DE10041274C1

DE10041274C1 - Metallgehäuse eines Verbrennungsmotor-Abgassensors mit Schutzohren

Info

Publication number: DE10041274C1
Application number: DE10041274A
Authority: DE
Inventors: Michael-Rainer Busch; Helmut Weyl
Original assignee: DaimlerChrysler AG; Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2002-01-03
Anticipated expiration: 2020-08-24
Also published as: US20020031448A1; JP2002131271A

Abstract

Bei einem Metallgehäuse (1) eines Verbrennungsmotor-Abgassensors mit zwei daran befestigten koaxial ineinanderliegenden, von dem Gehäuse nach außen abragenden Schutzrohren (2, 3) aus jeweils gleichartigem Metall, von denen mindestens das äußere Schutzrohr (3) mit dem Gehäuse (1) verschweißt ist und die zumindest in ihren jeweils von dem Gehäuse (1) abragenden Bereichen radial beabstandet sind, soll eine im Betrieb absolut sichere Verbindung der Schutzrohre (2, 3) an dem Gehäuse (1) geschaffen werden. DOLLAR A Zu diesem Zweck sind zumindest in geschlossenem Zustand des Metallgehäuses (1) zumindest das innere Schutzrohr (2) und das Gehäuse (4) über radial ineinandergreifende Vorsprünge (5, 6) in Achsrichtung dieses Schutzrohres (2) kraft- und formschlüssig miteinander verbunden.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Metallgehäuse eines Verbrennungsmotor-Abgassensors mit Schutzrohren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei den aus der Praxis bisher bekannten gattungsgemäßen Metallgehäusen (DE 197 07 459 A1, DE 197 07 458 A1) sind die Schutzrohre durch Bördeln oder Schweißen an dem Metallgehäuse befestigt.

Bei hohen thermischen und mechanischen Beanspruchungen kann es bei diesen Befestigungsformen zu einem Lösen der Verbindung zwischen den Schutzrohren und dem Gehäuse kommen, wodurch hohe Folgeschäden entstehen können. Die gattungsgemäßen Befestigungsstellen der Schutzrohre sind hoch belastet, da dort Temperaturen von über 750°C in Verbindung mit Beschleunigungen bis zu 1.300 m/s² bei Anströmgeschwindigkeiten, die über der Schallgeschwindigkeit liegen können, herrschen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Verbindung zwischen den Schutzrohren und dem Metallgehäuse mit alternativ den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 2 weist den Vorteil auf, daß mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Verbindung der Schutzrohre mit dem Gehäuse gegeben ist, die auch unter ungünstigen Einsatzbedingungen im praktischen Betrieb absolut sicher ist. Bei den Herstellkosten entsteht, gegenüber den bisher bekannten Verbindungsarten praktisch keine nennenswerte Erhöhung, da für das erfindungsgemäße kraft- und formschlüssige Verbinden lediglich einmalige Werkzeugkosten für das Fertigungswerkzeug anfallen.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Unteransprüche.

Bei der allgemeinen Lehre des Anspruchs 1 kommt es lediglich darauf an, daß zumindest das innere Rohr kraft- und formschlüssig in Achsrichtung hinterschnittartig mit dem Gehäuse verbunden ist, während nicht festgelegt ist, wo diese Art der Verbindung an dem Gehäuse vorgesehen ist und ob das innere und äußere Schutzrohr in einem gemeinsamen Bereich, insbesondere koaxial aneinanderliegend, an dem Gehäuse befestigt sind.

Bei der Lösung nach Anspruch 2 erfolgt die Befestigung der beiden Schutzrohre in unterschiedlichen Bereichen des Gehäuses.

Bei dieser Ausführung durchgreift das innere Schutzrohr in axialer Richtung eine Öffnung innerhalb des Gehäuses, in der das Schutzrohr in gewissem Sinne biegesteif gelagert ist. Durch die biegesteife Lagerung neigt ein derart gelagertes Rohr in, geringerem Maße zu Biegeschwingungen, wodurch die Festigkeit der Verbindung des Rohres an dem Gehäuse zwangsläufig erhöht wird.

Bei der Lösung nach Anspruch 2 kann das innere Schutzrohr durch das Gehäuse hindurch in die Lagerbohrung geschoben werden. Die axiale Fixierung erfolgt dadurch, daß der im Inneren des Gehäuses an dem Gehäuse anliegende Ringbund des inneren Schutzrohres gegen einen in das Gehäuse eingebrachten Einsatz beim Verschließen des Gehäuses gepresst wird.

Nach Anspruch 4 kann der im Inneren des Gehäuses liegende Ringbund eines in der Gehäusebohrung gelagerten inneren Schutzrohres durch eine entsprechende Ausbildung Dichtungsfunktion besitzen. In diesem Falle kann eine sonst zwischen einem Einsatz im Inneren des Gehäuses und der nach außen führenden Gehäuse-Öffnung erforderliche Ringdichtung als separates Teil entfallen.

Bei einer Lagerung des inneren Schutzrohres in der Öffnung des Gehäuses kann sich nach Anspruch 5 das äußere Schutzrohr an dessen freiem Ende durch an dieses angeformte nach innen ragende einzelne Stege auf dem Außenumfang des inneren Schutzrohres abstützen. Voraussetzung ist, daß das innere Schutzrohr länger abragt als das äußere Schutzrohr.

Nach Anspruch 6 lagern die beiden Schutzrohre koaxial ineinander auf einem von dem Gehäuse nach außen abragenden Ringbund. Dort ist das innere Schutzrohr an seinem dortigen Ende kraft- und formschlüssig in Achsrichtung hinterschnittartig an dem Gehäuse-Ringbund verklammert. Darüber hinaus sind die beiden aneinanderliegenden Schutzrohre in einem axial neben der ringförmigen Verklammerungszone liegenden axial frei auslaufenden Bereich des Gehäuse-Ringbundes über eine durch beide Schutzrohre hindurchgehende Ringschweißnaht mit dem Ringbund verschweißt.

Eine erfindungsgemäße kraft- und formschlüssige Verbindung des inneren Schutzrohres gegenüber einem nach außen abragenden Ringbund des Metallgehäuses wird nach Anspruch 7 bei einer Einrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 6 dadurch erreicht, daß in dem Ringbund eine Ringnut vorgesehen ist, in die von dem äußeren Schutzrohr nach radial innen umgeformte Stege eingepresst werden. Bei einer solchen Art einer Verbindung kann es sich insbesondere um eine sogenannte Crimp-Verbindung handeln.

Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Gehäuse mit koaxial aneinanderliegend befestigten Schutzrohren,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine alternative Ausführung mit einer Lagerung des inneren Schutzrohres in einer Öffnung des Gehäuses,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Schutzrohr-Befestigung nach Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Schutzrohr-Befestigung nach Linie IV-IV in Fig. 3 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine spezielle Ausführung eines äußeren Schutzrohres nach Fig. 2,

Fig. 6 eine Ansicht des äußeren Schutzrohres nach Fig. 5 in Richtung des Pfeiles VI.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 liegt ein in Achsrichtung beidseitig offenes Gehäuse 1 aus Metall eines Abgassensors eines Verbrennungsmotors vor, bei dem ein inneres und ein äußeres Schutzrohr 2 bzw. 3 an einem außen von dem Gehäuse 1 abragenden Ringbund 4 befestigt sind. An dem Gehäuse- Ringbund 4 liegen die Schutzrohre 2 und 3 unter gegenseitiger radialer Kontaktierung an. Das innere Schutzrohr 2 ist auf dem Ringbund 4 axial hinterschnittartig gegenüber diesem veklammert. Diese Verklammerung besteht darin, daß über den Umfang des inneren Schutzrohres 2 an dessen auf dem Ringbund 4 aufliegenden Endbereich radiale Einschnürungen 5 entsprechend der Darstellung in Fig. 3 eingepresst sind und zwar in eine Ringnut 6 innerhalb des Gehäuse-Ringbundes 4.

Das in dem Bereich des Ringbundes 4 radial auf dem inneren Schutzrohr 2 aufliegende äußere Schutzrohr 3 ist durch eine Ringschweißnaht 7 zusammen mit dem inneren Schutzrohr 2 an dem Ringbund 4 des Gehäuses 1 fixiert. Dabei durchgreift die Ringschweißnaht 7 die beiden Schutzrohre 2 und 3 unter zusätzlichem Eingriff in den Ringbund 4.

Durch die Befestigung des inneren Schutzrohres 2 an dem Ringbund 4 des Gehäuses 1 durch sowohl eine kraft- und formschlüssige Verklammerung einerseits und eine Verschweißung andererseits ist eine ausreichend sichere Befestigung beider Schutzrohre 2 und 3 an dem Gehäuse 1 gegeben.

Bei einer alternativen Ausführung nach Fig. 2 ist lediglich das äußere Schutzrohr 3 an einem nach außen abragenden Ringbund 4 des Gehäuses 1 über eine Ringschweißnaht 7 befestigt.

Das innere Schutzrohr 2 lagert hier in einer Öffnung des Gehäuses 1. Dabei besitzt das innere Schutzrohr 2 an seinem im Inneren des Gehäuses 1 liegenden Ende einen nach außen abragenden Ringbund 8. Mit der von dem Ende des inneren Schutzrohres 2 abgewandten Stirnfläche des Ringbundes 8 liegt dieser Ringbund flächenschlüssig an einer komplementär ausgebildeten Ringfläche des Gehäuses 1 an. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Ringbundes 8 wird ein in das Gehäuse 1 einzubringender Einsatz bei verschlossenem Gehäuse 1 angepresst. Liegt ein solches Anpressen durch ein Einsatzteil vor, so ist das innere Schutzrohr 2 in der Gehäusebohrung allseits sicher fixiert. Durch die Tiefe der Gehäusebohrung besitzt das innere Schutzrohr 2 eine relativ biegesteife Lagerung andern Gehäuse 1.

Der im Gehäuseinneren liegende Ringbund 8 des inneren Schutzrohres 2 kann mit einem als Dichtung dienenden Weichmetall überzogen sein. Damit kann der Ringbund 8 als Dichtung zwischen Gehäuse 1 und nicht dargestelltem Einsatzteil innerhalb des Gehäuses dienen. Damit wird eine sonst übliche diesen Zweck erfüllende separate Ringdichtung ersetzt.

Daß in der Art nach Fig. 2 in dem Gehäuse 1 gelagerte äußere Schutzrohr 3 kann an seinem von dem Gehäuse 1 abgewandten Ende mit nach radial innen ragenden Stegen 9 (Fig. 5, 6) versehen sein. Über diese. Stege 9 kann das äußere Schutzrohr 3 auf das innere Schutzrohr 2 zur Stabilitätserhöhung aufgepresst sein, wobei die Stege 9 elastisch verformt sein können.

Claims

1. Metallgehäuse (1) eines Verbrennungsmotor-Abgassensors mit zwei daran befestigten, koaxial ineinanderliegenden, von dem Gehäuse (1) nach außen abragenden Schutzrohren (2, 3) aus jeweils gleichartigem Metall, von denen mindestens das äußere Schutzrohr (3) mit dem Gehäuse (1) verschweißt ist und die zumindest in ihren jeweils von dem Gehäuse (1) abragenden Bereichen radial beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in geschlossenem Zustand des Metallgehäuses zumindest das innere Rohr und das Gehäuse über radial ineinandergreifende Vorsprünge (5, 6) in Achsrichtung dieses Rohres kraft- und formschlüssig miteinander verbunden sind.

2. Metallgehäuse (1) eines Verbrennungsmotor-Abgassensors mit zwei daran befestigten, koaxial ineinanderliegenden, von dem Gehäuse (1) nach außen abragenden Schutzrohren (2, 3) aus jeweils gleichartigem Metall, von denen mindestens das äußere Schutzrohr (3) mit dem Gehäuse (1) verschweißt ist und die zumindest in ihren jeweils von dem Gehäuse (1) abragenden Bereichen radial beabstandet sind, gekennzeichnet durch die Merkmale,

- das innere Schutzrohr (2) ist axial in einer Öffnung des Gehäuses (1) gelagert,
- das innere Schutzrohr (2) ragt in einen inneren Freiraum des Gehäuses (1),
- ein nach radial außen verlaufender, innerhalb des Gehäuses liegender Endbereich des inneren Schutzrohres (2) ragt in der Form eines Ringbundes (8) über den Querschnitt der Lageröffnung des Gehäuses (1) hinaus,
- bei geschlossenem Gehäuse (1) liegt an der gehäuseseitig freien Stirnfläche des Ringbundes (8) ein in das Gehäuse (1) eingesetztes Bauteil axial kraft- und flächenschlüssig fixierungswirkend an.

3. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Freiraum des Gehäuses (1) bei noch nicht verschlossenem Gehäuse (1) an seinem in Achsrichtung des inneren Schutzrohres (2) der dieses Rohr lagernden Öffnung entgegengesetzten Ende frei nach außerhalb des Gehäuses (1) ausläuft, wobei dieser Freiraum insgesamt eine den Außendurchmesser des Ringbundes (8) des inneren Schutzrohres (2) überragenden Durchmesser besitzt.

4. Gehäuse nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der axial in den Freiraum des Gehäuses (1) weisende Bereich des Ringbundes (8) mit einem als Dichtung wirkenden Material versehen ist.

5. Gehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das freie außerhalb des Gehäuses (1) liegende Ende des äußeren Schutzrohres (3) über radial nach innen verlaufende, umfangsmäßig jeweils voneinander beabstandete Stege auf das innere Schutzrohr (2) aufgepresst ist.

6. Gehäuse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale

- das innere Schutzrohr (2) lagert auf einem von dem Gehäuse (1) nach außen ragenden Ringbund (4),
- das äußere Schutzrohr (3) lagert an dem Ringbund (4) auf dem inneren Schutzrohr (2),
- im Bereich axial zwischen den radialen Hinterschnitten zwischen dem inneren Schutzrohr (2) und dem Gehäuse- Ringbund (4) einerseits und dem frei auslaufenden Ende des Ringbundes (4) andererseits sind die beiden Rohre (2, 3) und das Gehäuse (1) über eine radial durchgehende Ringschweißnaht (7) miteinander verschweißt.

7. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radial ineinandergreifenden Vorsprünge des inneren Schutzrohres (2) und des Gehäuse- Ringbundes (4) in dem Gehäuseringbund (4) als eine Ringnut (6) und an dem inneren Schutzrohr (2) als in die Ringnut (6) eingepresste, umfangsmäßig benachbarte Stege (5) ausgebildet sind.