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Diese Erfindung bezieht sich auf Verbrennungsmotoren und insbesondere auf einen Abgaskrümmer für einen Verbrennungsmotor.
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Ein gegossener Abgaskrümmer eines Verbrennungs-motors arbeitet in einer extremen Umgebung bei Temperaturen (circa 1000°C), die sich den Betriebsgrenzwerten des Materials annähern, aus dem er aufgebaut ist. Solche Materialien umfassen austenitisches Gußeisen und austenitischen und ferritischen Edelstahlguß. Während der Lebensdauer eines Motors wird ein Abgaskrümmer Hunderte von Malen erhitzt und abgekühlt, was dazu führt, dass das Bauteil sich verzieht. Während einer heißen Phase kann ein Abgaskrümmer sich in der Länge bis zu 3 mm ausdehnen. Wenn er sich abkühlt, zieht er sich aber zusammen, so dass er nach vielen Wärmezyklen im Vergleich mit seiner ursprünglichen Länge 3 mm kürzer ist.
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Es ist bekannt, wie in 11 gezeigt, einen Abgaskrümmer 711 mit einem einzigen Flansch 712 zu versehen, um den Krümmer 711 mit einem Zylinderkopf (nicht gezeigt) eines Motors (nicht gezeigt) zu verbinden. Die Verwendung eines solchen einzigen Flanschs 712 neigt aber dazu, die innere Spannung während der heißen Phase zu erhöhen, da der einzige Flansch 712 den Krümmer 711 daran hindert, sich frei auszudehnen, und wenn der Krümmer abkühlt, kann diese Verziehung übermäßige innere Spannungen und am Ende einen Bruch des Krümmers verursachen, was zu einem Abgasleck führt. Daher kann der Krümmer 711 eher reißen, wie durch den Pfeil ‘C’ in 11 gezeigt ist.
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Um die Gefahr eines solchen Reißens zu reduzieren, ist es weiter bekannt, wie in 12A gezeigt, einen Abgaskrümmer 811 zu liefern, der getrennte Flansche 812 verwendet, um den Abgaskrümmer 811 mit einem Zylinderkopf (nicht gezeigt) eines Motors (nicht gezeigt) zu verbinden.
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Jedoch, wie in 12B gezeigt, neigt der Abgaskrümmer 811, wenn er erhitzt wird und danach abkühlt, dazu, sich aufgrund einer plastischen Verformung zu verbiegen. Dies kann dazu führen, dass der Krümmer 811 reißt, oder sich krümmt und vom Zylinderkopf weg zieht. Dieses Wegziehen kann eine Leckage an der Verbindung verursachen, oder es kann dazu führen, dass Befestigungselemente, die den Abgaskrümmer 811 am Zylinderkopf halten, abbrechen, was zu einer weiteren Leckage führt.
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Es ist ein Ziel der Erfindung, einen verbesserten Abgaskrümmer zu liefern, der die Spannung und die Verziehung überwindet oder minimiert, die mit dem oben erwähnten Stand der Technik verbunden sind.
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Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung wird ein Abgaskrümmer für einen Motor geliefert, der einen Gußkörper aufweist, welcher mindestens zwei Abgasüber-tragungsrohre und einen gemeinsamen Abgasauslaß definiert, wobei jedes der Abgasübertragungsrohre einen jeweiligen Flansch zur Befestigung des Abgaskrümmers im Betrieb am Motor aufweist, wobei ein im Wesentlichen steifer Abstandshalter zwischen benachbarten Flanschen eingefügt ist, um eine Preßpassung mit den benachbarten Flanschen zu erzeugen, wenn der Abgaskrümmer kalt ist.
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Jeder Abstandshalter kann zwischen den benachbarten Flanschen in einer Stellung fixiert werden.
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Jeder der Flansche kann eine Eingriffsfläche zur dichten Befestigung am Motor haben, und in jeder der Eingriffsflächen ist ein Teil einer Einbuchtung geformt, in die der Abstandshalter eingepaßt wird, um den Abstandshalter fixiert zu halten.
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Eine Lücke kann zwischen benachbarten Flanschen definiert sein, und jeder Abstandshalter kann so fixiert werden, dass er in die zwischen benachbarten Flanschen definierte Lücke vorsteht.
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Jeder der Flansche kann eine Eingriffsfläche zur dichten Befestigung am Motor haben, eine Dichtung kann zwischen jede Eingriffsfläche und den Motor eingefügt sein, und jeder Abstandshalter kann an der Dichtung befestigt sein, um den Abstandshalter fixiert zu halten.
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Benachbarte Flansche des Auspuffs können sich mindestens eine gemeinsame Befestigungseinrichtung teilen, und jeder im Wesentlichen steife Abstandshalter kann ein ringförmiger Abstandshalter sein, durch den sich eine jeweilige gemeinsame Befestigungseinrichtung erstreckt, um den Abgaskrümmer am Motor zu befestigen.
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Gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung wird ein Verbrennungsmotors mit einem Zylinderkopf geliefert, wobei ein gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung aufgebauter Abgaskrümmer dicht an dem Zylinderkopf befestigt ist, um Abgase vom Motor zu einer Auspuffanlage zu übertragen.
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Gemäß einem dritten Merkmal der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor geliefert, der gemäß dem zweiten Merkmal der Erfindung aufgebaut ist, wobei das Kraftfahrzeug eine Auspuffanlage hat, die mit einem Auslaß vom Abgaskrümmer verbunden ist, um Abgase vom Motor in die Atmosphäre zu transportieren.
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Gemäß einem vierten Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Abgaskrümmers für einen Motor geliefert, wobei das Verfahren das Gießen eines Krümmerkörpers, der mindestens zwei Abgasübertragungsrohre und einen gemeinsamen Abgasauslaß definiert, das Abkühlen des Krümmerkörpers auf Umgebungstemperatur, das Formen einer Aussparung zwischen benachbarten Abgasübertragungsrohren mit vorbestimmten Abmessungen, die Erzeugung einer Anzahl von im Wesentlichen steifen Abstandshaltern mit vorbestimmten Abmessungen zur Anpassung an die Aussparungen, und das Einpassen eines jeweiligen im Wesentlichen steifen Abstandshalters in jede der Aussparungen enthält, um eine Preßpassung zwischen den im Wesentlichen steifen Abstandshaltern und den Flanschen zu erzeugen, wenn der Abgaskrümmer kalt ist.
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Jedes der Abgasübertragungsrohre kann einen jeweiligen Flansch zur Befestigung des Abgaskrümmers am Motor haben, und jede Aussparung ist teilweise in jedem der einzelnen Flansche benachbarter Abgasübertragungs-rohre geformt.
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Die einzelnen Flansche können als Teil des Gießvorgangs geformt werden.
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Alternativ können die einzelnen Flansche durch Gießen eines einzigen Flansches als Teil des Krümmerkörpers und maschinelles Einarbeiten von Lücken in den einzigen Flansch zwischen benachbarten Abgasübertragungsrohren geformt werden, um die einzelnen Flansche zu erzeugen.
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Die Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, von der:-
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Motor und einem Abgaskrümmer gemäß verschiedenen Merkmalen der Erfindung ist;
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2A eine Draufsicht des schematisch in 1 gezeigten Abgaskrümmers ist, die den Abgaskrümmer in einem heißen Zustand zeigt;
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2B eine Draufsicht des schematisch in 1 gezeigten Abgaskrümmers ist, die den Abgaskrümmer in einem kalten Zustand zeigt;
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3A eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines Abgaskrümmers gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung ist, die den Krümmer in einem heißen Zustand zeigt;
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3B eine Ansicht in Richtung des Pfeils ‘U’ in 3A des Abgaskrümmers in einem vormontierten Zustand zeigt, ehe Abstandshalter eingepaßt wurden;
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3C eine Ansicht in Richtung des Pfeils ‘R’ in 3A ist, die eine Dichtung zeigt;
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4A eine bildliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Abgaskrümmers gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung ist;
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4B eine vergrößerte Ansicht in Richtung des Pfeils ‘X’ in 4A ist, die eine Hälfte einer im Wesentlichen zylindrischen Einbuchtung oder Aussparung zeigt;
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4C ein Fragment-Querschnitt durch zwei Zungen ist, die Teil des in 4A gezeigten Abgaskrümmers sind, die einen zylinderhutförmigen Abstandshalter in Stellung zeigt, wenn der Abgaskrümmer kalt ist;
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5A eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform eines Abgaskrümmers gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung ist, die den Krümmer in einem heißen Zustand zeigt;
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5B eine Ansicht in Richtung des Pfeils ‘Q’ in 5A einer Dichtung mit Abstandshaltern ist, die vor dem Zusammenbau eingepaßt werden;
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5C eine Ansicht in Richtung des Pfeils ‘p’ in 5A von vier Flanschen des Abgaskrümmers vor dem Einführen der in 5B gezeigten Abstandshalter ist;
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6 eine Ansicht gleich 4B ist, aber eine alternative Form der Einbuchtung und einen Flachscheiben-Abstandshalter vor dem Einführen in die Einbuchtung zeigt;
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7 eine Ansicht gleich 4B ist, aber eine alternative Form einer Einbuchtung und einen zylinderhutförmigen Scheibenabstandshalter wie in 4C gezeigt vor dem Einführen in die Einbuchtung zeigt;
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8A eine Ansicht gleich 3B ist, aber gesehen in der Richtung des Pfeils “R” in 3A, die eine vierte Ausführungsform eines Abgaskrümmers gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung zeigt;
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8B eine bildhafte auseinander gezogene Ansicht in vergrößertem Maßstab eines Abstandshalters ist, die die Richtung zeigt, in der er in eine Aussparung zwischen benachbarten Flanschen eingepaßt wird, die Teil des in 8A gezeigten Abgaskrümmers sind;
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8C ein Querschnitt des in 8B gezeigten Bereichs ist, der den Abstandshalter in die Aussparung eingepaßt zeigt, wobei ein Bolzen, der verwendet wird, um den Abgaskrümmer an einem Motor zu befestigen, sich durch den Abstandshalter erstreckt;
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9 eine Ansicht gleich 8A ist, aber eine fünfte Ausführungsform eines Abgaskrümmers gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung zeigt;
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10 eine Ansicht gleich 8A ist, aber eine sechste Ausführungsform eines Abgaskrümmers gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung zeigt;
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11 eine Draufsicht eines Abgaskrümmers des Stands der Technik ist, der einen einstückigen Flansch hat;
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12A eine Draufsicht eines Abgaskrümmers des Stands der Technik mit einzelnen Flanschen ist, die den Abgaskrümmer in einem nicht verformten Zustand zeigt; und
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12B eine Ansicht des in 12A gezeigten Abgaskrümmers ist, den Abgaskrümmer aber in einem verformten Zustand zeigt.
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Unter besonderem Bezug auf 1 ist ein Kraftfahrzeug 5 mit einem Motor 10 gezeigt. Am Motor 10 ist ein Abgaskrümmer 11 befestigt, um Abgase vom Motor 10 zu einer Auspuffanlage 20 zu übertragen.
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Die Auspuffanlage 20 weist ein Auspuffrohr 17, das an einem Ende mit einem gemeinsamen Abgasauslaß 16 vom Abgaskrümmer 11 verbunden ist, eine oder mehrere Schalldämpfungs- und/oder Emissionskontrollvorrichtungen 18 (nicht im Einzelnen gezeigt) und ein Abgasrohr 19 auf, von dem Abgase in die Atmosphäre fließen.
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Der Abgaskrümmer 11 weist einen Gußkörper auf, der vier Abgasübertragungsrohre 13a, 13b, 13c und 13d, den gemeinsamen Abgasauslaß 16 und eine Sammeleinrichtung wie eine Kammer 14 definiert, wo die Abgase von allen Abgasübertragungsrohren 13a, 13b, 13c und 13d kombiniert oder zusammengeführt werden, um durch den gemeinsamen Abgasauslaß 16 auszufließen. In dem gezeigten Beispiel fließen alle Abgase vom Motor 10 über einen einzigen Abgaskrümmer 11 aus, aber es versteht sich, dass mehr als ein Abgaskrümmer bei dem gleichen Motor verwendet werden könnten.
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Es versteht sich weiter, dass der Abgaskrümmer 11 verwendet werden könnte, um Abgas an einen Turbolader zu liefern.
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Jedes der Abgasübertragungsrohre 13a, 13b, 13c und 13d hat einen jeweiligen Flansch 12a, 12b, 12c und 12d zum Befestigen des Abgaskrümmers 11 im Betrieb am Motor 10 mittels mit Gewinde versehener Befestigungselemente (nicht gezeigt).
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Ein im Wesentlichen steifer Abstandshalter 15a, 15b und 15c ist zwischen benachbarten Flanschen 12a, 12b, 12c und 12d eingepaßt, um eine Preßpassung mit den benachbarten Flanschen 12a, 12b, 12c und 12d zu erzeugen, wenn der Abgaskrümmer 11 kalt ist. Das heißt, der Abstandshalter 15a ist zwischen den Flanschen 12a und 12b eingepaßt; der Abstandshalter 15b ist zwischen den Flanschen 12b und 12c eingepaßt; und der Abstandshalter 15c ist zwischen den Flansche 12c und 12d eingepaßt. Der Begriff “im Wesentlichen steifer Abstandshalter”, wie er hier verstanden wird, ist ein Abstandshalter, der steif genug ist, um die Kräfte auszuhalten, die durch das Kühlen des Krümmers erzeugt werden, wodurch ein Verziehen des Krümmers reduziert oder beseitigt wird.
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Dem Fachmann ist klar, dass abhängig von der gegenseitigen Stellung von Toleranzzonen der gekoppelten Bauteile drei Arten von Einpassung unterschieden werden können:
- A. Spielpassung
Es ist eine Passung, die immer einen Spielraum zwischen dem Aufnahmebauteil (Loch oder Einbuchtung) und dem Einsteckbauteil ermöglicht. Die Untergrenzengröße des Lochs ist größer als die oder zumindest gleich der Obergrenzengröße des Einsteckbauteils.
- B. Übergangspassung
Es ist eine Passung, bei der, abhängig von den tatsächlichen Größen der Aufnahme- und Einsteckbauteile, sowohl ein Spiel als auch eine Interferenz auftreten können. Toleranzzonen der Aufnahme- und Einsteckbauteile überlappen sich teilweise oder vollständig.
- C. Preßpassung
Es ist eine Passung, die immer eine gewisse Interferenz zwischen den Aufnahme- und Einsteckbauteilen gewährleistet. Die Obergrenzengröße des Aufnahmebauteils ist kleiner oder zumindest gleich der Untergrenzengröße des Einsteckbauteils.
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Daher bedeutet der Begriff ‘Preßpassung’, wie er hier verstanden wird, eine Passung, bei der die Breite oder der Durchmesser des jeweiligen Abstandshalters 15a, 15b und 15c größer als die Aussparung oder Lücke zwischen den Flanschen 12a, 12b; 12b, 12c; 12c, 12d ist, in die er eingepaßt wird. In einem nicht einschränkend zu verstehenden Beispiel wurde eine Interferenz von 0.028mm verwendet, aber es versteht sich, dass andere Preßpassungen verwendet werden könnten, und dass die Preßpassung die Verwendung einer Presse, um den Abstandshalter in Stellung zu drücken (Preßpassung), oder nur das Anwenden einer manuellen Kraft (Steckpassung) erfordern kann.
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Der Abgaskrümmer 11 ist ‘kalt’, wenn er auf Umgebungstemperatur ist, wie zum Beispiel 20°C, und er ist ‘heiß’, wenn er durch einen Abgasstrom vom Motor 10 auf eine normale Betriebstemperatur erhitzt wurde, wie zum Beispiel, und ohne Einschränkung, 400 bis 1000°C.
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Nun unter Bezug auf die 2A und 2B ist der schematisch in 1 gezeigte Abgaskrümmer 11 im heißen bzw. kalten Zustand gezeigt.
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Im in 2A gezeigten heißen Zustand hat der Abgaskrümmer 11 sich ausgedehnt, wie durch die Pfeile ‘ex’ angezeigt, und diese Ausdehnung wird von den Abstandshaltern 15a, 15b und 15c nicht verhindert. Die Ausdehnung des Abgaskrümmers 11 hat dazu geführt, dass die Lücken ‘g’ sich zwischen den Abstandshaltern 15a, 15b und 15c und den benachbarten Flanschen 12a, 12b; 12b, 12c; und 12c, 12d geöffnet haben.
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Wenn der Abgaskrümmer 11 abkühlt, zieht er sich zusammen, wie durch die Pfeile ‘ct’ in 2B gezeigt, aufgrund des Vorhandenseins der Abstandshalter 15a, 15b und 15c wird aber das Verziehen des Abgaskrümmers 11 reduziert oder beseitigt.
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Das bedeutet, wenn die Flansche 12a, 12b, 12c und 12d im kalten Zustand mit den eng eingepaßten Abstandshaltern 15a, 15b und 15c verbunden sind, können die Spannung und das Verziehen, die mit dem oben erwähnten Abgaskrümmer des Stands der Technik verbunden sind, beseitigt werden. Dies rührt daher, dass während des heißen Zyklus die Abstandshalter 15a, 15b und 15c es den Flanschen 12a, 12b; 12b, 12c; und 12c, 12d erlauben, sich voneinander weg auszudehnen. Während eines Abkühlzyklus, wenn der Abgaskrümmer 11 sich zusammenzieht, hindern die Abstandshalter 15a, 15b und 15c aber die Flansche 12a, 12b, 12c und 12d daran, sich weiter als ihre Anfangsstellung zu bewegen.
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Nun wird unter Bezug auf die 3A bis 3C ein erstes Ausführungsbeispiel eines Abgaskrümmers 111 gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung gezeigt.
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Der Abgaskrümmer 111 weist einen Gußkörper auf, der vier Abgasübertragungsrohre 113a, 113b, 113c und 113d und einen gemeinsamen Abgasauslaß 116 und eine Sammeleinrichtung in Form einer Kammer 114 definiert, wo die Abgase von allen Abgasübertragungsrohren 113a, 113b, 113c und 113d kombiniert oder zusammengeführt werden, um durch den gemeinsamen Abgasauslaß 116 auszufließen.
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Jedes der Abgasübertragungsrohre 113a, 113b, 113c und 113d hat einen jeweiligen Flansch 112a, 112b, 112c und 112d zur Befestigung des Abgaskrümmers 111 im Betrieb an einem Zylinderkopf 110B eines Motors, wie der in 1 gezeigte Motor 10, mittels mit Gewinde versehener Befestigungselemente (nicht gezeigt), die sich durch Löcher 121 erstrecken, die in den Flanschen 112a, 112b, 112c, 112d geformt sind. Eine Dichtung 119 ist zwischen den Auspuff-Zylinderkopf 110B und die Flansche 112a, 112b, 112c und 112d eingefügt, um eine gasdichte Abdichtung zu liefern. Jeder der Flansche 112a, 112b, 112c und 112d hat eine maschinell bearbeitete Eingriffsfläche 136 zur Zusammenwirkung mit der Dichtung 119.
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Ein runder, im Wesentlichen steifer Scheibenabstandshalter 115a, 115b und 115c ist zwischen benachbarte Flansche 112a, 112b, 112c und 112d eingepaßt, um eine Preßpassung mit den benachbarten Flanschen 112a, 112b, 112c und 112d zu erzeugen, wenn der Abgaskrümmer 111 kalt ist.
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Der Abstandshalter 115a ist in eine im Wesentlichen zylindrische Aussparung oder Einbuchtung 125 eingepaßt, die zwischen den Flanschen 112a und 112b geformt ist; der Abstandshalter 115b ist in eine im Wesentlichen zylindrische Einbuchtung 125 eingepaßt, die zwischen den Flanschen 112b und 112c geformt ist; und der Abstandshalter 115c ist in eine im Wesentlichen zylindrische Einbuchtung 125 zwischen den Flanschen 112c und 112d eingepaßt. Jede der im Wesentlichen zylindrischen Einbuchtungen 125 ist maschinell in die Eingriffsfläche der Flansche 112a, 112b, 112c und 112d eingearbeitet, und wäre vollständig zylindrisch, wenn es nicht Lücken 126 gäbe, die zwischen benachbarten Flanschen 112a, 112b; 112b, 112c; und 112c, 112d vorhanden sind. Die im Wesentlichen zylindrischen Einbuchtungen 125 sind maschinell auf einen vorbestimmten Bohrungsdurchmesser und Bohrungstiefe bearbeitet, und die Abstandshalter 115a, 115b und 115c werden auf eine vorbestimmte Dicke, die geringer als die Tiefe der zylindrischen Einbuchtungen 125 ist, und auf einen Durchmesser maschinell bearbeitet, der größer ist als der Bohrungsdurchmesser des jeweiligen Teils der zylindrischen Einbuchtung 125, in den er im Betrieb eingepaßt wird, um die geforderte Preßpassung zu erzeugen, wenn die Abstandshalter 115a, 115b und 115c in Stellung gepreßt werden.
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Ein Verfahren zur Herstellung des Abgaskrümmers 111 enthält das Gießen des Krümmerkörpers, der die Abgasübertragungsrohre 113a, 113b, 113c und 113d zusammen mit den jeweiligen Flanschen 112a, 112b, 112c und 112d und dem gemeinsamen Abgasauslaß 116 definiert. Der gegossene Abgaskrümmer 111 wird dann auf Umgebungstemperatur abkühlen gelassen, ehe die Einbuchtungen 125 zwischen benachbarten Flanschen 112a, 112b; 112b, 112c; und 112c, 112d durch maschinelle Bearbeitung auf vorbestimmte Abmessungen geformt werden, die in diesem Fall im Wesentlichen zylindrisch sind, aber eine andere Form haben könnten.
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Das Verfahren weist weiter die Herstellung durch maschinelle Maßbearbeitung auf vorbestimmte Abmessungen einer Anzahl von Abstandshaltern 115a, 115b und 115c zum Einpassen in die Einbuchtungen 125 und Einpassen durch eine Press- oder Steckaktion eines jeweiligen Abstandshalters 115a, 115b, 115c in jede der Einbuchtungen 125 auf.
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Das Verfahren weist weiter die maschinelle Bearbeitung der Eingriffsfläche auf jedem der Flansche 112a, 112b, 112c, 112d zur Zusammenwirkung im Betrieb mit der Dichtung 119 auf. Alternativ können die Eingriffsflächen 136 vor dem Einpassen der Abstandshalter 115a, 115b und 115c in die im Wesentlichen zylindrischen Einbuchtungen 125 maschinell bearbeitet werden.
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Die Lücken 126 zwischen den Flanschen 112a, 112b, 112c, 112d können als Teil des Gießvorgangs oder nach dem Gießen durch maschinelle Bearbeitung hergestellt werden. Das bedeutet, jedes der Abgasübertragungsrohre 113a, 113b, 113c und 113d hat einen jeweiligen Flansch 112a, 112b, 112c, 112d zur Befestigung des Abgaskrümmers 111 am Motor 10, und jede Aussparung oder Einbuchtung 125 ist teilweise in jedem der einzelnen Flansche 112a, 112b, 112c, 112d von benachbarten Abgasübertragungsrohren 113a, 113b, 113c und 113d geformt. Die einzelnen Flansche 112a, 112b, 112c, 112d werden entweder als Teil des Gießvorgangs geformt, d.h. die Lücken 126 werden als Teil des Vorgangs geformt, oder die einzelnen Flansche 112a, 112b, 112c, 112d werden durch Gießen eines einzigen Flansches als Teil des Krümmerkörpers und maschinelle Einarbeitung der Lücken 126 in den einzelnen Flansch zwischen benachbarten Abgasübertragungsrohren 113a, 113b, 113c und 113d geformt, um die einzelnen Flansche 112a, 112b, 112c, 112d herzustellen.
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Nun unter Bezug auf die 4A bis 4C ist eine zweite Ausführungsform eines Abgaskrümmers 211 gezeigt, der größtenteils gleich dem vorher unter Bezug auf die 3A bis 3C beschriebenen ist, und der unter Verwendung des gleichen Verfahrens hergestellt werden könnte. Der Hauptunterschied ist, dass es im Fall dieser zweiten Ausführungsform keine getrennte Kammer gibt, um die Abgase zu sammeln, die Sammeleinrichtung 214 wird von den zwei äußeren Abgasübertragungsrohren 213a und 213d geformt, mit denen sich die zwei inneren Abgasübertragungsrohre 213b und 213c vereinigen.
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Daher weist der Abgaskrümmer 211 wie vorher einen Gußkörper auf, der vier Abgasübertragungsrohre 213a, 213b, 213c und 213d und einen Abgasauslaß 216 und eine Sammeleinrichtung definiert, wo die Abgase von allen Abgasübertragungsrohren 213a, 213b, 213c und 213d kombiniert oder zusammengeführt werden, um durch den gemeinsamen Abgasauslaß 216 auszufließen.
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Jedes der Abgasübertragungsrohre 213a, 213b, 213c und 213d hat einen jeweiligen Flansch 212a, 212b, 212c und 212d zur Befestigung des Abgaskrümmers 211 im Betrieb an einem Zylinderkopf (nicht gezeigt) eines Motors, wie der in 1 gezeigte Motor 10, mittels mit Gewinde versehener Befestigungselemente (nicht gezeigt), die sich durch in den Flanschen 212a, 212b, 212c, 212d geformte Löcher 221 erstrecken. Eine Dichtung (nicht gezeigt) ist im Betrieb zwischen den Zylinderkopf und die Flansche 212a, 212b, 212c und 212d eingefügt, um eine gasdichte Abdichtung zu liefern. Jeder der Flansche 212a, 212b, 212c und 212d hat eine maschinell bearbeitete Eingriffsfläche 236 zur Zusammenwirkung mit der Dichtung.
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Von jedem der Flansche 212a, 212b, 212c und 212d erstreckt sich ein Zungenabschnitt 212ab, 212ba, 212bb, 212ca, 212cb, 212da zum Zungenabschnitt 212ab, 212ba, 212bb, 212ca, 212cb, 212da auf dem benachbarten Flansch 212a, 212b, 212c, 212d.
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Eine Lücke 226 ist zwischen jedem Paar von benachbarten Zungen 212ab, 212ba; 212bb, 212ca; und 212cb, 212da vorhanden. Eine im Wesentlichen zylindrische Einbuchtung 225 ist zwischen jedem Paar von benachbarten Zungen 212ab, 212ba; 212bb, 212ca; und 212cb, 212da geformt, um eine Aussparung zu formen, die zur Unterbringung eines runden, im Wesentlichen steifen Scheibenabstandshalters (nicht gezeigt in 4A oder 4B) benutzt wird.
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Die Form und Konfiguration einer Hälfte einer der Einbuchtungen 225 ist ausführlicher in 4B gezeigt, wo man sehen kann, dass jede Einbuchtung 225 aus einer Bohrung mit kleinem Durchmesser 230 und einer präzise bemessenen Bohrung mit großem Durchmesser 231 besteht, von der eine Hälfte in jeder der benachbarten Zungen 212ca und 212bb durch einen Vorgang der maschinellen Bearbeitung geformt wird. Die anderen im Wesentlichen zylindrische Einbuchtungen 225 sind von gleicher Form und Konfiguration und werden in gleicher Weise geformt.
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4B zeigt auch eine Endseite 227 der Zunge 212ca, die im Betrieb eine Seite der Lücke 226 zwischen der Zunge 212ca und der Zunge 212bb definiert. Es versteht sich, dass die Zunge 212bb eine gleiche Endseite hätte, wie auch alle anderen Zungen 212da, 212cb, 212ba und 212ab.
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Im Betrieb wird der runde, im Wesentlichen steife Scheibenabstandshalter in jede der Aussparungen 225 so eingepaßt, dass er mit Interferenz in die präzise geformte Bohrung mit großem Durchmesser 231 paßt, wenn der Abgaskrümmer 211 kalt ist. Es ist anzumerken, dass die Bohrung mit großem Durchmesser 231 in die Eingriffsfläche 236 jedes der Flansche 212a, 212b, 212c und 212d so maschinell eingearbeitet wird, dass, wenn die Flansche 212a, 212b, 212c und 212d am Zylinderkopf befestigt werden, die Abstandshalter 215a, 215b und 215c zwischen den Flanschen 212a, 212b, 212c und 212d und der Dichtung fixiert gehalten werden.
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In diesem Fall wird der Durchmesser des Abstandshalters maschinell auf einen vorbestimmten Durchmesser bearbeitet, der um ein ausreichendes Maß größer ist als ein vorbestimmter Durchmesser der Bohrung mit großem Durchmesser 231, um den gewünschten Grad der Preßpassung zu erzeugen, wenn der Abstandshalter eingesetzt und der Abgaskrümmer kalt ist. Die Bohrung mit kleinem Durchmesser 230 wird nur als Pilotloch zur Verwendung bei der maschinellen Bearbeitung der Bohrung mit großem Durchmesser 231 verwendet. In 6 ist eine alternative Anordnung gezeigt, bei der die Bohrung mit großem Durchmesser 231 unter Verwendung eines einfachen Bohrvorgangs anstelle eines Ansenkvorgangs hergestellt wird, wie er verwendet wird, um die Bohrung mit großem Durchmesser 231 herzustellen, die in den 4A und 4B gezeigt ist. In diesem Fall wird kein Pilotloch verwendet, und somit ist keine Bohrung mit kleinem Durchmesser vorhanden. In 6 werden die gleichen Bezugszeichen wie in 4A und 4B mit der gleichen Bedeutung verwendet.
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4C zeigt einen alternativen, im Wesentlichen steifen Abstandshalter 250, der zylinderhutförmig ist und einen Schaft mit kleinem Durchmesser 251 und einen Endflansch mit größerem Durchmesser 252 hat. In diesem Fall ist der Schaft 251 mit kleinem Durchmesser die kritische Abmessung, da der der Endflansch 252 nur vorgesehen ist, um den Abstandshalter 250 fixiert zu halten. Daher wird in diesem Fall der Schaft 251 auf einen vorbestimmten Durchmesser maschinell bearbeitet, der um ein ausreichendes Maß größer ist als ein vorbestimmter Durchmesser der Bohrung mit kleinem Durchmesser 230, um den gewünschten Grad an Preßpassung zu erzeugen, wenn der Abstandshalter 250 eingesetzt und der Abgaskrümmer 211 kalt ist.
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Bei einer solchen Anordnung muß nur die Bohrung mit kleinem Durchmesser 230 präzise maschinell bearbeitet werden, die Bohrung mit großem Durchmesser 231 kann in einem Zustand ‘wie gegossen’ sein und ist größer als der Durchmesser des Endflanschs 252, da der Endflansch nur vorgesehen ist, um den Abstandshalter 250 fixiert zu halten.
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Es versteht sich, dass, wenn ein zylinderhutförmiger Abstandshalter 250 verwendet wird, die Bohrung mit großem Durchmesser wie in 7 gezeigt durch eine lineare Einbuchtung 270 ersetzt werden, die sich zwischen jedem Paar der Zungen 212ab, 212ba; 212bb, 212ca; und 212cb, 212da erstreckt, von denen die Zungen 212ca und 212bb in 7 gezeigt sind. Die lineare Einbuchtung 270 ist zwischen zwei Endseiten 270ca und 270bb definiert, die auf den Zungen 212ca bzw. 212bb geformt sind. Wie vorher gibt es eine Lücke 226 zwischen dem Paar von Zungen 212ca und 212bb, und eine präzise geformte zylindrische Bohrung 230 ist für die Zusammenwirkung mit dem Schaft 251 kleinen Durchmessers des zylinderhutförmigen Abstandshalters 250 vorgesehen. Wie vorher hält der Endflansch 252 mit größerem Durchmesser den zylinderhutförmigen Abstandshalter 250 während des Betriebs in Stellung fixiert, da der Endflansch 252 nicht durch die zylindrische Bohrung 230 gehen kann. Es versteht sich, dass der Endflansch mit größerem Durchmesser nicht zylindrisch sein muß, er könnte zum Beispiel von quadratischer oder länglicher Form sein.
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Nun unter Bezug auf die 5A bis 5C ist eine dritte Ausführungsform eines Abgaskrümmers 311 gemäß der Erfindung gezeigt.
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Der Abgaskrümmer 311 weist einen Gußkörper auf, der vier Abgasübertragungsrohre 313a, 313b, 313c und 313d und einen gemeinsamen Abgasauslaß 316 und eine Sammeleinrichtung in Form einer Kammer 314 definiert, wo die Abgase von allen Abgasübertragungsrohren 313a, 313b, 313c und 313d kombiniert oder zusammengeführt werden, um durch den gemeinsamen Abgasauslaß 316 auszufließen.
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Jedes der Abgasübertragungsrohre 313a, 313b, 313c und 313d hat einen jeweiligen Flansch 312a, 312b, 312c und 312d zur Befestigung des Abgaskrümmers 311 im Betrieb an einem Zylinderkopf 310B eines Motors, wie dem in 1 gezeigten Motor 10, mittels mit Gewinde versehener Befestigungselemente (nicht gezeigt), die sich durch Löcher 321 erstrecken, die in den Flanschen 312a, 312b, 312c, 312d geformt sind. Eine Dichtung 319 ist zwischen den Abgas-Zylinderkopf 310B und die Flansche 312a, 312b, 312c und 312d eingefügt, um eine gasdichte Abdichtung zu liefern. Jeder der Flansche 312a, 312b, 312c und 312d hat eine maschinell bearbeitete Eingriffsfläche 336 zur Zusammenwirkung mit der Dichtung 319.
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Ein länglich geformter, im Wesentlichen steifer Abstandshalter 315a, 315b und 315c ist zwischen benachbarte Flansche 312a, 312b, 312c und 312d eingepaßt, um eine Preßpassung mit den benachbarten Flanschen 312a, 312b, 312c und 312d zu erzeugen, wenn der Abgaskrümmer 311 kalt ist.
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Der Abstandshalter 315a ist in eine Aussparung oder Lücke 326a eingepaßt, die zwischen gegenüber-liegenden Seiten ‘F’ der Flansche 312a und 312b geformt ist; der Abstandshalter 315b ist in eine Aussparung oder Lücke 326b eingepaßt, die zwischen gegenüberlie-genden Seiten ‘F’ der Flansche 312b und 312c geformt ist; und der Abstandshalter 315c ist in eine Aussparung oder Lücke 326c eingepaßt, die zwischen gegenüber-liegenden Seiten ‘F’ der Flansche 312c und 312d geformt ist. Jede der Seiten ‘F’ ist maschinell bearbeitet, um einen vorbestimmten Abstand zwischen den zwei gegenüberliegenden Seiten ‘F’ zu erzeugen, und die Abstandshalter 315a, 315b und 315c sind auf eine vorbestimmte Breite maschinell bearbeitet, die größer ist als der Abstand zwischen den zwei gegenüberliegenden Seiten ‘F’, in die er im Betrieb eingepaßt wird, um die geforderte Preßpassung zu erzeugen, wenn die Abstandshalter 315a, 315b und 315c in Stellung gepreßt werden.
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In dieser Ausführungsform werden die Abstandshalter 315a, 315b und 315c von der Dichtung 319 fixiert gehalten, an der sie durch Schweißen befestigt werden, und bestehen aus einem geeigneten metallischen Material.
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Ein Verfahren zur Herstellung des Abgaskrümmers 311 enthält das Gießen des Krümmerkörpers, der die Abgasübertragungsrohre 313a, 313b, 313c und 313d zusammen mit den jeweiligen Flanschen 312a, 312b, 312c und 312d und dem gemeinsamen Abgasauslaß 316 definiert. Der gegossene Abgaskrümmer 311 wird dann auf Umgebungstemperatur abkühlen gelassen, ehe durch maschinelle Bearbeitung die Aussparungen oder Lücken 326a, 326b und 326c zwischen den benachbarten Flanschen 312a, 312b; 312b, 312c; und 312c, 312d auf vorbestimmte Abmessungen geformt werden.
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Das Verfahren enthält weiter die Erzeugung durch maschinelle Maßbearbeitung auf vorbestimmte Abmessungen einer Anzahl von Abstandshaltern 315a, 315b und 315c zum Einpassen in die Lücken oder Aussparungen 326a, 326b und 326c. Die Abstandshalter 315a, 315b und 315c können vor der maschinellen Bearbeitung an die Dichtung 319 geschweißt werden, oder können nach ihrem Schweißen an die Dichtung 319 maschinell bearbeitet werden.
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Das Verfahren enthält weiter das Pressen der Abstandshalter 315a, 315b, 315c in ihre jeweilige Lücke 326a, 326b und 326c, um eine Einheit aus Dichtung und Abgaskrümmer zu erzeugen.
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Es versteht sich, dass die Eingriffsflächen 336 der Flansche 312a, 312b, 312c und 312d in diesem Fall vor dem Einpassen der Abstandshalter 315a, 315b und 315c in die Lücken 326a, 326b und 326c maschinell bearbeitet werden.
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Nun unter Bezug auf die 8A bis 8C ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines Abgaskrümmers 411 gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung gezeigt, das in vieler Hinsicht gleich dem in den 3A und 3B gezeigten ist. Der Hauptunterschied zwischen dieser Ausführungsform und vorhergehenden Ausführungsformen ist es, dass benachbarte Flansche sich je ein gemeinsames Befestigungselement in der Form eines mit Gewinde versehenen Bolzens 450 teilen, während in den vorhergehenden Ausführungsformen jeder Flansch unter Verwendung von ihm eigenen Befestigungselementen befestigt wird.
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Der Abgaskrümmer 411 enthält einen Gußkörper, der vier Abgasübertragungsrohre 413a, 413b, 413c und 413d (von denen in 8A nur die Bohrungen sichtbar sind) und einen gemeinsamen Abgasauslaß und eine Sammeleinrichtung in Form einer Kammer definiert, wo die Abgase von allen Abgasübertragungsrohren 413a, 413b, 413c und 413d kombiniert oder zusammengeführt werden, um durch den gemeinsamen Abgasauslaß auszufließen. Es versteht sich aber, dass anstelle einer getrennten Kammer zum Sammeln der Abgase die Sammeleinrichtung von den zwei äußeren Abgasübertragungsrohren geformt werden könnte, mit denen die zwei inneren Abgasübertragungsrohre sich in einer Weise ähnlich der in 4A gezeigten vereinigen.
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Jedes der Abgasübertragungsrohre 413a, 413b, 413c und 413d hat einen jeweiligen Flansch 412a, 412b, 412c und 412d zur Befestigung des Abgaskrümmers 411 im Betrieb an einem Zylinderkopf eines Motors, wie der in 1 gezeigte Motor 10, mittels mit Gewinde versehenen Befestigungselementen 450 (8C), die sich durch Löcher 421a und 421b erstrecken, die in den Flanschen 412a, 412b, 412c, 412d geformt sind. Eine Dichtung (nicht gezeigt) ist zwischen den Zylinderkopf und die Flansche 412a, 412b, 412c und 412d eingefügt, um eine gasdichte Abdichtung zu liefern. Jeder der Flansche 412a, 412b, 412c und 412d hat eine maschinell bearbeitete Eingriffsfläche 436 zur Zusammenwirkung mit der Dichtung.
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Ein im Wesentlichen steifer ringförmiger Abstandshalter 415 ist in die Lücken 426 zwischen benachbarten Flansche 412a, 412b, 412c und 412d eingepaßt, um eine Preßpassung mit den benachbarten Flanschen 412a und 412b; 412b und 412c; 412c und 412d zu erzeugen, wenn der Abgaskrümmer 411 kalt ist. Die Verwendung ringförmiger Abstandshalter 415 ermöglicht es, dass die gemeinsam genutzten Befestigungsbolzen 450 sich durch die ringförmigen Abstandshalter 415 erstrecken, wie in 8C gezeigt. Es versteht sich, dass die Abmessungen jedes ringförmigen Abstandshalters 415 ausreichen, damit er die Kräfte hinreichend aushalten kann, die durch das Zusammenziehen des Krümmers 411 erzeugt werden, um das Verziehen des Krümmers 411 zu verhindern oder im Wesentlichen zu beseitigen.
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Jeder ringförmige Abstandshalter 415 ist in eine im Wesentlichen zylindrische Aussparung oder Einbuchtung 431 eingepaßt, die zwischen benachbarten Flanschen 412a und 412b; 412b und 412c; 412c und 412d geformt ist.
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Jede der im Wesentlichen zylindrischen Einbuchtungen 431 ist maschinell in die Eingriffsfläche der Flansche 412a, 412b, 412c und 412d eingearbeitet, und wäre zylindrisch, wenn es nicht die Lücken 426 gäbe, die zwischen den benachbarten Flanschen 412a und 412b; 412b und 412c; 412c und 412d vorhanden sind. Die im Wesentlichen zylindrischem Einbuchtungen 431 sind auf eine(n) vorbestimmten Bohrungsdurchmesser und Bohrungstiefe maschinell bearbeitet, und die ringförmigen Abstandshalter 415 sind auf eine vorbestimmte Dicke, die geringer ist als die Tiefe der zylindrischen Einbuchtungen 431, und auf einen Durchmesser hergestellt, der größer ist als der Bohrungsdurchmesser der jeweiligen Einbuchtung 431, in die er im Betrieb eingepaßt wird, um die geforderte Preßpassung zu erzeugen, wenn die ringförmigen Abstandshalter 415 in die Einbuchtungen 431 gepreßt sind, wenn der Krümmer in einem kalten Zustand ist.
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Die Öffnungen 421b sind mit den Einbuchtungen 431 koaxial ausgerichtet und liefern ein Mittel, um den ringförmigen Abstandshalter 415 in Stellung fixiert zu halten. Der Durchmesser der Öffnungen 421b ist kleiner als der Außendurchmesser der ringförmigen Abstandshalter 415, so dass die ringförmigen Abstandshalter 415 nicht aus den Einbuchtungen 431 austreten können, wenn der Krümmer 411 in Stellung auf dem Motor 10 fest an Ort und Stelle gehalten wird. Da die ringförmigen Abstandshalter 415 eine Dicke haben, die geringer ist als die Tiefe der Einbuchtungen 431, wobei die Klemmlast über Muttern 451 ausgeübt wird, die mit den Befestigungsbolzen 450 in Gewindeeingriff stehen, die zur Befestigung des Krümmers 411 an einem Zylinderkopf des Motors verwendet werden, werden die Klemmlasten von den Muttern 451 nicht über die ringförmigen Abstandshalter 415 auf den Zylinderkopf übertragen. Das heißt, die ringförmigen Abstandshalter 415 werden nicht auf den Zylinderkopf des Motors 10 geklemmt, wenn die Muttern 451 angezogen werden.
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Ein Verfahren zur Herstellung des Abgaskrümmers 411 enthält das Gießen des Krümmerkörpers, der die Abgasübertragungsrohre 413a bis d zusammen mit den jeweiligen Flanschen 112a bis d und dem gemeinsamen Abgasauslaß definiert. Die Lücken 426 werden daher als Teil des Gießvorgangs hergestellt. Der gegossene Abgaskrümmer 411 wird dann auf Umgebungstemperatur abkühlen gelassen, ehe die Öffnungen 421a, 421b auf einen vorbestimmten Spielraumdurchmesser für die Bolzen 450 gebohrt, und die Einbuchtungen 431 zwischen benachbarten Flansche 412a bis d durch maschinelle Bearbeitung auf sowohl einen vorbestimmten Durchmesser als auch eine vorbestimmte Tiefe geformt werden.
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Es versteht sich, dass alle Öffnungen 421a, 421b ein mit Gewinde versehenes Befestigungselement haben, wie den Bolzen 450, der sich im Betrieb durch sie erstreckt, um die Flansche 412a bis 412d am damit zusammenwirkenden Zylinderkopf zu befestigen.
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Das Verfahren enthält weiter die Herstellung durch maschinelle Maßbearbeitung auf vorbestimmte Abmessungen einer Anzahl von ringförmigen Abstandshaltern 415 zum Einpassen in die Einbuchtungen 431 und Einpassen über einen Preß- oder Einsteckvorgang eines Abstandshalters 415 in jede der Einbuchtungen 431.
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Das Verfahren enthält weiter die maschinelle Bearbeitung der Eingriffsfläche 436 auf jedem der Flansche 412a bis 412d zur Zusammenwirkung im Betrieb mit einer Zylinderkopfdichtung. Alternativ können die Eingriffsflächen 436 vor dem Einpassen der ringförmigen Abstandshalter 415 in die im Wesentlichen zylindrischen Einbuchtungen 431 maschinell bearbeitet werden.
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Wie vorher erwähnt, können die Lücken 426 zwischen den Flanschen 412a bis 412d als Teil des Gießvorgangs hergestellt werden, oder können nach dem Gießen durch maschinelle Bearbeitung hergestellt werden.
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Nun unter Bezug auf 9 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Abgaskrümmers 511 gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung gezeigt, der in vieler Hinsicht ähnlich dem in den 8A bis 8C gezeigten ist. Der Hauptunterschied zwischen dieser Ausführungs-form und der vorhergehenden Ausführungsform ist, dass benachbarte Flansche sich je zwei gemeinsame Befestigungselemente teilen, während in der in den 8A bis 8C gezeigten Ausführungsform jeder Flansch nur ein einziges Befestigungselement teilt. Im Wesentlichen steife ringförmige Abstandshalter (nicht gezeigt) gleich dem in 8B und 8C gezeigten Abstandshalter 415 werden genau wie vorher beschrieben verwendet, um die Lücken 526 zu überbrücken.
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Der Abgaskrümmer 511 enthält einen Gußkörper, der vier Abgasübertragungsrohre 513a bis 513d (von denen nur die Bohrungen in 9 zu sehen sind) und einen gemeinsamen Abgasauslaß und eine Sammeleinrichtung in Form einer Kammer (nicht gezeigt) definiert, wo die Abgases von allen Abgasübertragungsrohren 513a bis 513d kombiniert oder zusammengeführt werden, um durch den gemeinsamen Abgasauslaß auszufließen.
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Jedes der Abgasübertragungsrohre 513a bis 513d hat einen jeweiligen Flansch 512a bis 512d zur Befestigung des Abgaskrümmers 511 im Betrieb an einem Zylinderkopf eines Motors, wie der in 1 gezeigte Motor 10, mittels mit Gewinde versehener Befestigungselemente (nicht gezeigt), die sich durch Löcher 521a und 521b erstrecken, die in den Flanschen 512a bis 512d geformt sind. Eine Dichtung (nicht gezeigt) ist zwischen den Zylinderkopf und die Flansche 512a bis 512d eingefügt, um eine gasdichte Abdichtung zu liefern. Jeder der Flansche 512a bis 512d hat eine maschinell bearbeitete Eingriffsfläche (die weg vom Betrachter angeordnet und somit in 9 nicht zu sehen ist) zur Zusammenwirkung mit der Dichtung.
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Wie vorher unter Bezug auf die 8A bis 8C beschrieben, wird ein im Wesentlichen steifer ringförmiger Abstandshalter zwischen benachbarte Flansche 512a/512b; 512b/512c; 512c/512d eingepaßt, um eine Preßpassung mit den benachbarten Flanschen 512a/512b; 512b/512c; 512c/512d zu erzeugen, wenn der Abgaskrümmer 511 kalt ist. Die Verwendung ringförmiger Abstandshalter ermöglicht es, dass die gemeinsam genutzten Befestigungsbolzen sich durch die ringförmigen Abstandshalter erstrecken (wie in 8C gezeigt).
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Wie vorher wird jeder ringförmige Abstandshalter in eine im Wesentlichen zylindrische Aussparung oder Einbuchtung eingepaßt, die zwischen benachbarten Flanschen 512a und 512b; 512b und 512c; 512c und 512d geformt ist, und jede der im Wesentlichen zylindrischen Einbuchtungen wird maschinell in die Eingriffsfläche der Flansche 512a bis 512d eingearbeitet und wäre vollständig zylindrisch, wenn es nicht die Lücken 526 gäbe, die zwischen den benachbarten Flanschen 512a und 512b; 512b und 512c; 512c und 512d vorhanden sind. Die im Wesentlichen zylindrischen Einbuchtungen werden auf vorbestimmte Bohrungsdurchmesser und Bohrungstiefe maschinell bearbeitet, und die ringförmigen Abstands-halter werden auf eine vorbestimmte Dicke, die geringer als die Tiefe der zylindrischen Einbuchtungen ist, und auf einen Durchmesser hergestellt, der größer als der Bohrungsdurchmesser der jeweiligen Einbuchtung ist, in die er im Betrieb eingepaßt wird, um die geforderte Preßpassung zu erzeugen, wenn die ringförmigen Abstandshalter in die Einbuchtungen gepreßt werden, wobei der Krümmer in einem kalten Zustand ist.
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Die Öffnungen 521b sind mit den Einbuchtungen koaxial ausgerichtet und liefern ein Mittel, um den ringförmigen Abstandshalter in Stellung fixiert zu halten. Der Durchmesser der Öffnungen 521b, die Durchgangslöcher für die Befestigungsbolzens oder Riegel sind, ist kleiner als der Außendurchmesser der ringförmigen Abstandshalter, so dass die ringförmigen Abstandshalter nicht aus den Einbuchtungen austreten können, wenn der Krümmer 511 auf dem Motor in Stellung befestigt ist. Da die ringförmigen Abstandshalter eine Dicke haben, die geringer als die Tiefe der Einbuchtungen ist, wird die Klemmlast, die zum Befestigen des Krümmers 511 an einem Zylinderkopfs des Motors verwendet wird, nicht über die ringförmigen Abstandshalter auf den Zylinderkopf übertragen. Das heißt, die ringförmigen Abstandshalter werden nicht auf den Zylinderkopf des Motors geklemmt, wenn der Krümmer 511 am Zylinderkopf befestigt wird.
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Alle Öffnungen 521a, 521b haben ein mit Gewinde versehenes Befestigungselement, wie den Bolzen 450, der sich im Betrieb durch sie hindurch erstreckt, um die Flansche 512a bis 512d am damit zusammenwirkenden Zylinderkopf zu befestigen.
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Ein ähnliches Verfahren wie dasjenige, das zur Herstellung des Krümmers 411 verwendet wird, kann zur Herstellung des Krümmers 511 verwendet werden und wird daher nicht wieder im Einzelnen beschrieben.
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Die Hauptmerkmale des Verfahrens sind die Erzeugung präzise maschinell bearbeiteter Einbuchtungen zwischen den Flanschen 512a bis 512d, die Erzeugung auf vorbestimmte Abmessungen einer Anzahl von ringförmigen Abstandshaltern zum Einpassen in die präzise maschinell bearbeiteten Einbuchtungen, um eine Preßpassung zu erzeugen, wenn jeder ringförmige Abstandshalter über eine Presse in eine jeweilige Einbuchtung eingepaßt wird, und Pressen der ringförmigen Abstandshalter in die Einbuchtungen.
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Nun unter Bezug auf 10 wird ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Abgaskrümmers 611 gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung gezeigt, der in vieler Hinsicht gleich dem in den 8A bis 8C gezeigten ist. Die Hauptunterschiede zwischen dieser Aus-führungsform und der in den 8A bis 8C gezeigten Ausführungsform sind, dass benachbarte Flansche sich in dieser Ausführungsform je zwei gemeinsame Befestigungs-elemente teilen, während in der in den 8A bis 8C gezeigten Ausführungsform jeder Flansch sich nur ein einziges Befestigungselement teilt, die zwei Endflansche in dieser Ausführungsform nur ein einziges Befestigungselement haben, während in den 8A bis 8C die äußeren Flansche beide zwei einzelne Befestigungselemente verwenden, und die zwei inneren Flansche nur die gemeinsam genutzten Befestigungs-elemente in dieser Ausführungsform haben, während in der in den 8A bis 8C gezeigten Ausführungsform alle Flansche mindestens ein einzelnes Befestigungs-element haben.
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Im Wesentlichen steife ringförmige Abstandshalter (nicht gezeigt) gleich dem in den 8B und 8C gezeigten Abstandshalter 415 werden genau wie vorher beschrieben genutzt, um Lücken 626 zu überbrücken.
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Der Abgaskrümmer 611 enthält einen Gußkörper, der vier Abgasübertragungsrohre 613a bis 613d (von denen nur die Bohrungen in 9 gezeigt sind) und einen gemeinsamen Abgasauslaß und eine Sammeleinrichtung in Form einer Kammer (nicht gezeigt) definiert, wo die Abgase von allen Abgasübertragungsrohren 613a bis 613d kombiniert oder zusammengeführt werden, um durch den gemeinsamen Abgasauslaß auszufließen.
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Jedes der Abgasübertragungsrohre 613a bis 613d hat einen jeweiligen Flansch 612a bis 612d zum Befestigen des Abgaskrümmers 611 im Betrieb an einem Zylinderkopf eines Motors, wie der in 1 gezeigten Motor 10, mittels mit Gewinde versehener Befestigungselemente (nicht gezeigt), die sich durch Löcher 621a und 621b erstrecken, die in den Flanschen 612a bis 612d geformt sind. Eine Dichtung (nicht gezeigt) ist zwischen den Zylinderkopf und die Flansche 612a bis 612d eingefügt, um eine gasdichte Abdichtung zu liefern. Jeder der Flansche 612a bis 612d hat eine maschinell bearbeitete Eingriffsfläche (die weg vom Betrachter angeordnet und somit in 9 nicht zu sehen ist) zur Zusammenwirkung mit der Dichtung.
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Wie oben unter Bezug auf die 8A bis 8C beschrieben, wird ein ringförmiger Abstandshalter zwischen benachbarten Flanschen 612a/612b; 612b/612c; 612c/612d eingepaßt, um eine Preßpassung mit den benachbarten Flanschen 612a/612b; 612b/612c; 612c/612d zu erzeugen, wenn der Abgaskrümmer 611 kalt ist. Die Verwendung ringförmiger Abstandshalter ermöglicht es, dass die gemeinsam genutzten Befestigungsbolzen sich durch die ringförmigen Abstandshalter erstrecken (wie in 8C gezeigt).
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Wie vorher ist jeder ringförmige Abstandshalter in eine im Wesentlichen zylindrische Aussparung oder Einbuchtung eingepaßt, die zwischen benachbarten Flansche 612a und 612b; 612b und 612c; 612c und 612d geformt ist, und jede der im Wesentlichen zylindrischen Einbuchtungen ist maschinell in die Eingriffsfläche der Flansche 612a bis 612d eingearbeitet und wäre vollständig zylindrisch, wenn es nicht die Lücken 626 gäbe, die zwischen den benachbarten Flanschen 612a und 612b; 612b und 612c; 612c und 612d vorhanden sind. Die im Wesentlichen zylindrischen Einbuchtungen werden auf vorbestimmte Bohrungsdurchmesser und Bohrungstiefe maschinell bearbeitet, und die ringförmigen Abstandshalter werden auf eine vorbestimmte Dicke, die geringer ist als die Tiefe der zylindrischen Einbuchtungen, und auf einen Durchmesser hergestellt, der größer ist als der Bohrungsdurchmesser der jeweiligen Einbuchtung, in die er im Betrieb eingepaßt wird, um die geforderte Preßpassung zu erzeugen, wenn die ringförmigen Abstandshalter in die Einbuchtungen gepreßt werden, wobei der Krümmer in einem kalten Zustand ist.
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Die Öffnungen 621b sind koaxial mit den Einbuchtungen ausgerichtet und liefern ein Mittel, um den ringförmigen Abstandshalter in Stellung fixiert zu halten. Der Durchmesser der Öffnungen 621b ist kleiner als der Außendurchmesser der ringförmigen Abstandshalter, so dass die ringförmigen Abstandshalter nicht aus den Einbuchtungen austreten können, wenn der Krümmer 611 auf dem Motor in Stellung befestigt ist. Da die ringförmigen Abstandshalter eine Dicke haben, die geringer ist als die Tiefe der Einbuchtungen, wird die Klemmlast, die angewendet wird, um den Krümmer 611 an einem Zylinderkopf des Motors zu befestigen, nicht über die ringförmigen Abstandshalter auf den Zylinderkopf übertragen. Das heißt, die ringförmigen Abstandshalter sind nicht auf den Zylinderkopf des Motors geklemmt, wenn der Krümmer 611 am Zylinderkopf befestigt ist.
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Durch alle Öffnungen 621a, 621b erstreckt sich im Betrieb ein mit Gewinde versehenes Befestigungselement, wie der Bolzen 450, um die Flansche 612a bis 612d am damit zusammenwirkenden Zylinderkopf zu befestigen.
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Ein ähnliches Verfahren wie dasjenige, das verwendet wird, um den Krümmer 411 herzustellen, kann verwendet werden, um den Krümmer 611 herzustellen, und wird daher nicht wieder im Einzelnen beschrieben.
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Die Hauptmerkmale des Verfahrens sind die Erzeugung präzise maschinell bearbeiteter Einbuchtungen zwischen den Flanschen 612a bis 612d, die Erzeugung auf vorbestimmte Abmessungen einer Anzahl von ringförmigen Abstandshaltern zum Einpassen in die präzise maschinell bearbeiteten Einbuchtungen, um eine Preßpassung zu erzeugen, wenn jeder ringförmige Abstandshalter über eine Presse in eine jeweilige Einbuchtung eingepaßt wird, und Pressen der ringförmigen Abstandshalter in die Einbuchtungen.
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Daher liefert die Erfindung zusammengefaßt einen gegossenen Abgaskrümmer für einen Motor, der am Motor durch eine Anzahl von unabhängigen Flanschen befestigt wird, zwischen jedem Paar von denen ein Abstandshalter angeordnet ist, um eine Preßpassung zu erzeugen, wenn der Abgaskrümmer auf Umgebungstemperatur ist. Die Verwendung von unabhängigen Flanschen ermöglicht es dem Abgaskrümmer, sich auszudehnen, wenn er erhitzt wird, ohne hohe Pegel innerer Spannungen zu erzeugen, und die Abstandshalter verhindern ein unerwünschtes Verziehen der Flansche, wenn der Abgaskrümmer abkühlt.
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Obwohl die Erfindung in Bezug auf die Verwendung mit einem Vierzylindermotor beschrieben wurde, versteht es sich, dass sie bei jedem beliebigen gegossenen Abgaskrümmer angewendet werden könnte, von dem zwei oder mehr Abgasübertragungsrohre mit einem Motor verbunden sind.
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Obwohl die Erfindung in Bezug auf die Verwendung eines Verfahrens der Gewindebefestigung zwischen Bolzen und Mutter beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf ein solches Gewindebe-festigungsverfahren beschränkt ist, und dass andere Formen von mit Gewinde versehenen Befestigungselementen verwendet werden könnten.
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Es versteht sich, dass die Abstandshalter und Einbuchtungen nicht auf die oben beschriebenen Formen beschränkt sind, und dass andere Formen verwendet werden könnten. Es versteht sich auch, dass die Abstandshalter aus einem Material bestehen müssen, das steif genug ist, um die angewendeten Kräfte auszuhalten, und fähig ist, bei den mit einem Abgaskrümmer verbundenen relativ hohen Temperaturen zu arbeiten.
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Der Fachmann versteht, dass, obwohl sie als Beispiel in Bezug auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde, die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, und dass alternative Ausführungsformen aufgebaut werden könnten, ohne den Rahmen der Erfindung, wie er von den beiliegenden Ansprüchen definiert wird, zu verlassen.
