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Die
Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Montageverfahren gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 12.
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Aus
der
DE 42 05 454 A1 ist
bereits eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren der eingangs genannten
Art zur Montage eines Abgasrohrkrümmers an einem nach außen
offenen Gaskanal des Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine bekannt.
Bei der bekannten Brennkraftmaschine ist an einer Seite des Gaskanals
ein Befestigungselement in Form einer mit einer Hinterschneidung
versehenen Klemmleiste vorgesehen, in deren mit einer Klemmschräge versehene
Hinterschneidung ein mit einer komplementären Klemmschräge
versehener Abschnitt eines Flanschs des Rohrkrümmers eingeschoben
wird, bevor der Flansch auf der entgegengesetzten Seite des Gaskanals
mit einer auf den Flansch einwirkenden Druckschraube in die Hinterschneidung
gedrückt wird, wobei er auf der Seite der Hinterschneidung durch
das Zusammenwirken der beiden Klemmschrägen und auf der
entgegengesetzten Seite durch die als Druckschraube wirkende Schraube
gegen den Zylinderkopf angepresst wird. Als nachteilig wird bei
dieser Konstruktion angesehen, dass auf zwei entgegengesetzten Seiten
des Gaskanals eine Klemmleiste und ein weiterer Vorsprung zur Aufnahme
der Druckschraube am Zylinderkopf angeformt oder befestigt werden
muss, wodurch nicht nur der Fertigungs- bzw. Montageaufwand vergrößert
wird, sondern auch der Gestaltungsspielraum bei der Befestigung
des Abgasrohrkrümmers am Zylinderkopf kleiner wird.
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Eine ähnliche
Verbindung zwischen einem Zylinderkopf und einem Heißgas
führenden Anbauteil ist in der
EP 0 849 446 A1 beschrieben,
bei der jedoch keine zwei zusammenwirkenden Klemmschrägen
vorgesehen sind.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine
und ein Montageverfahren der eingangs genannten Art dahingehend
zu verbessern, dass der Fertigungs- bzw. Montageaufwand verringert
und der Gestaltungsspielraum bei der Befestigung des Anbauteils
am Zylinderkopf vergrößert werden kann.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
dass die Schraube eine das Befestigungselement durchsetzende Zugschraube ist,
die das Anbauteil mit seiner Klemmschräge gegen die Klemmschräge
des Befestigungselements zieht.
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Durch
die erfindungsgemäße Maßnahme reicht
es aus, nur auf einer Seite des Gaskanals des Heißgas führenden
Anbauteils ein Befestigungselement am Zylinderkopf anzubringen,
wodurch der Fertigungs- bzw. Montageaufwand verringert und der Gestaltungsspielraum
bei der Befestigung des Anbauteils am Zylinderkopf vergrößert
werden kann.
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Damit
die Kräfte gleichmäßiger auf das Anbauteil
einwirken, ist zweckmäßig beiderseits einer Mittelebene
des Anbauteils und/oder des Befestigungselements jeweils mindestens
eine auf das Anbauteil einwirkende Zugschraube vorgesehen, die eine
Durchgangsbohrung oder vorteilhaft ein Langloch im Befestigungselement
durchsetzt, um der Wärmeausdehnung des Anbauteils und des
Befestigungselements Rechnung zu tragen.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die gegeneinander
anliegenden Klemmflächen des Anbauteils und des Befestigungselements
in Zugrichtung der Schraube zum Zylinderkopf hin konvergieren, um
das Anbauteil auf der Seite des Befestigungselements gegen den Zylinderkopf anzupressen,
wenn das Anbauteil von den Zugschrauben mit seiner Klemmschräge
gegen die Klemmschräge des Befestigungselements gezogen wird.
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An
seiner zur Klemmschräge entgegengesetzten Seite ist das
Anbauteil zweckmäßig mit mindestens einer und
vorzugsweise zwei Schraubenöffnungen versehen, um das Anbauteil
auf dieser Seite durch mindestens einen und vorzugsweise zwei Schraubenbolzen
gegen den Zylinderkopf anzupressen. Zum Ausgleich von Wärmedehnungen
sind die Schraubenöffnungen zweckmäßig
ebenfalls als Langlöcher ausgebildet, die bevorzugt zu
einem unteren Rand des Anbauteils hin offen sind, so dass die durch
die Langlöcher in den Zylinderkopf eingeschraubten Schraubenbolzen
bei der Montage als Stehbolzen für das Anbauteil dienen
können.
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Das
Befestigungselement ist zweckmäßig eine lösbar
am Zylinderkopf befestigte Klemmleiste, die mit zwei Befestigungsschrauben
an einem Schraubflansch des Zylinderkopfs festgeschraubt wird und
neben den zur Aufnahme der Zugschrauben dienenden Langlöchern
einem mit der Klemmschräge versehenen, nach der Montage
hinterschnittenen Vorsprung aufweist.
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Wenn
zwei Gewindebohrungen für die Befestigungsschrauben des
Befestigungselements und zwei Gewindebohrungen für die
beiden Schraubenbolzen gemäß einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung in gleichen Abständen voneinander
im Schraub flansch angeordnet sind, kann das Anbauteil ohne Modifikationen
am Befestigungselement und am Schraubflansch auch in umgekehrter
Ausrichtung am Schraubflansch montiert werden, wodurch die Gestaltungsfreiheit
weiter vergrößert wird.
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Wenn
in einer dieser Ausrichtungen das Befestigungselement oberhalb des
Anbauteils angeordnet ist, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Montageverfahrens vor, dass
sich das Anbauteil vor und während des Einschraubens der
Schrauben auf mindestens einem als Stehbolzen dienenden Schraubenbolzen
abstützt, der sich an oder nahe der Unterseite des Anbauteils
durch ein Langloch des Anbauteils erstreckt und nach dem Einschrauben
und Festziehen der Schraube festgezogen wird, um das Anbauteil auf
der zur Klemmschräge entgegengesetzten Seite gegen den
Zylinderkopf anzupressen.
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Wenn
in einer anderen dieser Ausrichtungen das Befestigungselement unterhalb
des Anbauteils angeordnet ist, kann sich das Anbauteil hingegen
vor und während des Einschraubens Festziehen der Schraube
auf der Klemmschräge abstützen.
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Das
Heißgas führende Anbauteil kann zum Beispiel entweder
ein Abgaskrümmer oder ein Eintrittsstutzen eines Abgasturboladers
sein.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Teils eines Zylinderkopfs
einer Brennkraftmaschine und eines Abgaskrümmers vor der
Montage am Zylinderkopf;
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2 eine
teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht eines Teils des
Zylinderkopfs und eines Befestigungsflanschs des Abgaskrümmers nach
der Montage am Zylinderkopf;
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3 eine
perspektivische Ansicht des Befestigungsflanschs vor der Montage
am Zylinderkopf;
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4 eine
perspektivische Ansicht einer zur Montage des Befestigungsflanschs
am Zylinderkopf dienenden Klemmleiste.
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Der
in 1 der Zeichnung nur teilweise dargestellte, zur
Montage an einem Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine
bestimmte Abgaskrümmer 2 weist an seinem dem Zylinderkopf 1 zugewandten Stirnende
einen Befestigungsflansch 4 auf, der mit Hilfe einer zuvor
am Zylinderkopf 1 befestigten Klemmleiste 3 sowie
mit Hilfe von zwei Paaren von Schraubenbolzen 5, 5, 6, 6 dichtend
an einem zugehörigen Schraubflansch 7 des Zylinderkopfs 1 befestigt
wird.
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Der
einstückig am Abgaskrümmer 2 angeformte
Befestigungsflansch 4 weist auf seiner dem Zylinderkopf 1 zugewandten
Seite eine ebene Dicht- oder Anlagefläche 8 (nicht
sichtbar) auf, die bei der Montage des Abgaskrümmers 2 gegen
eine gegenüberliegende ebene Dicht- oder Anlagefläche 8 des Schraubflanschs 7 des
Zylinderkopfs 1 angepresst wird, um den Abgaskrümmer 2 und
den Zylinderkopf 1 um zwei übereinander in die
jeweilige Dicht- oder Anlagefläche 8 mündende
Abgaskanäle 9, 10 herum gasdicht miteinander
zu verbinden.
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Die
Dicht- oder Anlagefläche 8 des Schraubflanschs 7 des
Zylinderkopfs 1 ist im Abstand oberhalb des oberen Abgaskanals 9 und
im Abstand unterhalb des unteren Abgaskanals 10 mit zwei
Paaren von Gewindebohrungen 11, 11 versehen, von
denen die oberen in der Zeichnung nicht sichtbar sind. Die Gewindebohrungen 11, 11 beider
Paare weisen jeweils denselben horizontalen Abstand voneinander auf.
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Der
Befestigungsflansch 4 weist einen allgemein T-förmigen
Umriss mit einem verbreiterten Oberteil 12 und einem schmaleren
Unterteil 13 auf, wie am besten in 3 dargestellt.
Der verbreiterte Oberteil 12 weist an seinem oberen Stirnende
eine ebene Stirnfläche auf, in die zwei Innengewindebohrungen 14, 14 münden,
die sich senkrecht zur Stirnfläche durch zwei nach entgegengesetzten
Seiten über den Unterteil 13 überstehende
Vorsprünge 15 des Oberteils 12 hindurch
nach unten erstrecken. Zwischen den beiden Vorsprüngen 15 schließt
sich in der Mitte des Oberteils 12 an die in diesem Bereich schmaler
ausgebildete ebeneobere Stirnfläche eine nach unten zu
von der Dicht- oder Anlagefläche 8 des Befestigungsflanschs 4 weg
divergierende ebene rechteckige Klemmschräge 16 an,
die sich bis zu der zur Dicht- oder Anlagefläche 8 parallelen
Rückseite des Befestigungsflanschs 4 erstreckt
und zwischen der oberen Stirnfläche und der Rückseite
eine im Querschnitt dreieckige Aussparung begrenzt.
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Der
Unterteil 13 des Befestigungsflanschs 4 ist an
seinem unteren Stirnende mit zwei zu einer unteren Stirnfläche
des Unterteils 13 hin offenen Langlöchern 17, 17 versehen.
Die beiden Langlöcher 17, 17 dienen zur
Aufnahme der beiden Schraubenbolzen 5, 5, die bei
der in der Zeichnung dargestellten Ausrichtung des Befestigungsflanschs 4 in
die beiden unteren Gewindebohrungen 11, 11 im
Schraubflansch 7 des Zylinderkopfs 1 eingeschraubt
werden, wie am besten in 1 dargestellt, um den Unterteil 13 des
Befestigungsflanschs 4 gegen die Dicht- oder Anlagefläche 8 des
Schraubflanschs 7 anzupressen.
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Wie
am besten in 2 und 4 dargestellt,
weist die am Zylinderkopf 1 angebrachte Klemmleiste 3 einen
länglichen Befestigungsteil 18 mit einem allgemein
quaderförmigen Umriss und einen Klemmvorsprung 19 auf,
der bei der in der Zeichnung dargestellten Ausrichtung des Befestigungsflanschs 4 nach
unten über die Unterseite der Klemmleiste 3 übersteht.
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Der
Befestigungsteil 18 weist eine zur Anlage gegen die Dicht-
oder Anlagefläche 8 des Schraubflanschs 7 des
Zylinderkopfs 1 bestimmte ebene Anlagefläche 20 auf,
während der Vorsprung 19 auf der Seite der Anlagefläche 20 von
einer in Bezug zur Anlagefläche 20 zurückgesetzten
ebenen Klemmschräge 21 begrenzt wird. Die Klemmschräge 21 erstreckt
sich nach unten zu von der Anlagefläche 20 weg,
wobei sie zum unteren Ende des Vorsprungs 19 hin mit einer
zur Anlagefläche 20 entgegengesetzten ebenen Rückseite 22 (2)
des Vorsprungs 19 und des Befestigungsteils 18 konvergiert.
Der Neigungswinkel der Klemmschräge 21 zur Anlagefläche 20 entspricht
dem Neigungswinkel zwischen der Klemmschräge 16 am
Oberteil 12 des Befestigungsflanschs 4 des Abgaskrümmers 2 und
dessen Dicht- oder Anlagefläche 8 und beträgt
bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
zwischen 30 und 40 Grad.
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Oberhalb
der entgegengesetzten seitlichen Begrenzungen des Vorsprungs 19 ist
der Befestigungsteil 18 der Klemmleiste 3 mit
zwei parallelen im seitlichen Abstand voneinander angeordneten horizontalen
Durchgangsbohrungen 23, 23 versehen, die sich
von der Anlagefläche 20 aus bis zur Rückseite 22 der
Klemmleiste 3 erstrecken. Der horizontale Mittenabstand
der beiden Bohrungen 23, 23 entspricht dem horizontalen
Mittenabstand der beiden Gewindebohrungen 11, 11 des
oberen und des unteren Paars von Gewindebohrungen 11, 11,
so dass die Klemmleiste 3 entweder in der in der Zeichnung
dargestellten Ausrichtung oberhalb der beiden Abgaskanäle 9, 10 oder
mit einer umgekehrten Ausrichtung, d. h. mit nach oben weisendem
Vorsprung 19, unterhalb der beiden Abgaskanäle 9, 10 am
Zylinderkopf 1 befestigt werden kann.
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Wie
ebenfalls am besten in 4 dargestellt, ist der Befestigungsteil 18 der
Klemmleiste 3 mit zwei Langlöchern 24, 24 versehen,
die jenseits der beiden Durchgangsbohrungen 23, 23 und
der entgegengesetzten seitlichen Begrenzungen des Vorsprungs 19 in
den beiden Stirnenden des Befestigungsteils 18 ausgespart
sind. Die beiden Langlöcher 24, 24 sind jeweils
zur Anlagefläche 20 hin offen und erstrecken sich
von oben nach unten durch den Befestigungsteil 18 hindurch,
wobei ihre Längsachsen senkrecht zu einer von den Längsachsen
der Bohrungen 23, 23 aufgespannten Ebene sind
und denselben Mittenabstand wie die Gewindebohrungen 14, 14 im
Oberteil 12 des Befestigungsflanschs 4 aufweisen.
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Die
beiden Langlöcher 24, 24 dienen zur Aufnahme
der beiden als Zugschrauben wirkenden Schraubenbolzen 6, 6,
die jeweils durch eines der Langlöcher 24, 24 hindurch
in die benachbarte der beiden Gewindebohrungen 14, 14 im
Oberteil 12 des Befestigungsflanschs 4 eingeschraubt
werden, um den Befestigungsflansch 4 parallel zu den Dicht-
oder Anlageflächen 8 in Richtung der Klemmleiste 3 und gegen
deren Vorsprung 19 zu ziehen und durch das Zusammenwirken
der beiden Klemmschrägen 16, 21 auf dem
Oberteil 12 des Befestigungsflanschs 4 bzw. auf
dem Vorsprung 19 der Klemmleiste 3 die Dicht- und
Anlageflächen 8 des Schraubflanschs 7 und
des Befestigungsflanschs 4 auf der Seite der Klemmleiste 3,
d. h. bei der in der Zeichnung dargestellten Ausrichtung des Befestigungsflanschs 4 an
dessen Oberseite, dichtend gegeneinander anzupressen.
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Bei
einer solchen Ausrichtung des Befestigungsflanschs 4 und
der Klemmleiste 3 wird zur Montage zuerst die Klemmleiste 3 in
der dargestellten Ausrichtung mit zwei Schraubenbolzen 25, 25 an
der Oberseite des Schraubflanschs 7 festgeschraubt, indem
die Schraubenbolzen 25, 25 durch die Bohrungen 23, 23 hindurch
in die oberen Gewindebohrungen 11, 11 gedreht
und festgezogen werden, wie in 1 dargestellt.
Danach werden die beiden Schraubenbolzen 5, 5 mit
ihren vorderen Stirnenden in die beiden unteren Gewindebohrungen 11, 11 im Schraubflansch 7 eingeschraubt
und dann der Oberteil 12 des Befestigungsflanschs 4 von
unten her zwischen den Vorsprung 19 der Klemmleiste 3 und
die Dicht- oder Anlagefläche 8 des Schraubflanschs 7 eingeführt.
Anschließend wird der Befestigungsflansch 4 etwas
verschwenkt, bis die Dicht- oder Anlageflächen 8 des
Befestigungsflanschs 4 und des Schraubflanschs 9 lose
gegeneinander anliegen. Daraufhin wird der Befestigungsflansch 4 im
Bereich der Langlöcher 17, 17 auf den
als Stehbolzen dienenden Schraubenbolzen 5, 5 abgesetzt,
bevor die beiden Zugschrauben 6, 6 von oben her
durch die Langlöcher 24, 24 der Klemmleiste 3 in
die Gewindebohrungen 14, 14 eingeschraubt und
festgezogen werden, um den Oberteil 12 des Befestigungsflanschs 4 gegen
den Zylinderkopf 1 anzupressen. Zuletzt werden dann noch
die beiden unteren Schraubenbolzen 5, 5 festgezogen,
um den Unterteil 13 des Befestigungsflanschs 4 gegen
den Zylinderkopf 1 anzupressen.
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Infolge
der gleichen Abstände zwischen den Gewindebohrungen 11, 11 der
beiden Paare von Gewindebohrungen 11, 11 des Schraubflanschs 7 ist
jedoch auch eine Montage des Abgaskrümmers 2 in umgekehrter
Ausrichtung möglich, wobei die Klemmleiste 3 unterhalb
der beiden Abgaskanäle 9, 10 mit nach
oben weisendem Vorsprung 19 an der Dicht- oder Anlagefläche 8 des
Schraubflanschs 7 festgeschraubt und dann der nach unten
weisende Oberteil 12 des umgedrehten Befestigungsflanschs 4 mit
der Klemmschräge 16 von oben her hinter den überstehenden
Vorsprung 19 geschoben wird, so dass die Klemmschrägen 16, 21 und
die Dicht- oder Anlageflächen 8 gegeneinander
anliegen. Dann werden die Schraubenbolzen 5, 5 locker
durch die nach oben offenen Langlöcher 17, 17 in
die oberen Gewindebohrungen 11, 11 des Schraubflanschs 7 geschraubt,
bevor die beiden Zugschrauben 6, 6 von unten her durch
die Langlöcher 24, 24 der Klemmleiste 3 in
die nach unten offenen Gewindebohrungen 14, 14 gedreht
und festgeschraubt werden. Zuletzt werden dann die Schraubenbolzen 5, 5 festgezogen.
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- 1
- Zylinderkopf
- 2
- Abgaskrümmer
- 3
- Klemmleiste
- 4
- Befestigungsflansch
Abgaskrümmer
- 5
- Schraubenbolzen
- 6
- Zugschraube
- 7
- Schraubflansch
Zylinderkopf
- 8
- Dicht-
oder Anlagefläche
- 9
- Abgaskanal
- 10
- Abgaskanal
- 11
- Gewindebohrungen
Schraubflansch
- 12
- Oberteil
Befestigungsflansch
- 13
- Unterteil
Befestigungsflansch
- 14
- Gewindebohrungen
Befestigungsflansch
- 15
- Vorsprung
Befestigungsflansch
- 16
- Klemmschräge
Befestigungsflansch
- 17
- Langlöcher
Befestigungsflansch
- 18
- Befestigungsteil
Klemmleiste
- 19
- Vorsprung
Klemmleiste
- 20
- Anlagefläche
Klemmleiste
- 21
- Klemmschräge
Klemmleiste
- 22
- Rückseite
Klemmleiste
- 23
- Durchtrittsbohrungen
Klemmleiste
- 24
- Langlöcher
Klemmleiste
- 25
- Befestigungsschrauben
Klemmleiste
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4205454
A1 [0002]
- - EP 0849446 A1 [0003]