用于将排气歧管紧固在缸盖上的螺接装置和多缸内燃机的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于将排气歧管与缸盖紧固的螺接装置以及一种具有相应的螺接装置的内燃机。


背景技术：

2.即使本实用新型能够用于任意大小的内燃机，但优选考虑下述结构形式，所述结构形式是相对大的，并且在所述结构形式中使用多于仅一个缸盖。例如，每个缸能够分别使用一个缸盖。多个缸也能够共用一个共同的缸盖。因此，例如在八缸发动机中能够使用四个缸盖。这种发动机能够在较大型的交通工具中使用，例如较大型的载重汽车或土方机械或起重机等，或者在船用柴油机中使用。在这种发动机中使用了不同的或分开的缸盖，从而在维修情况中，当应在一个缸处进行维修时，仅需要移除该相应的缸盖。还有一个优点是，在分开的结构类型中，所述缸盖的总重量相应较低，进而使安装或拆卸对于装配工而言变得容易。另一主要优点是减少了与温度(或者还有负载)相关的材料应力。即组件的变热速度在发动机启动时能够是不同的，所述组件例如为发动机缸体、缸盖以及进气通道和排气歧管，并且所述组件也能够具有不同的热膨胀系数，并且在具有一件式缸盖的发动机中可能会出现各种材料应力。通常，所述排气歧管借助例如4个螺栓旋拧在缸盖上。在此，两个螺栓位于上部，因此易于达到，而另两个螺栓位于下部，因此难以达到。此外，从de000004205454a1、de102008029020a和wo002015088397 中已知，能够使用如夹板的张紧装置来紧固。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是，提供一种排气歧管与缸盖的新型连接，该新型连接易于打开和闭合。这些部件的连接优选也应如下进行优化：由热引起的尺寸变化被良好地吸收，进而不会构建不允许的应力。优选的解决方案尤其应能够在较大型的发动机的空间条件下最佳地使用。
4.所述目的借助本实用新型的螺接装置来实现。在本实用新型中还描述了优选的改进方案。
5.用于将排气歧管与缸盖紧固的螺接装置包括设在排气通道的第一侧上的第一螺纹紧固装置。夹板设置在排气通道的第二侧上，并且能够从第一侧接近所述夹板的螺纹紧固装置。所述第二侧尤其是关于排气通道与第一侧相对置的侧。第一侧尤其是在上部或可接近地设置的侧，而第二侧是从上方观察位于排气通道后方或下方的侧。通过所描述的结构可行的是，为了维修目的，能够简单地拆卸排气歧管和缸盖，因为不必松开难以例如从下方达到的螺栓。
6.用于将排气歧管紧固在缸盖上的螺接装置也能够设有两个螺纹紧固装置，即第一螺纹紧固装置和第二螺纹紧固装置，这两个螺纹紧固装置具有至少成比例相反的张紧方向。因此能够引起浮动支承，所述浮动支承主要是能够更好地吸收或导出在被旋紧的部件
不同程度变热时会产生的力。
7.相应地，优选存在浮动连接，使得螺纹紧固装置之一的连接力的增大趋向于引起另一螺纹紧固装置的连接力增大。术语“趋向于”尤其表示：存在一种趋势或倾向，即使必要时能够是这种情况：例如由于静摩擦力不出现相应的增大，在所提及的增大的情况下也保持所提及的增大。
8.尤其替选地对于螺纹紧固装置中的至少一个能够设有止挡，在螺纹紧固装置之一的连接力增大时，该止挡限制或防止另一螺纹紧固装置的连接力增大。因此能够实现简化的安装。
9.替选地或附加地能够设有定心区域，如尤其是至少一个定心面，以用于排气歧管相对于缸盖的视觉的或形状配合的位置定向，其中这尤其在浮动支承的情况下是有利的，因为否则要被旋紧的部件的定位可能变得更加困难。所述定心区域能够包括彼此定向的钻孔。也能够使用至少一个面，优选两个面，所述面优选相对于要旋紧的部件的接触平面成大于45
°
的锐角。优选地，在排气歧管的情况下，总计在所有缸上能够使用最多两个定心区域，所述定心区域优选设置在彼此尽可能远离的缸上。所述定心区域确定或定向为，使得不发生超静定，因为所述超静定会引起内部应力。因此，定心区域例如可以在x和y方向上定心，而在 x方向上远离的第二定心区域可以在y方向上定心。
10.此外有利的是，所述夹板包括楔形的接触区域，并且所述第一螺纹紧固装置将夹紧力施加到该区域上。通过第一螺纹紧固装置因此也实现：所述部件在下侧上张紧，使得也在此产生从缸盖到排气歧管的足够的压紧力。
11.尤其，所述夹板在中心位置中具有其旋紧区域，并且从那里开始在一侧具有与缸盖接触的接触或夹紧区域，而在与其相对置的侧上存在与排气歧管的接触或夹紧区域。因此提供一种跷跷板状的部件，该部件在中心经由螺栓张紧并且像弓形件一样将被旋紧的部件压向彼此。
12.尤其在具有多个缸的内燃机的情况下，能够对于缸中的每一个能够设有夹板。那么，至少两个夹板借助耦联件相互连接。这是有利的，因为所述夹板既不与缸盖也不与排气歧管持久地或不可松开地连接，而是在这种情况下仅需要断开耦联件的所提及的螺接装置以取出缸盖和/或排气歧管。为了在该状态下，所述夹板不会掉落并且在难以接近的区域中在再次紧固时必须耗费地定位，该夹板优选经由耦联件紧固在相邻的夹板上。在此有利地，所述耦联件能够是容易弹性和/或塑性变形的或者至少包括可弹性和/或塑性变形的区域，以便补偿夹板彼此的方位和/ 或角度偏差。
附图说明
13.下面根据附图示例性地阐述优选的实施形式。附图示出：
14.图1示出缸盖10和排气歧管40的部段的分解图；
15.图2示出具有缸盖10和排气歧管40的部段的组件的俯视图；
16.图3示出穿过第一实施形式中的螺纹紧固装置的侧剖面图；
17.图4示出图3的实施形式的细节；
18.图5示出穿过第二实施形式的螺纹紧固装置的侧剖面图；
19.图6示出夹板50的俯视图；
20.图7示出图6的夹板的侧剖面图；
21.图8示出用于阐述定心区域的立体图；
22.图9示出穿过图8的定心区域的剖面图；
23.图10示出具有两个夹板50的组件；
24.图11示出内燃机的立体图；和
25.图12示出在定心区域14、44的区域中的变型方案。
具体实施方式
26.图1示出缸盖10，所述缸盖设有凸缘，所述缸盖经由该凸缘能够与排气歧管40连接。为此，所述缸盖10的凸缘和所述排气歧管40的凸缘均具有平坦的表面，该平坦的表面能够经由位于其之间的密封件 15相互连接并且能够借助下文描述的、图2和3的螺纹紧固装置持久地连接。所提到的平坦的表面优选在接触区域中不具有定心或定位凸肩或边缘。在旋紧时，在排气歧管40的上侧上设置有两个第一螺纹紧固装置20，这两个第一螺纹紧固装置将所述排气歧管与缸盖10旋紧。所述第一螺纹紧固装置(见图3)与连接平面成35
°
的角β。在优选的实施形式中，该角度位于20
°
和50
°
之间。因此，在所示出的第一螺纹紧固装置20的拧紧力f下，在力三角形中产生作为压紧力垂直于两个部件的接触平面的力f
p
和在连接平面中与其垂直于的侧向力f
s
。所述排气歧管的所提及的上侧是在其安装时位于上部的侧或者是对于装配工而言易于接近的侧。图1示出排气通道45，所述排气通道在缸盖10 中始于相应的出口阀(未示出)，并且将所述排气导入排气歧管40的相应区域中，在该处该通道与其它缸的相应的排气通道会聚，并且例如导向排气处理装置。因此，术语“排气通道45”表示缸盖10的和排气歧管40的内部区域。在排气通道45的与上侧相对置的侧上设置有夹板 50，所述侧在下文中也称为下侧。所述夹板50是弓形部件，其借助第二螺纹紧固装置30紧固在缸盖10上并且包括自由端部，该自由端部包围排气歧管40的凸缘的一个端部，其中在夹紧表面51上产生在这两个部件之间的接触。优选地，所述夹紧表面51相对于所提及的接触平面成30
°
的角度α。为此，所述排气歧管40在其凸缘上具有相应的夹紧表面。在有利的实施形式中，所述角度α能够位于20
°
和60
°
之间。第一螺纹紧固装置20的角度β的定向指向为，使得侧向力f
s
将排气歧管40或更确切地说其凸缘压入所述夹紧表面51中。因此，在忽略摩擦力的情况下，所述力f
s
作用在该处，所述力经由沿着夹紧表面51的角度α的方向变换引起在该处将凸缘压向所述缸盖10的力。因为这样在排气通道45的两个相对置的侧上产生压紧力，并且在发动机纵向方向上分别在排气通道前后设有所提及的第一和第二螺纹紧固装置20和30，所以在四个部位环绕地引起两个部件的压紧力，这与密封件15相结合引起密封。借助至少第一或第二螺纹紧固装置20或30或者优选第一和第二螺纹紧固装置，能够确定排气歧管40与缸盖10的压紧力。
27.为了阐述夹板50，在图4中将其放大示出。第二螺纹紧固装置30 将所述夹板50以其中心区域拉向缸盖10。两个臂部从中心区域相反地伸出。一个臂部终止于支承面56，以便将夹板相对于缸盖10支撑，而另一臂部包括所提及的夹紧表面51。假设臂长大致相等，因此反作用力沿所述侧向力f
s
的反向方向作用在夹紧表面51上，所述反作用力大致对应于第二螺纹紧固装置30的拉力的一半，并且由此在该部位产生夹紧力。在所示出的剖平面中，支承面56的侧向止挡不可见，所述侧向止挡确保夹板50不侧向移动，该侧向移动会引起作用于
第二螺纹紧固装置30上的剪切力。在替选的实施形式中，如在图10中所示，所述支承面能够以与角度α相反的角度放置，使得防止夹板50的侧向移位并且不需要侧向止挡。对于所示出的第一螺纹紧固装置20补充地，也能够通过第二螺纹紧固装置30产生接触平面的压紧力，其方式为：在该处增大旋紧力，这经由夹紧表面的角度α引起沿压紧方向作用的力。
28.那么在小范围内，缸盖40相对于缸盖10的相对位置(横向于夹紧表面)不是精确确定的，而是能够通过改变第一和第二螺纹紧固装置 20和30的张紧路径而略微改变。这样看，这能够视作为浮动支承。为了在安装时精确定向两个部件，根据图8和9，分别在缸盖10和排气歧管40上设有定心区域14和44。在安装时要注意的是，在此例如构成为钻孔的定心区域彼此齐平。替选地，能够通过销钉来实现齐平的定向，所述销钉在安装期间被引入并且优选能够在拧紧第一和第二螺纹紧固装置20和30之后被移除。
29.所提及的浮动支承的一个优点在于，所述缸盖10的和排气歧管40 的尺寸变化能够更好地并且以更少移位被接收。正是在发动机启动时和在不同的发动机负载的阶段中，即在所提及的部件上能够出现不同的温度。这能够通过设置在缸盖10和/或排气歧管40中的冷却装置部分地补偿。与现有技术如de 4 205 454 a1或de 10 2008 029 020 a1不同，在所述现有技术中，类似夹紧面的区域是缸盖的一件式部件，通过当前的具有夹板的两件式设计以及由于第二螺纹紧固装置30的长度引起的一定的弹性产生下述优点：能够更容易地吸收或导出不同部件的温度膨胀。
30.将排气歧管40安装在缸盖10上能够如下进行：首先，将所述部件相对于彼此定向，并且在没有明显的转矩传递的情况下拧入第一和第二螺纹紧固装置20和30，使得定心区域14和44，如所述，彼此定向。随后，以规定的转矩拧紧所述第一和第二螺纹紧固装置20和30。在此，在缸盖10和排气歧管40之间的静摩擦确保：所述部件彼此间不发生移位。后续地，螺栓锁紧装置，例如形状配合的锁紧装置，确保在运行时所述螺栓不会松开。这例如能够通过冠状螺母/开口销连接件或锁紧片进行。
31.图5示出螺接装置的一个替选方案，其中(与图3或4不同)在螺纹紧固装置的区域中在夹板50和缸盖10之间不产生间距。而是在该处产生止挡52，所述止挡简单地确保能够简单地设定夹板50的期望位置。在安装时，所述夹板首先借助第二螺纹紧固装置30(两个螺栓)以预设的期望力紧固，并且然后将该组件经由第一螺纹紧固装置20与排气歧管40连接。
32.如上所述有利的是，从上方达到第一和第二螺纹紧固装置20和30。在此，第一螺纹紧固装置30的头部本身并非强制性必须位于上侧上，而是也能够设置在下方，如果例如可经由内六角扳手易于达到的话。如果应移除发动机的缸盖10之一，那么松开所述第一和第二螺纹紧固装置20和30以及从缸盖到发动机缸体(未示出)的连接。那么，所述夹板50原本是自由的并且将落入所述发动机腔中。即对于每个缸，使用一个单独的夹板50。为了防止这种情况，相邻的缸的夹板经由耦联件 55连接，如这在图10和11中示出。所述耦联件55是连接于至少两个夹板50的连接元件。对于未借助第二螺纹紧固装置30旋紧的夹板50，所述耦联件提供一定的方位稳定性，以便阻止夹板在这种状态下不掉入发动机腔中，进而确保相应的第二螺纹紧固装置30在其再次紧固时容易地获得相配的螺纹。但是，所述耦联件45也是足够柔性的，使得所述夹板50的方位公差或热膨胀或振动能够被容易地吸收。为此，根据图10的耦联件包括减小抗拉强度或扭转刚度的狭缝。尤其，所述狭缝允许耦联件45的塑性变形。这能够实现简单地拆除和再次安装缸盖，而无需拆卸所属的排气歧管。
33.并且在图12中示出定心区域14、44的一个变型方案。在此使用附加的螺纹紧固装置47。旋拧方向能够垂直于排气歧管40与缸盖10的连接平面。所述附加的螺纹紧固装置47能够用于使所提及的部件10、40彼此定向。为此，在排气歧管40的定心区域44中能够设有相对于附加的螺纹紧固装置47的(例如柱形)部段的紧配合。上文已经描述，每个缸的第一螺纹紧固装置20原则上优选包括两个螺栓。替选地，在该实施形式中，例如两个螺栓之一能够通过附加的螺纹紧固装置47取代。替选地，也能够完全省去第一螺纹紧固装置20。可选地，所述附加的螺纹紧固装置能够包括膨胀补偿件48，所述膨胀补偿件具有一定的弹性，进而始终确保旋紧的部件10、40的足够的压紧力。所述安装以有利的方式进行，使得首先锁上附加的螺纹紧固装置47，并且然后锁上第一和第二螺纹紧固装置20和30。
34.功能反转是可行的，并且如下由本实用新型的构思包括：所述缸盖和所述排气歧管互换。那么例如，所述第二螺纹紧固装置30将穿过所述排气歧管，并且所述夹板的夹紧表面51将与缸盖的凸缘接触。上文使用的术语“上方”可应用于将发动机典型地安装在相应的工作设备中，例如(优选较大型的)内燃机中的情况中。