EP0585909A1 - Bearing arrangement for the exhaust manifold of an internal combustion engine - Google Patents

Bearing arrangement for the exhaust manifold of an internal combustion engine Download PDF

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EP0585909A1
EP0585909A1 EP93114009A EP93114009A EP0585909A1 EP 0585909 A1 EP0585909 A1 EP 0585909A1 EP 93114009 A EP93114009 A EP 93114009A EP 93114009 A EP93114009 A EP 93114009A EP 0585909 A1 EP0585909 A1 EP 0585909A1
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EP
European Patent Office
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exhaust manifold
pendulum
rods
housing
bearing
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EP93114009A
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German (de)
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Rolf Bauer
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Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Friedrichshafen GmbH
MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
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    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1805—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
    • F01N13/1811—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body with means permitting relative movement, e.g. compensation of thermal expansion or vibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
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    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F01N13/102—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds having thermal insulation

Definitions

  • the invention relates to a storage device for the exhaust manifold of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, as is known for example from DE 30 18 742 A1.
  • the exhaust manifold according to DE 30 18 742 A1 serves to bring together and transfer the exhaust gases of an internal combustion engine into an exhaust gas turbocharger.
  • the exhaust manifold is arranged in a housing.
  • the high temperature load on the exhaust manifold leads to large thermal expansions. So that thermal stresses are avoided, the exhaust manifold is only firmly connected to the housing with screws in a central cross section, so that an unimpeded linear expansion of the exhaust manifold is possible in both longitudinal directions. Further attachment points, which are arranged on both sides of the exhaust manifold along the length, are designed so that they do not hinder axial displacements.
  • DE-OS 27 00 565 shows a section of an exhaust manifold for an internal combustion engine which consists of a straight section and an angled section connected to it.
  • the exhaust manifold is attached to the internal combustion engine by means of flanges on the angled section.
  • the other end of the straight section is assembled via an axial compensator with corresponding further pipe sections for the exhaust manifold. Since the straight sections are relatively long, they are supported by pendulum bars to avoid vibrations. So that there is no tension caused by the pendulum rods, they are arranged in two planes and compensatory movements in the direction of the longitudinal axes of the two sections are possible.
  • the pendulum rods are each connected to the exhaust manifold and support structure with ball joints. However, a storage of the exhaust manifold without force is not achieved due to the attachment with flanges.
  • a pendulum support is also used for support, which is connected to an exhaust pipe and is articulated on the support structure.
  • the pendulum support allows compensatory movements of the exhaust pipe across its direction of expansion. Displacements of the exhaust pipe transversely to its longitudinal axis are caused by pipes connected at an angle to it, which transfer exhaust gas from the gas engine into the exhaust pipe, and which are subjected to changes in length due to thermal stress.
  • the compensating movements of the pendulum support prevent inadmissible thermal stresses in the exhaust pipe system. Since the exhaust pipe is provided with a lining and therefore has a considerable weight, the weight of the Exhaust pipe balanced with the help of pulleys and a counterweight. It is thus possible for the exhaust pipe to be tracked in an informal manner in accordance with the expansion of the transfer pipes because the transfer pipes are not weighed down by the weight of the bricked-up pipe.
  • the invention has for its object to show a bearing device for an exhaust manifold, with which a play-free seat of the exhaust manifold is possible at any temperature load, but the temperature load has no significant influence on the bearing forces.
  • all bearings are formed with two bipod-shaped pendulum supports which are inclined towards one another in order to achieve a stable equilibrium position of the exhaust manifold.
  • the pendulum rods are preferably symmetrical with respect to the vertical and transverse axes and the vertical and longitudinal axes spanned levels arranged. It is seen as a particular advantage that a suitable displacement of the exhaust manifold relative to the surrounding housing can be achieved by a suitable choice of arrangement, length and inclination of the pendulum rods. It is then achieved in particular that the recesses in the exhaust manifold for the passage of the exhaust gases assume a defined position with respect to the transfer pipes on the cylinders of the internal combustion engine at a predetermined temperature load.
  • three pendulum rods are distributed over the circumference to a tripod, which allow a particularly safe support of the exhaust pipe in the axial direction. By bracing in the axial direction, a play-free, stable contact of the pendulum rods in their bearing shells is ensured.
  • the introduction of the necessary force is carried out by a further pendulum rod, the housing end, which is loaded, for example, with a spring, is guided radially displaceably, and which is inclined in the direction of the force to be introduced. It is expedient if the introduction of force lies in a plane spanned by the vertical axis and the longitudinal axis of the exhaust gas manifold.
  • the bracing can also be carried out according to claim 5 by means of a threaded bushing with which a pendulum rod is braced against the exhaust manifold.
  • the component elasticities serve as elasticity.
  • the pendulum rods of the bearing devices are preferably loaded under pressure, which makes it possible to produce the pendulum rods with rounded ends, and also to design the receiving shells on the exhaust manifold and the housing in a correspondingly simple manner.
  • the exhaust manifold 1 shown in longitudinal section in the direction of section lines II of FIG. 2, shown in FIG. 1, which is shown with bearings placed in the sectional plane, is essentially a straight piece of pipe with circumferential openings for merging the exhaust manifolds from the combustion chambers of one not shown Exhaust gases emerging internal combustion engine trained.
  • the exhaust manifolds, also not shown, are not connected to the exhaust manifold 1 or in any case do not hinder the free expansion of the exhaust manifold 1.
  • the exhaust manifold 1 is on three pendulum rods 2, 3, 4 and 5, 6, 7 in Supported housing 8.
  • the pendulum bars 2, 3, 4 in a first cross section and the pendulum bars 5, 6, 7 in a second cross section are with respect to the vertical axis 9 and one Transverse axis spanned plane each arranged symmetrically.
  • the bearing shells 13 attached to the exhaust gas manifold 1 are located in the corners of an isosceles triangle symmetrical to the vertical axis 9.
  • the pendulum rods 2, 3, 4 and 5, 6, 7 are each arranged in the form of a flat tripod inclined to the longitudinal axis of the exhaust manifold 1.
  • the inclination of the pendulum rods 2, 3, 4 in the first cross section is opposite to the inclination of the pendulum rods 5, 6, 7 in the second cross section.
  • the pendulum rods themselves are made from simple rods with rounded ends, which bear under pressure in the bearing shells 14 of the housing 8 and in the bearing shells 13 of the exhaust gas manifold 1. Expensive ball heads and corresponding bearing shells encompassing the ball heads would be necessary if there was a train load.
  • the bearing shells 14 on the housing 8 are formed from bushings 10 inserted therein, which are provided with covers 11 which can be screwed therein.
  • the covers 11, like the bearing shells 13, are formed on the inside with hemispherical or conical bearing surfaces.
  • the pendulum rod 7 is loaded on its housing-side bearing shell 15 with a prestressed, radially arranged coil spring 12.
  • the cover 16 of the corresponding bearing shell 15 is guided in its bushing 17 in a radially displaceable manner.
  • a force is introduced from the outside by the helical spring 12 which is essentially constant regardless of the temperature load. This force introduced generates reaction forces at a predetermined level at the other bearings.
  • a threaded bushing can also serve as the bracing device, with which the bearing shell 14 of the pendulum rod 7 is braced against the exhaust gas manifold 1.
  • the component elasticities act in the same way as the coil spring 12.
  • the elastic bracing Due to the elastic bracing, no play of all pendulum rods in their receptacles is guaranteed in all bearing points, regardless of the state of expansion of the exhaust gas manifold.
  • the length of the pendulum rods their arrangement or their Tilting a targeted displacement of the exhaust manifold can be achieved.
  • the recesses in the exhaust manifold for the passage of the exhaust gases assume a defined position at a predetermined temperature load in relation to the exhaust manifolds.
  • the cover 11 in which the pendulum rod 2 is mounted is provided with a hexagon. The inclination of the pendulum rods depends on the screw-in depth.
  • the pendulum rod 7 can be braced by means of a threaded bushing.
  • the bearing shell 15 for the pendulum rod 7 can be designed in the same way as the bearing shell 14 for the pendulum rod 2.
  • the pendulum rod 7 can also be omitted, and still a stable support of the exhaust manifold can be achieved if the exhaust manifold is only supported by the pendulum supports acting on the underside in the orientation according to the figures and is braced against an elastic bearing on the top, so that a force acting opposite to the direction of the vertical axis is introduced into the exhaust manifold.
  • the bearing 18 shown in Fig. 4 can support the exhaust manifold instead of the pendulum rods 2, 3, 4.
  • the free expansion of the exhaust manifold is not suppressed because the bearing 18 is a point-like support.
  • no transverse movements of the support point against the housing 8 are possible.
  • rotations of the exhaust manifold around axes parallel to the vertical, transverse and longitudinal axes of the exhaust manifold are possible.
  • the projecting ends of a pin 19 connected to the exhaust manifold 1 are formed with round end surfaces which engage in receptacles 20, 21 with corresponding spherical surfaces for any rotational movements of the exhaust manifold. Together with the pendulum bars 5, 6, 7 in the second cross section, this also results in a Force-free support with bearing reactions that are essentially independent of the temperature load.

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Abstract

The invention relates to a bearing for the exhaust manifold (1) of an internal combustion engine on rocker rods (2, 3, 4, 5, 6, 7), of which two rocker rods (3, 4) and in one suitable embodiment preferably three rocker rods (2, 3, 4) act on a first cross-section, and in a further preferred embodiment two further rocker rods (5, 6) act on a second cross-section. In elastic deformation of the exhaust manifold (1) on a further bearing, which is preferably also designed with a rocker rod (7) and acts in the area of the second cross-section, constant bearing forces occur, essentially irrespective of the thermal load and determined by the magnitude of the deformation, which keep the exhaust manifold (1) in a safe seat, free from play, without harmful stresses thereby being introduced. In addition, the position of the exhaust manifold (1) under a certain thermal load can be influenced by a suitable choice of the arrangement and length of the rocker rods (2, 3, 4, 5, 6, 7). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagereinrichtung für die Abgassammelleitung einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie beispielsweise aus der DE 30 18 742 A1 als bekannt hervorgeht.The invention relates to a storage device for the exhaust manifold of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, as is known for example from DE 30 18 742 A1.

Die Abgassammelleitung nach der DE 30 18 742 A1 dient zur Zusammenführung und Überleitung der Abgase einer Brennkraftmaschine in einen Abgasturbolader. Um Energieverluste durch Abkühlung der Abgase zu vermeiden, ist die Abgassammelleitung in einem Gehäuse angeordnet. Die hohe Temperaturbelastung der Abgassammelleitung führt zu großen Wärmedehnungen. Damit Wärmespannungen vermieden werden, ist die Abgassammelleitung lediglich in einem Mittelquerschnitt mit Schrauben fest mit dem Gehäuse verbunden, so daß eine ungehinderte Längenausdehnung der Abgassammelleitung in beide Längsrichtungen möglich ist. Weitere Befestigungspunkte, die auf beiden Seiten der Abgassammelleitung über der Länge verteilt angeordnet sind, sind so ausgebildet, daß sie Axialverschiebungen nicht behindern. Eine Behinderung der axialen Ausdehnung der Abgassammelleitung hätte Einspannkräfte zur Folge, die im Einspannbereich zu bleibenden Verformungen und damit zur Beschädigung der Abgassammelleitung führen würden. Aber auch eine Ausdehnung in radialer Richtung darf nicht unterdrückt werden, wenn Wärmespannungen gänzlich vermieden werden sollen. Mit der beschriebenen Lagereinrichtung ist Spannungsfreiheit nicht gegeben. Auch ein fester spielfreier Sitz der Abgassammelleitung wird nicht erzielt. Denn um Längsverschiebungen der Abgassammelleitung ungehindert zu ermöglichen, ist an den Befestigungspunkten Spiel nötig. Wenn aber kein sicherer, einwandfreier Sitz der Abgassammelleitung gewährleistet ist, ist dies dynamischer Beanspruchung nicht zuträglich.The exhaust manifold according to DE 30 18 742 A1 serves to bring together and transfer the exhaust gases of an internal combustion engine into an exhaust gas turbocharger. In order to avoid energy losses due to cooling of the exhaust gases, the exhaust manifold is arranged in a housing. The high temperature load on the exhaust manifold leads to large thermal expansions. So that thermal stresses are avoided, the exhaust manifold is only firmly connected to the housing with screws in a central cross section, so that an unimpeded linear expansion of the exhaust manifold is possible in both longitudinal directions. Further attachment points, which are arranged on both sides of the exhaust manifold along the length, are designed so that they do not hinder axial displacements. A hindrance to the axial expansion of the exhaust manifold would result in clamping forces that would lead to permanent deformations in the clamping area and thus to damage to the exhaust manifold. But expansion in the radial direction must not be suppressed if thermal stresses are to be avoided entirely. With the described storage facility there is no lack of voltage. A firm, play-free fit of the exhaust manifold is also not achieved. Because unhindered by longitudinal displacements of the exhaust manifold allow, clearance is required at the attachment points. However, if the exhaust manifold is not securely and properly seated, this is not conducive to dynamic stress.

In der DE-OS 27 00 565 ist ein Abschnitt einer Abgassammelleitung für eine Brennkraftmaschine dargestellt, die aus einem geraden Teilstück und einem damit verbundenen abgewinkelten Teilstück besteht. An dem abgewinkelten Teilstück ist die Abgassammelleitung mittels Flanschen an der Brennkraftmaschine befestigt. Das andere Ende des geraden Teilstücks ist über einen Axialkompensator mit entsprechenden weiteren Rohrabschnitten zur Abgassammelleitung zusammengesetzt. Da die geraden Teilstücke relativ lang sind, sind sie, um Schwingungen zu vermeiden, durch Pendelstäbe abgestützt. Damit keine Verspannungen durch die Pendelstäbe auftreten, sind diese in zwei Ebenen angeordnet und es sind Ausgleichsbewegungen in Richtung der Längsachsen der beiden Teilstücke möglich. Die Pendelstäbe sind an Abgassammelleitung und Tragstruktur jeweils mit Kugelgelenken angebunden. Eine zwangskraftfreie Lagerung der Abgassammelleitung wird jedoch wegen der Befestigung mit Flanschen nicht erreicht.DE-OS 27 00 565 shows a section of an exhaust manifold for an internal combustion engine which consists of a straight section and an angled section connected to it. The exhaust manifold is attached to the internal combustion engine by means of flanges on the angled section. The other end of the straight section is assembled via an axial compensator with corresponding further pipe sections for the exhaust manifold. Since the straight sections are relatively long, they are supported by pendulum bars to avoid vibrations. So that there is no tension caused by the pendulum rods, they are arranged in two planes and compensatory movements in the direction of the longitudinal axes of the two sections are possible. The pendulum rods are each connected to the exhaust manifold and support structure with ball joints. However, a storage of the exhaust manifold without force is not achieved due to the attachment with flanges.

Bei einer Abgasleitung bei einem Gasmotor nach der DE-PS 335 966 wird zur Unterstützung ebenfalls eine Pendelstütze verwendet, die mit einer Abgasleitung verbunden ist und auf der Tragstruktur gelenkig gelagert ist. Die Pendelstütze erlaubt Ausgleichsbewegungen der Abgasleitung quer zu ihrer Ausdehnungsrichtung. Verschiebungen der Abgasleitung quer zu ihrer Längsachse werden hervorgerufen durch mit ihr im Winkel verbundene Rohre, die Abgas vom Gasmotor in die Abgasleitung überführen, und die Längenänderungen durch Temperaturbelastung unterworfen sind. Durch die Ausgleichsbewegungen der Pendelstütze werden unzulässige Wärmespannungen im Abgasleitungssystem vermieden. Da die Abgasleitung mit einer Ausmauerung versehen ist und deshalb ein erhebliches Gewicht aufweist, wird das Gewicht der Abgasleitung mit Hilfe von Umlenkrollen und einem Gegengewicht ausgeglichen. Es ist so eine zwanglose Nachführung der Abgasleitung entsprechend der Ausdehnung der Überleitungsrohre möglich, weil die Überleitungsrohre nicht durch die Gewichtskräfte der ausgemauerten Leitung beschwert sind.In the case of an exhaust pipe in a gas engine according to DE-PS 335 966, a pendulum support is also used for support, which is connected to an exhaust pipe and is articulated on the support structure. The pendulum support allows compensatory movements of the exhaust pipe across its direction of expansion. Displacements of the exhaust pipe transversely to its longitudinal axis are caused by pipes connected at an angle to it, which transfer exhaust gas from the gas engine into the exhaust pipe, and which are subjected to changes in length due to thermal stress. The compensating movements of the pendulum support prevent inadmissible thermal stresses in the exhaust pipe system. Since the exhaust pipe is provided with a lining and therefore has a considerable weight, the weight of the Exhaust pipe balanced with the help of pulleys and a counterweight. It is thus possible for the exhaust pipe to be tracked in an informal manner in accordance with the expansion of the transfer pipes because the transfer pipes are not weighed down by the weight of the bricked-up pipe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagereinrichtung für eine Abgassammelleitung aufzuzeigen, mit der ein spielfreier Sitz der Abgassammelleitung bei jeder Temperaturbelastung möglich ist, wobei die Temperaturbelastung aber keinen wesentlichen Einfluß auf die Lagerkräfte hat.The invention has for its object to show a bearing device for an exhaust manifold, with which a play-free seat of the exhaust manifold is possible at any temperature load, but the temperature load has no significant influence on the bearing forces.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ein gegen die Abgassammelleitung elastisch verspanntes Lager, zwei Pendelstäbe sowie ein weiteres Lager dienen nach Anspruch 1 als Abstützungen der Abgassammelleitung. Durch die Verspannung wird eine definierte, im wesentlichen konstante Kraft in die Abgassammelleitung eingeleitet, durch die die als Zweibein angeordneten Pendelstäbe belastet sind, so daß sie in einer stabilen Lage gehalten werden. Das weitere Lager erlaubt wenigstens relative Verdrehungen der Abgassammelleitung gegen das Gehäuse. Vorzugsweise sind die Pendelstäbe auf der Unterseite der Abgassammelleitung angeordnet und so ausgerichtet, daß sie einer entgegengesetzt zur Richtung der Hochachse wirkenden Kraft entgegenwirken. Es wird ein spielfreier Sitz der Abgasleitung erreicht, wobei zugleich die Höhe der Lagerreaktionen und der in die Abgasleitung eingeleiteten Kräfte begrenzt ist, so daß schädliche Spannungen vermieden werden.This object is achieved in a generic device by the characterizing features of claim 1. An elastically braced against the exhaust manifold, two pendulum rods and another bearing serve as supports for the exhaust manifold according to claim 1. Due to the bracing, a defined, essentially constant force is introduced into the exhaust manifold, through which the pendulum rods arranged as bipods are loaded, so that they are held in a stable position. The further bearing allows at least relative rotations of the exhaust manifold against the housing. The pendulum rods are preferably arranged on the underside of the exhaust manifold and aligned so that they counteract a force acting opposite to the direction of the vertical axis. A backlash-free fit of the exhaust gas line is achieved, the level of the bearing reactions and the forces introduced into the exhaust gas line being limited at the same time, so that harmful voltages are avoided.

Nach Anspruch 2 sind alle Lager mit zwei Zweibeine bildenden Pendelstützen ausgebildet, die gegeneinander geneigt sind, um eine stabile Gleichgewichtslage der Abgassammelleitung zu erreichen. Vorzugsweise sind die Pendelstäbe symmetrisch zu von der Hoch- und Querachse und der Hoch- und Längsachse aufgespannten Ebenen angeordnet. Als besonderer Vorteil wird gesehen, daß durch geeignete Wahl von Anordnung, Länge und Schrägstellung der Pendelstäbe eine gezielte Verschiebung der Abgassammelleitung gegenüber dem umgebenden Gehäuse erreicht werden kann. Damit wird dann insbesondere erreicht, daß die Aussparungen in der Abgassammelleitung zum Übertritt der Abgase bei einer vorgegebenen Temperaturbelastung eine definierte Lage bezüglich der Überleitungsrohre an den Zylindern der Brennkraftmaschine einnehmen. Nach Anspruch 3 sind drei Pendelstäbe über dem Umfang verteilt zu einem Dreibein angeordnet, die eine besonders sichere Abstützung der Abgasleitung in axialer Richtung erlauben. Durch Verspannung in axialer Richtung wird für eine spielfreie, stabile Anlage der Pendelstäbe in ihren Lagerschalen gesorgt. Nach Anspruch 4 erfolgt die Einleitung der notwendigen Kraft durch einen weiteren Pendelstab, dessen gehäuseseitiges Ende, das beispielsweise mit einer Feder belastet ist, radial verschieblich geführt ist, und der in Richtung der einzuleitenden Kraft geneigt ist. Es ist dabei zweckmäßig, wenn die Krafteinleitung in einer von der Hochachse und der Längsachse der Abgassammelleitung aufgespannten Ebene liegt. Die Verspannung kann nach Anspruch 5 auch mittels einer Gewindebuchse erfolgen, mit der ein Pendelstab gegen die Abgassammelleitung verspannt wird. Als Elastizität dienen die Bauteilelastizitäten. Nach Anspruch 6 sind die Pendelstäbe der Lagereinrichtungen vorzugsweise auf Druck belastet, was es erlaubt die Pendelstäbe mit abgerundeten Enden herzustellen, und auch die Aufnahmeschalen an Abgassammelleitung und Gehäuse entsprechend einfach auszubilden.According to claim 2, all bearings are formed with two bipod-shaped pendulum supports which are inclined towards one another in order to achieve a stable equilibrium position of the exhaust manifold. The pendulum rods are preferably symmetrical with respect to the vertical and transverse axes and the vertical and longitudinal axes spanned levels arranged. It is seen as a particular advantage that a suitable displacement of the exhaust manifold relative to the surrounding housing can be achieved by a suitable choice of arrangement, length and inclination of the pendulum rods. It is then achieved in particular that the recesses in the exhaust manifold for the passage of the exhaust gases assume a defined position with respect to the transfer pipes on the cylinders of the internal combustion engine at a predetermined temperature load. According to claim 3, three pendulum rods are distributed over the circumference to a tripod, which allow a particularly safe support of the exhaust pipe in the axial direction. By bracing in the axial direction, a play-free, stable contact of the pendulum rods in their bearing shells is ensured. According to claim 4, the introduction of the necessary force is carried out by a further pendulum rod, the housing end, which is loaded, for example, with a spring, is guided radially displaceably, and which is inclined in the direction of the force to be introduced. It is expedient if the introduction of force lies in a plane spanned by the vertical axis and the longitudinal axis of the exhaust gas manifold. The bracing can also be carried out according to claim 5 by means of a threaded bushing with which a pendulum rod is braced against the exhaust manifold. The component elasticities serve as elasticity. According to claim 6, the pendulum rods of the bearing devices are preferably loaded under pressure, which makes it possible to produce the pendulum rods with rounded ends, and also to design the receiving shells on the exhaust manifold and the housing in a correspondingly simple manner.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben; es zeigen

Fig. 1
eine Abgassammelleitung im Längsschnitt mit aus Pendelstäben bestehender Lagereinrichtung in Richtung der in Figur 2 eingezeichneten Schnittlinie I-I gesehen, wobei die Lager in die Schnittebene hineingelegt dargestellt sind;
Fig. 2
die Anordnung der Lager in einer ersten Querschnittsebene der Abgassammelleitung in Richtung der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinien II-II gesehen;
Fig. 3
die Anordnung der Lager in einer zweiten Querschnittsebene der Abgassammelleitung in Richtung der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinien III-III gesehen, wobei eines der Lager elastisch unterstützt ist;
Fig. 4
eine Fig. 2 entsprechende Querschnittsansicht der Abgassammelleitung, wobei jedoch anstelle der drei Pendelstäbe, die im ersten Querschnitt angreifen, andere Lagermittel verwendet sind.
An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below; show it
Fig. 1
an exhaust manifold in longitudinal section with storage facility consisting of pendulum rods in Direction of the section line II drawn in Figure 2 seen, the bearings are shown laid in the section plane;
Fig. 2
seen the arrangement of the bearings in a first cross-sectional plane of the exhaust manifold in the direction of the section lines II-II shown in Fig. 1;
Fig. 3
seen the arrangement of the bearings in a second cross-sectional plane of the exhaust manifold in the direction of the section lines III-III shown in FIG. 1, one of the bearings being elastically supported;
Fig. 4
a cross-sectional view corresponding to Fig. 2 of the exhaust manifold, but instead of the three pendulum rods that attack in the first cross section, other storage means are used.

Die in Fig. 1 im Längsschnitt in Richtung der Schnittlinien I-I der Fig. 2 gesehen gezeichnete Abgassammelleitung 1, die mit in die Schnittebene hineingelegten Lagern dargestellt ist, ist im wesentlichen als gerades Rohrstück mit Umfangsöffnungen zum Zusammenführen der über Abgaskrümmer aus den Brennräumen einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine austretenden Abgase ausgebildet. Die ebenfalls nicht dargestellten Abgaskrümmer sind mit der Abgassammelleitung 1 nicht verbunden oder behindern jedenfalls die freie Ausdehnung der Abgassammelleitung 1 nicht. In zwei Querschnitten, die in den Figuren 2 und 3 entsprechend den in der Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinien II-II und III-III dargestellt sind, ist die Abgassammelleitung 1 an jeweils drei Pendelstäben 2, 3, 4 und 5, 6, 7 im Gehäuse 8 abgestützt. Die Pendelstäbe 2, 3, 4 in einem ersten Querschnitt und die Pendelstäbe 5, 6, 7 in einem zweiten Querschnitt sind bezüglich der von der Hochachse 9 und einer Querachse aufgespannten Ebene jeweils symmetrisch angeordnet. Die an der Abgassammelleitung 1 angebrachten Lagerschalen 13 liegen in den Ecken eines zur Hochachse 9 symmetrischen gleichschenkligen Dreiecks. Wie die Figuren erkennen lassen, sind die Pendelstäbe 2, 3, 4 und 5, 6, 7 jeweils in Form eines flachen Dreibeines gegen die Längsachse der Abgassammelleitung 1 geneigt angeordnet. Die Neigung der Pendelstäbe 2, 3, 4 im ersten Querschnitt ist entgegengesetzt zur Neigung der Pendelstäbe 5, 6, 7 im zweiten Querschnitt. Die Pendelstäbe selbst sind aus einfachen Stäben mit gerundeten Enden hergestellt, die unter Druck in den Lagerschalen 14 des Gehäuses 8 und in den Lagerschalen 13 der Abgassammelleitung 1 anliegen. Bei Belastung auf Zug wären teure Kugelköpfe und entsprechende, die Kugelköpfe umfassende Lagerschalen nötig. Die Lagerschalen 14 am Gehäuse 8 werden aus darin eingesetzten Buchsen 10 gebildet, die mit darin einschraubbaren Deckeln 11 versehen sind. Die Deckel 11 sind, wie auch die Lagerschalen 13, auf der Innenseite mit halbkugelförmigen oder kegelförmigen Lagerflächen ausgebildet. Der Pendelstab 7 ist an seiner gehäuseseitigen Lagerschale 15 mit einer vorgespannten, radial angeordneten Schraubenfeder 12 belastet. Zugleich ist der Deckel 16 der entsprechenden Lagerschale 15 radial verschieblich in seiner Buchse 17 geführt. Durch die Schraubenfeder 12 wird von außen eine Kraft eingeleitet, die unabhängig von der Temperaturbelastung im wesentlichen konstant ist. Diese eingeleitete Kraft erzeugt an den anderen Lagern Reaktionskräfte in vorbestimmter Höhe. Anstelle einer Feder kann als Verspanneinrichtung auch eine Gewindebuchse dienen, mit der die Lagerschale 14 des Pendelstabs 7 gegen die Abgassammelleitung 1 verspannt ist. Die Bauteilelastizitäten wirken in entsprechender Weise wie die Schraubenfeder 12.The exhaust manifold 1 shown in longitudinal section in the direction of section lines II of FIG. 2, shown in FIG. 1, which is shown with bearings placed in the sectional plane, is essentially a straight piece of pipe with circumferential openings for merging the exhaust manifolds from the combustion chambers of one not shown Exhaust gases emerging internal combustion engine trained. The exhaust manifolds, also not shown, are not connected to the exhaust manifold 1 or in any case do not hinder the free expansion of the exhaust manifold 1. In two cross sections, which are shown in Figures 2 and 3 corresponding to the section lines II-II and III-III shown in Fig. 1, the exhaust manifold 1 is on three pendulum rods 2, 3, 4 and 5, 6, 7 in Supported housing 8. The pendulum bars 2, 3, 4 in a first cross section and the pendulum bars 5, 6, 7 in a second cross section are with respect to the vertical axis 9 and one Transverse axis spanned plane each arranged symmetrically. The bearing shells 13 attached to the exhaust gas manifold 1 are located in the corners of an isosceles triangle symmetrical to the vertical axis 9. As can be seen from the figures, the pendulum rods 2, 3, 4 and 5, 6, 7 are each arranged in the form of a flat tripod inclined to the longitudinal axis of the exhaust manifold 1. The inclination of the pendulum rods 2, 3, 4 in the first cross section is opposite to the inclination of the pendulum rods 5, 6, 7 in the second cross section. The pendulum rods themselves are made from simple rods with rounded ends, which bear under pressure in the bearing shells 14 of the housing 8 and in the bearing shells 13 of the exhaust gas manifold 1. Expensive ball heads and corresponding bearing shells encompassing the ball heads would be necessary if there was a train load. The bearing shells 14 on the housing 8 are formed from bushings 10 inserted therein, which are provided with covers 11 which can be screwed therein. The covers 11, like the bearing shells 13, are formed on the inside with hemispherical or conical bearing surfaces. The pendulum rod 7 is loaded on its housing-side bearing shell 15 with a prestressed, radially arranged coil spring 12. At the same time, the cover 16 of the corresponding bearing shell 15 is guided in its bushing 17 in a radially displaceable manner. A force is introduced from the outside by the helical spring 12 which is essentially constant regardless of the temperature load. This force introduced generates reaction forces at a predetermined level at the other bearings. Instead of a spring, a threaded bushing can also serve as the bracing device, with which the bearing shell 14 of the pendulum rod 7 is braced against the exhaust gas manifold 1. The component elasticities act in the same way as the coil spring 12.

Durch die elastische Verspannung ist unabhängig vom Ausdehnungszustand der Abgassammelleitung stets in allen Lagerpunkten eine spielfreie Anlage aller Pendelstäbe in ihren Aufnahmen gewährleistet. Dabei kann durch geeignete Wahl der Länge der Pendelstäbe, ihrer Anordnung oder ihrer Schrägstellung eine gezielte Verschiebung der Abgassammelleitung erreicht werden. Insbesondere kann auch erreicht werden, daß die Aussparungen in der Abgassammelleitung zum Übertritt der Abgase eine definierte Lage bei einer vorgegebenen Temperaturbelastung gegenüber den Abgaskrümmern einnehmen. Zur Einstellung der Neigung der Pendelstäbe bei der Montage ist beispielsweise der Deckel 11, in dem der Pendelstab 2 gelagert ist, mit einem Sechskant versehen. Von der Einschraubtiefe hängt die Schrägstellung der Pendelstäbe ab. Die Verspannung des Pendelstabs 7 kann, wie erwähnt, durch eine Gewindebuchse erfolgen. In diesem Fall kann die Lagerschale 15 für den Pendelstab 7 in gleicher Weise ausgebildet sein, wie die Lagerschale 14 für den Pendelstab 2.Due to the elastic bracing, no play of all pendulum rods in their receptacles is guaranteed in all bearing points, regardless of the state of expansion of the exhaust gas manifold. Here, by suitable choice of the length of the pendulum rods, their arrangement or their Tilting a targeted displacement of the exhaust manifold can be achieved. In particular, it can also be achieved that the recesses in the exhaust manifold for the passage of the exhaust gases assume a defined position at a predetermined temperature load in relation to the exhaust manifolds. To adjust the inclination of the pendulum rods during assembly, for example, the cover 11 in which the pendulum rod 2 is mounted is provided with a hexagon. The inclination of the pendulum rods depends on the screw-in depth. As mentioned, the pendulum rod 7 can be braced by means of a threaded bushing. In this case, the bearing shell 15 for the pendulum rod 7 can be designed in the same way as the bearing shell 14 for the pendulum rod 2.

Der Pendelstab 7 kann auch weggelassen werden, und dennoch eine stabile Abstützung der Abgassammelleitung erreicht werden, wenn die Abgassammelleitung nur von den an der Unterseite angreifenden Pendelstützen in der Ausrichtung nach den Figuren unterstützt ist und gegen ein elastisches Lager auf der Oberseite verspannt ist, so daß eine entgegengesetzt zur Richtung der Hochachse wirkende Kraft in die Abgassammelleitung eingeleitet wird.The pendulum rod 7 can also be omitted, and still a stable support of the exhaust manifold can be achieved if the exhaust manifold is only supported by the pendulum supports acting on the underside in the orientation according to the figures and is braced against an elastic bearing on the top, so that a force acting opposite to the direction of the vertical axis is introduced into the exhaust manifold.

Das in Fig. 4 dargestellte Lager 18 kann anstelle der Pendelstäbe 2, 3, 4 die Abgassammelleitung unterstützen. Die freie Ausdehnung der Abgassammelleitung wird nicht unterdrückt, da das Lager 18 eine punktförmige Abstützung darstellt. Jedoch sind keine Transversalbewegungen des Abstützpunktes gegen das Gehäuse 8 möglich. Wohl aber sind Drehungen der Abgassammelleitung um Achsen parallel zur Hoch-, Quer- und Längsachse der Abgassammelleitung möglich. Hierzu sind die vorstehenden Enden eines mit der Abgassammelleitung 1 verbunden Stifts 19 mit runden Endflächen ausgebildet, die in Aufnahmen 20, 21 mit entsprechenden Kugelflächen für beliebige Drehbewegungen der Abgassammelleitung eingreifen. Zusammen mit den Pendelstäben 5, 6, 7 im zweiten Querschnitt ergibt sich so ebenfalls eine zwangskraftfreie Abstützung mit von der Temperaturbelastung im wesentlichen unabhängigen Lagerreaktionen.The bearing 18 shown in Fig. 4 can support the exhaust manifold instead of the pendulum rods 2, 3, 4. The free expansion of the exhaust manifold is not suppressed because the bearing 18 is a point-like support. However, no transverse movements of the support point against the housing 8 are possible. However, rotations of the exhaust manifold around axes parallel to the vertical, transverse and longitudinal axes of the exhaust manifold are possible. For this purpose, the projecting ends of a pin 19 connected to the exhaust manifold 1 are formed with round end surfaces which engage in receptacles 20, 21 with corresponding spherical surfaces for any rotational movements of the exhaust manifold. Together with the pendulum bars 5, 6, 7 in the second cross section, this also results in a Force-free support with bearing reactions that are essentially independent of the temperature load.

Claims (6)

Lagereinrichtung für die Abgassammelleitung einer Brennkraftmaschine, wobei in einem die Abgassammelleitung umgebendem Gehäuse Lager zur Unterstützung der Abgassammelleitung in Hoch-, Quer- und Axialrichtung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Lager vorgesehen sind, die mit ein Zweibein bildenden Pendelstäben (3, 4) ausgebildet sind, die sich im Raum zwischen der Abgassammelleitung (1) und dem Gehäuse (8) erstrecken, und an Abgassammelleitung (1) und Gehäuse (8) in Lagerschalen gelenkig abgestützt sind, wobei axiale und radiale Bewegungen der Abgassammelleitung (1) gegen das Gehäuse (8) unter Schwenken der Pendelstäbe (3, 4) möglich sind, daß die Abgassammelleitung (1) in wenigstens einem weiteren Lager (18; 5, 6) abgestützt ist, das wenigstens relative Verdrehungen und freie radiale Ausdehnung der Abgassammelleitung (1) gegen das Gehäuse (8) zuläßt, und daß ein elastisch unterstüztes Lager vorgesehen ist, das mit einer elastischen Verspanneinrichtung zur Einleitung einer externen Kraft in die Abgassammelleitung (1) versehen ist, wodurch die Abgassammelleitung (1) in einer stabilen Gleichgewichtslage in Anlage an den Pendelstäben (3, 4) gehalten ist, wobei aber durch das elastisch unterstützte Lager Relativbewegungen der Abgassammelleitung (1) gegen das Gehäuse (8) nicht behindert werden.Bearing device for the exhaust manifold of an internal combustion engine, bearings being provided in a housing surrounding the exhaust manifold to support the exhaust manifold in the vertical, transverse and axial directions, characterized in that at least two bearings are provided which are connected with pendulum rods (3, 4 ) are formed, which extend in the space between the exhaust manifold (1) and the housing (8), and are articulated on the exhaust manifold (1) and housing (8) in bearing shells, axial and radial movements of the exhaust manifold (1) against the housing (8) is possible by pivoting the pendulum rods (3, 4), that the exhaust gas manifold (1) is supported in at least one further bearing (18; 5, 6), which has at least relative rotations and free radial expansion of the exhaust gas manifold (1 ) against the housing (8), and that an elastically supported bearing is provided, which with an elastic bracing Direction for introducing an external force into the exhaust manifold (1) is provided, whereby the exhaust manifold (1) is held in a stable equilibrium position in contact with the pendulum rods (3, 4), but relative movements of the exhaust manifold (1 ) against the housing (8). Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Unterstützung bildenden Lager mit zwei Zweibeine bildenden Pendelstäben (3, 4 und 5, 6) zwischen Abgassammelleitung (1) und Gehäuse (8) ausgebildet sind, und daß die Pendelstäbe (3, 4) und die Pendelstäbe (5, 6) axial zueinander beabstandet und jeweils gegeneinander geneigt sind, so daß die Abgassammelleitung (1) eine stabile Gleichgewichtslage einnimmt, in der sie durch die mit der Verspanneinrichtung eingeleiteten Kraft gehalten wird.Device according to Claim 1, characterized in that the bearings forming the support are formed with two pendulum rods (3, 4 and 5, 6) forming the exhaust gas manifold (1) and housing (8), and in that the pendulum rods (3, 4) and the pendulum rods (5, 6) are axially spaced from one another and each inclined so that the exhaust manifold (1) assumes a stable equilibrium position in which it is held by the force introduced with the tensioning device. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Pendelstab (2) angreift, der zusammen mit den weiteren Pendelstäben (3, 4) in Form eines flachen Dreibeins angeordnet sind.Device according to claim 2, characterized in that an additional pendulum rod (2) acts, which together with the further pendulum rods (3, 4) are arranged in the form of a flat tripod. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Verspanneinrichtung ein elastisch unterstützter Pendelstab (7) dient, dessen gehäuseseitige Lagerschale (15), die von einer vorgespannten Feder unterstützt ist, radial verschieblich geführt ist, wobei der Pendelstab (7) in Richtung der Wirkungslinie der einzuleitenden Kraft liegt.Device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that an elastically supported pendulum rod (7) is used as the bracing device, the bearing shell (15) on the housing side, which is supported by a prestressed spring, being guided in a radially displaceable manner, the pendulum rod (7) lies in the direction of the line of action of the force to be introduced. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Verspanneinrichtung eine Gewindebuchse dient, mit der die Lagerschale (15) eines Pendelstabs (7) gegen die Abgassammelleitung (1) aufgrund der Bauteilelastizitäten elastisch verspannt ist, wobei der Pendelstab (7) in Richtung der Wirkungslinie der einzuleitenden Kraft liegt.Device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a threaded bushing is used as the tensioning device, with which the bearing shell (15) of a pendulum rod (7) is elastically clamped against the exhaust gas manifold (1) due to the component elasticities, the pendulum rod (7) lies in the direction of the line of action of the force to be introduced. Einrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelstäbe (2, 3, 4, 5, 6, 7) aus Stäben mit gerundeten Enden hergestellt sind, und daß die Reaktionskräfte an den Lagern die Pendelstäbe (2, 3, 4, 5, 6, 7) auf Druck beanspruchen.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pendulum rods (2, 3, 4, 5, 6, 7) are made from rods with rounded ends, and in that the reaction forces on the bearings cause the pendulum rods (2, 3, 4, 5, 6, 7) under pressure.
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