EP0918148A2 - Auspuffkrümmerflansch - Google Patents

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EP0918148A2
EP0918148A2 EP98121752A EP98121752A EP0918148A2 EP 0918148 A2 EP0918148 A2 EP 0918148A2 EP 98121752 A EP98121752 A EP 98121752A EP 98121752 A EP98121752 A EP 98121752A EP 0918148 A2 EP0918148 A2 EP 0918148A2
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flange
sheet metal
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exhaust manifold
flanges
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Gerd DÜRR
Wolfgang Baudisch
Georg Reuther
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Tenneco GmbH
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Heinrich Gillet GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds

Definitions

  • the invention relates to flanges for attaching an exhaust manifold to one Engine block according to the preamble of claim 1.
  • Exhaust manifold that exits from the cylinder outlets of the engine block collect hot exhaust gases and to the exhaust system, consisting of exhaust pipes, catalytic converter and muffler, were originally made as castings manufactured. Compare for example US 28 47 819.
  • the flange forms with whose help the exhaust manifold is screwed to the engine block, the largest Problems. First of all, the flange must be able to be attached in a gas-tight manner. Farther modern engine construction dictates certain shapes and thicknesses of the flanges what results in a high financial outlay when casting.
  • pipe elbows are increasingly used. These consist of Elbow pipes of suitable length and shape, which are welded to a flange.
  • the flanges be gastight and have a high inherent rigidity. The high ones also cause problems Temperatures and the associated thermal expansion differences. Man compare in this respect DE-OS 15 76 357, one for each cylinder outlet has its own small flange.
  • EP 0 178 430 B1 discloses an exhaust manifold with a flange that is composed of four relatively thin sheet metal plates, which at least partially Stainless steel can exist.
  • the metal sheets are punched individually, are made with the help of Dowel holes and dowel pins stacked exactly and finally brazed.
  • the top sheet metal plate is provided with a passage in which a manifold pipe can be welded. This flange is intended for two cylinder outlets.
  • the present invention has for its object one of several Sheet metal composite flange indicate the advantages of the known Constructions.
  • Cylinder 1 + 4 a pair of manifolds and cylinder 2 + 3 a pair of manifolds can be one of the two Pairs of manifolds are completely assembled except for the overlap points.
  • the screws of the Already assembled elbows can then be attached to the pipes mounting manifold are covered. It results in comparison to single flanges unevenly distributed screw positions in the solution according to the invention a relatively even screw pattern, which is a prerequisite for a good Is gastight.
  • the sliding of the Contact surfaces can be improved by a suitable coating.
  • Fig. 1 shows purely schematically an exhaust manifold in side view, which can be done with the help of Stud 4 and nuts 5 are screwed to an engine block 3.
  • the flange is there from two sheet metal plates 1, 2 one above the other, which is based on FIGS. 2 and 3 in more detail should be described.
  • exhaust pipes 6 are welded to an exhaust system (not shown).
  • Fig. 2 shows the first layer 1 of sheet metal plates 11, 12, 13 for producing a flange for the exhaust manifold.
  • the sheet metal plates 11, 12, 13 lie next to one another at a distance.
  • the Fastening openings in particular of the two outer sheet metal plates 11, 13 are extremely unevenly distributed.
  • FIG. 3 shows the flange after applying a second layer 2 of sheet metal plates 21, 22, 23 to the lowest position 1. This creates three partial flanges, the Mounting holes 211 ... 214, 221 ... 225; 231 ... 234 of the upper layer 2 with the corresponding mounting openings of the lower layer 1 are aligned. They also s worn Cylinder outlet openings 421 ... 424 of the upper layer 2 with the cylinder outlet openings of the lower layer 1.
  • the partial flanges can be compensated in the area of the contact surfaces of thermal expansions slide against each other.
  • flanges can be, which consist of a board and several partial flanges and on the Overlap points have a corresponding contour, or that of more than two Sheet metal boards are manufactured and which consist of more than three partial flanges.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Flansch zur Befestigung eines Auspuffkrümmers an einem Motorblock. Der Flansch besteht aus zwei Lagen (1, 2) von passend miteinander verbundenen Blechplatinen (11, 12, 13; 21, 22, 23), die Öffnungen (411, 412, 413, 414; 421, 422, 423, 424), die mit den Zylinderauslässen des Motorblocks fluchten, und Befestigungsöffnungen (111 ... 113; 121 ... 127; 131 ... 133; 211 ... 214; 221 ... 225; 231 ... 234), die auf Stehbolzen am Motorblock aufgesteckt werden, besitzen. Der Flansch besteht aus wenigstens zwei Teilflanschen, wobei die Platinen benachbarter Teilflansche sich im Bereich wenigstens jeweils einer Befestigungsöffnung (213, 127; 234, 125) überlappen. Die Berührungsflächen im Überlappungsbereich können mit einer gleitfähigen Beschichtung versehen sein. <IMAGE> <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft Flansche zur Befestigung eines Auspuffkrümmers an einem Motorblock gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Auspuffkrümmer, die die aus den Zylinderauslässen des Motorblocks austretenden heißen Abgase sammeln und zur Abgasanlage, bestehend aus Abgasrohren, katalytischem Konverter und Schalldämpfer, führen, wurden ursprünglich als Gußteile hergestellt. Man vergleiche beispielsweise die US 28 47 819. Dabei bildet der Flansch, mit dessen Hilfe der Auspuffkrümmer an dem Motorblock angeschraubt wird, die größten Probleme. Zunächst einmal muß der Flansch gasdicht befestigt werden können. Weiterhin schreibt der moderne Motorenbau bestimmte Formen und Dicken der Flansche vor, was beim Gießen zu einem hohen finanziellen Aufwand führt.
Aus diesem Grund werden zunehmend Rohrkrümmer verwendet. Diese bestehen aus Krümmerrohren geeigneter Länge und Form, die an einen Flansch angeschweißt werden.
Auch an die Flansche, mit deren Hilfe die Auspuffkrümmer an den Motorblock geschraubt werden, werden besondere Anforderungen gestellt. Beispielsweise sollen die Flansche gasdicht sein und eine hohe Eigensteifigkeit besitzen. Probleme bereiten auch die hohen Temperaturen und die damit verbundenen thermischen Ausdehnungsdifferenzen. Man vergleiche diesbezüglich die DE-OS 15 76 357, die für jeden Zylinderauslaß einen eigenen kleinen Flansch vorsieht.
Die DE 31 29 351 C2 offenbart einen Flansch, der in Dickenrichtung geteilt ausgebildet ist. Die ankommende Rohrleitung des Krümmers wird nur an dem einen Flanschteil festgeschweißt. Dieses Flanschteil wird seinerseits dann mit dem anderen Flanschteil verschweißt. Dadurch sollen infolge der Wärmebeanspruchung auftretende Kräfte besser aufgefangen werden. Auch hier ist für jeden Zylinderauslaß ein eigener, kleinflächiger Flansch vorgesehen.
Die EP 0 178 430 B1 schließlich offenbart einen Auspuffkrümmer mit einem Flansch, der aus vier relativ dünnen Blechplatinen zusammengesetzt ist, die wenigstens teilweise aus Edelstahl bestehen können. Die Blechplatinen sind einzeln gestanzt, werden mit Hilfe von Paßbohrungen und Paßstiften paßgenau gestapelt und schließlich hart gelötet. Die oberste Blechplatine ist mit einem Durchzug versehen, in den ein Krümmerrohr eingeschweißt werden kann. Dieser Flansch ist für zwei Zylinderauslässe vorgesehen.
Es versteht sich, daß es inzwischen auch gelungen ist, auch aus Blechplatinen zusammengesetzte Flansche herzustellen, die sämtliche Zylinderauslässe, beispielsweise vier bei einem Vierzylindermotor, in einem Stück abzudecken. Abgaskrümmer mit solchen einstückigen Flanschen müssen jedoch sehr steif ausgeführt werden, damit die aus den Temperaturdifferenzen der verschiedenen Einzelteile resultierenden Wärmedehnungen aufgefangen werden können, ohne daß der Flansch undicht wird. Steif bedeutet dabei schwer.
Eine andere Lösung dieses Problems ist Gegenstand der DE 296 15 840 U. Dieser Flansch. besteht aus einem einzigen, tiefgezogenen Blech.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aus mehreren Blechplatinen zusammengesetzten Flansch anzugeben, der die Vorteile der bekannten Konstruktionen miteinander verbindet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Flansch mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Dank der vorliegenden Erfindung können einfache Blechplatinen verwendet werden, die in bekannter Technik gestanzt und anschließend miteinander verbunden werden, z. B. durch Löten, Schweißen oder mechanische Verbindung. Da der Flansch auch aus mehreren Einzelteilen besteht, sind Relativbewegungen der einzelnen Teilflansche bzw. Krümmerrohre zueinander möglich. Die Montagemöglichkeiten sind variabel. Bei der Krümmergestaltung bestehen größere Freiheitsgrade, da an den innenliegenden Zylindern nicht alle Schrauberfreigänge erforderlich sind. Sofern z. B. für einen Vierzylindermotor zwei einzelne Krümmerpaare vorgesehen werden, z. B. Zylinder 1 + 4 ein Krümmerpaar und Zylinder 2 + 3 ein Krümmerpaar, kann eines der beiden Krümmerpaare bis auf die Überlappstellen komplett montiert werden. Die Schrauben der schon montierten Krümmer können dann von den Rohren der anschließend zu montierenden Krümmer verdeckt werden. Es ergibt sich gegenüber Einzelflanschen mit ungleichmäßig verteilten Verschraubungspositionen bei der erfindungsgemäßen Lösung ein relativ gleichmäßiges Verschraubungsbild, was Voraussetzung für eine gute Gasdichtigkeit ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das Gleiten der Berührungsflächen durch eine geeignete Beschichtung verbessert werden.
An den Überlappungsstellen ist es möglich, in der 1. Platine eine enge Befestigungsöffnung zur genauen Positionierung und in der 2. Platine eine größere Befestigungsöffnung vorzusehen, die die Relativbewegung ermöglicht.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1
rein schematisch einen Auspuffkrümmer, angeschraubt an einem Motorblock,
Fig. 2
eine Draufsicht auf die unterste Lage eines aus zwei Lagen von Blechplatinen hergestellten Flansches und
Fig. 3
eine Draufsicht auf den unter Verwendung einer zweiten Lage von Blechplatinen fertiggestellten Flansch.
Fig. 1 zeigt rein schematisch einen Auspuffkrümmer in Seitenansicht, der mit Hilfe von Stehbolzen 4 und Muttern 5 an einen Motorblock 3 angeschraubt ist. Der Flansch besteht aus zwei Blechplatinen 1, 2 übereinander, die anhand der Fig. 2 und 3 noch im einzelnen beschrieben werden sollen. Am Flansch 1, 2 sind Abgasrohre 6 angeschweißt, die zu einer Abgasanlage (nicht dargestellt) führen.
Fig. 2 zeigt die erste Lage 1 von Blechplatinen 11, 12, 13 zur Herstellung eines Flansches für den Auspuffkrümmer. Man erkennt drei getrennte Blechplatinen 11, 12, 13 mit Befestigungsöffnungen 111 ... 113; 121 ... 127; 131 ... 133 und Zylinderauslaßöffnung 411 ... 414. Die Blechplatinen 11, 12, 13 liegen mit Abstand nebeneinander. Die Befestigungsöffnungen insbesondere der beiden außenliegenden Blechplatinen 11, 13 sind ausgesprochen ungleichmäßig verteilt.
Fig. 3 zeigt den Flansch nach Aufbringen einer zweiten Lage 2 von Blechplatinen 21, 22, 23 auf die unterste Lage 1. Dadurch entstehen drei Teilflansche, wobei die Befestigungsöffnungen 211 ... 214, 221 ... 225; 231 ... 234 der oberen Lage 2 mit den entsprechenden Befestigungsöffnungen der unteren Lage 1 fluchten. Ebenso fluchten die Zylinderauslaßöffungen 421 ... 424 der oberen Lage 2 mit den Zylinderauslaßöffungen der unteren Lage 1.
Im Bereich jeweils wenigstens einer Befestigungsöffnung 213, 127; 234, 125 überlappen sich die Platinen 21, 12; 23, 12 benachbarter Teilflansche. Auf diese Weise können die Teilflansche auf denselben Stehbolzen 4 aufgesteckt und gemeinsam festgeschraubt werden, so daß dann alle Teilflansche gleichmäßig verteilt verschraubt sind.
Gleichzeitig können die Teilflansche im Bereich der Berührungsflächen zum Ausgleich von Wärmedehnungen gegeneinander gleiten.
Falls erforderlich, kann dies durch eine geeignete Beschichtung (nicht sichtbar) verbessert werden.
Es versteht sich, daß das erfindungsgemäße Prinzip auch bei Flanschen angewendet werden kann, die aus einer Platine und mehreren Teilflanschen bestehen und an den Überlappstellen über eine entsprechende Kontur verfügen, bzw. die aus mehr als zwei Blechplatinen hergestellt werden und die aus mehr als drei Teilflanschen bestehen.

Claims (3)

  1. Flansch zur Befestigung eines Auspuffkrümmers an einem Motorblock (3), hergestellt unter Verwendung von wenigstens zwei Lagen (1, 2) von passend miteinander verbundenen Blechplatinen (11, 12, 13; 21, 22, 23), die Öffnungen (411, 412, 413, 414; 421, 422, 423, 424), die mit den Zylinderauslässen des Motorblocks fluchten, und Befestigungsöffnungen (111 ... 113; 121 ... 127; 131 ... 133; 211 ... 214; 221 ... 225; 231 ... 234), die auf Stehbolzen (4) am Motorblock aufgesteckt werden, besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch aus wenigstens zwei Teilflanschen (11, 12; 12, 22; 13, 23) besteht und daß sich Platinen benachbarterTeilflansche im Bereich wenigstens jeweils einer Befestigungsöffnung (213, 127; 234, 125) überlappen.
  2. Flansch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen im Überlappungsbereich mit geeigneter Beschichtung versehen sind.
  3. Flansch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einige Befestigungsöffnungen (125, 127) an den Überlappungsstellen entsprechend der nötigen Relativbewegungen vergrößert sind.
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