DE102011076229A1 - Support structure for e.g. supercharger for internal combustion engine of motor vehicle, has resilient deformable prop portion that is elastically deformed due to axial compression stress across preset direction - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Stütze für ein thermisch belastetes Bauteil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1.The invention relates to a support for a thermally loaded component having the features of the preamble of claim 1.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, einen Abgasturbolader mit einem Abgaskrümmer einer Brennkraftmaschine zu verschweißen. Ein Beispiel hierfür ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung
Die Tatsache, dass die Stütze sehr starr ist, hat hohe thermomechanische Verspannungen zur Folge und zwar vor allem in der Aufheizphase der Brennkraftmaschine. Der Abgaskrümmer-Abgasturbolader-Verbund wird schneller heiß und erreicht auch höhere Temperaturen als der Rest der Brennkraftmaschine. Dadurch steigen die Belastungen insbesondere an der Verbindungsschweißnaht sehr stark an. Kommt nun noch die Schwingungsanregung aus der Verbrennung hinzu, so wachsen diese Belastungen nochmals. Ein Teil dieser Verspannungen wird durch „Rutschen” der Bauteile in den Verschraubungspunkten der Bauteile abgebaut. Beim Abkühlen der Brennkraftmaschine kommt es teilweise zur Umkehrung dieses Vorgangs, was wiederum „Rutschen” der Bauteile in den Verschraubungspunkten zur Folge hat. Dabei stellt sich als negativer Nebeneffekt ein sehr starkes, sehr störendes Knacken ein.The fact that the support is very rigid, high thermo-mechanical stresses result, especially in the heating phase of the internal combustion engine. The exhaust manifold exhaust gas turbocharger assembly gets hotter faster and also reaches higher temperatures than the rest of the engine. As a result, the loads, especially at the joint weld, rise very sharply. If the oscillation excitation from combustion is added, these stresses increase again. Part of this tension is reduced by "slipping" of the components in the bolting points of the components. When the internal combustion engine cools, this process sometimes reverses, which in turn results in "slippage" of the components in the bolting points. As a negative side effect, a very strong, very disturbing cracking occurs.
Eine Möglichkeit, die o. g. Probleme zu beseitigen, ist beispielsweise in der europäischen Offenlegungsschrift
Auch bei dieser vorgeschlagenen Ausgestaltung wird ein Längenausgleich durch thermische Dehnung – wie oben bereits dargestellt – durch eine Schraubverbindung erzielt, mit dem Nachteil des „Knackens”.Also in this proposed embodiment, a length compensation by thermal expansion - as already shown above - achieved by a screw, with the disadvantage of "cracking".
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine alternative Anbindung eines thermisch belasteten Bauteils aufzuzeigen, die o. g. Nachteile vermeidet.Object of the present invention is therefore to show an alternative connection of a thermally loaded component, the o. Disadvantages avoids.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Da beim Betrieb der Brennkraftmaschine nahezu immer eine thermomechanische Grundvorspannung vorherrscht, wird die erfindungsgemäße Stütze ähnlich einem Zuganker ausgeführt. Ihre Gestaltung und Einbausituation ist so gewählt, dass zu Beginn des Brennkraftmaschinenbetriebs, d. h. nach einem Kaltstart, die Aufheizung der Bauteile, bestehend aus Abgaskrümmer, Abgasturbolader und Abgasanlage, so abläuft, dass keine übermäßige Verspannung im Verbund eintritt. Eine (relativ kleine) Grundlast ist erforderlich, sie sollte aber nur unwesentlich über der halben Amplitude der maximal dynamischen Schwingbelastung beim Betrieb der Brennkraftmaschine liegen. Damit wird erreicht, dass die Stütze immer auf Zug arbeitet, die Maximalbelastung aber relativ gering ist. Die Eigenfrequenz der elastischen Stütze ist so zu wählen, dass keine Verstärkung der Grundschwingungen erfolgen kann.This object is solved by the features in the characterizing part of patent claim 1. Since the operation of the internal combustion engine almost always dominates a thermo-mechanical basic bias, the support according to the invention is carried out similar to a tie rod. Their design and installation situation is chosen so that at the beginning of the engine operation, d. H. After a cold start, the heating of the components, consisting of exhaust manifold, exhaust gas turbocharger and exhaust system, so expires that no excessive tension in the composite occurs. A (relatively small) base load is required, but it should be only slightly above half the amplitude of the maximum dynamic vibration load during operation of the internal combustion engine. This ensures that the support always works on train, but the maximum load is relatively low. The natural frequency of the elastic support should be chosen so that no amplification of the fundamental vibrations can take place.
Die Erfindung führt somit in vorteilhafter Weise zu minimalen Kräften in den Schweißverbindungen zwischen Abgaskrümmer und Abgasturbolader. Die Konstruktion greift in vorteilhafter Weise auf bekannte Werkstoffe und Halbzeuge zurück, ist leicht zu fertigen und weitgehend toleranzunabhängig.The invention thus advantageously leads to minimal forces in the welded joints between exhaust manifold and turbocharger. The construction advantageously takes advantage of known materials and semi-finished products, is easy to manufacture and largely independent of tolerance.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.
Daher kann gemäß der Weiterbildungen die erfindungsgemäße Stütze im Wesentlichen aus geschichteten Blechpaketen, den Streben, bestehen, mit einer oder mehreren gesickten Zwischenlagen.Therefore, according to the developments, the support according to the invention essentially consist of layered laminated cores, the struts, with one or more beaded intermediate layers.
Ein weiteres, besonderes Merkmal ist die Stopperlage, oder auch englisch ausgedrückt der „compression limiter”. Dieser hält die durch Thermospannungen gezogenen Blechpakete so auf Position, dass die Blechsicken nicht überpresst werden und immer wieder in die gleiche Richtung auswandern, wenn die Brennkraftmaschine kalt wird. Durch die Verformbarkeit der Blechpakete während der Abkühlphase der Brennkraftmaschine wird vermieden, dass es zu mechanischen Verschiebungen, also dem „Rutschen” der Bauteile, kommt. Damit bleiben auch die störenden Knackgeräusche aus. Die Sicken ermöglichen die korrekte Einbausituation der Stütze und verhindern Störgeräusche, wie etwa Schwirren der Einzelbleche.Another special feature is the stopper position, or in English the "compression limiter". This holds the drawn by thermal stresses laminated cores in position so that the sheet metal beads are not overpressed and always emigrate in the same direction when the internal combustion engine is cold. Due to the deformability of the laminated cores during the cooling phase of the internal combustion engine is avoided that it comes to mechanical shifts, ie the "slippage" of the components. This also eliminates the annoying pops. The beads allow the correct installation situation of the support and prevent noise, such as whirring the individual sheets.
Über eine genau zu ermittelnde Prägehöhe der Streben ist der Federweg der Blechpakete vorgegeben. Dieser Federweg ermöglicht die exakte Einstellung der möglichen maßlichen Verschiebungen im Gesamtverbund, bevor es zum Zugkraftaufbau in der Stütze kommt. About a precisely determined embossing height of the struts of the spring travel of the laminated cores is specified. This spring travel allows the exact adjustment of the possible dimensional shifts in the overall composite, before it comes to the tensile force build-up in the support.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von drei Figuren, in einer Figur gemäß dem Stand der Technik und in zwei Figuren gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, näher erläutert.In the following the invention with reference to three figures, in a figure according to the prior art and in two figures according to a preferred embodiment, explained in more detail.
Im Folgenden gelten für gleiche Bauelemente in den
In dem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel in
Besonders bevorzugt weist die erfindungsgemäße Stütze
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Streben
Weiter ist an die Stütze
Mit anderen Worten zum prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Stütze
Die Stütze
The support
Die Mittellage besteht bevorzugt aus zwei Blechen, etwa halb so lang wie die äußeren Streben
Durch die so entstandene Mehrfachdoppelung bleiben die äußeren Streben
Im Einbauzustand der Stütze
Diese jetzt aufbauende Zugkraft ist erwünscht, damit die Stütze
Weiter ist es wichtig, dass die Eigenfrequenz der Stütze
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Stützesupport
- 22
- Bauteilcomponent
- 33
- Abgasstrangexhaust gas line
- 4, 4'4, 4 '
- Strebestrut
- 5, 5'5, 5 '
- Stopperlagestopper layer
- 66
- Klammerclip
- 77
- Zylinderkopfcylinder head
- 88th
- Befestigungsmittelfastener
- 99
- Abstützungsupport
- 1010
- Abgaskrümmerexhaust manifold
- 1111
- WärmeschutzschildHeat shield
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008047448 A1 [0002] DE 102008047448 A1 [0002]
- EP 1598525 A1 [0004] EP 1598525 A1 [0004]
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| DE201110076229 DE102011076229A1 (en) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | Support structure for e.g. supercharger for internal combustion engine of motor vehicle, has resilient deformable prop portion that is elastically deformed due to axial compression stress across preset direction |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102011076229A1 true DE102011076229A1 (en) | 2012-11-22 |
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ID=47088006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE201110076229 Withdrawn DE102011076229A1 (en) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | Support structure for e.g. supercharger for internal combustion engine of motor vehicle, has resilient deformable prop portion that is elastically deformed due to axial compression stress across preset direction |
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- 2011-05-20 DE DE201110076229 patent/DE102011076229A1/en not_active Withdrawn
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