DE10016390B4

DE10016390B4 - Vorrichtung zur gasdichten Anordnung eines Abgasrohr-Flansches am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10016390B4
Application number: DE2000116390
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Jelinek
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2000-04-01
Filing date: 2000-04-01
Publication date: 2013-01-03
Anticipated expiration: 2020-04-02
Also published as: DE10016390A1

Abstract

Vorrichtung zur abgasdichten Anordnung eines Abgasrohr-Flansches am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, – wobei der gegen eine Anschlussfläche (4) des Zylinderkopfes (3) verspannt angeordnete Abgasrohr-Flansch (2) mit einem in einen Abgaskanal (5) des Zylinderkopfes (3) hineinragenden Rohrabschnitt (6) der Abgasleitung (7) in Verbindung steht, und – zwischen der Innenseite des Abgaskanals (5) und dem Außenumfangsbereich des Rohrabschnittes (6) ein Dichtelement (8) vorgesehen ist. dadurch gekennzeichnet, – dass das Dichtelement (8) mittels des Abgasrohr-Flansches (2) und eines flanschnahen Rohrabschnittes (6') in einer von der Flansch-Anschlussfläche (4) aus im Abgaskanal (5) ausgebildeten, gestuften Ausnehmung (9) gepresst angeordnet und mittels axialer Pressung radial zur Anlage aufweitbar ist, um über den Abgasrohr-Flansch (2) bewirkte Anpresskräfte wesentlich zu reduzieren, wobei – in einer anschließenden zweiten gestuften Ausnehmung (10) im Abgaskanal (5) der über das Dichtelement (8) hinausgeführte, flanschferne Rohrabschnitt (6'') mit Umfangsspiel angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine Vorrichtung Zur abgasdichten Anordnung eines Abgasrohr-Flansches am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wobei der gegen eine Anschlussfläche des Zylinderkopfes verspannt angeordnete Flansch mit einem in einen Abgaskanal des Zylinderkopfes hineinragenden Rohrabschnitt des Abgasrohres in Verbindung steht, und zwischen der Innenseite des Abgaskanals und dem Außenumfangsbereich des Rohrabschnittes ein Dichtelement vorgesehen ist.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der GB-PS 1 322 495 bekannt, wobei ein mit dem Flansch einstückig verbundener, in den Abgaskanal des Zylinderkopfes hineinragender Rohrabschnitt mit wesentlichem Umfangsspiel zur Erzielung einer Wärmedämmungsbrücke angeordnet ist. Zur Erzielung eines großvolumigen Luftspaltes um den Rohrabschnitt ist dieser in seinem freien Endbereich mit einer an der Innenseite des Abgaskanals anliegenden Dichtung ausgerüstet. Weiter ist zwischen dem Flansch des Abgasrohres und einer Anschlussfläche des Zylinderkopfes eine flächige Dichtung vorgesehen.
Derartige ein- oder mehrschichtige Flachdichtungen zwischen Flansch und Zylinderkopf erfordern zur Erzielung einer notwendigen Flächenpressung eine relativ steife Ausgestaltung des Flansches, wobei die Anzugskraft durch mehrere, entsprechend positionierte Schraubverbindungen aufgebracht wird.
Zur Erzielung der erforderlichen Dichtheit ergibt sich bei diesen bekannten Dichtungsanordnungen ein aufwendiger geometrischer Aufbau der jeweiligen Dichtungsanordnung, wobei insbesondere eine aufwendige Dimensionierung des Flansches wegen einer hohen erforderlichen Biegesteifigkeit nachteilig zu erwähnen ist, das weiter zu einem relativ hohen Gewicht des oder der Flansche führt. Weiter ergeben sich Einschränkungen in der Geometrie der Abgasrohre wegen mehrerer entsprechend positionierter Schraubverbindungen zum Aufbringen der Anzugskraft auf den Flansch zur ausreichenden Pressung der Flanschdichtung.
Weiter ist aus der US 4,117,674 eine Vorrichtung zur abgasdichten Anordnung eines Abgasreaktor-Flansches unter Zwischenlage einer Flachdichtung am Zylinderkopf bekannt, wobei wiederum ein rohrförmiger Einsatz zur Ausbildung einer Wärmedämmbrücke zum Zylinderkopf über ein ringförmiges Dichtelement im Abgaskanal des Zylinderkopfes zentriert angeordnet ist.
Außerdem beschreibt die DE 38 04 796 einen Zylinderkopf für eine Kolbenmaschine mit einem Auslasskanal und einer Einlage. Eine Abdichtung erfolgt mittels einer Flachdichtung sowie einem separaten radial wirkenden Dichtring.
Die US 3 984 977 A beschreibt ein Motorgehäuse mit einem Abgas-Auslassventil und einem rohrförmigen Einsatz sowie einem angeflanschten Abgaskrümmer. Der rohrförmige Einsatz ist mittels eines wärmeisolierenden Rings mit dem Motorgehäuse verbunden, um einen Wärmetransfer von dem rohrförmigen Einsatz auf das Motorgehäuse zu reduzieren.
US 3 940 927 A zeigt eine Abgasrohr-Anordnung an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einer hitzeisolierten und frei-bewegbaren Reaktorkammer, die über ein Auslassrohr mit dem Zylinderkopf verbunden ist. Des Weiteren umfasst die Abgasrohr-Anordnung einen Stahlring und einen Metall-Asbest-Ring.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung hinsichtlich der Dichtanordnung so zu verbessern, dass die über einen Flansch bewirkten Anpresskräfte wesentlich reduziert sind.
Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass das Dichtelement mittels des Flansches (im folgenden auch als Abgasrohr-Flansch bezeichnet) und eines flanschnahen Rohrabschnittes in einer von der Flansch-Anschlussfläche aus im Abgaskanal ausgebildeten, gestuften Ausnehmung gepresst angeordnet und mittels axialer Pressung radial zur Anlage aufweitbar ist, um über den Flansch (Abgasrohr-Flansch) bewirkte Anpresskräfte wesentlich zu reduzieren, wobei in einer anschließenden zweiten gestuften Ausnehmung im Abgaskanal der über das Dichtelement hinaus geführte, flanschferne Rohrabschnitt mit Umfangsspiel angeordnet ist.
Mit der Erfindung ist in vorteilhafter Weise anstelle einer großflächig zu pressenden Flachdichtung ein mittels axialer Pressung radial zur dichten Anlage aufweitbares Dichtelement gewählt. Die hierfür aufzubringenden Presskräfte sind wesentlich reduziert, so dass auch die Ausgestaltung der Flansche der Abgasrohre wesentlich einfacher gestaltet werden kann.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Flansch als ein Gussteil gestaltet ist mit einem zylinderkopfseitigen Rohrabschnitt und einem abgasleitungsseitigen Rohrabschnitt, an den eine einwandige oder doppelwandige Abgasleitung angeschlossen ist, wobei ein inneres Leitungsrohr bei doppelwandiger Ausführung im korrespondierenden Rohrabschnitt mit Schiebesitz angeordnet ist.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ein als Blechpressteil gestalteter Flansch von einem Rohrteil durchsetzt und mit diesem stoffschlüssig verbunden, wobei der Rohrteil einen zylinderkopfseitigen Rohrabschnitt bildet sowie einen leitungsseitigen Rohrabschnitt, an den eine einwandige oder doppelwandige Abgasleitung angeschlossen ist, wobei ein inneres Leitungsrohr bei doppelwandiger Ausführung im korrespondieren Rohrabschnitt mit Schiebesitz angeordnet ist.
Schließlich können gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung mehrere Flansche einen gemeinsamen Flansch für gruppenweise zusammengefasste Abgasleitungen bilden.
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt
1 eine Vorrichtung zur abgasdichten Anordnung eines als Gussteil gestalteten Abgasrohr-Flansches,
2 eine Vorrichtung zur abgasdichten Anordnung eines als Blechpressteil gestalteten Abgasrohr-Flansches.
Eine Vorrichtung 1 zur abgasdichten Anordnung eines Abgasrohr-Flansches 2 am Zylinderkopf 3 einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine umfasst den gegen eine Anschlussfläche 4 des Zylinderkopfes 3 verspannt angeordneten Flansch 2 mit einem in einen Abgaskanal 5 des Zylinderkopfes 3 hineinragenden Rohrabschnitt 6 der Abgasleitung 7, wobei zwischen der Innenseite des Abgaskanals 5 und dem Außenumfangsbereich des Rohrabschnittes 6 ein Dichtelement 8 vorgesehen ist.
Um die über einen Flansch 2 auf das Dichtelement 8 bewirkten Anpresskrafte wesentlich reduziert zu halten, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass das Dichtelement 8 mittels des Flansches 2 und eines flanschnahen Rohrabschnittes 6' in einer von der Flansch-Anschlussfläche 4 aus im Abgaskanal 5 ausgebildeten, gestuften Ausnehmung 9 gepresst angeordnet ist, wobei in einer anschließenden zweiten gestuften Ausnehmung 10 im Abgaskanal 5 der über das Dichtelement 8 hinausgeführte, flanschferne Rohrabschnitt 6'' mit Umfangsspiel angeordnet ist.
Gemäß 1 ist der Flansch 2 als ein Gussteil gestaltet mit einem zylinderkopfseitigen Rohrabschnitt 6 und einem abgasleitungsseitigen Rohrabschnitt 11, an den eine einwandige oder doppelwandige Abgasleitung 7 angeschlossen ist, wobei ein inneres Leitungsrohr 7' bei doppelwandiger Ausführung im korrespondierenden Rohrabschnitt 6 mit Schiebesitz angeordnet ist.
Gemäß 2 ist ein als Blechpressteil gestalteter Flansch 2 von einem Rohrteil 12 durchsetzt und mit diesem stoffschlüssig verbunden, wobei der Rohrteil 12 einen zylinderkopfseitigen Rohrabschnitt 6 bildet sowie einen leitungsseitigen Rohrabschnitt 11', an den eine einwandige oder doppelwandige Abgasleitung 7 angeschlossen ist, wobei ein inneres Leitungsrohr 7' bei doppelwandiger Ausführung im korrespondierenden Rohrabschnitt 11 mit Schiebesitz angeordnet ist.
Die in den 1 und 2 jeweils aufgezeigten Flansche 2 können als Einzelflansche gestaltet sein. Es können aber auch mehrere Flansche einen gemeinsamen Flansch für gruppenweise zusammengefasste Abgasleitungen 7 bilden.
Mit dem erfindungsgemäß durch eine reduzierte axiale Pressung radial zur dichten Anlage aufweitbaren Dichtelement in der gestuften Ausnehmung im Umfangsbereich des Abgaskanals 5 im Zylinderkopf ergeben sich folgende Vorteile:

– Geringes Gewicht der Flanschleiste,
– einfacher geometrischer Aufbau der Dichtungsanordnung,
– Schiebesitzfunktion des gasführenden Leitungsrohre 7' im jeweiligen Flansch 2 integrierbar.

Claims

Vorrichtung zur abgasdichten Anordnung eines Abgasrohr-Flansches am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, – wobei der gegen eine Anschlussfläche (4) des Zylinderkopfes (3) verspannt angeordnete Abgasrohr-Flansch (2) mit einem in einen Abgaskanal (5) des Zylinderkopfes (3) hineinragenden Rohrabschnitt (6) der Abgasleitung (7) in Verbindung steht, und – zwischen der Innenseite des Abgaskanals (5) und dem Außenumfangsbereich des Rohrabschnittes (6) ein Dichtelement (8) vorgesehen ist. dadurch gekennzeichnet, – dass das Dichtelement (8) mittels des Abgasrohr-Flansches (2) und eines flanschnahen Rohrabschnittes (6') in einer von der Flansch-Anschlussfläche (4) aus im Abgaskanal (5) ausgebildeten, gestuften Ausnehmung (9) gepresst angeordnet und mittels axialer Pressung radial zur Anlage aufweitbar ist, um über den Abgasrohr-Flansch (2) bewirkte Anpresskräfte wesentlich zu reduzieren, wobei – in einer anschließenden zweiten gestuften Ausnehmung (10) im Abgaskanal (5) der über das Dichtelement (8) hinausgeführte, flanschferne Rohrabschnitt (6'') mit Umfangsspiel angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass der Abgasrohr-Flansch (2) als ein Gussteil gestaltet ist mit einem zylinderkopfseitigen Rohrabschnitt (6) und einem abgasleitungsseitigen Rohrabschnitt (11), an den – eine einwandige Abgasleitung (7) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass der Abgasrohr-Flansch (2) als ein Gussteil gestaltet ist mit einem zylinderkopfseitigen Rohrabschnitt (6) und einem abgasleitungsseitigen Rohrabschnitt (11), an den – eine doppelwandige Abgasleitung (7) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein inneres Leitungsrohr (7') bei doppelwandiger Ausführung der Abgasleitung (7) im korrespondierenden Rohrabschnitt (6) mit Schiebesitz angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass ein als Blechpressteil gestalteter Abgasrohr-Flansch (2) von einem Rohrteil (12) durchsetzt und mit diesem stoffschlüssig verbunden ist, wobei – der Rohrteil (12) einen zylinderkopfseitigen Rohrabschnitt (6) bildet sowie einen leitungsseitigen Rohrabschnitt (11'), an den – eine einwandige Abgasleitung (7) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass ein als Blechpressteil gestalteter Abgasrohr-Flansch (2) von einem Rohrteil (12) durchsetzt und mit diesem stoffschlüssig verbunden ist, wobei – der Rohrteil (12) einen zylinderkopfseitigen Rohrabschnitt (6) bildet sowie einen leitungsseitigen Rohrabschnitt (11), an den – eine doppelwandige Abgasleitung (7) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein inneres Leitungsrohr (7') bei doppelwandiger Ausführung der Abgasleitung (7) im korrespondierenden Rohrabschnitt (11') mit Schiebesitz angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abgasrohr-Flansche (2) einen gemeinsamen Flansch für gruppenweise zusammengefasste Abgasleitungen (7) bilden.