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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen eines Abgaskrümmers gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Eine
gattungsgemäße Vorrichtung
ist aus dem
DE 296
15 840 U1 bekannt. In diesem ist insbesondere ein 4-Loch-Flansch
beschrieben, der an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine über Befestigungsöffnungen
angebracht werden soll und der mit einem Abgaskrümmer fest verschweißt ist.
Für gewöhnlich dienen
die Befestigungsöffnungen
zum Durchragen von Stehbolzen mit Gewinde, die am Zylinderkopf befestigt
sind, wobei der Flansch dann zwischen Zylinderkopf und auf zylinderkopfabgewandter Seite
des Flansches auf die Stehbolzen geschraubte Befestigungselementen
fest verschraubt wird.
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Aufgrund
von immer kompakteren Bauweisen von Fahrzeugen in der modernen Automobiltechnik
wird der Bauraum auch für
den Motor des Fahrzeugs beengter. Dabei gibt es Konstellationen,
bei denen weite Teile der Lenkung sich dicht über den Abgaskrümmer der
Brennkraftmaschine hinwegerstrecken. Um eine sinnvolle Montage des
Abgaskrümmer
wie auch der Lenkung hierzu ausführen
zu können
und um die Einwirkung der Wärmeabstrahlung
der Abgase auf die Lenkung möglichst
gering zu halten, muss der Krümmer
möglichst
nahe am Zylinderkopf positioniert sein. Hierbei kommt es jedoch
je nach Art der Schräglage
des jeweiligen Abgaskrümmerflansches
zur Zylinderkopfanlagefläche
und infolge des geringen Abstandes zwischen Flansch und Krümmer zu
Engstellen an zumindest einer der Längsseiten des Abgaskrümmer, bei
denen die Befestigungselemente – wenn überhaupt – nur sehr schwer
und zeitraubend auf die Stehbolzen aufgesetzt und aufgeschraubt werden
können,
nach dem der Flansch oder die Flansche auf die Stehbolzen geschoben
worden ist/sind.
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Aus
der
DE 27 42 296 A1 ist
die Montage eines Abgaskrümmers
an einen Zylinderkopf entnehmbar, wobei die Abgaskrümmereinlässe mit
jeweils einem Anschlussflansch verbunden sind, welcher ein Paar
gabelförmige
Lappen aufweist, die oben und unten am Flansch angeordnet sind und
einander gegenüberliegen.
Zur Montage werden die Flansche derart an den Zylinderkopf positioniert,
dass die Gewindelöcher
im Zylinderkopf zwischen den Gabelzinken der Lappen des Flansches
zu liegen kommen. Anschließend
werden Drucklaschen auf die Lappen gelegt, wonach Befestigungsschrauben
durch die Schraubendurchgänge
der Laschen in die Gewindelöcher
des Zylinderkopfes geschraubt werden. Hierbei werden die Flansche über die
Drucklaschen und die Lappen an den Zylinderkopf angepresst, wobei die
Befestigungsschrauben ein beträchtliches
seitliches Spiel zu den Gabelzinken der Lappen aufweisen. Dieses
Montageverfahren ist allerdings bei sehr engen Bauraumverhältnissen – wenn überhaupt – nur sehr
schwer durchführbar,
insbesondere, wenn die Flansche sehr nahe am Sammelrohr des Abgaskrümmers gelegen
sind.
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Die
EP 0 321 869 A1 sieht
eine konventionelle Schraubbefestigung des Flansches am Zylinderkopf
vor, welche die eingangs geschilderten Nachteile innehat. Des weiteren
beschreibt die
DE 42
05 454 A1 eine Befestigung eines Abgaskrümmers an
einem Zylinderkopf, bei der am Zylinderkopf eine Leiste mit einer
Hinterschneidung angeordnet ist, in die der Flanschteil des Krümmers eingeschoben
wird, wonach der Flansch und damit der Krümmer per Befestigungsschrauben
am Zylinderkopf angeschraubt wird. Eine erste Ausführungsform
zielt auf eine Verklemmung des Flansches am Zylinderkopf, in dem der
Flansch auf zylinderkopfabgewandter Seite eine angeschrägte Fläche aufweist,
die von der Stirnseite des Schaftes einer Schraube beaufschlagt
wird, welche in einer am Zylinderkopf ausgebildeten Halterung geführt ist.
Diese Ausführung
ist relativ aufwendig, da die Halterung aus Gründen der Gewährleistung
einer ausreichenden Klemmkraft durch die Schraube nur sehr geringe
Fertigungstoleranzen aufweisen darf. Eine zweite Ausführung sieht
neben der Einschiebleiste eine konventionelle Verschraubung des
Flansches am Zylinderkopf vor, die nur bei ausreichend großem Bauraum
Verwendung finden kann.
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Schließlich ist
aus der
DE 196 53
908 A1 eine der Befestigungsvorrichtung der
DE 42 05 454 A1 ähnliche
Vorrichtung entnehmbar, wobei die Befestigungsschraube nicht direkt
durch den Flansch, sondern durch eine Andrückleiste hindurch in den Zylinderkopf
geschraubt wird, die den Flansch randseitig einklemmt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung
dahingehend weiterzubilden, dass in relativ einfacher Weise eine
Montage des Abgaskrümmers
am Zylinderkopf auch bei sehr engen Bauräumen ermöglicht wird.
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Die
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Aufgrund
der Anordnung von Einhängehaken
an den Flanschen kann der Abgaskrümmer mit samt seinen Flanschen
bei schon vormontierten Befestigungselementen am Zylinderkopf angeschraubt werden.
Hierbei wird der Abgaskrümmer
an seinen Flanschen von der Seite her zwischen dem Zylinderkopf
und den Befestigungselementen mit den Einhängehaken in einfacher Weise
auf die Stehbolzen gehängt,
wonach die feste Verschraubung erfolgen kann. Dadurch wird das übliche Erfordernis
des Aufschraubens der Befestigungselemente auf die Stehbolzen umgangen,
so dass auch bei sehr engen Bauräumen,
bei denen Engstellen zwischen Abgaskrümmer und Flansch auftreten,
der minimale Abstand zwischen Abgaskrümmer und Flansch lediglich
der Dicke des Befestigungselementes entsprechen muss, um eine reibungslose
Montage das Abgaskrümmers
am Zylinderkopf zu ermöglichen.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung können
den Unteransprüchen
entnommen werden; im übrigen
ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles nachfolgend
näher erläutert; dabei
zeigt:
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1 in
einer perspektivischen Darstellung einen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
anmontierten Abgaskrümmer
und einen Abschnitt der Lenkung,
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2 in
einer perspektivischen Explosivdarstellung den Abgaskrümmer aus 1 vor
der Montage,
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3 in
einem seitlichen Längsschnitt
einen Abschnitt einer Andruckleiste der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit Befestigungselement.
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In 1 ist
eine Vorrichtung zum Befestigen eines Abgaskrümmers 1, der hier
luftspaltisoliert ausgebildet und dessen Außenmantel 2 schalenförmig gestaltet
ist, an einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wobei der Zylinderkopf
in diesem Ausführungsbeispiel
nicht gezeigt ist. Über
den Abgaskrümmer 1 hinweg
erstreckt sich in einem engen Abstand x eine Zahnstangenlenkung 17 hinweg.
An den zylinderkopfseitigen Krümmereinlässen 3 sind
Flansche 4 angeschweißt, über die
der Abgaskrümmer 1 mit dem
Zylinderkopf verbunden wird. Aus Bauraumknappheit ist die dem Zylinderkopf
zugewandte Schale 5 an ihrer unteren Längsseite 6 in sehr
nahem Abstand y zu der zugewandten Seite 7 des Flansches 4 angeordnet.
In diesen Abstand y ist für
jeden Flansch 4 ein Befestigungselement in Form einer Mutter 8 mit
Schraubgewinde 9 gefügt,
die auf einen Stehbolzen 10 aufgesetzt und aufgeschraubt
ist. Der Stehbolzen 10 ist seinerseits zum einen am Zylinderkopf
befestigt; zum anderen durchragt er mit einem Schraubgewinde 11 Befestigungsöffnungen
des Flansches 4.
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Wie
in 1 schon leicht angedeutet, zeigt 2 prägnant, dass
die Einzelflansche 4 sowohl an der Unterseite 12 als
auch diametral gegenüberliegend
an der Oberseite 13 einen Einhängehaken 14 aufweist.
Die oben genannten Befestigungsöffnungen
werden dabei durch die Durchgangsöffnungen 15 der Einhängehaken 14 gebildet.
Die Oberseite 13 des Flansches 4 ist dabei der
oberen Längsseite 16 und
die Unterseite 12 der unteren Längsseite 6 des Abgaskrümmers 1 zugeordnet
ist. Bei weit auseinander stehenden Abgaskrümmereinlässen 3 ist es auch denkbar,
dass die Einhängehaken 14 in
Umfangsrichtung des Flansches 4 um einen Winkel versetzt angeordnet
sind. Des weiteren ist die Anordnung der Einhängehaken 14 nicht
auf Einzelflansche 4 beschränkt, sondern kann genauso gut
auf eine Flanschleiste mit mehreren Abgaskrümmereinlässen 3 angewendet
werden. Die Einhängehaken 14 sind aus
Gründen
der Betriebsfestigkeit einstückig
mit dem Flansch 4 verbunden und in einfacher Weise durch
Schlitze des Flansches 4 gebildet, die parallel zueinander
angeordnet sind und schräg
nach unten verlaufen. Hierdurch wird ein leichtes Anhängen der Haken 14 an
den Stehbolzen 10 ermöglicht.
Um die Montage zu erleichtern, weisen die seitlichen Schlitzöffnungen 18 des
Flansches 4 in die gleiche Richtung schräg nach unten,
so dass eine sichere Hängelage des
Abgaskrümmers
auf den Stehbolzen 10 erzielt wird, in der die Montage
manuell oder robotertechnisch ungehindert abfolgen kann. Die Schlitze
lassen sich in fertigungstechnisch einfacher Weise durch Ausklinkungen
des Flanschmaterials ausbilden. Hierbei kann der Flanschumfang derart
bearbeitet werden, dass er im Bereich des Einhängehakens 14 eine ebene
Führungsfläche 19 bildet,
an der der Stehbolzen 10 entlang bis in die Hak- bzw. Hängestellung des
Flansches 4 in einfacher Weise hineingleiten kann. Die
Fertigung der Schlitze ist auch durch ein Vorbohren der Durchgangsöffnungen 15 und
anschließendes
die Bohrungen anschneidendes Ausklinken des Flansches 4 denkbar,
wobei dieser dazu aus kostengünstigem
Feinschneidmaterial bestehen kann.
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Um
beim späteren
Anziehen der Befestigungsmuttern 8 eine gleichmäßige Flächenpressung zu
erhalten und damit bei den im Motorbetrieb auftretenden temperaturbedingten
Bewegungen der Flansche 4 ein Lösen der Muttern 8 verhindert
wird, beinhaltet die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Andruckleiste 20,
in der die Gewindemuttern 8 drehbar eingefasst sind. Dabei
trägt die
Andruckleiste 20 nur die Gewindemuttern 8, die
den auf Seiten einer Längsseite 6 und 16 des
Abgaskrümmers 1 angeordneten
Einhängehaken 14 zugeordnet
sind. Hierbei ist denkbar, dass zwei oder mehr Andruckleisten 20 an jeweils
einer Längsseite 6 und 16 vorgesehen
sind. Im in der 2 gezeigten Beispiel erstreckt
sich montageerleichternd eine einzige Andruckleiste 20 über sämtliche
Einhängehaken 14 der
Oberseiten 13 bzw. der Unterseiten 17 der Flansche 4.
Die Andruckleisten 20 weisen zwischen den Muttern 8 fensterartige
Aussparungen 21 auf, die hinsichtlich der Andruckleiste 20 gewichtssparend
und flexibilitä terhöhend sind.
Die Muttern 8 sind in zwischen den Aussparungen 21 befindlichen
Durchgangsöffnungen 22 der
Andruckleiste 20 eingepresst. Dazu weist die Andruckleiste 20 einen
ringbundförmigen
Vorsprung 23 auf (3), der
jeweils in die Durchgangsöffnungen 22 radial
einwärts
steht. Die Gewindemuttern 8 besitzen ihrerseits einen stummelartigen
Fortsatz 24, mit dem sie in die Durchgangsöffnungen 22 eintauchen. An
diesem Fortsatz 24 ist endseitig eine radiale Erweiterung 25 ausgebildet,
mit der die Muttern 8 den Vorsprung 23 der Andruckleiste 20 hintergreifen.
Dadurch sind die Muttern 8 unverlierbar, jedoch drehbar in
der Leiste 20 aufgenommen. Dieser Verbund hat auch den
Vorteil, dass die Andruckleiste 20 nicht lose auf den Stehbolzen 10 herumrutschen
kann. Obwohl oben die Möglichkeit
des Einpressens der Mutter 8 genannt wurde, ist es ebenso
möglich,
die Erweiterung 25 erst dann zu erzeugen, wenn der Fortsatz 24 der
Mutter schon in die Durchgangsöffnung 22 eingetaucht
ist. Hierzu kann die schulterartige Erweiterung 25 durch
Aufstauchen ausgebildet werden.
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Zur
Befestigung des Abgaskrümmers 1 am Zylinderkopf
werden zuerst die Stehbolzen 10 in den Zylinderkopf geschraubt
und anschließend
die Dichtung aufgelegt. Danach werden die Andruckleisten 20 oben
und unten auf die Stehbolzen 10 mittels der Muttern 8 leicht
angeschraubt, so dass zwischen den Andruckleisten 20 und
der Dichtung noch ein großes Spiel
besteht. Hierauf wird der Abgaskrümmer 1 mit den Einhängehaken 14 der
Flansche 4 an die Stehbolzen 10 zwischen der Dichtung
und der Andruckleiste 20 angehängt bzw. über die Flanschschlitze auf die
Stehbolzen 10 aufgeschoben, derart, dass die Stehbolzen 10 entlang
der Führungsflächen 19 des Flanschumfanges
durch die Flanschschlitze in die Durchführungsöffnungen 15 des Flansches 4 hineingleiten.
Schließlich
werden die Muttern 8 gemäß der Vorgabe der Verschraubungsreihenfolge
mit einem Gabelschlüssel
oder einer offenen druckluftbetriebenen Ratsche festgezogen und
damit der Abgaskrümmer 1 über die
Flansche 4 an dem Zylinderkopf fest angeschraubt. Denkbar
ist ebenfalls, dass zuerst nur dort die Andruckleiste 20 lose
angeschraubt wird, wo die Engstelle zwischen Flansch 4 und
Abgaskrümmer 1 gegeben
ist und dabei für
ein nachträgliches Aufsetzen
von Muttern 8 und/oder Andruckleisten 20 unzugänglich ist
(im Falle des Ausführungsbeispiels nach 1 ist
die Engstelle im Bereich der unteren Längsseite 6 des Abgaskrümmers 1).
Nach dem Einhängevorgang
wird dann die obere Andruckleiste 20 auf die Stehbolzen 10 gesetzt
und die dortigen Muttern 8 ebenfalls lose angeschraubt,
wonach nach dieser Vormontage die Muttern 8 an beiden Leisten 20 fest
angezogen werden.