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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung eines Abgaskrümmers an einem Turbinengehäuse gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige Verbindungsanordnungen von Abgaskrümmern an Turbinengehäusen von Turbinen für Abgasturbolader sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Eine solche Verbindungsanordnung kommt beispielsweise bei einer Verbrennungskraftmaschine zum Einsatz, welche zum Antreiben eines Kraftwagens dient. Der Abgaskrümmer und das Turbinengehäuse sind in einem Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine angeordnet und von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar. Hierbei dient der Abgaskrümmer zum Sammeln des beispielsweise aus einer Mehrzahl von Brennräumen, insbesondere Zylindern, ausströmenden Abgases. Das Abgas wird mittels des Abgaskrümmers zur Turbine beziehungsweise dem Turbinengehäuse geleitet und kann das Turbinengehäuse durchströmen. Die Turbine umfasst üblicherweise ein in dem Turbinengehäuse um eine Drehachse drehbar aufgenommenes Turbinenrad, welches um die Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse drehbar und von dem Abgas antreibbar ist.
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Bei der Verbindungsanordnung weist der Abgaskrümmer einen ersten Verbindungsflansch und das Turbinengehäuse einen zweiten Verbindungsflansch auf, wobei der Abgaskrümmer und das Turbinengehäuse über die Verbindungsflansche fluidisch miteinander verbunden sind.
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Die Verbindungsflansche sind herkömmlicherweise mittels eines Verbindungselements in Form einer Bandschelle, insbesondere einer V-Bandschelle, miteinander verbunden. Eine solche Bandschelle ist separat von den Verbindungsflanschen ausgebildet und wird – nachdem die Verbindungsflansche gegenseitig positioniert sind – um die Verbindungsflansche gelegt und befestigt. Es hat sich gezeigt, dass die Handhabbarkeit der losen Bandschelle schwierig ist, sodass die Herstellung der Verbindungsanordnung zeit- und somit kostenaufwendig ist. Ferner können eine Ausrichtung und Positionierung der Bandschelle, sodass die Bandschelle beispielsweise definiert an den Verbindungsflanschen anliegt, nur sehr aufwendig sichergestellt werden. Sind ferner die Verbindungsflansche nicht korrekt relativ zueinander ausgerichtet und/oder ist die Bandschelle nicht korrekt positioniert, so können von der Bandschelle bereitgestellte Haltekräfte zum Verbinden der Verbindungsflansche infolge von Setzvorgängen während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine deutlich abnehmen, sodass die Verbindungsflansche nicht mehr hinreichend fest miteinander verbunden sind und gegebenenfalls Leckagen auftreten können.
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Darüber hinaus ist es bekannt, die Verbindungsflansche mittels Schrauben zu verbinden, welche beispielsweise durch jeweilige Durchgangsöffnungen der Verbindungsflansche hindurchgeführt werden. Hierbei sind die Verbindungsflansche als Mehrloch-Flansche ausgebildet. Diese Verbindung der Verbindungsflansche ist jedoch ebenfalls sehr aufwendig und hat einen hohen Bauraumbedarf.
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Ferner offenbart die
DE 1 990 620 eine winkelbewegliche Verbindung zwischen einem Auspuffrohr und einem Zylinderanschlussstutzen mittels einer Überwurfmutter für Kraftfahrzeuge.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Bauraumbedarf gering gehalten und welche auf besonders einfache und sichere Weise hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Verbindungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, deren Bauraumbedarf gering gehalten und welche auf besonders einfache und sichere Weise hergestellt werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verbindungsflansche mittels einer Überwurfmutter miteinander verbunden sind, welche an einem der Verbindungsflansche zumindest mittelbar abgestützt und mit einem am anderen Verbindungsflansch vorgesehenen Gewinde verschraubt ist. Durch den Einsatz der Überwurfmutter ist es möglich, die Verbindungsflansche im Rahmen der Herstellung der Verbindungsanordnung zunächst relativ zueinander und beispielsweise über eine Zentrierung zu positionieren. Im Anschluss daran kann die Überwurfmutter auf besonders einfache Weise mit dem korrespondierenden Gewinde verschraubt werden, sodass die Gefahr, dass die erreichte Ausrichtung der Verbindungsflansche verloren geht, besonders gering gehalten werden kann. Die Überwurfmutter ist nämlich vorzugsweise dann und nur dann mit dem korrespondierenden Gewinde verschraubbar, wenn die Verbindungsflansche relativ zueinander ausgerichtet sind und ihre ausgerichtete Position beibehalten, da es ansonsten beispielsweise zu einem Verkanten der Überwurfmutter käme. Dies bedeutet, dass ein solches Verkanten der Überwurfmutter ein sicheres Indiz dafür ist, dass die Verbindungsflansche nicht korrekt zueinander ausgerichtet sind. Dadurch kann die Gefahr einer Fehlmontage besonders gering gehalten werden.
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Ferner ist die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung auf besonders einfache Weise herstellbar, da die Überwurfmutter an dem einen Verbindungsflansch abgestützt und gehalten ist, sodass die Überwurfmutter – im Gegensatz zu einer losen Bandstelle – nicht gesondert gehandhabt werden muss, sondern die Überwurfmutter kann zusammen mit dem einen Verbindungsflansch, an welchem die Überwurfmutter gehalten ist, gehandhabt werden. Da die Gefahr einer fehlerhaften Ausrichtung der Verbindungsflansche gering gehalten werden kann, kann die Verbindungsanordnung auf besonders sichere Weise hergestellt werden, sodass sich eine besonders hohe Betriebssicherheit insgesamt ergibt. Ferner kann der Bauraumbedarf der Verbindungsanordnung besonders gering gehalten werden, da keine zusätzlichen Verbindungselemente wie beispielsweise Schrauben erforderlich sind. Bei der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung fungiert die Überwurfmutter selbst als Verbindungselement, welches mit dem korrespondierenden Gewinde verschraubt wird. Dies erfolgt derart, dass die Überwurfmutter relativ zu dem Gewinde gedreht wird, sodass die Überwurfmutter besonders bauraumgünstig festgezogen werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Perspektivansicht einer Verbindungsanordnung eines Abgaskrümmers an einem Turbinengehäuse, welche über jeweilige Verbindungsflansche fluidisch miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsflansche mittels einer Überwurfmutter miteinander verbunden sind;
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2 eine schematische Perspektivansicht der Überwurfmutter und des zugehörigen Verbindungsflansches;
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3 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Abgaskrümmers mit dessen Verbindungsflansch und der Überwurfmutter;
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4 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht des Abgaskrümmers mit der Überwurfmutter und dem Verbindungsflansch;
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5 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht der Verbindungsanordnung, wobei die Überwurfmutter noch nicht mit einem korrespondierenden Gewinde verschraubt ist; und
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6 ausschnittsweise eine weitere schematische Seitenansicht der Verbindungsanordnung, wobei die Überwurfmutter mit dem korrespondierenden Gewinde verschraubt ist.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Verbindungsanordnung eines Abgaskrümmers 12 an einem Turbinengehäuse 14 einer Turbine 16. Die Turbine 16 ist Bestandteil eines Abgasturboladers einer Verbrennungskraftmaschine, welche zum Antreiben eines Kraftwagens dient. Der Abgaskrümmer 12 und die Turbine 16 und somit das Turbinengehäuse 14 sind in einem von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt angeordnet. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungsmaschine ausgebildet und umfasst eine Mehrzahl von Brennräumen in Form von Zylindern, in denen Kraftstoff-Luft-Gemische verbrannt werden. Aus diesen Verbrennungen resultiert Abgas, welches aus den Zylindern ausströmt, in den Abgaskrümmer 12 einströmt und mittels des Abgaskrümmers 12 gesammelt wird. Mittels des Abgaskrümmers 12 wird das Abgas zum Turbinengehäuse 14 und somit zur Turbine 16 geleitet. Im Turbinengehäuse 14 ist ein Turbinenrad aufgenommen, welches um eine Drehachse relativ zum Turbinengehäuse 14 drehbar und von dem Abgas antreibbar ist.
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In Zusammenschau mit 5 und 6 ist erkennbar, dass der Abgaskrümmer 12 einen ersten Verbindungsflansch 18 aufweist, wobei das Turbinengehäuse 14 einen zweiten Verbindungsflansch 20 aufweist. Bei der Verbindungsanordnung 10 sind der Abgaskrümmer 12 und das Turbinengehäuse 14 über die Verbindungsflansche 18 und 20 fluidisch miteinander verbunden.
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Um die Verbindungsanordnung 10 auf besonders einfache Weise sowie sicher herstellen zu können bei gleichzeitiger Realisierung eines nur geringen Bauraumbedarfs der Verbindungsanordnung 10, ist eine Überwurfmutter 22 vorgesehen, mittels welcher die Verbindungsflansche 18 und 20 miteinander verbunden sind.
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Die Überwurfmutter 22 weist ein erstes Gewinde in Form eines Innengewindes auf, wobei der Verbindungsflansch 20 ein zweites Gewinde in Form eines mit dem Innengewinde korrespondierenden Außengewindes aufweist. Die Überwurfmutter 22 ist bei der Verbindungsanordnung 10 an dem Verbindungsflansch 18 abgestützt und über ihr Innengewinde mit dem Außengewinde verschraubt, wobei die Verbindungsflansche 18 und 20 in zumindest mittelbarer Stützanlage angeordnet sind. Mit anderen Worten ist der Verbindungsflansch 18 zumindest mittelbar am Verbindungsflansch 20 abgestützt.
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Beispielsweise weist die Überwurfmutter 22 einen Kragen auf, dessen Innendurchmesser geringer als ein Außendurchmesser des Verbindungsflansches 18 ist. Um die Überwurfmutter 22 mit dem korrespondierenden Außengewinde des Verbindungsflansches 20 zu verschrauben, wird die Überwurfmutter 22 um eine Drehachse relativ zu den Verbindungsflanschen 18 und 20 gedreht. Wirkt hierbei das Innengewinde mit dem Außengewinde zusammen, so wird die Drehbewegung der Überwurfmutter 22 um die Drehachse in eine damit einhergehende translatorische Bewegung der Überwurfmutter 22 entlang der Drehachse umgewandelt. Dabei stützt sich die Überwurfmutter 22, insbesondere über ihren Kragen, entlang der Drehachse an dem Verbindungsflansch 18 ab. Da das Innengewinde mit dem Außengewinde zusammenwirkt, wird der Verbindungsflansch 18 gegen den Verbindungsflansch 20 gezogen und somit sicher und fest mit diesem verbunden, sodass eine besonders fluiddichte Verbindung zwischen den Verbindungsflanschen 18 und 20 und somit zwischen dem Abgaskrümmer 12 und dem Turbinengehäuse 14 realisiert wird. Darüber hinaus sind keine zusätzlichen, separaten Verbindungselemente vorgesehen und erforderlich.
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2 bis 4 veranschaulichen eine Fertigungsabfolge des Abgaskrümmers 12. Wie aus 2 erkennbar ist, wird zunächst die Überwurfmutter 22 mit dem korrespondierenden Verbindungsflansch 18 vormontiert, wobei der Verbindungsflansch 18 noch nicht mit einem Gehäuseelement 24 des Abgaskrümmers 12 verbunden ist. Somit bilden der Verbindungsflansch 18 und die Überwurfmutter 22 zunächst einen aus 2 erkennbaren Zusammenbau, welcher noch von dem Gehäuseelement 24 beziehungsweise dem übrigen Abgaskrümmer 12 separat ist.
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Aus 3 ist erkennbar, dass der genannte Zusammenbau relativ zum Gehäuseelement 24 positioniert und in Stützanlage mit einer korrespondierenden Fläche des Gehäuseelements 24 gebracht wird.
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Anschließend wird der Zusammenbau – wie er aus 4 erkennbar ist – derart am Gehäuseelement 24 befestigt, dass der Verbindungsflansch 18 mit dem Gehäuseelement 24 verbunden, insbesondere verschweißt, wird. In der Folge ist der Verbindungsflansch 18 am Gehäuseelement 24 unter Ausbildung des Abgaskrümmers 12 befestigt, die Überwurfmutter 22 jedoch kann noch relativ zum Verbindungsflansch 18 und relativ zum Gehäuseelement 24 gedreht und ein Stück translatorisch bewegt werden. Da jedoch der Innendurchmesser des Kragens geringer als der Außendurchmesser des Verbindungsflansches 18 ist, ist die Überwurfmutter 22 am Abgaskrümmer 12 gehalten und kann sich von diesem nicht lösen. Dadurch ist eine besonders einfache Handhabung während der Montage beziehungsweise Herstellung der Verbindungsanordnung 10 realisiert, da die Überwurfmutter 22 nicht gesondert zum Abgaskrümmer 12 und somit zum Turbinengehäuse 14 gehandhabt werden muss, sondern über den Abgaskrümmer 12 gehandhabt, das heißt mitbewegt werden kann.
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Bei der Herstellung der Verbindungsanordnung 10 wird die Überwurfmutter 22 – wie aus 5 erkennbar ist – zunächst zurückgezogen, sodass die Verbindungsflansche 18 und 22 insbesondere über eine Zentrierung relativ zueinander positioniert werden können.
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Dabei werden die Verbindungsflansche 18 und 20 in gegenseitige Stützanlage bewegt, sodass sie besonders flächig aneinander abgestützt sind. In dieser Ausrichtung beziehungsweise Position kann die Überwurfmutter 22 – wie aus 6 erkennbar ist – zunächst ein Stück entlang der Bewegungsachse in Richtung des Turbinengehäuses 14 verschoben werden, sodass das Innengewinde mit dem Außengewinde zusammenwirken kann, wenn die Überwurfmutter 22 schließlich relativ zu dem Außengewinde gedreht wird. Befinden sich die Verbindungsflansche 18 und 20 in einer vorgebbaren Verbindungsposition, so können die Gewinde miteinander verschraubt werden, ohne dass es zu einem Verkanten der Überwurfmutter 22 kommt. Dadurch kann nicht nur eine korrekte Ausrichtung und Verbindung der Verbindungsflansche 18 und 20, sondern auch eine korrekte und sichere Montage der Überwurfmutter 22 gewährleistet werden, sodass eine feste, dauerhafte und fluiddichte Verbindung zwischen dem Abgaskrümmer 12 und dem Turbinengehäuse 14 gewährleistet werden kann. Mit anderen Worten kann die Gefahr von Fehlmontagen besonders gering gehalten werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verbindungsanordnung
- 12
- Abgaskrümmer
- 14
- Turbinengehäuse
- 16
- Turbine
- 18
- Verbindungsflansch
- 20
- Verbindungsflansch
- 22
- Überwurfmutter
- 24
- Gehäuseelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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