DE102008003202A1

DE102008003202A1 - Fluidrohr-Montageführung

Info

Publication number: DE102008003202A1
Application number: DE102008003202A
Authority: DE
Inventors: Erich R. Bolingbrook Preimesberger; John C. Chicago McCuistion
Original assignee: International Engine Intellectual Property Co LLC
Current assignee: International Engine Intellectual Property Co LLC
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2008-01-04
Publication date: 2008-07-24
Also published as: BRPI0800038A; US20080168769A1

Abstract

Eine Montageführung (200) für eine Fluidverbindung weist einen Bördelflansch (202) auf, der mit einer Außenoberfläche eines Rohrs (216) verbunden ist. Das Rohr (216) kann ein erstes Ende aufweisen, das mit einem ersten Bauteil (306) verbunden ist, und ein zweites Ende, das abgeschrägt ist (218) und das über das Bauteil (306) hinausragt. Ein Halsabschnitt (204) der Führung kann mit dem Bördelflansch (202) verbunden sein und von dem Bördelflansch (202) wegführen. Ein Führungsabschnitt (206) der Führung (200) kann mit dem Halsabschnitt (204) verbunden sein und kann an einem distalen Ende, das dem Halsabschnitt (204) entgegengesetzt angeordnet ist, einen aufgeweiteten Abschnitt (208) aufweisen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren, einschließlich von Fluidrohren für einen Verbrennungsmotor, aber nicht darauf beschränkt.
Hintergrund der Erfindung
Mit Verbrennungsmotoren sind Fluidsysteme assoziiert, die viele verschiedene Arten von Fluiden zwischen unterschiedlichen Stellen und Bauteilen im Verbrennungsmotor übertragen. Ein Verbrennungsmotor ist in der Regel ein kompliziertes technisches Produkt, das 5000 unterschiedliche Komponenten oder noch mehr enthalten kann. Verbrennungsmotoren sind außerdem Produkte, die in großen Mengen hergestellt werden, daher ist ihr Montageprozess und dessen Qualität ein wichtiger Faktor für jeden Motorhersteller.
Es können viele verschiedene Arten von Fluidverbindungen zwischen Verbrennungsmotorbauteilen vorhanden sein. Diese Fluidverbindungen können dafür ausgelegt sein, verschiedene Arten von Fluiden mit unterschiedlichen Drücken, Temperaturen und Strömungsraten zu übertragen. Ein Beispiel für ein Bauteil, das Fluidverbindungen benötigt, ist ein Turbolader. Turbolader werden verwendet, um Energie aus Abgas zu extrahieren, das während des Verbrennungsmotorbetriebs erzeugt wird, und um die extrahierte Energie für die Betätigung eines Kompressors zu nutzen, der Luft, die in Verbrennungsmotor gesaugt wird, verdichtet. Turbolader werden in der Regel mit einem Strom von Motorenöl geschmiert, der durch das zentrale Gehäuse des Turboladers fließt.
Ein Ölversorgungsstrom für einen Turbolader kann abgekühlt und von einer Ölpumpe des Verbrennungsmotors gefördert werden. Nachdem der Strom den Turbolader passiert hat, kann er in erster Linie aufgrund der Schwerkraft zum Verbrennungsmotor zurückkehren. Das heißt, eine Fluidabflussverbindung zwischen dem Turbolader und dem Verbrennungsmotor muss an einer tiefen Stelle angeordnet sein, in der Regel unterhalb des Turboladers. Eine solche Verbindung, die unter einem Bauteil liegt, wird in der Regel als „blinde" Verbindung bezeichnet, da ein Techniker, der mit der Montage betraut ist, nicht in der Lage ist, die Verbindung visuell zu untersuchen, während er das darüber liegende Bauteil, in diesem Fall den Turbolader, einbaut.
Es gab viele Versuche, die Robustheit von blinden Fluidverbindungen während des Zusammenbaus des Verbrennungsmotors zu verbessern. Viele versuchen, die Veränderlichkeit der Lage des Turboladers bei dessen Positionierung am Verbrennungsmotor zu verringern, um die Lageausrichtung von Fluidverbindungsbauteilen und ihren Gegenstücken zu verbessern. Andere verlagern den Fluidverbindungspunkt zwischen den Bauteilen an eine besser sichtbare Stelle. All diese Verfahren können die Kosten und die Komplexität des Montageprozesses erhöhen und können nur teilweise eine robuste Verbindung gewährleisten.
Somit besteht ein Bedarf an einer verbesserten Konfiguration einer Fluidleitungs-Blindverbindung für die Übertragung von Fluid in einem Verbrennungsmotor, die nicht kompliziert oder zeitaufwändig zu implementieren ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Montageführung für eine Fluidverbindung weist einen Winkel- bzw. Bördelflansch auf, die mit einer Außenfläche eines Rohrs verbunden ist. Das Rohr kann an seinem ersten Ende mit einem ersten Bauteil verbunden sein und an seinem zweiten Ende abgeschrägt sein und über das Bauteil überstehen. Ein Halsabschnitt der Führung kann mit dem Bördelflansch verbunden sein und vom Bördelflansch weg verlaufen. Ein Führungsabschnitt der Führung kann mit dem Halsabschnitt verbunden sein und kann an einem distalen Ende, das dem Halsabschnitt gegenüber liegt, einen aufgeweiteten Abschnitt aufweisen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
1 ist eine Querschnittsansicht einer bekannten Fluidverbindungs-Konfiguration für ein Rohr.
2 ist eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Montageführung, die mit einem Rohr verbunden ist.
3 ist eine Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Fluidverbindungskonfiguration für ein Rohr mit einer Montageführung, dargestellt in einer Demontagestellung.
4 ist eine Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Fluidverbindungskonfiguration für ein Rohr mit einer Montageführung, dargestellt in einer Stellung die der nach der Montage entspricht.
5 ist ein Ablaufschema für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bewerkstelligen einer blinden Fluidverbindung zwischen einem Bauteil mit einem Ablaufrohr und einem Aufnahmeteil mit einer Bohrung gemäß der Erfindung.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Im Folgenden werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Gewährleistung einer ordnungsgemäßen Fluidverbindung bei der „Blind"-Montage einer Fluidleitung für einen Verbrennungsmotor beschrieben. Eine Blindmontage kann einen Schritt im Montageverfahren eines Verbrennungsmotors darstellen, während dem ein Techniker, der den Montageschritt durchführt, nicht in der Lage ist, eine Fluidverbindung visuell auszurichten und/oder zu überprüfen. Eine detaillierte Querschnittsdarstellung einer typischen Fluidverbindungs-Konfiguration ist zur Erläuterung in 1 dargestellt. Die in 1 dargestellte Fluidverbindung ist für eine Ablaufleitung 102 für Öl aus einem zentralen Gehäuse 104 eines Turboladers vorgesehen. Ein Flansch 106 mit einer Dichtung 108, die in Kontakt mit dem zentralen Gehäuse 104 angeordnet ist, kann mit dem zentralen Gehäuse 104 verbunden und mit einer oder mehreren Bolzenbefestigungseinrichtungen 110 daran gesichert sein. Der Flansch 106 kann eine Öffnung 112 aufweisen, die mit der Leitung 102 im zentralen Gehäuse 104 in Fluidverbindung steht, und eine Bohrung 114, die so ausgelegt ist, dass sie ein Rohr 116 aufnehmen kann, das damit verbunden wird, beispielsweise anhand einer Presssitzverbindung. Das Rohr 116 kann ein dünnwandiges Stahlrohr sein, dessen erstes Ende in die Bohrung 114 des Flansches 106 eingepasst wird, und dessen zweites Ende einen abgerundeten Rand 118 aufweist. Eine Rohrleitung 120 stellt eine Fluidverbindung zwischen den ersten und zweiten Enden des Rohrs 116 her und steht in Fluidverbindung mit der Öffnung 112 des Flansches 106.
Der Strom von Öl, das während des Betriebs aus dem zentralen Gehäuse 104 abläuft, kann so ausgelegt sein, dass er in ein Aufnahmeteil 122, in der Regel ein Kurbelgehäuse, abläuft. Im Aufnahmeteil 122 ist eine Fluidleitung 124 zum Transportieren des Ölstroms vom zentralen Gehäuse 104 in das Aufnahmeteil 122 ausgebildet. Das Aufnahmeteil 122 kann ein Aufnahmebohrungsmerkmal 126 aufweisen, das an einem distalen Ende ausgebildet ist und welches so ausgelegt ist, dass es das Rohr 116 während der Montage aufnimmt. Die Aufnahmebohrung 126 kann einen inneren Hohlraum 128 mit einer Innenoberfläche 130 bilden. Der innere Hohlraum 128 kann eine Manschettendichtung 132 aufweisen, die darin angeordnet ist und die dafür ausgelegt ist, eine Fluiddichtung zwischen dem Rohr 116 und der Innenoberfläche 130 zu erzeugen, wenn das Rohr in das Aufnahmebohrungsmerkmal 126 eingeführt wird.
Die Dichtung 132 kann eine zentrale Öffnung 134 aufweisen, die so ausgelegt ist, dass sie das Rohr 116 aufnimmt. Eine Vielzahl von Rippen oder Dichtringen 136 kann in der Dichtung 132 an verschiedenen Stellen rings um die zentrale Öffnung 134 ausgebildet sein, um eine Außenoberfläche des Rohrs 116 unter gleichmäßigen Lastbedingungen abdichtend zu berühren, wodurch die gewünschte Dichtfunktion erreicht wird. Die Dichtung 132 kann auch einen konischen Einlassabschnitt 138 zur Aufnahme und Führung des Rohrs 116 in die zentralen Öffnung 134 während der Einführung aufweisen.
In der in 1 dargestellten Lage und wie es häufig während der Motormontagearbeiten passiert, ist das Rohr in Bezug auf die Aufnahmebohrung 126 lagemäßig nicht richtig ausgerichtet. In einer solchen Lage kann der abgerundete Rand 118 des Rohrs 116 in Bezug auf den konischen Einlassabschnitt 138 der Dichtung 132 zu weit abseits liegen. In diesem Fall kann ein „Klemm"-Punkt 140 für die Dichtung 132 zwischen dem Rohr 116 und der Innenoberfläche 130 erzeugt werden. Diese Klemmsituation am Punkt 140 ist für den Techniker, der die Montagearbeit ausführt, möglicherweise nicht sichtbar und kann auch unbemerkt bleiben, nachdem die Montage abgeschlossen wurde. Jedoch kann der Klemmpunkt 140 die Dichtung 132 beeinträchtigen oder sogar beschädigen und im Betrieb möglicherweise ein Fluidleck bewirken. Der Klemmpunkt 140 in einer blinden Fluidverbindung, der die Dichtung 132 während der Montage beschädigen kann, kann vorteilhafterweise durch die Verwendung einer Montageführung 200, die in 2 im Querschnitt dargestellt ist, vermieden werden.
Die Montageführung 200 kann so ausgelegt sein, dass sie mit einem Rohr 216 verbunden ist. Das Rohr 216 kann dem oben beschriebenen Rohr 116 ähnlich sein und ein erstes Ende aufweisen, das für eine Presspassung oder eine andere Verbindung mit einem Bauteil ausgelegt ist, sowie einen abgerundeten Rand 218 an einem zweiten Ende. Die Montageführung 200 kann ein Ende aufweisen, an dem ein Bördelflansch 202 ausgebildet ist, einen Halsabschnitt 204, der mit dem Bördelflansch 202 verbunden ist, einen Führungsabschnitt 206, der mit dem Halsabschnitt 204 verbunden ist, und einen aufgeweiteten Abschnitt 208, der mit dem Führungsabschnitt 206 verbunden ist.
Der Bördelflansch 202 kann entlang einer Grenzfläche 220 an dem Rohr 216 festgeschweißt, festgelötet, festgeschmiedet oder auf andere Weise befestigt werden. Die Grenzfläche 220 kann vorteilhafterweise näher am ersten Ende des Rohrs 216 als am zweiten Ende mit dem abgerundeten Rand 218 angeordnet werden. Der Führungsabschnitt 206 kann im Wesentlichen zylindrisch sein und das Rohr 216 der Länge nach konzentrisch umgeben. Der aufgeweitete Abschnitt 208 kann sich vom Rohr 216 weg aufweiten und an einem Rand 210 enden, der sich unter dem abgerundeten Rand 218 des Rohrs 216 befindet. Die Montageführung 200 kann, wenn sie am Rohr 216 installiert ist, eine Führungsöffnung 212 definieren, die eine Rohröffnung 214 um den abgerundeten Rand 218 herum konzentrisch umgibt. Der Halsabschnitt 204 kann den Führungsabschnitt 206 mit dem Bördelflansch 202 verbinden und ein geschlossenes Ende oder einen Anschlag über der Führungsöffnung 212 erzeugen.
Eine Querschnittsansicht der Montageführung 200, die an einem zentralen Gehäuse 304 angeordnet ist, ist im nicht-zusammengesetzten Zustand in 3 dargestellt. Die Montageführung 200 ist mit einem Rohr 316 verbunden und das Rohr 316 ist mit einem Flansch 306 verbunden, der seinerseits mit dem Kompressor 304 verbunden ist, wie oben beschrieben. Der Bördelflansch 202 ist vorteilhafterweise unter dem Flansch 306 angeordnet. Im Aufnahmebauteil 322 ist eine Aufnahmebohrung 332 angeordnet. Für eine erfolgreiche Montage des Kompressors 304 sollte eine „Auslass"-Öffnung 334 des Rohrs 316 an einer „Einlass"-Öffnung 336 in der Dichtung 332 ausgerichtet werden.
Während der Installation des zentralen Gehäuses 304 greift die Aufnahmeöffnung 326 des Bauteils 322 vorteilhafterweise in die Führungsöffnung 212 ein. Ein Außendurchmesser 338 der Aufnahmebohrung 326 wird an eine Innenoberfläche 340 des Führungsabschnitts 206 der Montageführung 200 gepasst und an dieser ausgerichtet.
Somit kann das Rohr 316 vorteilhafterweise im Aufnahmeabschnitt 326 und in der Dichtung 332 zentriert und ausgerichtet, die Auslassöffnung 334 des Rohrs 316 mit der Einlassöffnung 336 der Dichtung 332 ausgerichtet bleiben, und es kommt vorteilhafterweise zu keinen Ausrichtungsproblemen, die Klemmpunkte in der Dichtung 332 bewirken können.
Eine Querschnittsdarstellung der Montageführung in der Stellung, die diese nach der Installation zwischen dem zentralen Gehäuse 304 und dem Bauteil 322 einnimmt, ist in 4 dargestellt. Wenn die Einführung des Rohrs 316 in die Dichtung 332 abgeschlossen wurde, kann die Montageführung 200 um den Aufnahmeabschnitt 326 herum angeordnet bleiben, um vorteilhafterweise für einen weiteren Schutz gegen das Eindringen von Wasser und eine Wärmeabschirmung für die Dichtung 332 zu sorgen. Die Montageführung 200 stört vorteilhafterweise nicht die Einführungstiefe des Rohrs 316 in die Dichtung 332, und eine Lücke 402 kann eingeplant werden, die zwischen dem Halsabschnitt 204 der Montageführung 200 und dem Aufnahmeabschnitt 326 des Bauteils 322 verbleibt.
Ein Ablaufschema für ein Verfahren zur Bewerkstelligung einer blinden Fluidverbindung zwischen einem Bauteil mit einem Ablaufrohr und einem Aufnahmeteil mit einer Bohrung ist in 5 dargestellt. Ein Bauteil, an dem das Ablaufrohr befestigt ist, kann bei der Vorbereitung der Montage in Schritt 502 in der Nähe der Bohrung im Aufnahmeteil angeordnet werden. Das Rohr kann eine Montageführung aufweisen, die eine Führungsöffnung zwischen der Montageführung und dem Rohr definiert. Die Führungsöffnung kann in Schritt 504 angrenzend an eine Außenoberfläche der Bohrung angeordnet werden. Die Führungsöffnung kann in Schritt 506 auf die Außenoberfläche der Bohrung gesetzt werden. Ein Rand der Führungsöffnung kann vorteilhafterweise nach außen und weg von dem Rohr aufgeweitet sein, um das Eingreifen der Bohrung in die Führungsöffnung zu erleichtern. Das Bauteil kann in Schritt 510 entlang der Führungsöffnung zum Aufnahmebauteil bewegt werden. Während der Bewegung des Bauteils in Schritt 510 kann die Führungsöffnung vorteilhafterweise die Ausrichtung des Rohrs in der Bohrung aufrechterhalten. Eine Dichtung kann verwendet werden, die sowohl am Rohr als auch an Innenoberfläche der Bohrung anliegt, um diese abzudichten. Darüber hinaus kann die Montageführung die Dichtung während des Betriebs vor Schmutz und Wärme schützen.
Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden, ohne von ihrem Gedanken oder ihren wesentlichen Kennzeichen abzuweichen. Die beschriebenen Ausführungsformen sollen in jeder Hinsicht als erläuternd und nicht als beschränkend aufgefasst werden. Der Bereich der Erfindung wird daher von den beigefügten Ansprüchen angegeben und nicht von der obigen Beschreibung. Alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und dem Äquivalenzbereich der Ansprüche liegen, sollen in ihrem Bereich eingeschlossen sein.

Claims

Montageführung für eine Fluidverbindung, aufweisend: einen Bördelflansch, der mit einer Außenoberfläche eines Rohrs verbunden ist, wobei das Rohr ein erstes Ende aufweist, das mit einem ersten Bauteil verbunden ist, und wobei das Rohr ein zweites Ende aufweist, das abgeschrägt ist; einen Halsabschnitt, der mit dem Bördelflansch verbunden ist, wobei der Halsabschnitt vom Bördelflansch weg verläuft; einen Führungsabschnitt, der mit dem Halsabschnitt verbunden ist, wobei der Führungsabschnitt einen aufgeweiteten Abschnitt an einem distalen Ende aufweist, das dem Halsabschnitt entgegengesetzt angeordnet ist.
Montageführung nach Anspruch 1, wobei der Bördelflansch näher am ersten Ende des Rohrs angeordnet ist als am zweiten Ende.
Montageführung nach Anspruch 1, wobei der Führungsabschnitt eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist und konzentrisch um das Rohr herum angeordnet ist.
Montageführung nach Anspruch 1, wobei der aufgeweitete Abschnitt vom Rohr weg führt und an einem Rand endet.
Montageführung nach Anspruch 4, wobei der Rand über das zweite Ende des Rohrs hinaus reicht.
Montageführung nach Anspruch 1, wobei eine Führungsöffnung zwischen dem Führungsabschnitt der Montageführung und der Außenoberfläche des Rohrs definiert ist.
Turbolader für einen Verbrennungsverbrennungsmotor, aufweisend: ein zentrales Gehäuse mit einer Fluidablauföffnung; einen Flansch, der mit dem zentralen Gehäuse verbunden ist, wobei der Flansch eine Rohröffnung aufweist, die mit der Fluidablauföffnung in Fluidverbindung steht; ein Rohr, das mit dem Flansch verbunden ist, wobei das Rohr eine Ablaufleitung aufweist, die mit der Rohröffnung in Fluidverbindung steht, wobei das Rohr an einem ersten Ende mit dem Flansch verbunden ist und wobei das Rohr eine zweites Ende aufweist, das abgerundet ist; eine Montageführung, die am Rohr angeordnet ist, wobei die Montageführung aufweist: einen Bördelflansch, der entlang einer Grenzfläche mit dem Rohr verbunden ist; einen Halsabschnitt, der mit dem Bördelflansch verbunden ist; und einen Führungsabschnitt, der mit dem Halsabschnitt verbunden ist; wobei die Montageführung dafür ausgelegt ist, auf eine Außenfläche einer Bohrung, die in einem Aufnahmeteil ausgebildet ist, aufgesetzt zu werden, wobei in dem Aufnahmeteil eine Fluidleitung ausgebildet ist, die mit der Ablaufleitung in dem Rohr in Fluidverbindung steht, wenn der Turbolader mit dem Aufnahmeteil verbunden ist.
Turbolader nach Anspruch 7, wobei eine Dichtung mit einer Einlassöffnung an einer Innenoberfläche der Bohrung im Aufnahmeteil angeordnet ist, und wobei die Dichtung an der Innenoberfläche der Bohrung und dem Rohr abdichtend aufliegt, wenn das Rohr in der Bohrung des Aufnahmeteils angeordnet ist.
Turbolader nach Anspruch 7, wobei die Führung so angeordnet ist, dass sie das Rohr während einer Einführung des Rohrs in die Bohrung konzentrisch an der Bohrung des Aufnahmeteils ausrichtet.
Turbolader nach Anspruch 7, wobei der Führungsabschnitt eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist, wobei der Führungsabschnitt konzentrisch um das Rohr und entlang des Rohrs angeordnet ist und wobei eine Führungsöffnung zwischen dem Führungsabschnitt und dem Rohr definiert ist.
Turbolader nach Anspruch 10, wobei der Halsabschnitt an einem Ende der Führungsöffnung einen Anschlag definiert.
Verfahren zur Bewerkstelligung einer blinden Fluidverbindung zwischen einem Bauteil, das ein Ablaufrohr aufweist, und einem Aufnahmeteil mit einer Bohrung, die folgenden Schritte umfassend: Anordnen des Bauteils nahe an der Bohrung des Aufnahmeteils; Platzieren einer Führungsöffnung angrenzend an eine Außenfläche der Bohrung des Aufnahmeteils; Aufsetzen der Führung auf die Außenfläche der Bohrung; Bewegen des Bauteils in eine Einbauposition durch Bewegen der Führung entlang der Außenfläche der Bohrung; Beibehalten einer Ausrichtung der Führung an der Bohrung während der Bewegung.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner den Schritt des Verbindens der Führung mit dem Ablaufrohr umfassend.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner den Schritt des Einführens des Ablaufrohrs in eine Dichtung, die in der Bohrung angeordnet ist, umfassend.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner den Schritt des Anlegens einer Dichtung, die in der Bohrung angeordnet ist, am Ablaufrohr, um dieses abzudichten, umfassend.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner den Schritt des Abschirmens einer Dichtung, die in der Bohrung angeordnet ist, mit der Führung umfassend.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner den Schritt des Erleichterns des Zugangs der Führung über der Außenoberfläche einer Bohrung durch einen aufgeweiteten Rand, der an der Führung ausgebildet ist, umfassend.