DE102010022540A1 - Bolt and arrangement for fastening an exhaust manifold to a cylinder head of an internal combustion engine - Google Patents

Bolt and arrangement for fastening an exhaust manifold to a cylinder head of an internal combustion engine Download PDF

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Thomas Kastenhuber
Karl Mayr
Dr. Ehart Robert
Martin Prosi
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Abstract

Ein Bolzen (14) zur Befestigung eines Abgaskrümmers (10) an einem Zylinderkopf (12) einer Brennkraftmaschine hat ein Außengewinde zum Aufschrauben einer Mutter (22), insbesondere einer Flanschmutter. Der Bolzen (14) weist einen mittleren axialen Abschnitt auf, der im Vergleich zu angrenzenden Abschnitten des Stiftbolzens (14) eine geringere Biegesteifigkeit besitzt. Eine Anordnung zur Befestigung eines Abgaskrümmers (10) an einem Zylinderkopf (12) einer Brennkraftmaschine umfasst einen solchen Bolzen (14). Der Bolzen (14) ist in den Zylinderkopf (12) eingeschraubt und ragt durch eine im Abgaskrümmer (10) gebildete Öffnung (20). Der Abgaskrümmer (10) ist durch eine auf den Bolzen (14) aufgeschraubte Mutter (22) angezogen.A bolt (14) for fastening an exhaust manifold (10) to a cylinder head (12) of an internal combustion engine has an external thread for screwing on a nut (22), in particular a flange nut. The bolt (14) has a central axial section which, compared to adjacent sections of the pin bolt (14), has a lower flexural strength. An arrangement for fastening an exhaust manifold (10) to a cylinder head (12) of an internal combustion engine comprises such a bolt (14). The bolt (14) is screwed into the cylinder head (12) and protrudes through an opening (20) formed in the exhaust manifold (10). The exhaust manifold (10) is tightened by a nut (22) screwed onto the bolt (14).

Description

Die Erfindung betrifft einen Bolzen zur Befestigung eines Abgaskrümmers an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Befestigung eines Abgaskrümmers an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine.The invention relates to a bolt for fastening an exhaust manifold to a cylinder head of an internal combustion engine. The invention also relates to an arrangement for fastening an exhaust manifold to a cylinder head of an internal combustion engine.

Die Befestigung des Abgaskrümmers am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine erfolgt üblicherweise mittels im Zylinderkopf verschraubter Stiftbolzen, auf welche der Abgaskrümmer aufgesetzt wird. Zur Erreichung der nötigen Dichtungspressung wird der Abgaskrümmer mit Flanschmuttern festgezogen. Die Mutterauflage am Abgaskrümmer kann durch eine Planfräsung bearbeitet werden (vorwiegend bei 6-Zylinder-Reihenmotoren aufgrund der langen thermischen Ausdehnung bedingt durch den lang bauenden Abgaskrümmer) oder auch unbearbeitet (Gussoberfläche) ausgeführt werden. Letztere Lösung wird an kleineren Abgaskrümmern angewandt, um die Kosten für die zusätzliche mechanische Bearbeitung einzusparen. Die Qualität der Mutterauflagefläche ist hier allerdings einer hohen und schwankenden Rauigkeit der Gussoberfläche ebenso wie einer Ausformschräge unterworfen, welche aufgrund der bevorzugten Teilungsebene im Gießprozess unumgänglich ist.The attachment of the exhaust manifold on the cylinder head of an internal combustion engine is usually carried out by means bolted to the cylinder head pin bolt, on which the exhaust manifold is placed. To achieve the necessary sealing pressure, the exhaust manifold is tightened with flange nuts. The nut support on the exhaust manifold can be machined by a face milling (mainly in 6-cylinder in-line engines due to the long thermal expansion caused by the long-build exhaust manifold) or unprocessed (casting surface) are performed. The latter solution is applied to smaller exhaust manifolds to save the cost of additional mechanical processing. However, the quality of the nut bearing surface here is subject to a high and fluctuating roughness of the casting surface as well as a Ausformschräge, which is unavoidable due to the preferred division level in the casting process.

Aufgrund der thermischen Ausdehnung des Abgaskrümmers im Betrieb der Brennkraftmaschine erfolgt eine Relativbewegung zwischen Zylinderkopf und Abgaskrümmer ebenso wie zwischen Abgaskrümmer und Flanschmutter. Diese Bewegung zwischen Abgaskrümmer und Flanschmutter kann aufgrund der qualitativ schlechteren Auflagequalität bei unbearbeiteten Mutterauflageflächen im zyklischen Motorbetrieb zu einem Aufdrehmoment der Muttern und damit im schlimmsten Fall zu einem Aufdrehen der Muttern führen.Due to the thermal expansion of the exhaust manifold during operation of the internal combustion engine, a relative movement between the cylinder head and the exhaust manifold takes place as well as between the exhaust manifold and the flange nut. This movement between the exhaust manifold and flange nut can lead to a Aufdrehmoment the nuts and thus in the worst case to unscrew the nuts due to the poorer quality of quality at unprocessed nut support surfaces in cyclic engine operation.

Neben dem Einfluss unterschiedlicher Reibungskoeffizienten im Bereich der Mutterauflagefläche der Gussoberfläche hat die schräge Mutterauflage aufgrund der Ausformschräge einen großen Anteil an der Entstehung des Mutteraufdrehmoments. Aufgrund der schrägen Mutterauflagefläche erfolgt nach Anzug der Flanschmutter eine elastische Biegung des Stiftbolzens. Dadurch entsteht auf einer Seite der Mutterauflage eine höhere Vorspannkraft als auf der anderen Seite. Dadurch bedingt verhalten sich auch die durch die thermische Längenausdehung des Abgaskrümmers an der Mutterauflagefläche wirkenden Reibungskräfte entsprechend unterschiedlich.In addition to the influence of different coefficients of friction in the region of the nut bearing surface of the casting surface, the oblique nut support due to the Ausformschräge a large proportion of the emergence of Mutteraufdrehmoments. Due to the oblique nut bearing surface takes place after tightening the flange nut an elastic bending of the pin bolt. This results in a higher preload force on one side of the nut support than on the other side. As a result, the frictional forces acting on the nut support surface due to the thermal length expansion of the exhaust manifold also behave differently.

Zusammengefasst führen folgende Phänomene zu einem erhöhten Mutteraufdrehmoment:

  • – hohes Unterkopfreibmoment an der Gussoberfläche;
  • – Relativbewegung an der Mutterauflagefläche zwischen Mutter und Abgaskrümmer;
  • – schräge Mutterauflage wegen Gussausformschräge am Krümmer;
  • – unterschiedliche Reibungskoeffizienten an der Mutterauflagefläche (Gussoberfläche).
In summary, the following phenomena lead to an increased nut torque:
  • - high Unterkopfreibmoment on the casting surface;
  • - Relative movement of the nut support surface between the mother and the exhaust manifold;
  • - oblique nut support because of casting draft on the manifold;
  • - Different coefficients of friction on the nut support surface (casting surface).

Eine Klemmmomenterhöhung bei selbstsichernden Muttern bzw. die Erhöhung der Gewindereibung ist aufgrund der zunehmenden Fressneigung nicht zielführend. Daneben würde dadurch das Aufdrehmoment nur auf den Stiftbolzen verlagert, welcher sich erfahrungsgemäß dann aus dem Aluminiumzylinderkopf herausdreht.An increase in the clamping force of self-locking nuts or the increase in thread friction is not effective due to the increased tendency to eat. In addition, the Aufdrehmoment would thereby only shifted to the pin bolt, which then turns out experience from the aluminum cylinder head.

In der EP 1 450 018 A1 ist eine modifizierte Befestigung eines Abgaskrümmers an einem Zylinderkopf mittels eines im Zylinderkopf verschraubten Bolzens gezeigt, der durch eine Öffnung des Krümmerflansches ragt. Zwischen dem Flansch und einer auf den Bolzen aufgeschraubten Mutter ist eine Distanzhülse angeordnet. Die Durchmesser der Flanschöffnung und der Hülse sind größer als der Außendurchmesser des Bolzens. Die Hülse besteht aus einem Material, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner als der des Bolzenmaterials ist. Die Materialien für den Bolzen und für die Hülse sind so gewählt, dass die Klemmkraft bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ein Gleiten des Flansches zulässt, wodurch mechanische Verspannungen am Abgaskrümmer vermieden werden sollen.In the EP 1 450 018 A1 a modified attachment of an exhaust manifold is shown on a cylinder head by means of a screwed bolt in the cylinder head, which projects through an opening of the manifold flange. Between the flange and a nut screwed onto the bolt, a spacer sleeve is arranged. The diameter of the flange opening and the sleeve are larger than the outer diameter of the bolt. The sleeve is made of a material whose thermal expansion coefficient is smaller than that of the bolt material. The materials for the bolt and for the sleeve are chosen so that the clamping force during operation of the internal combustion engine allows sliding of the flange, which mechanical strains on the exhaust manifold should be avoided.

Aufgabe der Erfindung ist es, die oben geschilderten möglichen Probleme nach einer Befestigung eines Abgaskrümmers an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine zu vermeiden oder wenigstens zu verringern und möglichst einfache und kostengünstige Mittel anzugeben, die eine dauerhaft sichere Befestigung gewährleisten.The object of the invention is to avoid the above-described possible problems after attachment of an exhaust manifold to a cylinder head of an internal combustion engine or at least reduce and specify the simplest and most cost-effective means that ensure a permanently secure attachment.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Befestigungsbolzen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Befestigungsbolzens bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den zugehörigen Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a fastening bolt with the features of claim 1 and by an arrangement with the features of claim 4. Advantageous and expedient embodiments of the fastening bolt according to the invention or the arrangement according to the invention are specified in the accompanying subclaims.

Der erfindungsgemäße Bolzen dient zur Befestigung eines Abgaskrümmers an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine und hat ein Außengewinde zum Aufschrauben einer Mutter, insbesondere einer Flanschmutter. Der Bolzen weist einen mittleren axialen Abschnitt auf, der im Vergleich zu angrenzenden Abschnitten des Stiftbolzens eine geringere Biegesteifigkeit besitzt.The bolt according to the invention serves for fastening an exhaust manifold to a cylinder head of an internal combustion engine and has an external thread for screwing on a nut, in particular a flange nut. The bolt has a central axial portion which has less bending stiffness than adjacent portions of the pin bolt.

Die Erfindung begegnet den eingangs erwähnten Problemen, die insbesondere bei einer gießtechnisch bedingten Ausformschräge der Mutterauflagefläche zu einem Mutteraufdrehen führen können, durch eine Maßnahme, die für eine gleichmäßigere Verteilung der Flächenpressung über dem Umfang der Mutterauflagefläche sorgt. Gemäß der Erfindung wird bewusst eine plastische Verformung des Bolzens angestrebt, um eine Anpassung der Lage der Mutter an die den Umständen entsprechend vorgegebene Mutterauflagefläche des Abgaskrümmers zu erreichen. Die erfindungsgemäß vorgesehene plastische Verformung des Bolzens stellt dauerhaft eine gleichmäßige Anlage der Mutter sicher. The invention addresses the problems mentioned above, which can lead to a mother turn on a casting-related conditional Ausformschräge the mother support surface by a measure that ensures a more uniform distribution of surface pressure over the circumference of the nut support surface. According to the invention, a plastic deformation of the bolt is deliberately sought in order to achieve an adaptation of the position of the nut to the circumstances of the given predetermined mother support surface of the exhaust manifold. The inventively provided plastic deformation of the bolt permanently ensures a uniform system of the mother.

Die Erfindung führt zu Funktions-, Kosten- und Gewichtsvorteilen. So wird die Betriebssicherheit gesteigert, indem eine durch mangelnde Pressung der Dichtung zwischen Zylinderkopf und Abgaskrümmer mögliche Leckage durch die verbesserte Hemmung eines Aufdrehens der Abgaskrümmerverschraubung verhindert wird. Es entstehen somit kein Abgasgestank, der in den Innenraum gelangen kann, kein kinetischer Abgasenergieverlust und keine Rußverschmutzung des Motorraums bei reduzierter Servicenotwendigkeit. Die Erfindung macht den Einsatz einer kostenaufwendigen, mechanischen Bearbeitung der gegossenen Mutterauflageflächen am Abgaskrümmer bzw. in weiterer Folge den Einsatz von Schiebeleisten überflüssig. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Bolzen kann eventuell auch bei länger bauenden 6-Zylinder-Reihenmotoren auf eine Bearbeitung der Mutterauflageflächen und den Einsatz der Schiebeleisten verzichtet werden. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Bolzen verursacht zudem weniger zusätzliches Gewicht als der Einsatz von Schiebleisten.The invention leads to functional, cost and weight advantages. Thus, the reliability is increased by a possible lack of pressure of the seal between the cylinder head and the exhaust manifold leakage is prevented by the improved inhibition of rotation of the exhaust manifold. Thus, there is no exhaust stench that can get into the interior, no kinetic exhaust energy loss and no soiling of the engine compartment at reduced Servicenotelwendigkeit. The invention makes the use of a costly, mechanical processing of the cast nut bearing surfaces on the exhaust manifold or, as a consequence, the use of sliding strips superfluous. By using the bolts according to the invention may be waived even in longer-built 6-cylinder in-line engines on a processing of the mother support surfaces and the use of the sliding strips. The use of the bolt according to the invention also causes less additional weight than the use of sliding strips.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der mittlere axiale Abschnitt des Bolzens wenigstens eine Taillierung. Die Taillierung, die alleine für die geringere Biegesteifigkeit dieses Bolzenabschnitts sorgt oder zumindest maßgeblich hierzu beiträgt, kann schon bei der Herstellung des Bolzens vorgesehen oder erst durch nachträgliche Bearbeitung des Bolzens gebildet werden. Die Taillierung kann beispielsweise in Form einer Materialreduktion, Verjüngung, Einkerbung oder dergleichen vorliegen.According to the preferred embodiment of the invention, the central axial portion of the bolt has at least one waist. The sidecut, which alone provides for the lower bending stiffness of this pin portion or at least significantly contributes to this, can already be provided during the production of the bolt or only be formed by subsequent machining of the bolt. The waist can be present for example in the form of a material reduction, taper, notch or the like.

Theoretisch ist es auch möglich die geringere Biegesteifigkeit dadurch zu schaffen, dass der mittlere axiale Abschnitt aus einem Material mit einer Härte gebildet ist, die geringer ist als die des Materials der angrenzenden Abschnitte.Theoretically, it is also possible to provide the lower flexural rigidity by forming the middle axial portion of a material having a hardness lower than that of the material of the adjacent portions.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anordnung zur Befestigung eines Abgaskrümmers an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einem solchen Bolzen. Der Bolzen ist in den Zylinderkopf eingeschraubt und ragt durch eine im Abgaskrümmer gebildete Öffnung. Der Abgaskrümmer ist durch eine auf den Bolzen aufgeschraubte Mutter angezogen.The invention also relates to an arrangement for fastening an exhaust manifold to a cylinder head of an internal combustion engine with such a bolt. The bolt is screwed into the cylinder head and protrudes through an opening formed in the exhaust manifold. The exhaust manifold is tightened by a nut screwed onto the bolt.

Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich besonders für Abgaskrümmer, bei denen der Oberflächenabschnitt, auf dem die Mutter aufliegt, gegenüber einer Stirnseite des Abgaskrümmers oder gegenüber einer Zylinderkopfoberfläche eine geringfügige Neigung aufweist.The arrangement according to the invention is particularly suitable for exhaust manifolds, in which the surface portion on which the nut rests, relative to a front side of the exhaust manifold or against a cylinder head surface has a slight inclination.

Eine geometrisch und für die Kräfteverteilung besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich für den Fall, dass sich der mittlere axiale Abschnitt des Bolzens mit geringerer Biegesteifigkeit in einem Bereich nahe der Stirnseite oder nahe der Zylinderkopfoberfläche befindet, vorzugsweise innerhalb der Öffnung.A geometrically and for the distribution of forces particularly advantageous embodiment results in the event that the central axial portion of the bolt with lower bending stiffness in a region near the end face or near the cylinder head surface is located, preferably within the opening.

Im Gegensatz zu einer unerwünschten elastischen Verformung des Bolzens bei der Montage und/oder bedingt durch unterschiedliche Längenausdehnungen des Abgaskrümmers und des Zylinderkopfs während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung bewusst eine bleibend Verformung des mittleren axialen Abschnitts des Bolzens nach einem Erstanzug der Mutter angestrebt, um dadurch mechanische Verspannungen gezielt zu vermeiden.In contrast to an undesirable elastic deformation of the bolt during assembly and / or due to different length expansions of the exhaust manifold and the cylinder head during operation of the internal combustion engine is deliberately sought in the inventive arrangement a permanent deformation of the central axial portion of the bolt after a first suit of the mother in order to avoid mechanical stresses in a targeted manner.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the accompanying drawings, to which reference is made. In the drawings show:

1 einen Ausschnitt einer Anordnung zur Befestigung eines Abgaskrümmers an einem Zylinderkopf; 1 a detail of an arrangement for mounting an exhaust manifold on a cylinder head;

2 eine schematische Ansicht einer Flanschbefestigung mit einem herkömmlichen Bolzen; und 2 a schematic view of a flange mounting with a conventional bolt; and

3 eine schematische Ansicht einer Flanschbefestigung mit einem erfindungsgemäßen Bolzen. 3 a schematic view of a flange mounting with a bolt according to the invention.

In 1 ist ein Ausschnitt einer Anordnung zur Befestigung eines Abgaskrümmers 10 an einem Zylinderkopf 12 einer Brennkraftmaschine zu sehen. Ein Stiftbolzen 14 ist in eine Bohrung 16 des Zylinderkopfs 12 geschraubt und ragt durch eine in einem Flansch 18 des Abgaskrümmers 10 gebildete Öffnung 20 (die Öffnung 20 kann aber auch an einem anderen flachen Abschnitt des Abgaskrümmers 10 vorgesehen sein).In 1 is a section of an arrangement for mounting an exhaust manifold 10 on a cylinder head 12 to see an internal combustion engine. A pin bolt 14 is in a hole 16 of the cylinder head 12 screwed and protrudes through a in a flange 18 the exhaust manifold 10 formed opening 20 (the opening 20 but can also be on another flat section of the exhaust manifold 10 be provided).

Mittels einer auf ein Außengewinde des Stiftbolzens 14 aufgeschraubten Mutter 22, insbesondere einer Flanschmutter, wird der Abgaskrümmer 10 festgezogen. Der Oberflächenabschnitt 24 des Flansches 18, auf der die Mutter 22 aufliegt (Mutterauflagefläche), weist gegenüber der ebenen Stirnseite 26 des Flanschs 18 bzw. gegenüber der ebenen Zylinderkopfoberfläche 28 eine geringfügige Neigung auf, die durch die gießtechnische Herstellung des Abgaskrümmers 10 bedingt ist (sog. Ausformschräge).By means of an external thread of the pin bolt 14 screwed nut 22 . in particular a flange nut, the exhaust manifold 10 tightened. The surface section 24 of the flange 18 on which the mother 22 rests (nut support surface), facing the flat front side 26 of the flange 18 or with respect to the flat cylinder head surface 28 a slight inclination, due to the technical casting of the exhaust manifold 10 Conditional is (so-called Ausformschräge).

Der Stiftbolzen 14 weist einen mittleren axialen Abschnitt auf, der eine oder mehrere Taillierungen 30 besitzt. Dieser Abschnitt des Stiftbolzens 14 hat im Vergleich zu den angrenzenden Abschnitten eine geringere Biegesteifigkeit. Er befindet sich im montierten Zustand des Abgaskrümmers 10 in einem Bereich nahe der Stirnseite 26 des Flanschs 18 bzw. nahe der gegenüberliegenden Zylinderkopfoberfläche 28, vorzugsweise knapp darüber (innerhalb der Flanschöffnung 20).The pin bolt 14 has a central axial portion which has one or more waistings 30 has. This section of the pin bolt 14 has a lower bending stiffness compared to the adjacent sections. It is in the assembled state of the exhaust manifold 10 in an area near the front 26 of the flange 18 or near the opposite cylinder head surface 28 , preferably just above it (inside the flange opening 20 ).

Die 2 und 3 zeigen im Vergleich eine Flanschbefestigung mit einem herkömmlichen Stiftbolzen 14' (2) und eine Flanschbefestigung mit einem taillierten Stiftbolzen 14 (3, die Taillierung selbst ist in der schematischen Darstellung nicht gesondert dargestellt). Wie in 2 zu sehen ist, führt die durch die Ausformschräge des Abgaskrümmerflansches 18' bedingte elastische Verformung des herkömmlichen Stiftbolzens 14' zu einer ungleichmäßigen Pressung der Mutter 22' an der Mutterauflagefläche 24'. Die ungleichmäßige Flächenpressung ist symbolisiert durch die unterschiedlich langen Pfeile A' und B', die die lokale Anpresskraft repräsentieren.The 2 and 3 show in comparison a flange mounting with a conventional pin bolt 14 ' ( 2 ) and a flange attachment with a tapered pin bolt 14 ( 3 , the sidecut itself is not shown separately in the schematic representation). As in 2 can be seen, which leads through the Ausformschräge the Abgaskrümmerflansches 18 ' Conditional elastic deformation of the conventional pin bolt 14 ' to a non-uniform pressure of the mother 22 ' on the nut support surface 24 ' , The uneven surface pressure is symbolized by the different lengths of arrows A 'and B', which represent the local contact force.

Dagegen lässt die Taillierung des in 3 gezeigten Stiftbolzens 14 eine plastische Deformation des Stiftbolzens 14, symbolisiert durch den markierten Bereich 32, in einem begrenzten Ausmaß zu. Beim Erstanzug der Mutter 22 während der Abgaskrümmermontage kann sich die Mutter 22 deshalb flächig an der leicht schrägen Mutterauflagefläche 24 anlegen. Der taillierte Stiftbolzen 14 verbiegt sich bleibend und stellt so eine dauerhaft gleichmäßige Anlage der Mutter 22 sicher.By contrast, the sidecut of the in 3 shown pin bolt 14 a plastic deformation of the pin bolt 14 , symbolized by the marked area 32 , to a limited extent too. At the first suit of the mother 22 During the exhaust manifold assembly, the nut can 22 therefore flat on the slightly sloping nut support surface 24 invest. The waisted pin bolt 14 bends permanently and thus provides a permanently uniform system of the mother 22 for sure.

Aufgrund der gleichmäßigen Flächenpressung (vgl. Pfeile A und B) ergeben sich wiederum gleichmäßige Reibkräfte um den Umfang der Mutterauflagefläche 24, sodass in der Folge kein Mutteraufdrehmoment erzeugt wird. Selbst im Falle einer rein elastischen Verformung erlaubt die geringere Biegesteifigkeit des taillierten Abschnitts des Stiftbolzens 14 durch die erleichterte Biegung bereits eine Vergleichmäßigung der Pressungsverteilung und damit ein geringeres Mutteraufdrehmoment bei Verschiebung des Abgaskrümmers unter der Mutter 22.Due to the uniform surface pressure (see arrows A and B), uniform frictional forces again result around the circumference of the nut bearing surface 24 so that no parent torque is generated in the sequence. Even in the case of a purely elastic deformation allows the lower bending stiffness of the waisted portion of the pin bolt 14 due to the facilitated bending already equalization of the pressure distribution and thus a lower mother torque when shifting the exhaust manifold under the mother 22 ,

Die Anordnung zur Befestigung des Abgaskrümmers 10 am Zylinderkopf 12 wurde am Beispiel einer einzelnen Befestigungsstelle beschrieben, sie umfasst natürlich mehrere derartige Befestigungsstellen mit taillierten Stiftbolzen 14.The arrangement for mounting the exhaust manifold 10 on the cylinder head 12 was described using the example of a single attachment point, it naturally includes several such attachment points with tapered pin bolts 14 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Abgaskrümmerexhaust manifold
1212
Zylinderkopfcylinder head
14, 14'14, 14 '
Stiftbolzenbolts
1616
Bohrungdrilling
18, 18'18, 18 '
Flanschflange
20, 20'20, 20 '
Öffnungopening
22, 22'22, 22 '
Muttermother
24, 24'24, 24 '
MutterauflageflächeMother support surface
26, 26'26, 26 '
Stirnseite des FlanschsFront side of the flange
2828
ZylinderkopfoberflächeCylinder head surface
3030
Taillierungsidecut
3232
plastisch deformierter Bereichplastically deformed area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1450018 A1 [0007] EP 1450018 A1 [0007]

Claims (7)

Bolzen (14) zur Befestigung eines Abgaskrümmers (10) an einem Zylinderkopf (12) einer Brennkraftmaschine, mit einem Außengewinde zum Aufschrauben einer Mutter (22), insbesondere einer Flanschmutter, gekennzeichnet durch einen mittleren axialen Abschnitt, der im Vergleich zu angrenzenden Abschnitten des Stiftbolzens (14) eine geringere Biegesteifigkeit besitzt.Bolt ( 14 ) for mounting an exhaust manifold ( 10 ) on a cylinder head ( 12 ) an internal combustion engine, with an external thread for screwing a nut ( 22 ), in particular a flange nut, characterized by a central axial section which, compared to adjacent sections of the pin bolt ( 14 ) has a lower flexural rigidity. Bolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere axiale Abschnitt wenigstens eine Taillierung (30) besitzt.Bolt according to claim 1, characterized in that the central axial section has at least one sidecut ( 30 ) owns. Bolzen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere axiale Abschnitt aus einem Material mit einer Härte gebildet ist, die geringer ist als die des Materials der angrenzenden Abschnitte.Bolt according to claim 1 or 2, characterized in that the central axial portion is formed of a material having a hardness which is less than that of the material of the adjacent portions. Anordnung zur Befestigung eines Abgaskrümmers (10) an einem Zylinderkopf (12) einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch einen Bolzen (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bolzen (14) in den Zylinderkopf (12) eingeschraubt ist und durch eine im Abgaskrümmer (10) gebildete Öffnung (20) ragt, und wobei der Abgaskrümmer (10) durch eine auf den Bolzen (14) aufgeschraubte Mutter (22) angezogen ist.Arrangement for fastening an exhaust manifold ( 10 ) on a cylinder head ( 12 ) of an internal combustion engine, characterized by a bolt ( 14 ) according to one of the preceding claims, wherein the bolt ( 14 ) in the cylinder head ( 12 ) and by a in the exhaust manifold ( 10 ) formed opening ( 20 ) and wherein the exhaust manifold ( 10 ) by one on the bolt ( 14 ) screwed nut ( 22 ) is attracted. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenabschnitt (24) des Abgaskrümmers (10), auf dem die Mutter (22) aufliegt, gegenüber einer Stirnseite (26) des Abgaskrümmers (10) oder gegenüber einer Zylinderkopfoberfläche (28) eine geringfügige Neigung aufweist.Arrangement according to claim 4, characterized in that the surface section ( 24 ) of the exhaust manifold ( 10 ) on which the mother ( 22 ) rests against a front side ( 26 ) of the exhaust manifold ( 10 ) or against a cylinder head surface ( 28 ) has a slight inclination. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der mittlere axiale Abschnitt des Bolzens (14) mit geringerer Biegesteifigkeit in einem Bereich nahe der Stirnseite (26) oder nahe der Zylinderkopfoberfläche (28) befindet, vorzugsweise innerhalb der Öffnung (20).Arrangement according to claim 5, characterized in that the central axial portion of the bolt ( 14 ) with lower bending stiffness in an area near the end face ( 26 ) or near the cylinder head surface ( 28 ), preferably within the opening ( 20 ). Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere axiale Abschnitt des Bolzens (14) nach einem Erstanzug der Mutter (22) bleibend verformt ist.Arrangement according to one of claims 4 to 6, characterized in that the central axial portion of the bolt ( 14 ) after a mother's first suit ( 22 ) is permanently deformed.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3119192A1 (en) * 1981-05-14 1982-12-09 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Centring bolt for flanged joints
JPH07310540A (en) * 1994-05-13 1995-11-28 Mitsubishi Motors Corp Exhaust device of internal combustion engine
EP1450018A1 (en) 2003-02-18 2004-08-25 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Fixing system and method for fixing a manifold to an internal combustion engine, and arrangement of an internal-combustion engine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2916182A3 (en) * 2007-05-15 2008-11-21 Renault Sas Turbo compressor maintaining arrangement for motor vehicle, has bolts traverse bores of soleplate of manifold, and unit including staple interposed between soleplates before screwing screws for maintaining turbo compressor in position
FR2925588A1 (en) * 2007-12-21 2009-06-26 Renault Sas Gas exhaust manifold flange fixing and maintaining device for internal combustion engine, has lower and upper chamfers placed opposite to connection radius of each duct of manifold such that radius of each duct is at distance from device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3119192A1 (en) * 1981-05-14 1982-12-09 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Centring bolt for flanged joints
JPH07310540A (en) * 1994-05-13 1995-11-28 Mitsubishi Motors Corp Exhaust device of internal combustion engine
EP1450018A1 (en) 2003-02-18 2004-08-25 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Fixing system and method for fixing a manifold to an internal combustion engine, and arrangement of an internal-combustion engine

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