement mit seinen ersten Keilflächen der ersten und zweiten Keilverbindung durch eine Spannschraube gegen die zweiten Keilflächen des zweiten Keilelementes gepresst werden.

[0012] Die zweiten Keilelemente können jeweils durch eine zylinderkopffeste Halteklaue gebildet oder an einer zylinderkopffesten Halteklaue befestigt sein. Alternativ dazu können die zweiten Keilelemente Führungsschienen für den Teileflansch ausbilden.

[0013] Dadurch kann der Teileflansch parallel zur Flanschebene, vorzugsweise parallel zur Längsachse des Zylinderkopfes, in die Führungen eingeschoben werden.

[0014] Vorzugsweise ist die Spannrichtung parallel zur Flanschebene, insbesondere parallel zur Motorhochachse.

[0015] Die Spannrichtung kann auch geneigt zur Flanschebene ausgebildet sein.

[0016] Durch die kraftschlüssige Verbindung können Schrauben eingespart werden, was eine Reduzierung der Baugröße ermöglicht.

[0017] Eine besonders platzsparende Anordnung wird ermöglicht, wenn jede Keilverbindung jeweils in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Strömungsöffnungen angeordnet ist.

[0018] 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.

[0019] Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert.

[0020] Es zeigen [0021] Fig. 1 einen Verbindungsanordnung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführungsvariante in einer Seitenansicht während der Montage des Teileflansches, [0022] Fig. 2 diese Verbindungsanordnung nach der Montage des Teileflansches und [0023] Fig. 3 die Verbindungsanordnung in einem Schnitt gemäß der Linie III - III in Fig. 2.

[0024] Funktionsgleiche Teile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen versehen.

[0025] Die Fig. zeigen eine Verbindungsanordnung 1 für einen Zylinderkopf 2, welcher mehrere Gaswechselkanäle 3 aufweist, die im Bereich einer Längsseite 2b 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 2/6 österreichisches pstentamt AT509 690 B1 2013-10-15 durch einen Sammler, entweder einem Einlasssammler oder einem Auslasssammler, oder ein anschließendes Aggregat, zum Beispiel einen Turbolader, gebildet sein kann. In den konkreten Ausführungsbeispielen ist der Teil 5 durch einen Abgaskrümmer gebildet, an dessen Turbinenflansch 5a ein nicht weiter dargestellter Abgasturbolader anschließen 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.

[0026] Der Zylinderkopfflansch 4 und der Teileflansch 7 werden durch eine Klemmeinrichtung 10 gegeneinander gedrückt, wobei die Klemmeinrichtung 10 zumindest eine Keilverbindung 11, 12 aufweist. Dabei sind oberhalb des Teileflansches 7 erste Keilverbindungen 11 und unterhalb des Teileflansches zweite Keilverbindungen 12 vorgesehen. Erste und zweite Keilverbindungen 11,12 können dabei diametral bezüglich jeweils einer Strömungsöffnung 3a angeordnet sein. Jede Keilverbindung 11, 12 weist dabei ein erstes Keilelement 13 mit einer ersten Keilfläche 13a und ein zweites Keilelement 14 mit einer zweiten Keilfläche 14a auf, wobei erste und zweite Keilfläche 13a, 14a aufeinander zu liegen kommen. Durch Relativbewegung der beiden Keilelemente 13, 14 unter verschieben eines Keilelementes 13, 14 in Spannrichtung S kommt es zu einem Verspannen und einem Anpressen des Teileflansches 7 an den Zylinderkopfflansch 3.

[0027] In den Fig. ist eine Verbindungsanordnung 1 in einer ersten Ausführungsvariante gezeigt, bei der das erste Keilelement 13 durch den Teileflansch 7 und das zweite Keilelement 14 durch eine Halteklaue 17 des Zylinderkopfes 2 gebildet ist, wobei das erste Keilelement 13 durch eine Spanneinrichtung 15, beispielsweise eine Spannschraube 16, an das erste Keilelement gepresst bzw. gezogen wird. Die Keilflächen 13a, 14a des ersten und zweiten Keilelementes 13, 14 der ersten und zweiten Keilverbindung 11,12 sind dabei parallel zueinander ausgeführt und jeweils um einen Keilwinkel a von etwa 15° bis 30° zur Spannrichtung S geneigt, wobei die Spannrichtung S parallel zur Flanschebene 8, insbesondere parallel zur Hochachse des Zylinderkopfes 2 angeordnet ist. Die Halteklauen 17 weisen ein C- oder U-förmiges Profil auf und bilden eine Führung 18 für den Teileflansch 7. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, kann somit der Teileflansch durch Verschieben parallel zur Längsachse 2a des Zylinderkopfes entlang der Längsseite 2b des Zylinderkopfes 2 in den Führungen 18 montiert werden. In der Endlage werden die Spannschrauben 16 angezogen und dadurch der Teileflansch durch die Keilverbindungen 11, 12 an den Zylinderkopfflansch 7 gepresst. 3/6

Claims (12)

1. österreichisches pstentamt AT509 690 B1 2013-10-15 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 eine Flanschebene aufweisenden Teileflansch (7) anschließenden luft- oder gasführenden Teil (5), insbesondere einem Abgassammler oder einem Einlasssammler, wobei der Teil (5) durch zumindest Klemmeinrichtung (10) am Zylinderkopf (2) befestigbar ist, wobei die Klemmeinrichtung (10) zumindest eine Keilverbindung (11, 12) mit einem eine erste Keilfläche (13a) ausbildenden ersten Keilelement (13) und einem eine zweite Keilfläche (14a) ausbildenden zweiten Keilelement (14) aufweist, wobei zumindest eines der beiden Keilelemente (13, 14) relativ zum anderen Keilelement (14, 13) in einer Spannrichtung (S) verschiebbar ist und wobei die beiden parallel zueinander ausgebildeten, einander zugewandten Keilflächen (13a, 14a) zur Spannrichtung (S) und zur Flanschebene (8) geneigt ausgebildet sind, so dass die Keilelemente (13, 14) bei einer Relativverschiebung an ihren zueinandergewandten Keilflächen (13a, 14a) aneinander gepresst werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilflächen (13a, 14a) der ersten und zweiten Keilverbindungen (11, 12) parallel zueinander ausgebildet sind.
2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erstes Keilelement (13) durch den Teileflansch (7) oder ein fest mit dem Teileflansch (7) verbindbares Element gebildet ist.
3. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweites Keilelement (14) durch den Zylinderkopf (2) oder ein mit dem Zylinderkopf (2) fest verbindbares Element gebildet ist.
4. 4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste und eine zweite Keilverbindung (11, 12) diametral bezüglich jeweils einer Strömungsöffnung (3a) angeordnet sind.
5. 5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das erste Keilelement (13) mit seinen ersten Keilflächen (13a) zumindest einer ersten und einer zweiten Keilverbindung (11, 12) durch ein vorzugsweise durch eine Spannschraube (16) gebildetes Spannelement (15) gegen die zweiten Keilflächen (14a) des zweiten Keilelementes (14) pressbar ist.
6. 6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Keilelemente (14), vorzugsweise C- oder U-förmige Führungen (18) für den Teileflansch (7) ausbilden, wobei der Teileflansch (7) parallel zur Flanschebene (8), vorzugsweise parallel zur Längsachse (2a) des Zylinderkopfes (2), in die Führungen (8) einschiebbar ist.
7. 7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweites Keilelement (14) durch eine zylinderkopffeste Halteklaue (17) gebildet oder an einer zylinderkopffesten Halteklaue (17) befestigt ist.
8. 8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erstes oder zweites Keilelement (13, 14) eine Führungsschiene für den Teileflansch (7) ausbildet.
9. 9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrichtung (S) parallel zur Flanschebene (8), vorzugsweise parallel zur Motorhochachse, ausgebildet ist.
10. 10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrichtung (S) geneigt zur Flanschebene (8) ausgebildet ist.
11. 11. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Keilverbindung (11, 12) in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Strömungsöffnungen (3a) angeordnet ist. 4/6 österreichisches pstentamt AT509 690B1 2013-10-15
12. 12. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Zylinderkopfflansch (4) und Teileflansch (7) zumindest ein Passstift in entsprechenden Passbohrungen des Zylinderkopfes (2) und des Teiles (5) angeordnet ist. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 5/6