[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung zur Festlegung eines
Auslasskrümmers an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine.
[0002] Bei in Kraftfahrzeugen eingesetzten Brennkraftmaschinen, welche im Allgemeinen als
Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen mit zumindest einer Reihe von in einem Zylinderblock
ausgebildeten Zylindern aufgebaut sind, ist an einer Auslassseite des Zylinderkopfes
ein entlang der Reihe von Zylindern langgestreckter und damit die aus diesen austretenden
Abgasen aufnehmender Auslasskrümmer, allgemein auch als Abgaskrümmer bezeichnet, festgelegt.
Der Auslasskrümmer weist eine im Wesentlichen plane Anlagefläche auf, welche unter
Zwischenlagerung eines Dichtungselements bezüglich einer ebenfalls im Wesentlichen
planen Anlagefläche des Zylinderkopfs abgestützt ist. Der Auslasskrümmer weist an
seinen Längsseiten jeweilige Befestigungsrandbereiche auf. Durch am Zylinderkopf beispielsweise
durch Verschraubung festgelegte Befestigungsbolzeneinheiten sind an den Befestigungsrandbereichen
sich abstützende Befestigungselemente gegen die Befestigungsrandbereiche bzw. dort
jeweils vorgesehene Befestigungselementenabstützflächen bzw. gegen den Zylinderkopf
gepresst, so dass der Auslasskrümmer gegen die Anlagefläche des Zylinderkopfes gepresst
wird, selbstverständlich unter Zwischenlagerung des bereits angesprochenen Dichtungselementes
zur Herstellung eines gasdichten Abschlusses.
[0003] Aus baulichen Gründen kann es erforderlich sein, an zumindest einem der Befestigungsrandbereiche
die bezüglich des Zylinderkopfes einerseits und eines Befestigungselements andererseits
sich abstützenden Befestigungsbolzeneinheiten nicht orthogonal zur Anlagefläche des
Zylinderkopfes, sondern dazu geneigt anzuordnen, um bei der Festlegung des Auslasskrümmers
am Zylinderkopf Zugriff auf die Befestigungsbolzeneinheiten zu haben. Diese geneigte
Anordnung der Befestigungsbolzeneinheiten an zumindest einem der Befestigungsrandbereiche
erfordert eine keilartige Ausgestaltung eines an diesem Befestigungsrandbereich vorgesehenen
Befestigungsflanschbereichs, an welchem das durch diese Befestigungsbolzeneinheiten
gegen den Befestigungsrandbereich gepresste Befestigungselement sich abstützt. Durch
diese geneigte Anordnung der Befestigungsbolzeneinheiten und die keilartige Ausgestaltung
des Befestigungsflanschbereichs entstehen Querkräfte, welche den Auslasskrümmer in
Richtung auf seinen anderen Befestigungsrandbereich bzw. die dort vorgesehenen Befestigungsbolzeneinheiten
und das dort vorgesehene Befestigungselement zu belasten.
[0004] Im Betrieb einer Brennkraftmaschine unterliegt der Auslasskrümmer ebenso wie der
Zylinderkopf einer hohen thermischen und mechanischen Belastung. Durch die am Beginn
eines Verbrennungsbetriebs und nach dem Ende eines Verbrennungsbetriebs auftretenden,
thermisch induzierten Ausdehnungen bzw. Kontraktionen entstehen auch im Bereich der
Festlegung des Auslasskrümmers an dem Zylinderkopf wiederholt Kräfte, welche auch
die zur Festlegung des Auslasskrümmers am Zylinderkopf eingesetzten Befestigungsbolzeneinheiten
stark belasten und, auch unterstützt durch die im Verbrennungsbetrieb auftretenden
Vibrationen, zum Lockern von Befestigungsbolzeneinheiten und einer von einer Soll-Einbaulage
des Auslasskrümmers bezüglich des Zylinderkopfes abweichenden Einbaulage führen können.
[0005] Eine Befestigungsanordnung zur Festlegung eines Auslasskrümmers an einem Zylinderkopf
einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
DE 10 2010 025 657 A1 bekannt. Zwischen einer Befestigungselementabstützfläche eines Befestigungsflanschbereichs
des Auslasskrümmers und einer zur Anlage an einer Anlagefläche eines Zylinderkopfes
vorgesehenen Anlagefläche des Befestigungsflanschbereichs ist ein Keilwinkel im Bereich
von 15° bis 30° gebildet, um eine parallel zur Anlagefläche des Zylinderkopfes wirkende
Kraft zu erzeugen, welche einen anderen Befestigungsflanschbereich des Auslasskrümmers
gegen ein diesen abstützendes und als Widerlager wirkendes Befestigungselement zu
pressen.
[0006] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Befestigungsanordnung zur Festlegung
eines Auslasskrümmers an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine vorzusehen, welche
eine unter starker thermischer und mechanischer Belastung stabile und gegen undefinierte
Bewegungen gesicherte Festlegung des Auslasskrümmers am Zylinderkopf gewährleistet.
[0007] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Befestigungsanordnung zur Festlegung
eines Auslasskrümmers an einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wobei der Auslasskrümmer
eine im Wesentlichen plane erste Anlagefläche zur Abstützung bezüglich einer im Wesentlichen
planen zweiten Anlagefläche des Zylinderkopfes aufweist, wobei der Auslasskrümmer
in einem ersten Befestigungsrandbereich einen keilartigen ersten Befestigungsflanschbereich
mit einer bezüglich der ersten Anlagefläche mit einem ersten Keilwinkel geneigten
ersten Befestigungselementenabstützfläche aufweist, wobei ein erstes Befestigungselement
vermittels wenigstens einer bezüglich des Zylinderkopfes sich abstützenden oder abstützbaren
ersten Befestigungsbolzeneinheit mit einer ersten Befestigungsflanschabstützfläche
gegen die erste Befestigungselementenabstützfläche gepresst oder pressbar ist, wobei
für den ersten Keilwinkel und einen Haftreibungskoeffizienten der Reibwechselwirkung
des ersten Befestigungselements bezüglich des Auslasskrümmers gilt:
wobei:
W1 der erste Keilwinkel ist,
µ der Haftreibungskoeffizient ist.
[0008] Um für die Montage des Auslasskrümmers Zugang zu der wenigstens einen ersten Befestigungsbolzeneinheit
gewährleisten zu können, ist eine erste Befestigungsbolzenlängsachse der wenigstens
einen ersten Befestigungsbolzeneinheit mit einem ersten Längsachsenwinkel bezüglich
der zweiten Anlagefläche ausgehend von dem Zylinderkopf in Richtung auf ein freies
Ende des ersten Befestigungsflanschbereichs zu geneigt.
[0009] Durch die Auswahl des ersten Keilwinkels in dem vorangehend angegebenen Bereich wird
gewährleistet, dass die im Wesentlichen parallel zu den aufeinander zu vorgespannten
Abstützflächen des Auslasskrümmers einerseits und des Zylinderkopfes andererseits
orientierten Kräfte, welche grundsätzlich aufgrund der keilartigen Ausgestaltung des
ersten Befestigungsflanschbereiches zu einer Querbelastung bzw. Querverschiebung des
Auslasskrümmers bezüglich des Zylinderkopfes führen könnten, nur in einem einen Reibkegel
nicht wesentlich übersteigenden Ausmaß auftreten können. Durch diese Begrenzung der
auf den Auslasskrümmer einwirkenden Verschiebekräfte wird gewährleistet, dass auch
bei wiederholt auftretender thermischer und mechanischer Belastung eine ungewünschte
Verschiebung des Auslasskrümmers bzw. ein ungewünschtes Lockern der Befestigungsbolzeneinheiten
nicht auftreten wird.
[0010] Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass für den
ersten Keilwinkel und den Haftreibungskoeffizienten gilt:
vorzugsweise
[0011] Auf diese Art und Weise kann gewährleistet werden, dass die den Auslasskrümmer grundsätzlich
in Richtung Verschieben belastenden Kräfte so gering gehalten sind, dass sie die zwischen
dem ersten Befestigungsflanschbereich und dem ersten Befestigungselement auftretenden
Haftreibungskräfte nicht übersteigen können und somit eine durch die vermittels der
ersten Befestigungsbolzeneinheiten auf den Auslasskrümmer ausgeübten Kräfte induzierte
Querverschiebung des Auslasskrümmers minimiert nicht auftreten kann.
[0012] Bei einer alternativen Ausgestaltungsart, bei welcher die durch Reibwechselwirkung
entstehenden Haftreibungskräfte geringfügig übersteigende Querkräfte zugelassen werden,
wird vorgeschlagen, dass für den ersten Keilwinkel und den Haftreibungskoeffizienten
gilt:
[0013] Für eine Querkräfte ebenfalls im Wesentlichen ausschließende Abstützwechselwirkung
zwischen dem ersten Befestigungselement und der wenigstens einen ersten Befestigungsbolzeneinheit
wird vorgeschlagen, dass das erste Befestigungselement eine zu einer ersten Befestigungsbolzenlängsachse
der wenigstens einen ersten Befestigungsbolzeneinheit im Wesentlichen orthogonale
erste Befestigungsbolzeneinheitabstützfläche zur Abstützung der wenigstens einen ersten
Befestigungsbolzeneinheit bezüglich des ersten Befestigungselements aufweist.
[0014] Um für die Montage des Auslasskrümmers Zugang zu der wenigstens einen ersten Befestigungsbolzeneinheit
gewährleisten zu können, wird vorgeschlagen, dass
die erste Befestigungsbolzenlängsachse der wenigstens einen ersten Befestigungsbolzeneinheit
mit einem ersten Längsachsenwinkel bezüglich der zweiten Anlagefläche ausgehend von
dem Zylinderkopf in Richtung auf ein freies Ende des ersten Befestigungsflanschbereichs
im Bereich zwischen 50° und 70°, bevorzugt mit etwa 60°, geneigt ist. Dabei liegt
vorzugsweise die erste Befestigungsbolzenlängsachse der wenigstens einen ersten Befestigungsbolzeneinheit
in einer zur zweiten Anlagefläche im Wesentlichen orthogonalen Ebene, was letztendlich
bedeutet, dass diese erste Befestigungsbolzenlängsachse im Wesentlichen nur nach außen,
also in Richtung vom Auslasskrümmer weg und in Richtung auf das freie Ende des ersten
Befestigungsflanschbereichs zu geneigt ist, nicht jedoch in der Richtung der Längserstreckung
des Auslasskrümmers, in welcher dieser sich entlang der Reihe von Zylindern in einem
Zylinderblock erstreckt, geneigt ist.
[0015] Um ferner in der Wechselwirkung zwischen der wenigstens einen Befestigungsbolzeneinheit
und dem ersten Befestigungselement Querverschiebungen zwischen diesen beiden Baugruppen,
also Verschiebungen im Wesentlichen quer zur Befestigungsbolzenlängsachse dieser wenigstens
einen ersten Befestigungsbolzeneinheit zu vermeiden, wird weiter vorgeschlagen, dass
ein Befestigungsbolzen der wenigstens einen ersten Befestigungsbolzeneinheit eine
Befestigungsbolzendurchgriffsöffnung in dem ersten Befestigungselement im Wesentlichen
ohne Bewegungsspiel quer zur ersten Befestigungsbolzenlängsachse durchsetzt.
[0016] Um auch an der anderen Seite des Auslasskrümmers eine stabile Anbindung desselben
an den Zylinderkopf zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass der Auslasskrümmer
in einem zweiten Befestigungsrandbereich einen dem ersten Befestigungsflanschbereich
im Wesentlichen entgegengesetzt orientierten zweiten Befestigungsflanschbereich mit
einer bezüglich der ersten Anlagefläche mit einem zweiten Keilwinkel geneigten zweiten
Befestigungselementenabstützfläche aufweist, wobei ein zweites Befestigungselement
vermittels wenigstens einer bezüglich des Zylinderkopfes sich abstützenden oder abstützbaren
zweiten Befestigungsbolzeneinheit gegen den Zylinderkopf gepresst oder pressbar ist
und eine bezüglich der zweiten Anlagefläche mit dem zweiten Keilwinkel geneigte zweite
Befestigungsflanschabstützfläche ausweist. Das zweite Befestigungselement kann vor
Anbringung des Auslasskrümmers am Zylinderkopf festgelegt werden, so dass der Auslasskrümmer
mit seinem ebenfalls keilartig ausgebildeten zweiten Befestigungsflanschbereich unter
das zweite Befestigungselement geschoben werden kann und nachfolgend am ersten Befestigungsrandbereich
eine Festlegung vermittels des ersten Befestigungselements erfolgen kann.
[0017] Vorteilhafterweise ist eine zweite Befestigungsbolzenlängsachse der wenigstens einen
zweiten Befestigungsbolzeneinheit bezüglich der zweiten Anlagefläche mit einem zweiten
Längsachsenwinkel angeordnet, wobei der zweite Längsachsenwinkel im Bereich von 90°
liegt.
[0018] Der zweite Keilwinkel ist vorzugsweise größer als der erste Keilwinkel, und das zweite
Befestigungselement kann eine zur zweiten Befestigungsbolzenlängsachse der wenigstens
einen zweiten Befestigungsbolzeneinheit im Wesentlichen orthogonale zweite Befestigungsbolzeneinheitabstützfläche
zur Abstützung der wenigstens einen zweiten Befestigungsbolzeneinheit bezüglich des
zweiten Befestigungselements aufweisen.
[0019] Um die im Verbrennungsbetrieb auftretenden hohen thermischen und mechanischen Belstungen
aufnehmen zu können, kann der Auslasskrümmer aus Stahl, vorzugsweise ST52, aufgebaut
sein. Auch das mit dem Auslasskrümmer in Reibwechselwirkung tretende erste Befestigungselement
kann aus Stahl, vorzugsweise ebenfalls ST52, aufgebaut sein. Der zwischen dem Auslasskrümmer
und dem Zylinderkopf wirkende Haftreibungskoeffizient liegt insbesondere bei Einsatz
von Stahlmaterial zum Aufbau dieser Baugruppen beispielsweise im Bereich von 0,10
bis 0,14, vorzugsweise im Bereich von 0,11 bis 0,13.
[0020] Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Fahrzeug,
umfassend einen an einem Zylinderblock festgelegten Zylinderkopf und einen vermittels
einer erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung an dem Zylinderkopf festgelegten Auslasskrümmer.
[0021] Nachfolgend wird die Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert
beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine prinzipartige Querschnittansicht eines in einem ersten Befestigungsrandbereich
gemäß der Erfindung mit dem Keilwinkel W1 mit einem Zylinderkopf verbundenen Auslasskrümmers;
- Fig. 2
- eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, welche die Festlegung des Auslasskrümmers
am Zylinderkopf in einem zweiten Befestigungsrandbereich des Auslasskrümmers zeigt.
[0022] Die Fig. 1 und 2 zeigen in vereinfachter Darstellung eine allgemein mit 10 bezeichnete
Befestigungsanordnung, vermittels welcher ein Auslasskrümmer 12 an einem Zylinderkopf
14 einer Brennkraftmaschine festgelegt werden kann. Dabei zeigt die Fig. 1 die Festlegung
des Auslasskrümmers 12 am Zylinderkopf 14 in einem ersten Befestigungsrandbereich
16 des Auslasskrümmers 12, während die Fig. 2 die Festlegung des Auslasskrümmers 12
am Zylinderkopf 14 in einem zweiten Befestigungsrandbereich 18 des Auslasskrümmers
12 zeigt. Es sei darauf hingewiesen, dass der Auslasskrümmer 12 grundsätzlich orthogonal
zu den Zeichenebenen der Fig. 1 und 2 langgestreckt sein kann und sich mit seiner
Längserstreckungsrichtung entlang der in einem Zylinderblock vorgesehenen Zylinder
erstrecken kann.
[0023] Der Auslasskrümmer 12 weist eine plan ausgebildete erste Anlagefläche 20 auf, welche
einer zweiten Anlagefläche 22 des Zylinderkopfes 14 gegenüberliegt. Wie im Folgenden
beschrieben, wird der Auslasskrümmer 12 in Richtung auf die zweite Anlagefläche 22
zu beaufschlagt, wobei zwischen der ersten Anlagefläche 20 und der zweiten Anlagefläche
22 zum Erhalt eines gasdichten Abschlusses ein in den Figuren nicht dargestelltes
Dichtungselement positioniert wird.
[0024] Im ersten Befestigungsrandbereich 16 weist der Auslasskrümmer 12 einen keilartig
ausgebildeten ersten Befestigungsflanschbereich 24 auf. Dieser ist in Richtung auf
den Zylinderkopf 14 zu durch die erste Anlagefläche 20 begrenzt und ist in Richtung
vom Zylinderkopf 14 weg durch eine Befestigungselementenabstützfläche 26 begrenzt.
Zwischen der ersten Anlagefläche 20 und der ersten Befestigungselementenabstützfläche
26 ist ein erster Keilwinkel W
1 gebildet, so dass der erste Befestigungsflanschbereich 24 in Richtung auf ein freies
Ende 28 desselben zu sich verjüngend ausgebildet ist.
[0025] Zur Festlegung des Auslasskrümmers 12 in seinem ersten Befestigungsrandbereich 16
am Zylinderkopf 14 ist vorzugsweise eine Mehrzahl von in der Längserstreckungsrichtung
des Auslasskrümmers 12, also orthogonal zur Zeichenebene der Fig. 1 aufeinander folgenden
ersten Befestigungsbolzeneinheiten 30 vorgesehen. Jede dieser ersten Befestigungsbolzeneinheiten
30 umfasst einen Befestigungsbolzen 32, allgemein auch als Stehbolzen bezeichnet,
der in eine zugeordnete Öffnung 34 im Zylinderkopf 14 eingesetzt, vorzugsweise eingeschraubt
ist. Der Befestigungsbolzen 32 ist also vorzugsweise als Außengewindebolzen ausgebildet,
und die diesen aufnehmende Öffnung 34 im Zylinderkopf 14 ist als Innengewindeöffnung
ausgebildet.
[0026] In Zuordnung zu jeder ersten Befestigungsbolzeneinheit 30 ist im ersten Befestigungsflanschbereich
24 eine beispielsweise zum freien Ende 28 desselben hin offene Befestigungsbolzendurchgriffsöffnung
36 ausgebildet. Durch diese Befestigungsbolzendurchgriffsöffnung 36 erstreckt sich
der Befestigungsbolzen 32 ausgehend vom Zylinderkopf 14 mit seiner ersten Befestigungsbolzenlängsachse
A
1 unter einem ersten Längsachsenwinkel L
1 bezüglich der zweiten Anlagefläche 22 nach außen, also in Richtung vom Auslasskrümmer
12 weg bzw. in Richtung auf das freie Ende 28 des ersten Befestigungsflanschbereichs
24 zu geneigt. Dabei liegt vorzugsweise die erste Befestigungsbolzenlängsachse A
1 in einer zur zweiten Anlagefläche 22 orthogonalen, somit also im Wesentlichen auch
der Zeichenebene der Fig. 1 entsprechenden Ebene. Der Befestigungsbolzen 32 weist
somit keine Neigungswinkelkomponente in Richtung der Längserstreckung des Auslasskrümmers
12 auf.
[0027] Die Befestigungsanordnung 10 umfasst in Zuordnung zum ersten Befestigungsflanschbereich
24 ferner ein erstes Befestigungselement 38. Das erste Befestigungselement 38 erstreckt
sich in Richtung der Längserstreckung des Auslasskrümmers 12 vorzugsweise über den
gesamten ersten Befestigungsrandbereich 16 hinweg und wirkt somit mit den in dieser
Längserstreckungsrichtung des Auslasskrümmers 12 aufeinander folgenden ersten Befestigungsbolzeneinheiten
30 zusammen.
[0028] Das erste Befestigungselement 38 weist eine erste Befestigungsflanschabstützfläche
40 auf, mit welcher dieses an der ersten Befestigungselementenabstützfläche 26 des
ersten Befestigungsflanschbereichs 24 anliegt. In Zuordnung zu jeder ersten Befestigungsbolzeneinheit
30 weist das erste Befestigungselement 38 eine Befestigungsbolzendurchgriffsöffnung
42 auf, in welcher ein jeweiliger Befestigungsbolzen 32 im Wesentlichen ohne Bewegungsspiel
quer zu seiner ersten Befestigungsbolzenlängsachse A
1 aufgenommen ist. Es ist also eine möglichst genaue Passung vorgesehen, welche einerseits
das Aufschieben des ersten Befestigungselements 38 auf die Befestigungsbolzen 32 ermöglicht,
andererseits aber Querverschiebungen des ersten Befestigungselements 38 bezüglich
der Befestigungsbolzen 32 im Wesentlichen nicht zulässt.
[0029] An der vom ersten Befestigungsflanschbereich 24 und somit der ersten Befestigungselementenabstützfläche
28 abgewandten Seite weist das erste Befestigungselement 38 eine Befestigungsbolzeneinheitabstützfläche
44 auf. An dieser zur ersten Befestigungsbolzenlängsachse A
1 im Wesentlichen orthogonal orientierten Befestigungsbolzeneinheitabstützfläche 44
kann sich eine in Gewindeeingriff mit dem Befestigungsbolzen 32 stehende oder bringbare
Befestigungsmutter 46 entweder direkt oder über ein Einlagescheibenelement abstützen.
Durch diese Befestigungsmutter 46 wird beim Anziehen derselben auf das erste Befestigungselement
48 eine im Wesentlichen in Richtung der ersten Befestigungsbolzenlängsachse A
1 und somit entsprechend geneigt zur zweiten Anlagefläche 22 gerichtete Kraft ausgeübt,
welche das erste Befestigungselement 38 gegen den ersten Befestigungsflanschbereich
24, somit also die erste Befestigungsflanschabstützfläche 40 gegen die erste Befestigungselementenabstützfläche
26 presst.
[0030] Auch in dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Befestigungsrandbereich 18 weist der
Auslasskrümmer 12 einen im Wesentlichen keilartig ausgebildeten zweiten Befestigungsflanschbereich
48 auf. Der zweite Befestigungsflanschbereich 48 weist eine unter einem zweiten Keilwinkel
W
2 bezüglich der ersten Anlagefläche 20 und somit auch der zweiten Anlagefläche 22 geneigte
zweite Befestigungselementenabstützfläche 50 auf. Auch der zweite Befestigungsflanschbereich
48 ist zu seinem freien Ende 52 hin sich verjüngend ausgebildet und ist somit dem
ersten Befestigungsflanschbereich 24 im Wesentlichen entgegengesetzt orientiert.
[0031] In Zuordnung zum zweiten Befestigungsflanschbereich 48 umfasst die Befestigungsanordnung
10 ein zweites Befestigungselement 54. Dieses ist durch eine Mehrzahl von in Richtung
der Längserstreckung des Auslasskrümmers 12 aufeinander folgenden zweiten Befestigungsbolzeneinheiten
56 am Zylinderkopf 14 festgelegt. Jede zweite Befestigungsbolzeneinheit 56 umfasst
einen Befestigungsbolzen 58, welcher in eine zugeordnete Öffnung des Zylinderkopfs
14 eingesetzt, vorzugsweise darin durch Gewindeeingriff gehalten ist. Auch die Befestigungsbolzen
58 der zweiten Befestigungsbolzeneinheiten 56 sind somit vorzugsweise als Außengewindebolzen
ausgebildet, während die diese aufnehmenden Öffnungen im Zylinderkopf 14 als Innengewindeöffnungen
ausgebildet sind. Zu erkennen ist in Fig. 2, dass die Befestigungsbolzen 58 mit ihren
zweiten Befestigungsbolzenlängsachsen A
2 bezüglich der zweiten Anlagefläche 22 mit einem zweiten Längsachsenwinkel L
2 von 90° angeordnet sind. Die Befestigungsbolzen 58 erstrecken sich somit bezüglich
der zweiten Anlagefläche 22 im Wesentlichen orthogonal und weisen auch keine Neigungswinkelkomponenten
in Richtung der Längserstreckungsrichtung des Auslasskrümmers 12 auf.
[0032] Die Befestigungsbolzen 58 der zweiten Befestigungsbolzeneinheiten 56 durchsetzen
diesen jeweils zugeordnete Befestigungsbolzendurchgriffsöffnungen im zweiten Befestigungselement
54. An einer von der zweiten Anlagefläche 22 des Zylinderkopfs 14 abgewandten Seite
weist das Befestigungselement 54 eine zweite Befestigungsbolzeneinheitabstützfläche
60 auf, die zur jeweiligen zweiten Befestigungsbolzenlängsachse A
2 der Befestigungsbolzen 58 im Wesentlichen orthogonal steht und an welcher eine in
Gewindeeingriff mit dem Befestigungsbolzen 58 einer jeweiligen zweiten Befestigungsbolzeneinheit
56 stehende oder bringbare Befestigungsmutter 62 entweder direkt oder unter Zwischenlagerung
einer Einlagescheibe abgestützt oder abstützbar ist. Durch die Befestigungsmuttern
62 der zweiten Befestigungsbolzeneinheiten 56 wird das zweite Befestigungselement
54 mit einer Zylinderkopfabstützfläche 64 gegen die zweite Anlagefläche 22 des Zylinderkopfs
14 gepresst. Das zweite Befestigungselement 54 wird somit vermittels der zweiten Befestigungsbolzeneinheiten
56 in definierter Positionierung bezüglich des Zylinderkopfs 14 gehalten. Hierzu weisen
beispielsweise die im zweiten Befestigungselement 54 ausgebildeten Befestigungsbolzendurchgriffsöffnungen
für die Befestigungsbolzen 58 der zweiten Befestigungsbolzeneinheiten 56 eine derartige
Dimensionierung auf, dass in diesen Befestigungsbolzendurchgriffsöffnungen die Befestigungsbolzen
58 wiederum im Wesentlichen ohne Bewegungsspiel quer zu ihren zweiten Befestigungsbolzenlängsachsen
A
2 aufgenommen sind, so dass das zweite Befestigungselement 54 nicht nur in Richtung
orthogonal zurück zur Aufnahmefläche 22, sondern auch in Richtung parallel zur zweiten
Anlagefläche 22 in definierter Positionierung im Wesentlichen unbeweglich gehalten
ist.
[0033] In Zuordnung zum zweiten Befestigungsflanschbereich 48 des Auslasskrümmers 12 ist
am zweiten Befestigungselement 54 eine zweite Befestigungsflanschabstützfläche 66
vorgesehen. Diese ist bezüglich der zweiten Anlagefläche 22 und somit auch der ersten
Anlagefläche 20 mit dem zweiten Keilwinkel W
2 geneigt, mit welchem auch die zweite Befestigungselementabstützfläche 50 des zweiten
Befestigungsflanschbereichs 48 bezüglich diesen Flächen geneigt ist. Somit wird zwischen
der zweiten Befestigungsflanschabstützfläche 66 und der zweiten Anlagefläche 22 eine
keilartige Hinterschneidung gebildet, in welche der zweite Befestigungsflanschbereich
48 eingreifend positioniert werden kann. Aufgrund der übereinstimmenden Anwinkelungen
der beiden Flächen 50, 66 liegen das zweite Befestigungselement 54 und der Auslasskrümmer
12 im Bereich dieser Flächen unter Herstellung eines eine gleichmäßige Belastung bereitstellenden
Flächenkontakts aneinander an. Dort, wo in der Längserstreckungsrichtung des Auslasskrümmers
12 aufeinander folgend die Befestigungsbolzen 58 der zweiten Befestigungsbolzeneinheiten
56 sich aus dem Zylinderkopf 14 heraus erstrecken, können im zweiten Befestigungsflanschbereich
48 zu dessen freien Ende 52 hin offene Aussparungen gebildet sein, in welche die Befestigungsbolzen
58 teilweise eingreifen bzw. durch welche die Befestigungsbolzen 58 sich hindurch
erstrecken können.
[0034] Um die im Betrieb auftretenden thermischen und mechanischen Belastungen aufnehmen
zu können und eine stabile Anbindung des Auslasskrümmers 12 an den Zylinderkopf 14
zu gewährleisten, sind der Auslasskrümmer 12 und die beiden Befestigungselemente 38,
54 vorzugsweise aus Stahlmaterial, beispielsweise ST52, aufgebaut. Der Zylinderkopf
14 ist beispielsweise aus Aluminiummaterial aufgebaut. Die Befestigungsbolzeneinheiten
30, 56, insbesondere die Befestigungsbolzen 32, 58 derselben, sind vorzugsweise ebenfalls
aus Stahlmaterial aufgebaut, welches auch in der Abstützwechselwirkung mit dem Zylinderkopf
14 einerseits und den Befestigungselement 38, 54 andererseits die erforderliche Anbindungsfestigkeit
und die Belastbarkeit der Befestigungsbolzen 32, 58 auch quer zu ihren Befestigungsbolzenlängsachsen
A
1, A
2 gewährleistet.
[0035] Zur Anbringung des Auslasskrümmers 12 am Zylinderkopf 14 kann beispielsweise derart
vorgegangen werden, dass zunächst die Befestigungsbolzen 58 der zweiten Befestigungsbolzeneinheiten
56, ggf. auch die Befestigungsbolzen 32 der ersten Befestigungsbolzeneinheiten 30,
mit der erforderlichen Einbautiefe in den Zylinderkopf 14 eingebracht werden. Darauf
folgend wird das zweite Befestigungselement auf die Befestigungsbolzen 58 aufgeschoben
und durch die Befestigungsmuttern 62 der zweiten Befestigungsbolzeneinheiten 56 gegen
die zweite Anlagefläche 22 des Zylinderkopfs 14 gepresst. Sofern noch nicht geschehen,
werden dann die Befestigungsbolzen 32 der ersten Befestigungsbolzeneinheiten 30 mit
der erforderlichen Einbautiefe in den Zylinderkopf 14 eingebracht, also z.B. eingeschraubt.
Daraufhin wird das in den Figuren nicht dargestellte Dichtungselement auf die zweite
Anlagefläche 22 aufgelegt, so dass es im Wesentlichen zwischen den zwei Reihen von
Befestigungsbolzen 32, 58 an der für den Einbau vorgesehenen Position liegt. Nachfolgend
wird der Auslasskrümmer 12 auf den Zylinderkopf 14 zu bewegt, und zwar derart, dass
der zweite Befestigungsflanschbereich 18 mit seiner zweiten Befestigungselementenabstützfläche
50 unter die zweite Befestigungsflanschabstützfläche 66 des zweiten Befestigungselements
54 eingreift.
[0036] Im Verlaufe dieses Vorgangs kann der Auslasskrümmer 12 derart verschwenkt werden,
dass dessen erste Anlagefläche 20 sich der zweiten Anlagefläche 22 bzw. dem darauf
positionierten Dichtungselement annähert. Bei dieser Bewegung bewegt sich der erste
Befestigungsflanschbereich 24 mit den daran ausgebildeten Befestigungsbolzendurchgriffsöffnungen
36 über die Befestigungsbolzen 32 der ersten Befestigungsbolzeneinheiten 30, bis der
Auslasskrümmer 12 unter Zwischenlagerung des Dichtungselements flächig bezüglich des
Zylinderkopfs 14 abgestützt ist, d.h., die beiden Anlageflächen 20, 22 im Wesentlichen
parallel zueinander positioniert sind.
[0037] Nachfolgend wird das erste Befestigungselement 38 mit seinen Befestigungsbolzendurchgriffsöffnungen
42 auf die Befestigungsbolzen 32 der ersten Befestigungsbolzeneinheiten 30 aufgeschoben
und somit das erste Befestigungselement 38 mit seiner ersten Befestigungsflanschabstützfläche
40 an der ersten Befestigungselementenabstützfläche 26 anliegend positioniert. Durch
Aufbringen und Anziehen der Befestigungsmuttern 46 der ersten Befestigungsbolzeneinheiten
30 wird das erste Befestigungselement 38 gegen den ersten Befestigungsflanschbereich
24 gepresst. Aufgrund der Neigung der Befestigungsbolzen 32 und aufgrund der keilartigen
Ausgestaltung des zweiten Befestigungsflanschbereichs 24 können dabei Kräfte entstehen,
welche den Auslasskrümmer 12 in den beiden Darstellungen der Fig. 1 und 2 jeweils
nach links, also in Richtung auf das am Zylinderkopf 14 festgelegte zweite Befestigungselement
24 zu beaufschlagen bzw. verschieben können.
[0038] Um das Entstehen übermäßig großer Querkräfte, also den Auslasskrümmer 12 im Wesentlichen
quer zum Zylinderkopf 14 belastender Kräfte zu vermeiden, ist gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung der erste Keilwinkel W
1 so gewählt, dass er folgende Bedingung erfüllt:
[0039] Dabei ist µ der im Bereich der aneinander anliegenden ersten Befestigungselementenabstützfläche
26 und ersten Befestigungsflanschabstützfläche 40 auftretende Haftreibungskoeffizient,
auch Haftreibbeiwert genannt. Dieser ist im Wesentlichen bestimmt durch die Aufbaumaterialien
der beiden mit diesen Flächen 26, 40 aneinander anliegenden Bauteile Auslasskrümmer
12 und erstes Befestigungselement 38. Wie vorangehend angegeben, sind diese beiden
Bauteile vorzugsweise aus Stahlmaterial, beispielsweise ST52, aufgebaut, so dass sich
in diesem Bereich der gegenseitigen Anlage ein Haftreibungskoeffizient im Bereich
von 0,11 bis 0,13 ergeben wird. Dies berücksichtigend, ergibt sich für den ersten
Keilwinkel W
1, dass dieser gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung nicht größer als der
zweifache inverse Tangens dieses Haftreibungskoeffizienten ist. Für die angesprochene
Materialpaarung ergibt sich somit bei einem Haftreibungskoeffizienten von beispielsweise
0,13 ein oberer Grenzwert für diesen ersten Keilwinkel W
1 im Bereich von etwa 14,81°. Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sollte
dieser erste Keilwinkel W
1 jedoch nicht größer als der einfache inverse Tangens des Haftreibungskoeffizienten
sein, sollte also nicht größer als 7,41° sein.
[0040] Bei Auswahl des ersten Keilwinkels W
1 im vorangehend angegebenen Bereich und insbesondere auch derart, dass der zweite
Keilwinkel W
2 größer ist als der erste Keilwinkel W
1, wird das Auftreten übermäßig großer Kräfte, welche zu einer insbesondere bei thermischer
Ausdehnung bzw. Kontraktion übermäßig starken Verschiebung des Auslasskrümmers 12
in Richtung auf das zweite Befestigungselement 54 zu führen können, vermieden. Mit
dem Vermeiden einer übermäßig starken Verschiebung wird auch vermieden, dass die verschiedenen
Befestigungsbolzeneinheiten, insbesondere die ersten Befestigungsbolzeneinheiten 30,
aufgrund einer Verschiebung des ersten Befestigungsflanschbereichs 24 bezüglich des
ersten Befestigungselements 38 in der Darstellung der Fig. 1 nach links gelockert
werden bzw. ein erforderliches Anziehdrehmoment auch über eine längere Betriebsdauer
hinweg nicht aufrechterhalten bleibt. Gleichwohl ermöglicht die keilartige Ausgestaltung
insbesondere des ersten Befestigungsflanschbereichs 24 die im Betrieb einer Brennkraftmaschine
unvermeidbar auftretenden thermisch bedingten Ausdehnungen bzw. Kontraktionen der
verschiedenen Bauteile, ohne einer undefinierten, übermäßigen Relativbewegung zwischen
dem Auslasskrümmer 12 und dem Zylinderkopf 14 bzw. einem Lockern der Befestigungsbolzeneinheiten.
[0041] Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsart kann vorgesehen sein, dass der
erste Keilwinkel W
1 im Wesentlichen dem inversen Tangens des Haftreibbeiwertes µ entspricht. In diesem
Falle entspricht also der erste Keilwinkel W
1 im Wesentlichen dem Reibwinkel bzw. Reibkegelwinkel. Somit kann sichergestellt werden,
dass wesentliche Querkräfte, die zu einer Verschiebung des Zylinderkopfes 14 führen,
nicht auftreten. Wird der erste Keilwinkel W
1 so gewählt, dass er etwas größer ist als der inverse Tangens des Haftreibbeiwertes
µ, so können zwar begrenzte Querkräfte auftreten, eine übermäßige Belastung des Zylinderkopfes
14 in Querrichtung wird jedoch vermieden.
[0042] Es sei abschließend darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer
Befestigungsanordnung bzw. einer damit aufgebauten Brennkraftmaschine insbesondere
dort in besonders vorteilhafter Weise realisiert werden kann, wo im Betrieb große
mechanische und thermische Belastungen auftreten, also dort, wo der Auslasskrümmer
am Zylinderkopf festgelegt ist. Grundsätzlich könnte eine derartige Befestigungsanordnung
jedoch auch zur Festlegung eines Einlasskrümmers an einem Zylinderkopf genutzt werden.
1. Befestigungsanordnung zur Festlegung eines Auslasskrümmers (12) an einem Zylinderkopf
(14) einer Brennkraftmaschine, wobei der Auslasskrümmer (12) eine im Wesentlichen
plane erste Anlagefläche (20) zur Abstützung bezüglich einer im Wesentlichen planen
zweiten Anlagefläche (22) des Zylinderkopfes (14) aufweist, wobei der Auslasskrümmer
(12) in einem ersten Befestigungsrandbereich (16) einen keilartigen ersten Befestigungsflanschbereich
(24) mit einer bezüglich der ersten Anlagefläche (20) mit einem ersten Keilwinkel
(W
1) geneigten ersten Befestigungselementenabstützfläche (26) aufweist, wobei ein erstes
Befestigungselement (38) vermittels wenigstens einer bezüglich des Zylinderkopfes
(14) sich abstützenden oder abstützbaren ersten Befestigungsbolzeneinheit (30) mit
einer ersten Befestigungsflanschabstützfläche (40) gegen die erste Befestigungselementenabstützfläche
(26) gepresst oder pressbar ist, wobei eine erste Befestigungsbolzenlängsachse (A
1) der wenigstens einen ersten Befestigungsbolzeneinheit (30) mit einem ersten Längsachsenwinkel
(L
1) bezüglich der zweiten Anlagefläche (22) ausgehend von dem Zylinderkopf (14) in Richtung
auf ein freies Ende (28) des ersten Befestigungsflanschbereichs (24) zu geneigt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Keilwinkel (W
1) und einen Haftreibungskoeffizienten (µ) der Reibwechselwirkung des ersten Befestigungselements
(38) bezüglich des Auslasskrümmers (12) gilt:
wobei:
W1 der erste Keilwinkel ist,
µ der Haftreibungskoeffizient ist.
2. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Keilwinkel (W
1) und den Haftreibungskoeffizienten (µ) gilt:
vorzugsweise
3. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Keilwinkel (W
1) und den Haftreibungskoeffizienten (µ) gilt:
4. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Befestigungselement (38) eine zu einer ersten Befestigungsbolzenlängsachse
(A1) der wenigstens einen ersten Befestigungsbolzeneinheit (30) im Wesentlichen orthogonale
erste Befestigungsbolzeneinheitabstützfläche (44) zur Abstützung der wenigstens einen
ersten Befestigungsbolzeneinheit (30) bezüglich des ersten Befestigungselements (38)
aufweist.
5. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Befestigungsbolzenlängsachse (A1) der wenigstens einen ersten Befestigungsbolzeneinheit (30) mit einem ersten Längsachsenwinkel
(L1) bezüglich der zweiten Anlagefläche (22) ausgehend von dem Zylinderkopf (14) in Richtung
auf ein freies Ende (28) des ersten Befestigungsflanschbereichs (24) zu im Bereich
zwischen 50° und 70°, bevorzugt mit etwa 60°, geneigt ist.
6. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslasskrümmer (12) in einem zweiten Befestigungsrandbereich (18) einen dem ersten
Befestigungsflanschbereich (24) im Wesentlichen entgegengesetzt orientierten zweiten
Befestigungsflanschbereich (48) mit einer bezüglich der ersten Anlagefläche (20) mit
einem zweiten Keilwinkel (W2) geneigten zweiten Befestigungselementenabstützfläche (50) aufweist, wobei ein zweites
Befestigungselement (54) vermittels wenigstens einer bezüglich des Zylinderkopfes
(14) sich abstützenden oder abstützbaren zweiten Befestigungsbolzeneinheit (56) gegen
den Zylinderkopf (14) gepresst oder pressbar ist und eine bezüglich der zweiten Anlagefläche
(22) mit dem zweiten Keilwinkel (W2) geneigte zweite Befestigungsflanschabstützfläche (66) ausweist.
7. Befestigungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Befestigungsbolzenlängsachse (A2) der wenigstens einen zweiten Befestigungsbolzeneinheit (56) bezüglich der zweiten
Anlagefläche (22) mit einem zweiten Längsachsenwinkel (L2) angeordnet ist, wobei der zweite Längsachsenwinkel (L2) im Bereich von 90° liegt.
8. Befestigungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Keilwinkel (W2) größer ist als der erste Keilwinkel (W1).
9. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Befestigungselement (54) eine zur zweiten Befestigungsbolzenlängsachse
(A2) der wenigstens einen zweiten Befestigungsbolzeneinheit (56) im Wesentlichen orthogonale
zweite Befestigungsbolzeneinheitabstützfläche (60) zur Abstützung der wenigstens einen
zweiten Befestigungsbolzeneinheit (56) bezüglich des zweiten Befestigungselements
(54) aufweist.
10. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslasskrümmer (12) aus Stahl, vorzugsweise ST52, aufgebaut ist, oder/und dass
das erste Befestigungselement (38) aus Stahl, vorzugsweise ST52, aufgebaut ist, oder/und
dass der Haftreibungskoeffizient (µ) im Bereich von 0,10 bis 0,14, vorzugweise im
Bereich von 0,11 bis 0,13 liegt.
11. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass-eine erste Befestigungsbolzenlängsachse (A1) der wenigstens einen ersten Befestigungsbolzeneinheit (30) in einer zur zweiten
Anlagefläche (22) im Wesentlichen orthogonalen Ebene liegt.
12. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Befestigungsbolzen (32) der wenigstens einen ersten Befestigungsbolzeneinheit
(30) eine Befestigungsbolzendurchgriffsöffnung (42) in dem ersten Befestigungselement
(38) im Wesentlichen ohne Bewegungsspiel quer zur ersten Befestigungsbolzenlängsachse
(A1) durchsetzt.
13. Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen an einem Zylinderblock
festgelegten Zylinderkopf (14) und einen vermittels einer Befestigungsanordnung (10)
nach einen der vorangehenden Ansprüche an dem Zylinderkopf (14) festgelegten Auslasskrümmer
(12).
1. Fastening device for fixing an exhaust manifold (12) on a cylinder head (14) of an
internal combustion engine, wherein the exhaust manifold (12) has an essentially flat
first contact surface (20) for supporting in relation to an essentially flat second
contact surface (22) of the cylinder head (14), wherein the exhaust manifold (12)
has, in a first fastening edge area (16), a wedge-like first fastening flange area
(24) with a first fastening element support surface (26) inclined in relation to the
first contact surface (20) with a first wedge angle (W
1); wherein a first fastening element (38) is pressed or can be pressed against the
first fastening element support surface (26) with a first fastening flange support
surface (40) by means of at least one first fastening bolt unit (30) that is supported
or can be supported in relation to the cylinder head (14);
wherein a first fastening bolt longitudinal axis (A
1) of the at least one first fastening bolt unit (30) is inclined at a first longitudinal
axis angle (L
1) in relation to the second contact surface (22) starting from the cylinder head (14)
in the direction of a free end (28) of the first fastening flange area (24),
characterized in that
the first wedge angle (W
1) and a coefficient of static friction (µ) of the frictional interaction of the first
fastening element (38) in relation to the exhaust manifold (12) is defined by
in which
W1 is the first wedge angle, and
µ is the coefficient of static friction.
2. Fastening device in accordance with claim 1,
characterized in that the first wedge angle (W
1) and the coefficient of static friction (µ) are defined by:
preferably
3. Fastening device in accordance with claim 1,
characterized in that the first wedge angle (W
1) and the coefficient of static friction (µ) are defined by
4. Fastening device in accordance with one of the claims 1-3, characterized in that the first fastening element (38) has a first fastening bolt unit support surface
(44) that is essentially at right angles to a first fastening bolt longitudinal axis
(A1) of the at least one first fastening bolt unit (30) for supporting the at least one
first fastening bolt unit (30) in relation to the first fastening element (38).
5. Fastening device in accordance with one of the claims 1-4, characterized in that the first fastening bolt longitudinal axis (A1) of the at least one first fastening bolt unit (30) is inclined at a first longitudinal
axis angle (L1) in relation to the second contact surface (22) starting from the cylinder head (14)
in the direction of a free end (28) of the first fastening flange area (24) in the
range of 50º to 70º, preferably about 60º.
6. Fastening device in accordance with one of the claims 1-5, characterized in that the exhaust manifold (12) has, in a second fastening edge area (18), a second fastening
flange area (48) oriented essentially opposite the first fastening flange area (24)
with a second fastening element support surface (50) inclined in relation to the first
contact surface (20) at a second wedge angle (W2), wherein a second fastening element (54) is pressed or can be pressed against the
cylinder head (14) by means of at least one second fastening bolt unit (56) that is
supported or can be supported in relation to the cylinder head (14) and has a second
fastening flange support surface (66) inclined in relation to the second contact surface
(22) at the second wedge angle (W2).
7. Fastening device in accordance with claim 6, characterized in that a second fastening bolt longitudinal axis (A2) of the at least one second fastening bolt unit (56) is arranged at a second longitudinal
axis angle (L2) in relation to the second contact surface (22), wherein the second longitudinal
axis angle (L2) is in the range of 90º.
8. Fastening device in accordance with claim 6 or 7, characterized in that the second wedge angle (W2) is greater than the first wedge angle (W1).
9. Fastening device in accordance with one of the claims 6-8, characterized in that the second fastening element (54) has a second fastening bolt unit support surface
(60) extending essentially at right angles to the second fastening bolt longitudinal
axis (A2) of the at least one second fastening bolt unit (56) for supporting the at least
one second fastening bolt unit (56) in relation to the second fastening element (54).
10. Fastening device in accordance with one of the claims 1-9, characterized in that the exhaust manifold (12) is made of steel, preferably ST52, or/and that the first
fastening element (38) is made of steel, preferably ST52, or/and that the coefficient
of static friction (µ) is in the range of 0.10 to 0.14, preferably in the range of
0.11 to 0.13.
11. Fastening device in accordance with one of the claims 1-10, characterized in that a first fastening bolt longitudinal axis (A1) of the at least one first fastening bolt unit (30) is located in a plane that is
essentially at right angles to the second contact surface (22).
12. Fastening device in accordance with one of the claims 1-11, characterized in that a fastening bolt (32) of the at least one first fastening bolt unit (30) passes through
a fastening bolt passage opening (42) in the first fastening element (38) essentially
without clearance of motion at right angles to the first fastening bolt longitudinal
axis (A1).
13. Internal combustion engine, especially for a motor vehicle, comprising a cylinder
head (14) fixed on a cylinder block and an exhaust manifold (12) fixed on the cylinder
head (14) by means of a fastening device (10) in accordance with one of the above
claims.
1. Arrangement de fixation pour fixer un tuyau d'échappement (12) à une tête de cylindre
(14) d'un moteur à combustion interne, le tuyau d'échappement (12) ayant une première
surface de contact (20) essentiellement plane pour un support en relation à une deuxième
surface de contact (22) essentiellement plane de la tête de cylindre (14), où le tuyau
d'échappement (12) comprend dans une première périphérie de fixation (16), une première
région de bride de fixation (24) en cône avec une première surface de support de membre
de fixation (26) inclinée par rapport à la première surface d'appui (20) par un premier
angle d'attaque (W
1); où un premier membre de fixation (38) est poussé ou peut être poussé contre la
première surface de support de membre de fixation (26) avec une première surface de
support de bride de fixation (40) au moyen d'au moins d'une unité de boulon de fixation
(30) qui est supportée ou peut être supportée par rapport à la tête de cylindre (14)
;
où un premier axe longitudinal de boulon de fixation (A
1) de ladite au moins une unité de boulon de fixation (30) est incliné par un premier
angle d'axe longitudinal (L
1) par rapport à la deuxième surface d'appui (22) partant de la tête de cylindre (14)
dans le sens d'une extrémité libre (28) de la première région de bride de fixation
(24),
caractérisé en ce que
le premier angle d'attaque (W
1) et un coefficient de friction statique (µ) de l'interaction de friction du premier
membre de fixation (38) par rapport au tuyau d'échappement (12) est défini par
où
W1 est le premier angle d'attaque, et
µ est le coefficient de friction statique.
2. Arrangement de fixation selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le premier angle d'attaque (W
1) et le coefficient de friction statique (µ) sont définis par :
de préférence
3. Arrangement de fixation selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le premier angle d'attaque (W
1) et le coefficient de friction statique (µ) sont définis par :
4. Arrangement de fixation selon une des revendications 1-3, caractérisé en ce que le premier membre de fixation (38) comprend une première surface de support d'unité
de boulon de fixation (44) qui est essentiellement orthogonal à un premier axe longitudinal
de boulon de fixation (A1) de ladite au moins une unité de boulon de fixation (30) pour supporter ladite au
moins une première unité de boulon de fixation (30) par rapport au premier membre
de fixation (38).
5. Arrangement de fixation selon une des revendications 1-4, caractérisé en ce que le premier axe longitudinal de boulon de fixation (A1) de ladite au moins une unité de boulon de fixation (30) est incliné par un premier
angle d'axe longitudinal (L1) par rapport à la deuxième surface de contact (22) à partir de la tête de cylindre
(14) dans le sens d'une extrémité libre (28) de la première région de bride de fixation
(24) dans une gamme comprise entre 50º et 70º, de préférence d'environ 60º.
6. Arrangement de fixation selon une des revendications 1-5, caractérisé en ce que le tuyau d'échappement (12) comprend dans une deuxième région de bord de fixation
(18) une deuxième région de bride de fixation (48) orientée essentiellement dans un
sens opposé à la première région de bride de fixation (24) avec une deuxième surface
de support de membre de fixation (50) inclinée par rapport à la première surface de
contact (20) par un deuxième angle d'attaque (W2), où un deuxième membre de fixation (54) est poussé ou peut être poussé contre la
tête de cylindre (14) au moyen d'au moins une deuxième unité de boulon de fixation
(56) qui est supporté ou peut être supporté par rapport à la tête de cylindre (14)
et comprend une deuxième surface de support de bride de fixation (66) inclinée par
rapport à la deuxième surface de contact (22) par le deuxième angle d'attaque (W2).
7. Arrangement de fixation selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un deuxième axe longitudinal de boulon de fixation (A2) de ladite au moins une deuxième unité de boulon de fixation (56) est arrangé avec
un deuxième angle d'axe longitudinal (L2) par rapport à la deuxième surface de contact (22), le deuxième angle d'axe longitudinal
(L2) étant d'environ 90º.
8. Arrangement de fixation selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le deuxième angle d'attaque (W2) est plus grand que le premier angle d'attaque (W1).
9. Arrangement de fixation selon une des revendications 6-8, caractérisé en ce que le deuxième membre de fixation (54) comprend une deuxième surface de support d'unité
de boulon de fixation (60) s'étendant essentiellement à angle droit au deuxième axe
longitudinal de boulon de fixation (A2) de ladite au moins une deuxième unité de boulon de fixation (56) pour supporter
ladite au moins une deuxième unité de boulon de fixation (56) par rapport au deuxième
membre de fixation (54).
10. Arrangement de fixation selon une des revendications 1-9, caractérisé en ce que le tuyau d'échappement (12) est fait d'acier, de préférence de ST52, ou/et en ce que le premier membre de fixation (38) est fait d'acier, de préférence de ST52, ou/et
en ce que le coefficient de friction statique (µ) est compris dans la gamme de 0,10 à 0,14,
de préférence dans la gamme de 0,11 à 0,13.
11. Arrangement de fixation selon une des revendications 1-10, caractérisé en ce qu'un premier axe longitudinal de boulon de fixation (A1) de ladite au moins une unité de boulon de fixation (30) est situé dans un plan qui
est essentiellement perpendiculaire à la deuxième surface de contact (22).
12. Arrangement de fixation selon une des revendications 1-11, caractérisé en ce que le boulon de fixation (32) de ladite au moins une unité de boulon de fixation (30)
passe à travers d'une ouverture de passage de boulon de fixation (42) dans le premier
membre de fixation (38) essentiellement sans jeu de mouvement transversalement au
premier axe longitudinal de boulon de fixation (A1).
13. Moteur à combustion interne, en particulier pour un véhicule, comprenant une tête
de cylindre (14) fixé à un bloc-cylindre, et un tuyau d'échappement (12) fixé à la
tête de cylindre (14) au moyen d'un arrangement de fixation (10) selon une des revendications
précédentes.