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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung einer Turbine eines Abgasturboladers an einem Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug.
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Die
DE 10 2012 011 609 A1 offenbart ein Unterlegelement zur Befestigung eines Abgaskrümmers an einem Verbrennungsmotor, mit einer ersten Anlagefläche zur Anlage an einer Krafteinleitungsfläche eines Befestigungselements, und mit einer zweiten Anlagefläche zur Anlage an einer Auflagefläche des Abgaskrümmers. Dabei ist es vorgesehen, dass die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche einen Winkel miteinander einschließen, der von 0 verschieden ist.
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Des Weiteren offenbart die
DE 10 2012 013 884 A1 eine Befestigungsanordnung einer abgasführenden Anbaueinrichtung an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, bei welcher die Anbaueinrichtung mittels einer Klemmleiste am Zylinderkopf festgelegt ist. Dabei ist es vorgesehen, dass die Klemmleiste über wenigstens ein Positionierungselement am Zylinderkopf fixiert ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Befestigungsanordnung zu schaffen, sodass ein Abgasturbolader besonders einfach und kostengünstig an einem Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine befestigt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung einer Turbine eines Abgasturboladers an einem Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug ist ein Turbinengehäuse der Turbine mittels wenigstens eines an dem Zylinderkopf festgelegten und eine korrespondierende erste Durchgangsöffnung eines Flansches des Turbinengehäuses durchdringenden Schraubbolzens und mittels wenigstens einer auf den Schraubbolzen aufgeschraubten und gegen den Flansch gespannten Mutter gegen den Zylinderkopf gespannt und dadurch an dem Zylinderkopf befestigt.
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Um dabei das Turbinengehäuse und somit den Abgasturbolader insgesamt auf besonders einfache und somit kostengünstige Weise an dem Zylinderkopf befestigen zu können, ist die Mutter in axialer Richtung des Schraubbolzens an dem Flansch unter Vermittlung eines Gleitelements abgestützt, welches eine von dem Schraubbolzen durchdrungene zweite Durchgangsöffnung aufweist. Die zweite Durchgangsöffnung weist entlang ihrer Umfangsrichtung eine in radialer Richtung des Schraubbolzens offene Stelle auf, durch welche der Schraubbolzen in radialer Richtung des Schraubbolzens in die zweite Öffnung translatorisch bewegbar und somit einsteckbar ist. Der Schraubbolzen, welcher auch als Stehbolzen bezeichnet wird, muss somit nicht notwendigerweise in axialer Richtung des Schraubbolzens durch die zweite Durchgangsöffnung hindurch gesteckt und dadurch in die zweite Durchgangsöffnung eingesteckt werden, sondern der Schraubbolzen kann auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise entlang seiner radialen Richtung durch die offene Stelle hindurch und dadurch in die Durchgangsöffnung translatorisch hinein bewegt werden. Somit können das Turbinengehäuse und somit der Abgasturbolader beispielsweise dadurch auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise an dem Zylinderkopf befestigt werden, dass das Turbinengehäuse und somit der Flansch in radialer Richtung des Schraubbolzens relativ zu diesem und relativ zu dem Zylinderkopf bewegt werden, derart, dass der Schraubbolzen entlang seiner radialen Richtung durch die offene Stelle hindurch und dadurch in die zweite Durchgangsöffnung hinein bewegt wird. Dann kann beispielsweise die Mutter relativ zu dem Schraubbolzen gedreht werden, während die Mutter mit dem Schraubbolzen verspannt ist. Hierdurch wird die Mutter in axialer Richtung des Schraubbolzens relativ zu diesem und dabei entlang des Schraubbolzens in Richtung des Zylinderkopfes und in Richtung des Flansches bewegt. Wird dann die Mutter festgezogen beziehungsweise angezogen, so wird die Mutter gegen den Flansch gespannt, wobei die Mutter in axialer Richtung des Schraubbolzens unter Vermittlung des Gleitelements an dem Flansch abgestützt wird. Der Flansch wird somit zwischen der Mutter den Zylinderkopf eingespannt beziehungsweise geklemmt, wodurch das Turbinengehäuse fest an dem Zylinderkopf gehalten wird.
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Das Gleitelement ist dabei beispielsweise eine Gleitleiste, wobei das Gleitelement in axialer Richtung des Schraubbolzens zwischen dem Flansch und der Mutter angeordnet ist. Somit ist beispielsweise das Gleitelement mittels der Mutter gegen den Flansch gespannt. Das Gleitelement ermöglicht beispielsweise gezielt beziehungsweise gewünscht Gleitbewegungen des Flansches relativ zu der Mutter. Mit anderen Worten lässt das Gleitelement Gleitbewegungen des Flansches relativ zu der Mutter zu. Zu solchen Gleitbewegungen des Flansches relativ zu der Mutter kommt es beispielsweise aufgrund von unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Flansches und des Zylinderkopfes. Der Flansch kann somit beispielsweise thermisch bedingte Gleitbewegungen relativ zu der Schraube ausführen, ohne dass es zu übermäßigen Verspannungen kommt, da das Gleitelement derartige Gleitbewegungen gezielt beziehungsweise gewünscht zulässt.
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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:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung einer Turbine eines Abgasturboladers an einem Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug;
- 2 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht der Befestigungsanordnung; und
- 3 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht der Befestigungsanordnung.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise ein einer schematischen Personenkraftwagen eine Befestigungsanordnung 10 einer Turbine 12 eines im Ganzen mit 14 bezeichneten Abgasturboladers an einem in 1 ausschnittsweise erkennbaren Zylinderkopf 16 einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet und weist in seinem vollständig hergestellten Zustand die beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine laufen in der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine, Verbrennungsvorgänge ab, aus welchen Abgas resultiert. Das Abgas kann beispielsweise mittels eines Abgastrakts der Verbrennungskraftmaschine aus den Brennräumen abgeführt und somit von der Verbrennungskraftmaschine weggeführt werden. Die Turbine 12 ist dabei in dem Abgastrakt angeordnet und von dem Abgastrakt durchströmbar.
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Die Turbine 12 weist ein in dem Abgastrakt angeordnetes Turbinengehäuse 18 und ein in 1 nicht erkennbares Turbinenrad auf, welches drehbar in dem Turbinengehäuse 18 aufgenommen ist. Das Abgas aus den Brennräumen kann das Turbinenrad anströmen, wodurch das Turbinenrad von dem Abgas angetrieben wird. Der Abgasturbolader 14 umfasst ferner einen Verdichter, welcher ein Verdichtergehäuse und ein drehbar an dem Verdichtergehäuse angeordnetes Verdichterrad aufweist. Ferner weist der Abgasturbolader 14 eine Welle auf, mit welcher das Turbinenrad und das Verdichterrad drehfest verbunden sind. Durch diese drehfeste Verbindung des Turbinenrads und des Verdichterrads kann das Verdichterrad über die Welle von dem Turbinenrad angetrieben werden, wodurch mittels des Verdichterrads Luft verdichtet werden kann. Die Luft wird den Brennräumen zugeführt, wobei im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden kann.
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Der Zylinderkopf 16 weist Auslasskanäle auf, welche von dem Abgas durchströmbar sind. Über die Auslasskanäle kann das Abgas aus den Brennräumen aus- und in den Abgastrakt strömen. Das Turbinengehäuse 18 ist beispielsweise einstückig mit einem auch als Abgaskrümmer bezeichneten Abgassammler ausgebildet, mittels welchem das Abgas aus den Brennräumen gesammelt wird. Hierzu kann das Abgas aus den Brennräumen in den Abgaskrümmer einströmen. Ferner ist es denkbar, dass der Abgaskrümmer und das Turbinengehäuse 18 als separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Komponenten ausgebildet sind.
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Bei der Befestigungsanordnung 10 ist das Turbinengehäuse 18 der Turbine 12 mittels mehrerer, an dem Zylinderkopf 16 festgelegter und auch als Stehbolzen bezeichneter Schraubbolzen 20 und mittels jeweiliger, in 1 der Übersicht wegen nicht dargestellter Muttern gegen den Zylinderkopf 16 gespannt und dadurch an dem Zylinderkopf 16 befestigt, wobei eine der Muttern aus 2 erkennbar und dort mit 22 bezeichnet ist. Die vorigen und folgenden Ausführungen zur Mutter 22 können auch auf die anderen Muttern übertragen werden und umgekehrt. Wie aus 2 am Beispiel der Mutter 22 erkennbar ist, ist die Mutter 2 auf den korrespondierenden Schraubbolzen 20 aufgeschraubt. Hierzu weist der Schraubbolzen 20 ein erstes Gewinde in Form eines Außengewindes auf, wobei die Mutter 22 ein mit dem ersten Gewinde korrespondierendes zweites Gewinde in Form eines Innengewindes aufweist. Die Mutter 22 ist auf den Schraubbolzen 20 über die jeweiligen Gewinde aufgeschraubt, sodass die Mutter 22 mit dem Schraubbolzen 20 über die Gewinde verschraubt ist. Wird die Mutter 22 in ihrem auf den Schraubbolzen 20 aufgeschraubten Zustand relativ zu dem Schraubbolzen 20 in eine erste Drehrichtung gedreht, so wird diese Relativdrehung mittels der Gewinde in eine translatorische Bewegung der Mutter 22 entlang des Schraubbolzens 20 umgewandelt, wodurch die Mutter 22 beispielsweise in Richtung des Zylinderkopfes 16 bewegt wird. Wird hingegen die Mutter 22 in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte zweite Drehrichtung relativ zu dem Schraubbolzen 20 gedreht, während die Mutter 22 auf den Schraubbolzen 20 aufgeschraubt ist, so wird die Mutter 22 entlang des Schraubbolzens 20 von dem Zylinderkopf 16 wegbewegt. Somit kann die Mutter 22 durch Drehen der Mutter in die erste Drehrichtung an- beziehungsweise festgezogen werden, wobei die Mutter 22 durch Drehen der Mutter 22 in die zweite Drehrichtung gelöst beziehungsweise losgeschraubt werden kann.
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Wie besonders gut aus 1 erkennbar ist, durchdringt der jeweilige Schraubbolzen 20 eine jeweilige, korrespondierend erste Durchgangsöffnung 24 eines Flansches 26 des Turbinengehäuses 18. Mit anderen Worten weist der Flansch 26 die jeweilige Durchgangsöffnung 24 auf, welche von dem jeweiligen Schraubbolzen 20 entlang seiner axialen Richtung durchdrungen ist. Wird die Mutter 22 fest- beziehungsweise angezogen, während der Flansch 26 in axialer Richtung des Schraubbolzens 20 zwischen der jeweiligen Mutter 22 und dem Zylinderkopf 16 angeordnet ist, wobei der jeweilige Schraubbolzen 20 die jeweilige erste Durchgangsöffnung 24 durchdringt, so wird die Mutter 22 gegen den Flansch 26 und über diesen gegen den Zylinderkopf 16 gespannt, wodurch der Flansch 26 zwischen der jeweiligen Mutter 22 und den Zylinderkopf 16 verspannt und geklemmt wird. Hierdurch wird das Turbinengehäuse 18 an dem Zylinderkopf 16 befestigt.
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Um dabei insbesondere während des befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine übermäßige Spannungen zu vermeiden, ist die jeweilige Mutter 22 in axialer Richtung des jeweiligen Schraubbolzens 20 unter Vermittlung eines Gleitelements in Form einer Gleitleiste 28 an dem Flansch 26 abgestützt und dabei gegen den Flansch 26 verspannt, wobei die Gleitleiste 28 auch als Gleitschiene bezeichnet wird. Die Gleitleiste 28 lässt beispielsweise gezielt beziehungsweise gewünscht Gleitbewegungen des Flansches 26 relativ zur jeweiligen Mutter 22 und/oder relativ zu dem Zylinderkopf 16 zu, sodass beispielsweise thermisch bedingte Relativbewegungen zwischen dem Flansch 26 und dem Zylinderkopf 16 und/oder zwischen dem Flansch 26 und der jeweiligen Mutter 22 von der Gleitleiste 28 zugelassen werden, sodass es trotz dieser thermisch bedingten Relativbewegungen nicht zu übermäßigen Verspannungen kommt. Besonders gut aus 1 und 3 ist erkennbar, dass die Gleitleiste 28 je Schraubbolzen 20 eine zweite Durchgangsöffnung 30 aufweist, welche insbesondere in axialer Richtung des jeweilige n Schraubbolzen 20 von diesem durchdrungen ist.
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Um nun das Turbinengehäuse 18 auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise an dem Zylinderkopf 16 befestigen zu können, ist die jeweilige zweite Durchgangsöffnung 30 entlang ihrer in 3 durch einen Doppelpfeil 32 veranschaulichten Umfangsrichtung an einer Stelle S in radialer Richtung des jeweiligen Schraubbolzens 20 offen ausgebildet, sodass der jeweilige Schraubbolzen 20 entlang seiner radialen Richtung in die jeweilige zweite Durchgangsöffnung 30 eingesteckt werden kann.
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Der Flansch 26 und die Gleitleiste 28 sind beispielsweise zwei separat voneinander ausgebildete und aneinander gehaltene Bauelemente. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Gleitleiste 28 und der Flansch 26 eine unabhängig von dem Zylinderkopf vormontierte beziehungsweise vormontierbare Baueinheit 34 bilden. Insbesondere bilden der Abgasturbolader 14 und die Gleitleiste 28 die unabhängig vom Zylinderkopf 16 vormontierbare beziehungsweise vormontierte Baueinheit 34. Somit kann die Baueinheit 34 in noch von dem Zylinderkopf 16 gelöstem Zustand angeliefert und gehandhabt werden, während die Baueinheit 34 von dem Zylinderkopf 16 gelöst beziehungsweise getrennt ist und die Gleitleiste 28 an dem Flansch 26 gehalten ist. Wird somit beispielsweise der Flansch 26 von einer Person relativ zu dem Zylinderkopf 16 bewegt, so wird die Gleitleiste 28 einfach mit dem Flansch 26 mitbewegt.
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Auf einer der Gleitleiste 28 gegenüberliegenden Seite 36 ist der Flansch 26 mittels einer beispielsweise einstückig mit dem Zylinderkopf 16 ausgebildeten Klemmleiste 38 gegen den Zylinderkopf 16 gespannt. Hierzu ist der Flansch 26 zwischen dem Zylinderkopf 16 und der Klemmleiste 38 angeordnet, wobei die Klemmleiste 38 mittels Schrauben, von denen in 1 eine mit 40 bezeichnete Schraube erkennbar ist, gegen den Flansch 26 und über den Flansch 26 gegen den Zylinderkopf 16 gespannt ist. Dadurch ist der Flansch 26 zwischen dem Zylinderkopf 16 und der Klemmleiste 38 geklemmt, sodass der Abgasturbolader 14 besonders fest an dem Zylinderkopf 16 gehalten ist.
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Auch die jeweilige erste Durchgangsöffnung 24 ist entlang ihrer durch den Doppelpfeil 32 veranschaulichten Umfangsrichtung an einer Stelle S' in radialer Richtung des jeweiligen Schraubbolzens 20 offen ausgebildet, sodass der jeweilige Schraubbolzen 20 entlang seiner radialen Richtung auch durch die jeweilige Stelle S' hindurch gesteckt und dadurch in die jeweilige erste Durchgangsöffnung 24 eingesteckt werden kann. Auf diese Weise kann der Abgasturbolader 14 mittels des Flansches 26 besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig an dem Zylinderkopf 16 montiert werden. Außerdem können der Flansch 26 und die Gleitleiste 28 besonders kostengünstig hergestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Befestigungsanordnung
- 12
- Turbine
- 14
- Abgasturbolader
- 16
- Zylinderkopf
- 18
- Turbinengehäuse
- 20
- Schraubbolzen
- 22
- Mutter
- 24
- erste Durchgangsöffnung
- 26
- Flansch
- 28
- Gleitleiste
- 30
- zweite Durchgangsöffnung
- 32
- Doppelpfeil
- 34
- Baueinheit
- 36
- Seite
- 38
- Klemmleiste
- 40
- Schraube
- S
- Stelle
- S'
- Stelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012011609 A1 [0002]
- DE 102012013884 A1 [0003]
