DE102011001195A1

DE102011001195A1 - Brennkraftmaschine mit einer Verbindungsanordnung für einen Zylinderkopf

Info

Publication number: DE102011001195A1
Application number: DE102011001195A
Authority: DE
Inventors: Christian Gallob
Original assignee: AVL List GmbH
Current assignee: AVL List GmbH
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2011-09-22
Also published as: AT508233A2; AT509689B1; AT508087A3; AT508336A3; AT508336B1; WO2011113780A1; WO2011113783A1; AT508336A2; AT508233A3; WO2011113776A1; AT508234A3; AT509689A1; AT508234B1; AT508087A2; AT508234A2; AT508087B1; AT508233B1

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 Teileflansch (7) anschließenden luft- oder gasabführender Teil (5), insbesondere einem Abgassammler oder einem Einlasssammler, wobei der Teil (5) durch zumindest Klemmeinrichtung (10) am Zylinderkopf (2) befestigbar ist. Um den Montageaufwand zu verringern und Bauraum einzusparen, ist vorgesehen, dass die Klemmeinrichtung (10) zumindest eine zwischen einer Öffnungsstellung und einer Spannstellung schwenkbar am Zylinderkopf (2) gelagerte Spannwelle (11, 12) mit zumindest einem Spannelement (16, 17) aufweist, wobei das Spannelement (16, 17) in der Spannstellung an einer Spannfläche (5a, 5b) des Teileflansches (5) angreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Verbindungsanordnung für einen Zylinderkopf, mit zumindest einem an einem Zylinderkopfflansch im Bereich zumindest einer Strömungsöffnung über einen Teileflansch anschließenden luft- oder gasabführender Teil, insbesondere einem Abgassammler oder einem Einlasssammler, wobei der Teil durch zumindest Spanneinrichtung am Zylinderkopf befestigbar ist.
Üblicherweise werden 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.
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.
Nachteilig ist, dass Gewindebohrungen am Zylinderkopf vorgesehen sein müssen, was einerseits den Herstellungsaufwand erhöht und andererseits die Gestaltungsfreiheit am Wassermantel einschränkt.
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 Lösungen sind aber Schrauben zur Befestigung vorgesehen und relativ viel Montageraum erforderlich.
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.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Spanneinrichtung zumindest eine schwenkbar am Zylinderkopf gelagerte Spannwelle mit zumindest einem Spannelement aufweist, wobei die Spannwelle über zumindest einen Spannhebel zwischen einer Öffnungsstellung und einer Spannstellung verdrehbar ist.
Durch Verdrehen der Spannwelle wird der Teleflansch über die vorzugsweise durch Nocken oder Exzenter gebildeten Spannelemente gegen den Zylinderkopfflansch gepresst, wobei der Spannhebel in der Spannstellung, vorzugsweise über eine Schraubverbindung fixiert werden kann.
Um eine feste Verbindung zwischen dem Teil und dem Zylinderkopf zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn pro Strömungsöffnung zumindest ein Spannelement auf der Spannwelle zwischen zwei Lagerbügeln angeordnet ist. Durch die beidseitige Lagerung am Zylinderkopf werden elastische Verformungen gering gehalten.
Eine rasche Montage- und Demontage bei gleichzeitig sicherer Befestigung des Teiles am Zylinderkopf wird ermöglicht, wenn auf den Teileflansch pro Strömungsöffnung ein erstes Spannelement einer ersten Spannwelle und ein zweites Spannelement einer zweiten Spannwelle angreift, wobei vorzugsweise die erste und die zweite Spannwelle parallel zueinander, vorzugsweise parallel zur Kurbelwelle, angeordnet sind.
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.
Die Verbindung zwischen Zylinderkopf und dem Abgas oder Luft führenden Teil erfolgt nur durch die Klemmeinrichtung, wobei am Zylinderkopf oder am Teil keine Schraube angreift. Dies ermöglicht es, den Herstellungs- und Montageaufwand zu verringern und die Zylinderkopfsammleranordnung sehr kompakt auszuführen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Zylinderblock einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einer Verbindungsanordnung in einer Schrägansicht;
2 den Zylinderkopf in einer Seitenansicht;
3 den Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie III-III in 2 in einer Öffnungsstellung der Klemmeinrichtung; und
4 den Zylinderkopf in einem Schnitt analog zu 3 in einer Sperrstellung der Klemmeinrichtung.
Die Figuren zeigen eine Verbindungsanordnung 1 für einen Zylinderkopf 2, welcher mehrere Gaswechselkanäle 3 aufweist, die im Bereich einer Längsseite 2a 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 durch einen Sammler 6, entweder einem Einlasssammler oder einem Auslasssammler, oder ein anschließendes Aggregat, zum Beispiel ein Turbolader, gebildet sein 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.
Der Zylinderkopfflansch 4 und der Teileflansch 7 werden durch eine nach Art einer Kniehebelspanneinrichtung wirkende Klemmeinrichtung 10 gegeneinander gedrückt, wobei die Klemmeinrichtung 10 zumindest eine erste und eine zweite schwenkbar über zylinderkopffeste Lager 14, 15 schwenkbar gelagerte Spannwelle 11, 12 aufweist. Jede Spannwelle 11, 12 weist pro Strömungsöffnung 3a ein Spannelement 16, 17 auf, wobei die Spannelemente 16, 17 durch Nocken 16a, 17a oder Exzenter gebildet sein können. Die Spannwellen 11, 12 können über Spannhebel 18, 19 verdreht werden, wobei im Ausführungsbeispiel an jedem Ende jeder Spannwelle ein Spannhebel 18, 19 drehfest mit der jeweiligen Spannwelle 11, 12 verbunden ist. In der Spannstellung werden die Teileflansche 7 über die Nocken 16a, 17a gegen zur Längsmittelebene 2a des Zylinderkopfes 2 geneigte Spannflächen 5a, 5b des Zylinderkopfflansches 4 gedrückt. In dieser Spannstellung können die Spannhebel 18, 19 über jeweils eine Schraubverbindung 20, 21 am Zylinderkopf 2 niedergespannt und fixiert werden.
Wie in 1 und 2 ersichtlich ist, sind die erste und die zweite Spannwelle 11, 12 parallel zueinander und in Längsrichtung des Zylinderkopfes 2, insbesondere parallel zu einer nicht weiter dargestellten Kurbelwelle beidseits der Strömungsöffnungen 3a angeordnet, wobei insbesondere jeweils eine erstes Spannelement 11 und eine zweites Spannelement 12 diametral zu einer Strömungsöffnung 3a angeordnet sind. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Krafteinwirkung auf die Teileflansche 4.
Um eine hohe Positioniergenauigkeit zu erreichen, kann zumindest ein in entsprechenden Passbohrungen 14 des Zylinderkopfflansches 4 bzw. des Teileflansches 7 angeordnete Passstift 13 vorgesehen sein, welcher die Aufgabe der Zentrierung übernimmt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008029020 A1 [0003]
DE 102007002825 A1 [0005]
WO 09/003668 A1 [0005]
DE 102004010815 A1 [0005]
DE 102004037865 A1 [0005]
DE 10251771 A1 [0005]
DE 4430339 A1 [0005]
DE 19510718 A1 [0005]
DE 19653908 A1 [0005]
DE 4205454 A1 [0005]
DE 2331510 A1 [0005]

Claims

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 Teileflansch (7) anschließenden luft- oder gasabführender Teil (5), insbesondere einem Abgassammler oder einem Einlasssammler, wobei der Teil (5) durch zumindest Klemmeinrichtung (10) am Zylinderkopf (2) befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (10) zumindest eine zwischen einer Öffnungsstellung und einer Spannstellung schwenkbar am Zylinderkopf (2) gelagerte Spannwelle (11, 12) mit zumindest einem Spannelement (16, 17) aufweist, wobei das Spannelement (16, 17) in der Spannstellung an einer Spannfläche (5a, 5b) des Teileflansches (5) angreift.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannhebel (18, 19) in der Spannstellung, vorzugsweise über eine Schraubverbindung (20, 21), fixierbar ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass pro Strömungsöffnung (3a) zumindest ein Spannelement (16, 17) auf der Spannwelle (11, 12) zwischen zwei Lagern (14, 15) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Teileflansch (7) pro Strömungsöffnung (3a) ein erstes Spannelement (16) einer ersten Spannwelle (11) und ein zweites Spannelement (17) einer zweiten Spannwelle (12) angreift.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Spannwelle (11, 12) parallel zueinander, vorzugsweise parallel zur Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, angeordnet sind.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (16, 17) als Nocken (16a, 17a) oder Exzenter ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Zylinderkopfflansch (4) und Teileflansch (7) zumindest ein Passstift (13) in entsprechenden Passbohrungen (14) des Zylinderkopfes (2) und des Teiles (5) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannflächen (5a, 5b) geneigt zu einer Längsmittelhochebene (2a) des Zylinderkopf (2) ausgebildet sind.