DE19920822B4

DE19920822B4 - Anordnung zur Befestigung eines Abgaskrümmers am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19920822B4
Application number: DE19920822A
Authority: DE
Inventors: Pierre Dipl.-Ing. Bonny; Thomas Dipl.-Ing. Hülsberg; Hans-Jörg Dipl.-Ing. Kaifel; Holger Dipl.-Ing. Nuhn; Thorsten Dipl.-Ing. Sternal; Gerd Dipl.-Ing. Tiefenbacher
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2019-05-07
Also published as: DE19920822A1; US6327854B1

Abstract

Anordnung zur Befestigung eines Abgaskrümmers (1) am Zylinderkopf (8) einer Brennkraftmaschine, der mit Eingangsflanschen (3) versehen ist, die Löcher (4) aufweisen, durch die sich in den Zylinderkopf eingesetzte Stehbolzen (5) erstrecken, auf deren Enden Muttern (6) aufgeschraubt sind, mit denen die Flansche (3) unter Zwischenschaltung einer Flachdichtung (7) an den Zylinderkopf (8) angeschraubt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Loch (4) zwischen der Mutter (6) und dem Zylinderkopf (8) ein Distanzelement (9; 12) angeordnet ist, das mit seitlichem Spiel auf dem Stehbolzen (5) bzw. in dem Loch (4) sitzt und sich am Zylinderkopf (8) abstützt und bei auf Block angezogener Mutter einerseits ein Zusammendrücken der Flachdichtung (7) auf Sollmaß sicherstellt und andererseits eine Verschiebung des Flansches (3) relativ zum Zylinderkopf (8) zuläßt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung eines Abgaskrümmers am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Abgaskrümmer der gattungsgemäßen Art ist in der DE 196 35 870 A gezeigt und die normale Befestigung des Abgaskrümmers am Zylinderkopf ist aus der DE 38 28 723 A ersichtlich.
Aus der DE 198 07 312 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf bekannt, bei der eine metallische Zwischenlage zwischen einem Flansch eines Abgaskrümmers und dem Zylinderkopf vorgesehen ist, wobei eine aufgeschraubte Mutter eine Kraft derart ausübt, dass sich der Flansch bei Wärmeausdehnung des Abgaskrümmers unter Umständen nicht verschieben kann. Ein Distanzelement zwischen Mutter und Zylinderkopf ist nicht vorgesehen.
Aus der DE 41 26 744 A1 ist eine Metallplatte zwischen einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine und einem Abgaskrümmer vorgesehen. Ein pressbares Dichtelement zwischen einer Spannfläche und einem Flansch des Abgaskrümmers ist so angeordnet, dass ein Zusammendrücken des mit einem vorbestimmten pressbaren Maß angeordneten Dichtelementes durch die Metallplatte begrenzt wird. Die Flächenpressung zwischen Flansch und Zylinderkopf wird nicht unter allen Bedingungen begrenzt.
Aus der DE 82 18 329 U1 ist ein Ring einer Gelenkkupplung eines Auspuffschalldämpfers bekannt, der als fixierte Führung für das Gleiten eines Rohres dient, wobei durch seine rund geformte Außenfläche die Übertragung von Vibrationen vermindert wird.
Um eine Wärmeausdehnung des Abgaskrümmers ohne Verspannungen zu ermöglichen, sollten die Flansche auf der Dichtfläche bzw. der Zylinderkopffläche gleiten können. Zu diesem Zweck sind die Löcher in den Eingangsflanschen größer als die Durchmesser der Stehbolzen. Damit einerseits diese Gleitbewegung ermöglicht und andererseits die Dichtigkeit gewährleistet ist, müssen die Muttern mit einem definierten Drehmoment mit äußerst geringen Toleranzen, z.B. 16 Nm ± 1 Nm, angezogen werden. Die Erfüllung dieser Forderung ist bei der Serienmontage zeitaufwendig, da ein zusätzliches „Abknacken auf Drehmoment" nach der ersten Vorverschraubung und nach entsprechendem Setzen des Flansches erforderlich ist. Hinzu kommt, daß im Kundendienstfall derart enge Toleranzen in der Werkstatt nicht mit Sicherheit eingehalten werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Montage eines Abgaskrümmers ohne definiertes Anzugs-Drehmoment für die Muttern durchführen zu können und trotzdem ein Gleiten des Flansches relativ zur Zylinderkopffläche unter Aufrechterhaltung der Dichtigkeit zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag werden die Muttern mit einfachen Werkzeugen auf die Stehbolzen geschraubt, bis sie auf den Distanzelementen Block sind, was in kürzester Zeit erfolgen kann. Die Länge des Schaftes der Distanzelemente ist dabei so ausgelegt, daß bei auf Block aufgeschraubten Muttern einerseits die unter dem Flansch liegende, in der Regel mehrlagige Flachdichtung stets ihre Abdichtfunktion erfüllt und andererseits die Verschiebe-bewegung des Flansches nicht unterbunden wird und außerdem die zulässige Flächenpressung am Zylinderkopf bzw. an dem Distanzelement nicht über-schritten wird.
Das Distanzelement kann eine in das Loch eingesetzte Distanzbuchse sein, deren Innendurchmesser größer ist als der Durchmesser des Stehbolzens, so daß sich der Flansch bei Wärmeausdehnung des Abgaskrümmers verschieben kann. Die Distanzbuchse kann auf ihrem der Mutter zugewandten Ende mit einem Bund versehen sein, der auf dem Flansch aufliegt und über den sich die Mutter auf dem Flansch abstützt. Alternativ kann die Mutter als Bundmutter ausgeführt sein, deren Bund außerhalb der Distanzbuchse auf dem Flansch aufliegt. Die Distanz-buchse kann z.B. als kostengünstiges Drehteil, Fließpreßteil oder Sinterteil angefertigt werden. Zur Montageerleichterung kann die Distanzbuchse unverlier-bar, z.B. durch Kleben oder Einpressen, mit dem Flansch verbunden sein.
Die Distanzbuchse kann mit der Mutter auch einstückig sein, in welchem Fall die Mutter als Bundmutter ausgebildet ist und ihr Bund auf dem Flansch aufliegt.
Schließlich kann das Distanzelement auch mit dem Stehbolzen einstückig sein, wobei sein Durchmesser kleiner ist als das Loch, um ein Verschieben des Flansches zu ermöglichen. Die Mutter wird in diesem Fall wiederum als Bundmutter ausgeführt, deren Bund außerhalb des Distanzelements auf dem Flansch aufliegt.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Abgaskrümmers,
2 einen Teilschnitt eines an den Zylinderkopf angeschraubten Eingangsflansches des Abgaskrümmers von 1 mit einem ersten Ausführungsbeispiel,
3 eine Draufsicht eines Teils des Eingangsflansches von 2 von rechts,
4 einen Teilschnitt ähnlich 2 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
5 einen Teilschnitt ähnlich 2 mit einem dritten Ausführungsbeispiel.
In 1 ist ein Abgaskrümmer 1 gezeigt, der einen Ausgangsflansch 2 und Eingangsflansche 3 aufweist. Jeder Eingangsflansch ist mit Löchern 4 versehen, durch die sich, wie in den 2, 4 und 5 gezeigt, in den Zylinderkopf 8 eingesetzte Schraubenbolzen 5 erstrecken, auf deren Enden Muttern 6 aufgeschraubt sind, mit denen die Eingangsflansche 3 unter Zwischenschaltung einer Flachdichtung 7 an den Zylinderkopf 8 angeschraubt werden.
In dem ersten, in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in jedes Loch 4 eine Distanzbuchse 9 eingesetzt, durch die sich der Stehbolzen 5 mit seitlichem Spiel erstreckt. Die Distanzbuchse 9 weist einen Schaft 10 und einen Bund 11 auf. Die Länge x des Schaftes 10 entspricht der Dicke des Eingangsflansches 3 plus der Dicke der Flachdichtung 7 im auf den Sollwert zusammengedrückten Zustand. Wenn die Mutter 6 auf Block angezogen ist, also der Schaft 10 am Zylinderkopf und der Bund 11 am Eingangsflansch anliegt, ist einerseits die Flachdichtung 7 so weit zusammengedrückt, daß eine zuverlässige Dichtigkeit gewährleistet ist, andererseits jedoch eine Verschiebung des Eingangsflansches 3 relativ zum Zylinderkopf 8 aufgrund des Spiels zwischen den Stehbolzen 5 und der Distanzbuchse 9 möglich ist Wenn die Distanzbuchse 9 ohne Bund 11 ausgeführt ist, wird die Mutter 6 als Bundmutter ausgebildet, wie später in Verbindung mit 5 beschrieben wird. Die Distanzbuchse 9 kann mit dem Flansch 3 z.B. durch Kleben oder Einpressen unverlierbar verbunden sein.
Das Ausführungsbeispiel von 4 unterscheidet sich von demjenigen von 2 nur dadurch, daß die in 2 gezeigte Distanzbuchse 9 mit der Mutter 6 einstückig ist, wobei nun das notwendige seitliche Spiel zwischen der Distanzbuchse und dem Loch 4 vorgesehen ist. Wenn diese Distanzmutter so auf den Stehbolzen 5 aufgeschraubt ist, daß sie einerseits am Zylinderkopf 8 und andererseits am Flansch 3 anliegt, ist die Dichtigkeit und die Verschiebbarkeit der Flanschverbindung gewährleistet.
Beim dritten Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist das Distanzelement ein Zylinder 12, der mit dem Stehbolzen 5 einstückig ist und mit seitlichem Spiel in dem Loch 4 sitzt, so daß sich der Flansch 3 relativ zum Zylinderkopf 8 verschieben kann. Die Länge des Zylinder 12 entspricht wiederum dem Wert x in 2. Die Mutter 6 ist in diesem Fall als Bundmutter ausgebildet, deren Bund 13 auf dem Zylinder 12 und auf dem Flansch 3 aufliegt, wenn die Mutter auf Block angezogen ist.

Claims

Anordnung zur Befestigung eines Abgaskrümmers (1) am Zylinderkopf (8) einer Brennkraftmaschine, der mit Eingangsflanschen (3) versehen ist, die Löcher (4) aufweisen, durch die sich in den Zylinderkopf eingesetzte Stehbolzen (5) erstrecken, auf deren Enden Muttern (6) aufgeschraubt sind, mit denen die Flansche (3) unter Zwischenschaltung einer Flachdichtung (7) an den Zylinderkopf (8) angeschraubt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Loch (4) zwischen der Mutter (6) und dem Zylinderkopf (8) ein Distanzelement (9; 12) angeordnet ist, das mit seitlichem Spiel auf dem Stehbolzen (5) bzw. in dem Loch (4) sitzt und sich am Zylinderkopf (8) abstützt und bei auf Block angezogener Mutter einerseits ein Zusammendrücken der Flachdichtung (7) auf Sollmaß sicherstellt und andererseits eine Verschiebung des Flansches (3) relativ zum Zylinderkopf (8) zuläßt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement eine in das Loch eingesetzte Distanzbuchse (9) ist, deren Innendurchmesser größer ist als der Durchmesser des Stehbolzens (5).
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzbuchse (9) auf ihrem der Mutter (6) zugewandten Ende mit einem Bund (11) versehen ist, über den sich die Mutter (8) auf dem Flansch (3) abstützt.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzbuchse (9) unverlierbar mit dem Flansch (3) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (6) eine Bundmutter ist, deren Bund außerhalb der Distanzbuchse (9) auf dem Flansch (3) aufliegt.
Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzbuchse (9) mit der Mutter (6) einstückig ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement (12) mit dem Stehbolzen (5) einstückig ist und sein Durchmesser kleiner ist als das Loch (4), und daß die Mutter (6) als Bundmutter ausgebildet ist, deren Bund (13) außerhalb des Distanzelements (12) auf dem Flansch (3) aufliegt.