DE102008049252B4 - Automotive exhaust gas cooler - Google Patents

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Abstract

Kfz-Abgaskühler (10) mit einer mantelgekühlten Innenkassette (14) zur Kühlung von Abgas eines Verbrennungsmotors mit Hilfe einer Kühlflüssigkeit, wobei die Innenkassette (14) aufweist: einen Innenkassetten-Gehäusekörper (18), der eine Öffnungsseite aufweist, einen Kassettendeckel (20), der die Öffnungsseite des Gehäusekörpers (18) schließt, eine umlaufende Schweißnaht (34), durch die der Randbereich (26) des Kassettendeckels (20) und der öffnungsnahe Randbereich (32) des Gehäusekörpers (18) abdichtend miteinander verbunden sind, und mindestens ein Armierungsband (22, 23), das die Innenkassette (14) über ihren gesamten Umfang umgreift, wobei das Armierungsband (22, 23) vorgespannt ist.A vehicle exhaust gas cooler (10) having a jacket-cooled inner cassette (14) for cooling exhaust gas of an internal combustion engine with the aid of a cooling liquid, the inner cassette (14) comprising: an inner cassette housing body (18) having an opening side, a cassette lid (20) closing the opening side of the housing body (18), a circumferential weld (34) through which the edge region (26) of the cassette lid (20) and the near-edge edge region (32) of the housing body (18) are sealingly connected to each other, and at least one Arming strip (22, 23), which surrounds the inner cassette (14) over its entire circumference, wherein the reinforcing strip (22, 23) is biased.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kfz-Abgaskühler mit einer mantelgekühlten Innenkassette zur Kühlung von Abgas eines Verbrennungsmotors und auf ein Verfahren zur Herstellung der Innenkassette.The invention relates to a motor vehicle exhaust gas cooler with a jacket-cooled inner cassette for cooling exhaust gas of an internal combustion engine and to a method for producing the inner cassette.

Herkömmliche Kfz-Abgaskühler, beispielsweise Abgasrückführungs-Abgaskühler, weisen ein Kühlmittelgehäuse auf, in dem wenige Millimeter nach innen beabstandet eine Innenkassette angeordnet ist, durch die das Abgas geführt wird. In dem Zwischenraum zwischen der Innenkassette und dem Kühlmittelgehäuse fließt das flüssige Kühlmittel, das in der Regel von unter Druck stehendem Kühlwasser gebildet wird. Die Innenkassette ist also mantelgekühlt.Conventional automotive exhaust gas coolers, such as exhaust gas recirculation exhaust gas coolers, have a coolant housing in which a few millimeters inwardly spaced an inner cassette is arranged, through which the exhaust gas is passed. In the space between the inner cassette and the coolant housing flows the liquid coolant, which is usually formed by pressurized cooling water. The inner cassette is therefore jacket-cooled.

Ein derartiger Kfz-Abgaskühler ist bekannt aus DE 10 2005 058 204 A1 . Der Kfz-Abgaskühler weist eine mantelgekühlte Innenkassette zur Kühlung von Abgas eines Verbrennungsmotors mit Hilfe einer Kühlflüssigkeit auf. Der Gehäusekörper ist durch Zusammenschweißen zweier Gehäuseteile gebildet.Such a vehicle exhaust gas cooler is known from DE 10 2005 058 204 A1 , The vehicle exhaust gas cooler has a jacket-cooled inner cassette for cooling exhaust gas of an internal combustion engine with the aid of a cooling liquid. The housing body is formed by welding together two housing parts.

Die Innenkassette besteht in der Regel aus zwei Aluminium-Druckguss-Teilen, nämlich einem im Wesentlichen fünf Seiten umschließenden Gehäusekörper und einem die Öffnungsseite des Gehäusekörpers abschließenden Kassettendeckel. Der Randbereich des Kassettendeckels und der öffnungsnahe Randbereich des Gehäusekörpers werden durch eine umlaufende radiale Schweißnaht flüssigkeitsdicht und gasdicht miteinander verbunden. Die Schweißnaht ist im Wesentlichen radial angeordnet, das heißt, sie überbrückt den Spalt zwischen dem Gehäusekörper und dem Kassettendeckel-Randbereich im wesentlichen parallel zur Grundebene des Kassettendeckels.The inner cassette is usually made of two die-cast aluminum parts, namely a housing body enclosing substantially five sides and a cassette cover closing off the opening side of the housing body. The edge region of the cassette lid and the edge region near the opening of the housing body are connected to one another in a liquid-tight and gastight manner by a circumferential radial weld seam. The weld is arranged substantially radially, that is, it bridges the gap between the housing body and the cassette lid edge region substantially parallel to the base plane of the cassette lid.

Im Betrieb treten in der Innenkassette hohe Gasdrücke und Pulsationen auf, durch die der Kassettendeckel konvex nach außen gewölbt wird. Durch die Wölbung verkürzen sich die effektive Länge und Breite des Kassettendeckels, wodurch wiederum hohe Zugspannungen auf die Schweißnaht wirken. Da Schweißnähte in Bezug auf Zugspannungen empfindlich sind, müssen diese entsprechend tief ausgebildet sein, was prozessual problematisch und aufwändig, und ab einer bestimmten Schweißnaht-Tiefe nicht mehr ohne weiteres möglich ist. Dies trifft insbesondere auf automatisierte Schweißverfahren zu, beispielsweise auf das Rührreibschweißen.In operation, high gas pressures and pulsations occur in the inner cassette, causing the cassette lid to bulge convexly outward. The curvature shortens the effective length and width of the cassette lid, which in turn causes high tensile stresses on the weld. Since welds are sensitive to tensile stresses, they must be correspondingly deep, which is problematic and complex process, and from a certain weld depth is no longer readily possible. This applies in particular to automated welding processes, for example friction stir welding.

Aus EP 1870 656 A2 ist eine Innenkassette eines Kfz-Abgaskühlers bekannt, die mit Hilfe einer gestellartigen Spannvorrichtung vor Spannungen und Vibrationen geschützt wird.Out EP 1870 656 A2 an inner cassette of a motor vehicle exhaust gas cooler is known, which is protected by means of a frame-like clamping device from tensions and vibrations.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kfz-Abgaskühler bzw. ein Verfahren zur Herstellung der Abgaskühler-Innenkassette zu schaffen, bei dem die Herstellung der Verbindung und der Abdichtung zwischen dem Kassettendeckel und dem Gehäusekörper der Innenkassette vereinfacht ist.An object of the invention is to provide a vehicle exhaust gas cooler or a method for producing the exhaust gas cooler inner cassette, in which the preparation of the connection and the seal between the cassette lid and the housing body of the inner cassette is simplified.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kfz-Abgaskühler mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 beziehungsweise durch das Herstellungsverfahren gemäß dem nebengeordneten Verfahrensanspruch 7.This object is achieved by a motor vehicle exhaust gas cooler with the features of claim 1 or by the manufacturing method according to the independent method claim. 7

Der erfindungsgemäße Abgaskühler gemäß Patentanspruch 1 weist mindestens ein Armierungsband auf, das die Innenkassette über ihren gesamten Umfang umgreift, wobei das Armierungsband vorgespannt ist. Durch das vorgespannte Armierungsband wird die Wölbung des Kassettendeckels nach außen bei Vorliegen von Überdruck innerhalb der Innenkassette erheblich reduziert. Durch die verringerte Wölbung verringert sich auch die Verkleinerung der Länge und Breite des Kassettendeckels. Hierdurch werden wiederum die maximalen radialen Zugkräfte, die in die den Kassettendeckel und den Gehäusekörper verbindende Schweißnaht eingeleitet werden, erheblich reduziert. Hierdurch wiederum kann die Festigkeit und damit auch die Tiefe der Schweißnaht verringert werden. Ferner wird die Lebensdauer der Schweißnaht verlängert.The exhaust gas cooler according to the invention according to claim 1 has at least one reinforcing tape which engages around the inner cassette over its entire circumference, wherein the reinforcing tape is biased. Due to the prestressed reinforcing strip, the curvature of the cassette lid is considerably reduced to the outside in the presence of overpressure within the inner cassette. The reduced curvature also reduces the reduction in the length and width of the cassette lid. As a result, in turn, the maximum radial tensile forces, which are introduced into the weld connecting the cassette lid and the housing body, considerably reduced. As a result, in turn, the strength and thus the depth of the weld can be reduced. Furthermore, the life of the weld is extended.

Vorzugsweise ist der Kassettendeckel bombiert ausgebildet, das heißt konvex nach außen gewölbt. Durch die nach außen gewölbte Ausbildung des Kassettendeckels wird eine weitere Wölbung durch Überdruck innerhalb der Innenkassette weitgehend verhindert. Hierdurch wiederum kann eine Verringerung der effektiven Breite und Länge des Kassettendeckels unter Innen-Überdruck auf ein unvermeidliches Minimum reduziert werden. Das Armierungsband dient daher im Wesentlichen dazu, die Schubkräfte in der Schweißnaht zu reduzieren.Preferably, the cassette lid is cambered formed, that is, convex convex to the outside. Due to the outwardly curved design of the cassette cover a further curvature is largely prevented by overpressure within the inner cassette. This, in turn, a reduction in the effective width and length of the cassette lid under internal pressure can be reduced to an unavoidable minimum. The reinforcing strip therefore essentially serves to reduce the shear forces in the weld.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Armierungsband an die Außen-Kontur der Innenkassette angepasst. Die Außen-Kontur der Innenkassette ist nicht eben, sondern konturiert, um beispielsweise die Steifheit der Innenkassette zu erhöhen. Durch einen Anpassung des Armierungsbandes an die Außen-Kontur wird das Armierungsband in seiner Längsrichtung an mehreren Stellen an der Innenkassette verkrallt. Hierdurch wirkt das Armierungsband im Bereich der durch das Armierungsband überlagerten Schweißnaht zugentlastend diese. Besonders bevorzugt weist die Innenkassette, und insbesondere der Kassettendeckel, eine außenseitigen Rippe auf, wobei das Armierungsband der Querschnitt-Kontur dieser Rippe exakt folgt beziehungsweise exakt an dieser Rippe anliegt.According to a preferred embodiment, the reinforcing strip is adapted to the outer contour of the inner cassette. The outer contour of the inner cassette is not flat, but contoured, for example, to increase the stiffness of the inner cassette. By adjusting the reinforcing strip to the outer contour, the reinforcing strip is clawed in its longitudinal direction at several points on the inner cassette. As a result, the reinforcing strip acts in the region of the weld seam overlaid by the reinforcing strip and relieves strain on it. Particularly preferably, the inner cassette, and in particular the cassette lid, on an outer side rib, wherein the reinforcing strip of the cross-sectional contour of this rib exactly follows or rests exactly on this rib.

Vorzugsweise bestehen der Gehäusekörper und der Kassettendeckel aus Druckguss, besonders bevorzugt aus Aluminium-Druckguss. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Innenkassette von einem Kühlmittelgehäuse umgeben. Zwischen dem Kühlmittelgehäuse und der hiervon beabstandeten Innenkassette wird ein Kühlmittelraum definiert, in dem das Kühlmittel strömt. Das Armierungsband ist bevorzugt aus Blech gefertigt.Preferably, the housing body and the cassette lid made of die-cast, particularly preferably made of die-cast aluminum. According to a preferred embodiment, the inner cassette is surrounded by a coolant housing. Between the coolant housing and the inner cassette spaced therefrom, a coolant space is defined, in which the coolant flows. The reinforcing strip is preferably made of sheet metal.

Vorzugsweise weist das Armierungsband im Bereich des Kassettendeckels mindestens eine Versteifungssicke auf, durch die das Armierungsband bevorzugt in Längsrichtung versteift ist.Preferably, the reinforcing tape in the region of the cassette lid has at least one stiffening bead, by means of which the reinforcing tape is preferably stiffened in the longitudinal direction.

Gemäß einem nebengeordneten Patentanspruch, der auf ein Verfahren zur Montage des Armierungsbandes an der Innenkassette gemäß einem der vorangegangenen Patentansprüche gerichtet ist, sind folgende. Verfahrensschritte vorgesehen:
Aufschieben des geschlossenen Armierungsbandes auf die Innenkassette, und
Umformen des Armierungsbandes zur Anpassung an die äußere Innenkassetten-Kontur durch Elektromagnetische Puls Technologie.
According to a subordinate claim directed to a method for assembling the reinforcing tape to the inner cassette according to one of the preceding claims, the following are. Procedural steps provided:
Sliding the closed reinforcing tape on the inner cassette, and
Forming the reinforcing tape to adapt to the outer inner cassette contour by electromagnetic pulse technology.

Durch Nutzung der Elektromagnetischen Puls Technologie zur Anpassung der Armierungsband-Forum an die Außen-Kontur der Innenkassette kann diese Anpassung gezielt und auf materialschonende Weise erfolgen, selbst dann, wenn das Armierungsband dabei bereits auf die Innenkassette aufgespannt ist.By using the electromagnetic pulse technology to adapt the reinforcing strip forum to the outer contour of the inner cassette, this adaptation can be targeted and carried out in a material-friendly manner, even if the reinforcing tape is already stretched on the inner cassette.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.In the following an embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

1 einen Abgaskühler in Seitenansicht auf eine Öffnung des Kühlmittelgehäuses, und 1 an exhaust gas cooler in side view of an opening of the coolant housing, and

2 in Abgaskühler der 1 in Draufsicht. 2 in exhaust gas cooler the 1 in plan view.

In der 1 ist in Seitenansicht ein Kfz-Abgaskühler 10 dargestellt, der in einem Kraftfahrzeug im Verlauf einer Abgasrückführung der Kühlung des zurückgeführten Abgases dient. Der Abgaskühler 10 weist ein äußeres Kühlmittelgehäuse 12 und eine Innenkassette 14 auf. Das Kühlmittelgehäuse 12 und die Innenkassette 14 sind an allen Seiten mehrere Millimeter voneinander beabstandet. Der zwischen der Innenkassette 14 und dem Kühlmittelgehäuse 12 gebildete Kühlflüssigkeitsraum 16 ist beispielsweise mit Wasser gefüllt beziehungsweise durchströmt. Die Innenkassette 14 ist also mantelgekühlt.In the 1 is a side view of a vehicle exhaust gas cooler 10 represented, which serves in a motor vehicle in the course of an exhaust gas recirculation of the cooling of the recirculated exhaust gas. The exhaust gas cooler 10 has an outer coolant housing 12 and an inner cassette 14 on. The coolant housing 12 and the inner cassette 14 are spaced several millimeters apart on all sides. The between the inner cassette 14 and the coolant housing 12 formed coolant space 16 is for example filled with water or flows through it. The inner cassette 14 is therefore jacket-cooled.

Die Innenkassette 14 besteht im Wesentlichen aus einem im wesentlichen fünf Seiten umschließenden Gehäusekörper 18 und einem die Öffnungsseite des Gehäusekörpers 18 abschließenden Kassettendeckel 20. Der Gehäusekörper 18 und der Kassettendeckel 20 sind jeweils einstückig aus Aluminium-Druckguss gefertigt. Der Kassettendeckel 20 ist durch eine umlaufende ununterbrochene Schweißnaht 34 mit dem Gehäusekörper 18 flüssigkeitsdicht und gasdicht mechanisch verbunden. Die Schweißnaht 34 wird durch Rührreibschweißen erzeugt, kann jedoch auch auf andere Weise erzeugt werden.The inner cassette 14 consists essentially of a substantially five sides enclosing housing body 18 and one the opening side of the case body 18 final cassette lid 20 , The housing body 18 and the cassette lid 20 are each made in one piece from die-cast aluminum. The cassette lid 20 is by a continuous uninterrupted weld 34 with the housing body 18 liquid-tight and gas-tight mechanically connected. The weld 34 is produced by friction stir welding, but can also be produced in other ways.

Der Kassettendeckel 20 sollte bevorzugt bombiert ausgebildet sein, das heißt, konvex nach außen gewölbt, um eine weitere elastische Wölbung bei Überdruck innerhalb der Innenkassette 14 zu vermeiden.The cassette lid 20 should preferably be formed cambered, that is, convex convexly curved to another elastic curvature at overpressure within the inner cassette 14 to avoid.

Die Innenkassette 14 ist von zwei geschlossenen Armierungsbändern 22, 23 aus Blech umspannt. Die Armierungsbänder 22, 23 sind über ihren gesamten Umfang exakt an die Außen-Kontur der Innenkassette 14 angepasst. Im Detail folgt jedes Armierungsband 22, 23 der Kontur aller außenseitigen Rippen 28 der Innenkassette 14. Jedes Armierungsband 22, 23 weist mehrere sich in Längsrichtung des Armierungsbandes 22, 23 erstreckende Versteifungssicken 40 auf.The inner cassette 14 is from two closed armor bands 22 . 23 made of sheet metal. The reinforcing tapes 22 . 23 are over their entire circumference exactly to the outer contour of the inner cassette 14 customized. In detail follows each Armierungsband 22 . 23 the contour of all outside ribs 28 the inner cassette 14 , Every reinforcing tape 22 . 23 has several in the longitudinal direction of the reinforcing strip 22 . 23 extending stiffening beads 40 on.

Die Armierungsbänder 22, 23 werden auf die Innenkassette 14 montiert, indem sie zunächst unverformt auf die Innenkassette 14 aufgeschoben werden. Anschließend werden sie durch Umformen an die äußere Kontur der Innenkassette 14 angepasst. Diese Anpassung erfolgt durch die so genannte Elektromagnetische Puls Technologie, durch die gezielt und unter Vermeidung hoher Wärmeeinträge das Armierungsband 22, 23 plastisch verformt werden kann.The reinforcing tapes 22 . 23 be on the inner cassette 14 mounted by first undeformed on the inner cassette 14 be deferred. They are then converted to the outer contour of the inner cassette 14 customized. This adjustment is made by the so-called electromagnetic pulse technology, by the targeted and while avoiding high heat inputs the reinforcing tape 22 . 23 can be plastically deformed.

Die beiden Armierungsbänder 22, 23 sitzen unter Vorspannung auf der Außenseite der Innenkassette 14. Bei Betrieb des Abgaskühlers 10 weist das die Innenkassette 14 durchströmende Abgas hohe Überdrücke beziehungsweise große Druckpulsationen auf. Diese führen dazu, dass der Kassettendeckel 20 sich nach außen wölben will, wodurch sich die effektive Länge und Breite des Kassettendeckels 20 verringern würde. Hierdurch würden wiederum hohe radiale Zugkräfte in die Schweißnaht 34 eingeleitet werden. Dies wird in hohem Umfang durch die Armierungsbänder 22, 23 vermieden, da diese einerseits die Wölbung des Kassettendeckels 20 verringern und andererseits einen Teil der radialen Zugkräfte aufnehmen.The two reinforcing tapes 22 . 23 sit under pretension on the outside of the inner cassette 14 , When operating the exhaust gas cooler 10 this shows the inner cassette 14 exhaust gas flowing through high overpressures or large pressure pulsations. These cause the cassette lid 20 to buckle outward, thereby increasing the effective length and width of the cassette lid 20 would reduce. This would in turn high radial tensile forces in the weld 34 be initiated. This is largely due to the reinforcing tapes 22 . 23 avoided, since this one hand, the curvature of the cassette lid 20 reduce and on the other hand take part of the radial tensile forces.

Claims (7)

Kfz-Abgaskühler (10) mit einer mantelgekühlten Innenkassette (14) zur Kühlung von Abgas eines Verbrennungsmotors mit Hilfe einer Kühlflüssigkeit, wobei die Innenkassette (14) aufweist: einen Innenkassetten-Gehäusekörper (18), der eine Öffnungsseite aufweist, einen Kassettendeckel (20), der die Öffnungsseite des Gehäusekörpers (18) schließt, eine umlaufende Schweißnaht (34), durch die der Randbereich (26) des Kassettendeckels (20) und der öffnungsnahe Randbereich (32) des Gehäusekörpers (18) abdichtend miteinander verbunden sind, und mindestens ein Armierungsband (22, 23), das die Innenkassette (14) über ihren gesamten Umfang umgreift, wobei das Armierungsband (22, 23) vorgespannt ist.Automotive exhaust gas cooler ( 10 ) with a jacket-cooled inner cassette ( 14 ) for cooling exhaust gas of a Internal combustion engine with the aid of a cooling liquid, wherein the inner cassette ( 14 ): an inner cassette housing body ( 18 ) having an opening side, a cassette lid ( 20 ), which the opening side of the housing body ( 18 ), a circumferential weld ( 34 ), through which the edge area ( 26 ) of the cassette lid ( 20 ) and the near-edge edge region ( 32 ) of the housing body ( 18 ) are sealingly connected to each other, and at least one reinforcing tape ( 22 . 23 ), which is the inner cassette ( 14 ) engages over its entire circumference, wherein the reinforcing tape ( 22 . 23 ) is biased. Kfz-Abgaskühler (10) nach Anspruch 1, wobei der Kassettendeckel (20') bombiert ist, so dass er konvex nach außen gewölbt ist.Automotive exhaust gas cooler ( 10 ) according to claim 1, wherein the cassette lid ( 20 ' ) is convex, so that it is curved convexly outward. Kfz-Abgaskühler (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Armierungsband (22, 23) an die Kontur der Innenkassette (14) angepasst ist.Automotive exhaust gas cooler ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein the reinforcing tape ( 22 . 23 ) to the contour of the inner cassette ( 14 ) is adjusted. Kfz-Abgaskühler (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Armierungsband (23, 23) der Kontur einer außenseitigen Rippe (28) der Innenkassette (14) folgt.Automotive exhaust gas cooler ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the reinforcing tape ( 23 . 23 ) the contour of an outside rib ( 28 ) of the inner cassette ( 14 ) follows. Kfz-Abgaskühler (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Gehäusekörper (18) und der Kassettendeckel aus (20) aus Druckguss bestehen.Automotive exhaust gas cooler ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the housing body ( 18 ) and the cassette lid ( 20 ) consist of die-cast. Kfz-Abgaskühler (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Armierungsband (22, 23) im Bereich des Kassettendeckels (20) eine Versteifungssicke (40) aufweist.Automotive exhaust gas cooler ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the reinforcing tape ( 22 . 23 ) in the area of the cassette lid ( 20 ) a stiffening bead ( 40 ) having. Verfahren zur Montage eines Armierungsbandes (22, 23) an der Innenkassette (14) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit den Verfahrensschritten: Aufschieben des geschlossenen Armierungsbandes (22, 23) auf die Innenkassette (14), und Umformen des Armierungsbandes (22, 23) zur Anpassung an die äußere Innenkassetten-Kontur durch Elektromagnetische Puls Technologie.Method for assembling a reinforcing strip ( 22 . 23 ) on the inner cassette ( 14 ) according to any one of the preceding claims, comprising the steps of: sliding the closed reinforcing strip ( 22 . 23 ) on the inner cassette ( 14 ), and forming the reinforcing tape ( 22 . 23 ) to adapt to the outer inner cassette contour by electromagnetic pulse technology.
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