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Die Erfindung betrifft ein Abgassystem für eine Brennkraftmaschine.
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Es sind bereits Abgassysteme, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit abgasführenden Bauteilen, die durch eine Steckverbindung mit Einfach- oder Doppellamellendichtringen als Dichtkörper verbunden sind, bekannt, welche häufig eine erhöhte Leckage aufweisen. Außerdem sind Kompensatorverbindungen für Abgasrohre bekannt, welche jedoch zusätzliche Anbauteile aus hochwertigen rostfreien Werkstoffen benötigen, welche hohe Kosten verursachen.
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Es wird ein Abgassystem für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest zwei durch eine Schiebesitzverbindung miteinander verbundenen abgasführenden Bauteilen zur Ausbildung einer Abgasleitung und mit zumindest einem zwischen den Bauteilen angeordneten Dichtelement, das dazu vorgesehen ist, zumindest in einem montierten Zustand durch zumindest eines der Bauteile in radialer Richtung verspannt zu werden, vorgeschlagen. Durch die Kombination von Schiebesitzverbindung und Dichtelement kann eine gut gedichtete Verbindung zwischen den abgasführenden Bauteilen hergestellt werden, bei der gleichzeitig eine Verschiebbarkeit zwischen den beiden Bauteilen erhalten bleibt. Indem die Verschiebbarkeit erhalten bleibt, können axiale Wärmedehnungen ausgeglichen werden. Durch die Kombination von Schiebesitzverbindung und Dichtelement kann somit eine einfach zu montierende Verbindung zweier abgasführender Bauteile bereitgestellt werden, welche über einen hohen Temperaturbereich, beispielsweise von –40°C bis +750°C, bei kurzzeitigen Belastungen auch bis +770°C, eine geringe Leckrate aufweist. Unter einem „abgasführenden Bauteil” soll insbesondere ein Bauteil verstanden werden, das zur Weiterleitung, Nachbehandlung und/oder Nutzung eines von einer Brennkraftmaschine ausgestoßenen Abgases vorgesehen ist. Das Bauteil kann dabei beispielsweise als ein Rohr ausgebildet sein, das lediglich zur Führung des Abgases vorgesehen ist. Es ist alternativ aber auch denkbar, dass das Bauteil beispielsweise als ein Verbindungsflansch eines Abgasturboladers oder als ein Verbindungsflansch eines Katalysators oder Filters ausgebildet ist oder selbst einen Katalysator, einen Filter oder einen Abgasturbolader ausbildet. Unter einer „Schiebesitzverbindung” soll dabei insbesondere eine Verbindung zwischen den Bauteilen verstanden werden, bei der die Bauteile durch Zusammenführung entlang ihrer Haupterstreckungsrichtung in axialer Richtung kraftschlüssig miteinander verbunden werden, ohne dass ein zusätzliches formschlüssiges Befestigungselement, wie beispielsweise eine Rohrschelle oder ähnliches, vorgesehen ist, welches die Rohre in axialer Richtung formschlüssig miteinander verbindet. Unter „zwischen den Bauteilen angeordnetes Dichtelement” soll insbesondere verstanden werden, dass das Dichtelement radial und/oder axial zwischen den beiden Bauteilen angeordnet ist, wobei „radial” und „axial” auf die Haupterstreckungsrichtung der Bauteile bezogen sind. Unter der „Haupterstreckungsrichtung” soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, entlang der die Abgasleitung im Bereich des Dichtelements zur Führung des Abgases vorgesehen ist. Unter „in radialer Richtung verspannt” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass das Dichtelement in zumindest eines der Bauteile eingesetzt ist und/oder zumindest eines der Bauteile in axialer Dichtung durchsetzt, wodurch zwischen dem Dichtelement und dem entsprechende Bauteil eine in radialer Richtung orientierte Spannkraft wirkt, welche zum einen die Verbindung zwischen dem Dichtelement und dem Bauteil abdichtet und welche zum anderen eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Dichtelement herstellt. Unter einem „Dichtelement” soll dabei insbesondere ein getrennt von den abgasführenden Bauteilen ausgebildetes Element verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, unter Beibehaltung der Verschiebbarkeit bei Wärmeausdehnungen eine Dichtigkeit der Schiebesitzverbindung zu erhöhen. Unter „gasdicht” soll insbesondere verstanden werden, dass die Schiebesitzverbindung zumindest weitgehend gegen einen ungewollten Austritt von Abgasen abgedichtet ist.
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Zur Ausbildung der Schiebesitzverbindung kann das Dichtelement dazu vorgesehen sein, in die beiden Bauteile eingesteckt zu werden. Dadurch kann eine Ausgestaltung der abgasführenden Bauteile besonders einfach gehalten werden, da beispielsweise auf Strukturen zur Anordnung und Fixierung des Dichtelements radial zwischen den beiden Bauteilen, verzichtet werden kann. Zudem können die beiden Bauteile zumindest im Bereich zur Aufnahme des Dichtelements nahezu identisch ausgebildet werden, wodurch die Ausgestaltung der abgasführenden Bauteile weiter vereinfacht werden kann. Die Schiebesitzverbindung kann somit durch eine solche Ausgestaltung besonders einfach und damit besonders kostengünstig ausgebildet werden. Unter „in die beiden Bauteile eingesteckt” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass jedes der abgasführenden Bauteile dazu vorgesehen ist, ein Ende des Dichtelements aufzunehmen, wodurch das Dichtelement selbst zur Führung des Abgases vorgesehen ist.
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Das Dichtelement kann dazu vorgesehen sein, radial innerhalb der Bauteile verspannt zu werden. Durch eine solche Ausgestaltung kann das Dichtelement gleichzeitig als Verbindungselement zur Ausbildung der Schiebesitzverbindung zwischen den Bauteilen ausgestaltet werden, wodurch die Bauteile relativ zueinander bewegt werden können und gleichzeitig besonders dicht miteinander verbunden werden können. Unter „radial innerhalb der Bauteile verspannt” soll insbesondere verstanden werden, dass das Dichtelement mit jeweils einem Ende kraftschlüssig innerhalb des entsprechenden abgasführenden Bauteils fixiert ist. Alternativ ist es auch denkbar, dass zumindest eines der abgasführenden Bauteile in das Dichtelement eingesteckt ist und das Dichtelement dazu vorgesehen ist, radial außen auf dem zumindest einen Bauteil verspannt zu werden.
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Weiter können die beiden Bauteile dazu vorgesehen sein, ineinander gesteckt zu werden. Dadurch kann die Schiebesitzverbindung besonders einfach ausgebildet werden. Zudem kann das Dichtelement einfach ausgestaltet werden, da im einfachsten Fall ein einfacher O-Ring ausreichen kann, um die Schiebesitzverbindung abzudichten. Unter „ineinander gesteckt” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass eines der Bauteile zumindest teilweise als ein Rohrstück und eines der Bauteile zumindest teilweise als Muffe ausgebildet ist, wobei die Muffe dazu vorgesehen ist, das Rohrstück zumindest teilweise aufzunehmen, um die Schiebesitzverbindung auszubilden.
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Das Dichtelement kann dazu vorgesehen sein, radial zwischen den beiden Bauteilen angeordnet zu werden. Dadurch kann die Schiebesitzverbindung mit dem Dichtelement besonders einfach gasdicht ausgebildet werden. Insbesondere kann das Dichtelement durch eine solche Ausgestaltung einfach zwischen den beiden Bauteilen verspannt werden, wodurch eine besonders gute Dichtigkeit der Schiebesitzverbindung erreicht werden kann.
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Zudem kann das Dichtelement auf eines der Bauteile aufgesteckt sein. Dadurch kann das Dichtelement einfach mit dem einen Bauteil verbunden werden, bevor die Bauteile miteinander verbunden werden, wodurch eine Montage vereinfacht werden kann. Insbesondere kann dadurch einfach sichergestellt werden, dass das Dichtelement während der Montage nicht verloren geht oder verrutscht, wodurch eine Montagesicherheit erhöht werden kann. Unter „auf das innere Bauteil aufgesteckt” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass das Dichtelement dazu vorgesehen ist, vor einem Zusammenstecken der Bauteile kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem inneren Bauteil verbunden zu werden.
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Weiter kann das Dichtelement ringförmig oder rohrförmig ausgeführt sein. Dadurch kann als Dichtelement ein handelsüblicher Dichtring, beispielsweise ein O-Dichtring, C-Dichtring oder Axial-Radial-Dichtring, oder ein handelsübliches Abgasgelenkstück verwendet werden, wodurch Kosten weiter gesenkt werden können. Unter einem „Axial-Radial-Dichtring” soll dabei insbesondere ein Dichtring verstanden werden, der dazu vorgesehen ist, bei einer axialen Verspannung in radialer Richtung verformt zu werden, um zusätzlich eine Dichtkraft in radialer Richtung bereitzustellen. Durch Verwendung eines Axial-Radial-Dichtrings kann eine Dichtigkeit der Schiebesitzverbindung zwischen den zwei Bauteilen weiter verbessert werden, da sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung eine gute Dichtwirkung bereitgestellt werden kann.
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Zudem kann das Dichtelement dazu vorgesehen sein, elastisch verformt zu werden. Dadurch kann das Dichtelement dazu vorgesehen werden, bei der Montage der abgasführenden Bauteile verspannt zu werden, wodurch eine Wirkverbindung zwischen dem Dichtelement und dem jeweiligen Bauteil eine besonders hohe Dichtwirkung aufweist. Zudem können Wärmeausdehnungen in radialer Richtung und in axialer Richtung einfach kompensiert werden, wodurch insgesamt eine besonders gute Dichtwirkung erzielt werden kann.
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Die Bauteile können dazu vorgesehen sein, das Dichtelement axial zu verspannen. Dadurch kann eine axiale Position des Dichtelements besonders gut festgelegt werden, da für das axiale Verspannen das Dichtelement axial beidseitig formschlüssig fixiert sein muss. Zudem kann eine Dichtwirkung weiter verbessert werden, da die radiale Dichtwirkung durch das axiale Verspannen zusätzlich durch eine axiale Dichtwirkung unterstützt wird.
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Zumindest eines der Bauteile kann eine Führungsstruktur aufweisen, die dazu vorgesehen ist, die Bauteile zumindest weitgehend koaxial zueinander auszurichten. Insbesondere leichte Winkelfehler, aber auch ein leichter radialer Versatz vor der Montage können durch die Montageführung kompensiert werden, wodurch die Montage der beiden abgasführenden Bauteile weiter vereinfacht werden kann. Unter einer „Führungsstruktur” soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Ausgestaltung einer nach innen gewandten oder einer nach außen gewandten Oberfläche verstanden werden, bei der die Oberfläche in zumindest einem Teilbereich dazu vorgesehen ist, beim Zusammenstecken der Leitungsteile eine Zwangsführung auszubilden, welche Anfangs eine hohe Montagetoleranz ermöglicht und während des Zusammensteckens die Bauteile zumindest weitgehend koaxial ausrichtet. Unter „zumindest weitgehend koaxial” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Führungsstruktur eine koaxiale Ausrichtung erzwing, welche innerhalb einer maximal zulässigen Fehlertoleranz liegt, die für eine gasdichte Verbindung notwendig ist.
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Die Führungsstruktur von zumindest einem der Bauteile kann zumindest eine Stufe aufweisen, die dazu vorgesehen ist, in montiertem Zustand das Dichtelement formschlüssig zu fixieren. Dadurch kann erreicht werden, dass die Führungsstruktur zunächst besonders hohe Toleranzen in der Abweichung von der koaxialen Ausrichtung zulässt, während in montiertem Zustand eine gute Ausrichtung erreicht werden kann. Zudem können Stufen einfach für weitere Funktionen, wie beispielsweise zur Begrenzung einer Einsteckdichte oder zur Fixierung des Dichtelements in axialer Richtung, genutzt werden, wodurch insgesamt die Ausgestaltung der Schiebesitzverbindung besonders einfach gehalten werden kann. Unter einer „Stufe” soll dabei insbesondere eine sprunghafte Änderung eines Innendurchmessers oder Außendurchmessers verstanden werden. Sofern im Folgenden zwischen unterschiedlichen Innendurchmessern im Bereich der Führungsstruktur unterschieden wird, soll unter einem „ersten Innendurchmesser” ein Innendurchmesser verstanden werden, der kleiner ist als ein zweiter Innendurchmesser. Entsprechend soll unter einem „zweiten Innendurchmesser” ein Innendurchmesser verstanden werden, der kleiner ist als ein dritter Innendurchmesser, wobei eine solche Benennung grundsätzlich auch noch weiterführbar wäre.
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Zudem kann die Führungsstruktur von zumindest einem der Bauteile zumindest eine Zentrierungserhebung aufweisen, die für eine koaxiale Führung durch die zumindest eine Führungsstruktur des anderen Bauteils vorgesehen ist. Indem eine oder mehrere Zentrierungserhebungen vorgesehen werden, können definierte Stellen entlang einer Längserstreckung der Führungsstruktur vorgesehen werden, die die koaxiale Ausrichtung definieren, wodurch eine wesentlich genauere und stabilere Ausrichtung erreicht werden kann. Zudem kann vermieden werden, dass die beiden Führungsstrukturen großflächig in Wirkkontakt stehen, wodurch beispielsweise großflächige Korrosion, die eine Demontage erschwert, vermieden werden kann. Unter einer „Zentrierungserhebung” soll dabei insbesondere eine Verfügung eines Innendurchmessers oder eine Vergrößerung eines Außendurchmessers über einen Bereich verstanden werden, der wesentlich kürzer ist als die Längserstreckung der Führungsstruktur. Unter „wesentlich” soll insbesondere verstanden werden, dass die Zentrierungserhebung eine Längserstreckung aufweist, die höchstens 10% der Längserstreckung der Führungsstruktur entspricht.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Insbesondere eine Ausgestaltung des Dichtelements ist dabei zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen austauschbar.
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1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Abgassystem mit zwei abgasführenden Bauteilen, die durch ein Dichtelement miteinander in Form eines Schiebensitzes verbunden sind;
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2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Abgassystem mit zwei abgasführenden Bauteilen und einem radial zwischen den Bauteilen angeordneten Dichtelement;
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3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Abgassystem ähnlich zu 2, mit einer geänderten Anordnung eines Dichtelements;
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4 zeigt einen Ausschnitt aus einem Abgassystem mit zwei abgasführenden Bauteilen, die jeweils eine Führungsstruktur aufweisen, und mit einem radial zwischen den Bauteilen angeordneten Dichtelement;
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5 zeigt einen Ausschnitt aus einem Abgassystem mit einer im Vergleich zu 4 geänderten Anordnung eines Dichtelements;
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6 zeigt einen Ausschnitt aus einem Abgassystem mit einem in Vergleich zu 5 geänderten axialen Vorspannelement zur Fixierung eines Dichtelements;
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7 zeigt einen Ausschnitt aus einem Abgassystem mit einem alternativen Dichtelement;
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8 zeigt einen Ausschnitt aus einem Abgassystem mit einem weiteren, alternativ ausgestalteten Dichtelement;
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9 zeigt einen Ausschnitt aus einem Abgassystem mit einem alternativen Dichtelement.
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1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Abgassystem 1a für eine Brennkraftmaschine. Das Abgassystem 1a umfasst eine Abgasleitung 5a, die ein von der Bremskraftmaschine ausgestoßenes Abgas aufnimmt und in eine Umgebung ableitet. Das Abgassystem 1a kann dabei unterschiedliche Komponenten aufweisen, die für eine Abgasnachbehandlung vorgesehen sind. Zusätzlich oder alternativ können weitere Komponenten vorhanden sein, wie beispielsweise ein Abgasturbolader, durch das Abgas hindurchgeführt wird. Die Abgasleitung 5a ist dazu vorgesehen, das Abgas durch diese Komponenten hindurchzuführen, bevor das Abgas in die Umgebung abgeleitet wird.
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Die Abgasleitung 5a umfasst mehrere Bauteile 3a, 4a, welche in montiertem Zustand fest miteinander verbunden sind. Eines der beiden Bauteile 3a, 4a ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Rohrstück ausgeführt, das lediglich dazu vorgesehen ist, das Abgas zu führen. Das andere der Bauteile 3a, 4a, ist für einen Abgasturbolader vorgesehen. Die Bauteile 3a, 4a sind durch eine Schiebesitzverbindung 2a, die dazu vorgesehen ist, Längenänderungen durch Wärmeausdehnung zu kompensieren, miteinander verbunden.
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Zur Abdichtung der Schiebesitzverbindung 2a weist das Abgassystem 1a ein Dichtelement 6a auf, welches dazu vorgesehen ist, die Schiebesitzverbindung 2a gegen Ausstritt von Abgas in eine Umgebung abzudichten. Das Dichtelement 6a ist in montiertem Zustand zwischen den Bauteilen 3a, 4a angeordnet. Das Dichtelement 6a ist dazu vorgesehen, innerhalb der Bauteile 3a, 4a in radialer Richtung verspannt zu werden. Das Dichtelement 6a ist aus einem hochtemperaturbeständigen Werkstoff bis ca. 800°C hergestellt. Es kann eine Zusätzliche Beschichtung oder Vergütung aufweisen, welche einen Verschleißwiderstand und/oder eine chemische Beständigkeit, insbesondere gegen Korrosion, erhöht.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement 6a dazu vorgesehen, in die beiden Bauteile 3a, 4a eingesteckt zu werden. Das Dichtelement 6a bildet damit einen Teil der Schiebesitzverbindung 2a aus. Die beiden Bauteile 3a, 4a weisen einen in etwa gleich großen Innendurchmesser auf. Das Dichtelement 6a weist einen Außendurchmesser auf, der geringfügig größer ist als der Innendurchmesser der Bauteile 3a, 4a, um eine radiale Vorspannung zu erreichen.
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Das Dichtelement 6a ist dazu vorgesehen, radial innerhalb der Bauteile 3a, 4a verspannt zu werden. In montiertem Zustand ist das Dichtelement 6a jeweils teilweise in die Bauteile 3a, 4a eingeschoben. Jedes der Bauteile 3a, 4a ist auf ein Ende des Dichtelements 6a aufgesteckt. Indem der Innendurchmesser der Bauteile 3a, 4a und der Außendurchmesser des Dichtelements 6a aufeinander abgestimmt sind, sind die Bauteile 3a, 4a und das Dichtelement 6a jeweils kraftschlüssig miteinander verbunden.
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Das Dichtelement 6a ist rohrförmig ausgeführt. Es ist als ein Abgasgelenkstück ausgeführt. Das Dichtelement 6a weist in der Mitte einen geringeren Außendurchmesser als in Richtung seiner Enden auf. In der Mitte ist der Außendurchmesser des Dichtelements 6a am geringsten. Axial in Richtung der Enden nimmt der Außendurchmesser des Dichtelements 6a zunächst zu und anschließend wieder geringfügig ab. In Bereichen, die jeweils für die kraftschlüssige Verbindung mit den Bauteilen 3a, 4a vorgesehen sind, ist das Dichtelement 6a ballig ausgeführt. Das Dichtelement 6a ist dabei aus einem hitzebeständigen Werkstoff, wie beispielsweise einem Metall, einer Nickelbasislegierung, Waspaloy oder René 41.
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In den 2 bis 9 sind acht weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in der 1, durch die Buchstaben b bis j in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele der 2 bis 9 ersetzt.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Abgassystems 1b, das eine Abgasleitung 5b mit mehreren Bauteilen 3b, 4b aufweist, welche durch eine Schiebesitzverbindung 2b miteinander verbunden sind. Analog zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel weist das Abgassystem 1b ein Dichtelement 6b auf, welches zwischen den Bauteilen 3b, 4b angeordnet ist. Die Bauteile 3b, 4b weisen jeweils einen Flansch 17b, 18b auf, der für eine Fixierung des Dichtelements 6b vorgesehen ist. Das Dichtelement 6b ist dazu vorgesehen, durch die Flansche 17b, 18b in axialer Richtung verspannt zu werden, um dadurch in radialer Richtung einen Anpressdruck auf das Bauteil 3b zu erzeugen.
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Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel sind die beiden Bauteile 3b, 4b dazu vorgesehen, ineinander gesteckt zu werden. Indem das Dichtelement 6a dazu vorgesehen ist, axial zwischen den beiden Flanschen 17b, 18b verspannt zu werden, ist das Dichtelement 6b dazu vorgesehen, die Schiebesitzverbindung 2b abzudichten. Das in montiertem Zustand innere Bauteil 3b, 4b der Abgasleitung 5b weist an seinem Ende einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als ein Innendurchmesser des äußeren Bauteils 4b.
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Das innere Bauteil 3b bildet ein, den Flansch 17b durchsetzendes Rohrstück 19b aus, welches dazu vorgesehen ist, in das äußere Bauteil 4b eingesteckt zu werden. Das Rohrstück 19b bildet einen Teil der Schiebesitzverbindung 2b aus. Es ist insbesondere dazu vorgesehen, die beiden Bauteile 3b, 4b der Abgasleitung 5b radial zueinander auszurichten. Das Rohrstück 19b weist eine im Wesentlichen konturlose Oberfläche auf. Insbesondere auf einen Hinterschnitt an dem Rohrstück 19b, welcher für eine formschlüssige Verbindung zur Aufnahme von Zugkräften in axialer Richtung vorgesehen ist, wird dabei verzichtet. Das Rohrstück 19b ist lediglich dazu vorgesehen, die beiden Bauteile 3b, 4b in radialer Richtung formschlüssig miteinander zu verbinden.
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Das äußere Bauteil 4b schließt mit dem Flansch 18b ab, d. h. in axialer Richtung begrenzt die Anschlagsfläche 16b das das äußere Bauteil 4b. Das äußere Bauteil 4b weist damit an seinem Ende den Flansch 18b mit der Anschlagsfläche 16b auf. Das Rohrstück 19b des inneren Bauteils 3b durchsetzt in montiertem Zustand den Flansch 18b des äußeren Bauteils 4b. Die beiden Anschlagsflächen 15b, 16b liegen in montiertem Zustand formschlüssig aneinander an.
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Das Dichtelement 6b, das in montiertem Zustand in radialer Richtung und in axialer Richtung zwischen den beiden Bauteilen 3b, 4b verspannt ist, ist auf das Rohrstück 19b des inneren Bauteils 3b aufgeschoben. Der Flansch 18b des äußeren Bauteils 4b weist eine Aussparung 20b auf, die dazu vorgesehen ist, das Dichtelement 6b aufzunehmen. Die Aussparung 20b ist im Bereich der Anschlagsfläche 16b in den Flansch 18b eingebracht. Die Anschlagsfläche 16b des äußeren Bauteils 4b weist dadurch in radialer Richtung eine geringere Erstreckung auf als die Anschlagsfläche 15b des inneren Bauteils 3b. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Flansch 17b des inneren Bauteils 3b eine entsprechende Aussparung aufweisen.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement 6b als ein Axial-Radial-Dichtring ausgebildet. Das Dichtelement 6b ist damit ringförmig ausgebildet. In montiertem Zustand ist das Dichtelement 6b auf das innere Bauteil 3b aufgeschoben und innerhalb des äußeren Bauteils 4b angeordnet.
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Indem das Dichtelement 6b auf das Rohrstück 19b des inneren Bauteils 3b aufgesteckt ist, ist das Dichtelement 6b in radialer Richtung verspannt. Das Dichtelement 6b weist einen Dichtkörper 21b und eine Spannfeder 22b auf. Durch die Spannfeder 22b ist das Dichtelement 6b elastisch verformbar. Das Dichtelement 6b weist einen Innendurchmesser auf, der geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des Rohrstücks 19b. Die Spannfeder 22b ist dadurch dazu vorgesehen, eine in radialer Richtung wirkende Spannkraft bereitzustellen. In montiertem Zustand ist das Dichtelement 6b mittels der Spannfeder 22b auf dem inneren Bauteil 3b in radialer Richtung verspannt und dadurch kraftschlüssig in axialer Richtung auf dem Rohrstück 19b des inneren Bauteils 3b fixiert. Der Dichtkörper 21b liegt in montiertem Zustand an dem inneren Bauteil 3b an.
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Das Dichtelement 6b ist in montiertem Zustand innerhalb der Aussparung 20b angeordnet. In axialer Richtung weist die Aussparung 20b eine Tiefe auf, die kleiner ist als eine Abmessung, die das Dichtelement 6b in axialer Richtung aufweist. In montiertem Zustand ist die Aussparung 20b auf einer Seite durch die Anschlagsfläche 15b des inneren Bauteils 3b begrenzt. In montiertem Zustand ist das Dichtelement 6b innerhalb der Aussparung 20b durch die Bauteile 3b, 4b in axialer Richtung verspannt.
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3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Abgassystems 1c, das eine Abgasleitung 5c mit mehreren Bauteilen 3c, 4c aufweist, welche durch eine Schiebesitzverbindung 2c miteinander verbunden sind. Analog zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel weist das Abgassystem 1c ein Dichtelement 6c auf, welches zwischen den Bauteilen 3c, 4c angeordnet ist. Die Bauteile 3c, 4c sind analog zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel dazu vorgesehen, ineinander gesteckt zu werden.
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Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel wird auf einen Flansch an dem inneren Bauteil 3c verzichtet. Das innere Bauteil 3c weist stattdessen ein gestuft ausgebildetes Ende auf, durch das eine Aussparung 20c zur Aufnahme des Dichtelements 6c ausgebildet ist. Das Dichtelement 6c selbst ist analog zu dem des vorangegangenen Ausführungsbeispiels ausgeführt.
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Das äußere Bauteil 4c weist ein Rohrstück 19c auf, welches dazu vorgesehen ist, das mit dem Dichtelement 6c versehene Ende des inneren Bauteils 3c aufzunehmen. Das äußere Bauteil 4c weist an seinem Innenumfang zusätzlich eine Anschlagsfläche 16c auf, welche dazu vorgesehen ist, eine Einstecktiefe des inneren Bauteils 3c zu begrenzen. Die Anschlagsfläche 16c ist zudem dazu vorgesehen, das Dichtelement 6c innerhalb der Aussparung 20c in axialer Richtung zu verspannen.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Abgassystems 1d mit mehreren Bauteilen 3d, 4d, die jeweils eine Führungsstruktur 7d, 8d aufweisen, welche dazu vorgesehen ist, die Bauteile 3d, 4d koaxial auszurichten. Zudem umfasst das Abgassystem 1d ein Dichtelement 6d, das dazu vorgesehen ist, durch die Bauteile 3d, 4d radial verspannt zu werden. Das Dichtelement 6d ist dazu vorgesehen, radial zwischen den Bauteilen 3d, 4d angeordnet zu werden.
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Zur Führung der Bauteile 3d, 4d bei einem Zusammenstecken weisen die Führungsstrukturen 7d, 8d jeweils mehrere Stufen 9d, 10d, 11d, 12d auf. Durch die Stufen 9d, 10d, 11d, 12d können die beiden Bauteile 3d, 4d zunächst mit hoher Toleranz zusammengeführt werden. Beim weiteren Zusammenstecken der Bauteile 3d, 4d verringert sich durch die Stufen 9d, 10d, 11d, 12d ein Spiel zwischen den Bauteilen 3d, 4d sukzessive, bis in montiertem Zustand die Bauteile 3d, 4d miteinander verbunden sind.
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Das innere Bauteil 3d weist durch die Stufen 9d, 10d einen sich stetig vergrößernden Außendurchmesser auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Führungsstruktur 7d des inneren Bauteils 3d die zwei Stufen 9d, 10d. Alternativ kann die Führungsstruktur 7d auch lediglich eine Stufe oder mehr als zwei Stufen aufweisen. Zusätzlich zu den Stufen 9d, 10d weist die Führungsstruktur 7d des inneren Bauteils 3d zwei Zentrierungserhebungen 13d, 14d auf, welche für eine Zwangsführung durch die Stufen 11d, 12d des äußeren Bauteils 4d vorgesehen sind. Die Zentrierungserhebungen 13d, 14d sind dabei auf den Stufen 9d, 10d angeordnet, d. h. die Stufen 9d, 10d bilden eine Grundstruktur aus, über die die Zentrierungserhebungen 13d, 14d radial hinausstehen. Die Zentrierungserhebungen 13d, 14d weisen eine axiale Breite auf, die wesentlich kleiner ist als eine axiale Breite der jeweiligen Stufe 9d, 10d. Um das Spiel zwischen den Bauteilen 3d, 4d zu minimieren, sind die Zentrierungserhebungen an ihren nach außen gewandten Seiten ballig ausgeführt.
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Das äußere Bauteil 4d weist durch die Stufen 11d, 12d einen sich stetig verkleinernden Innendurchmesser auf. Die Stufen 11d, 12d der Führungsstruktur 8d des äußeren Bauteils 4d weisen jeweils eine Anfasung 23d, 24d auf. Die Stufen 11d, 12d bilden im Bereich ihrer Kante damit jeweils eine Schrägfläche aus. In montiertem Zustand liegen die beiden Zentrierungserhebungen 13d, 14 des inneren Bauteils 3d formschlüssig an der Führungsstruktur 8d des äußeren Bauteils 4d an. Eine Einstecktiefe in axialer Richtung ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel insbesondere durch die Zentrierungserhebung 14d und die Stufe 12d definiert. Zusätzlich oder alternativ kann die Einstecktiefe auch durch die weiteren Zentrierungserhebungen 13d und/oder die Stufen 9d, 11d begrenzt werden.
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Durch die zwei Stufen 11d, 12d weist die Führungsstruktur 8d des äußeren Bauteils 4d insgesamt drei unterschiedliche Innendurchmesser auf, die für eine Wirkverbindung mit der Führungsstruktur 7d des inneren Bauteils 3d vorgesehen sind. Im Bereich des ersten Innendurchmesser ist die Führungsstruktur 8d des äußeren Bauteils 4d zur Wirkverbindung mit der ersten Zentrierungserhebung 13d des inneren Bauteils 3d vorgesehen. Im Bereich des zweiten Innendurchmessers ist die Führungsstruktur 8d zur Wirkverbindung mit dem Dichtelement 6d vorgesehen. Im Bereich des dritten Durchmessers ist die Führungsstruktur 8d zur Wirkverbindung mit der zweiten Zentrierungserhebung 14d vorgesehen. Das Dichtelement 6d ist dabei zwischen den beiden Zentrierungserhebungen 13d, 14d des inneren Bauteils 3d angeordnet.
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Die zweite Stufe 10d der Führungsstruktur 7d des inneren Bauteils 3d ist dazu vorgesehen, das Dichtelement 6d formschlüssig in einer Richtung zu fixieren. Zur Fixierung des Dichtelements 6d umfasst das Abgassystem 1d ein axiales Vorspannelement 28d, das bezogen auf das Dichtelement 6d gegenüber der Stufe 10d angeordnet ist. Das Dichtelement 6d ist dadurch in einer Richtung durch die Stufe 10d und in einer Richtung durch das Vorspannelement 28d fixiert. Das Vorspannelement 28d ist in diesem Ausführungsbeispiel als Sprengring ausgeführt.
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Das Dichtelement 6d ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als ein O-Ring ausgeführt. In montiertem Zustand ist das Dichtelement 6d zwischen den zwei Stufen 9d, 10d der Führungsstruktur 7d des inneren Bauteils 3d und den zwei Stufen 11d, 12d der Führungsstruktur 8d des äußeren Bauteils 4d angeordnet. Ein Außendurchmesser, den das innere Bauteil 3d in einem Bereich zwischen den zwei Stufen 9d, 10d aufweist, ist dabei kleiner als der Innendurchmesser, den das äußere Bauteil 4d zwischen den beiden Stufen 11d, 12d aufweist. Ein radialer Abstand zwischen dem inneren Bauteil 3d und dem äußeren Bauteil 4d ist dabei kleiner als eine entsprechende radiale Ausdehnung des Dichtelements 6d. Das radial zwischen den beiden Bauteilen 3d, 4d angeordnete Dichtelement 6d, das elastisch verformbar ist, ist durch die beiden Bauteile 3d, 4d in radialer Richtung verspannt.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Abgassystems 1e mit zwei Bauteilen 3e, 4e, die durch eine Schiebesitzverbindung 2e miteinander verbindbar sind und die jeweils eine Führungsstruktur 7e, 8e aufweisen, die dazu vorgesehen ist, die Bauteile 3e, 4e koaxial zueinander auszurichten. Die Führungsstruktur 7e des inneren Bauteils 3e und die Führungsstruktur 8e des äußeren Bauteils 4e weisen jeweils eine Mehrzahl von Stufen 9e, 10e, 11e, 12e auf. Zusätzlich weist die Führungsstruktur 7e des inneren Bauteils 3e zwei Zentrierungserhebungen 13e, 14e auf. Zur Abdichtung der Schiebesitzverbindung 2e umfasst das Abgassystem 1e ein radial zwischen den Bauteilen 3e, 4e angeordnetes Dichtelement 6e, das dazu vorgesehen ist, durch die zwei Bauteile 3e, 4e in radialer Richtung verspannt zu werden.
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Die Führungsstrukturen 7e, e8 unterscheiden sich von dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel insbesondere in einer Anordnung der Stufen 9e, 10e, 11e, 12e, der Zentrierungserhebungen 13e, 14e bezogen auf das Dichtelement 6e. Das Dichtelement 6e ist seitlich der beiden Zentrierungserhebungen 13e, 14e angeordnet. In montiertem Zustand ist die erste Zentrierungserhebung 13e in einem Bereich der Führungsstruktur 8e des äußeren Bauteils 4e angeordnet, in dem das Bauteil 4e einen ersten Innendurchmesser aufweist. Die zweite Zentrierungserhebung 14e ist in einem Bereich der Führungsstruktur 8e angeordnet, in dem das äußere Bauteil 4e einen zweiten Innendurchmesser aufweist. Das Dichtelement 6e steht mit einem Bereich der Führungsstruktur 8e in Wirkkontakt, in welchem das Bauteil 4e einen dritten Innendurchmesser aufweist.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Abgassystems 1f mit zwei Bauteilen 3f, 4f, die durch eine Schiebesitzverbindung 2f miteinander verbindbar sind und die jeweils eine Führungsstruktur 7f, 8f aufweisen, die dazu vorgesehen ist, die Bauteile 3f, 4f koaxial zueinander auszurichten. Die Führungsstruktur 7f des inneren Bauteils 3f und die Führungsstruktur 8f des äußeren Bauteils 4f weisen jeweils eine Mehrzahl von Stufen 9f, 10f, 11f, 12f auf. Zur Abdichtung der Schiebesitzverbindung 2f umfasst das Abgassystem 1f ein radial zwischen den Bauteilen 3f, 4f angeordnetes Dichtelement 6f, das dazu vorgesehen ist, durch die zwei Bauteile 3f, 4f in radialer Richtung verspannt zu werden.
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Die Führungsstruktur 7f des inneren Bauteils 3f weist eine zusätzliche Zentrierungserhebung 13f auf, die in montiertem Zustand in einem Bereich der Führungsstruktur 8f des äußeren Bauteils 4f angeordnet ist, in dem das äußere Bauteil 4f einen ersten Innendurchmesser aufweist. Das Dichtelement 6f ist in einem Bereich der Führungsstruktur 8f angeordnet, in dem das äußere Bauteil 4f einen dritten Durchmesser aufweist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement 6f ringförmig ausgeführt.
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Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement 6f in einer Richtung durch eine der Stufen 11f, 12f der Führungsstruktur 8f des äußeren Bauteils 4f axial fixiert. Die Stufe 12f, welche das Dichtelement 6f fixiert, ist zwischen dem Bereich mit dem zweiten Innendurchmesser und dem Bereich mit dem dritten Innendurchmesser angeordnet.
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Zur Fixierung in der entgegengesetzten Richtung umfasst das Abgassystem 1f ein Vorspannelement 28f, das von außen in einen Zwischenraum zwischen den Bauteilen 3f, 4f eingreift. Das Vorspannelement 28f ist dazu vorgesehen, in den Zwischenraum eingebracht zu werden, nachdem die beiden Bauteile 3f, 4f zusammengesteckt wurden. Dazu greift das Vorspannelement 28f von außen in den Zwischenraum zwischen den Bauteilen 3f, 4f ein. Das Vorspannelement 28f ist dabei dazu vorgesehen, zusätzlich zur Fixierung des Dichtelements 6f eine Klemmkraft zu erzeugen, welche die beiden Bauteile 3f, 4f fest miteinander verbindet. Zur koaxialen Ausrichtung der Bauteile 3f, 4f weist das Vorspannelement 28f eine Zentrierungserhebung 14f auf, welche an einem Außendurchmesser des inneren Bauteils 3f angreift.
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Das Vorspannelement 28f ist in Form eines Schraub-Rings ausgeführt, welcher in das Bauteil 4f eingeschraubt ist. Das Vorspannelement 28f weist an seinem Außenumfang ein Außengewinde auf, welches in ein korrespondierendes Innengewinde an einem Innenumfang des Bauteils 4f eingreift. In eingeschraubten Zustand ist das Vorspannelement 28f dazu vorgesehen, auf das Dichtelement 6f eine in axialer Richtung wirkende Spannkraft auszuüben, durch die das Dichtelement 6f auch in radialer Richtung zwischen den Bauteilen 3f, 4f verspannt wird.
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7 bis 9 zeigen drei Ausführungsbeispiele eines Abgassystems, die im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel in 4 gleichen. Die in den 7 bis 9 gezeigten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von dem Ausführungsbeispiel in 4 insbesondere in einer Ausgestaltung eines Dichtelements.
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7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Abgassystems 1g mit zwei Bauteilen 3g, 4g und einem radial zwischen den Bauteilen 3g, 4g angeordneten Dichtelement 6g. Das Dichtelement 6g ist zweiteilig ausgeführt. Es umfasst einen ersten Dichtring, der als C-Ring ausgeführt ist, und einen zweiten Dichtring, der ebenfalls zumindest in Form eines C-Rings ausgeführt ist. Beide Dichtringe sind in Richtung einer Druckeinwirkung geöffnet. Der erste Dichtring ist teilweise in den zweiten Dichtring eingesetzt. Wirkt auf den ersten Dichtring aufgrund eines Überdrucks an der geöffneten Seite eine Kraft, welche den ersten Dichtring weiter in den zweiten Dichtring hineindrückt, wird der zweite Dichtring aufgeweitet und dadurch in radialer Richtung verspannt. Als Material für das Dichtelement 6g kann beispielsweise ein Metall oder eine Metalllegierung verwendet werden.
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Der zweite Dichtring des Dichtelements 6g weist in einer Querschnittsform zwei Schenkel 25g, 26g auf, die jeweils zur Anlage an einem der Bauteile 3g, 4g vorgesehen sind. In einem die Schenkeln 25g, 26g verbindenden Zwischenbereich 27g weist das Dichtelement 6g eine geschwungene Form auf, durch die sie, ähnlich wie ein Federelement, elastisch verformbar ist. Der zweite Dichtring ist dadurch radial zwischen den zwei Bauteilen 3g, 4g verspannt. Der erste Dichtring weist eine im Wesentlichen C-förmige Querschnittsform auf.
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8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Abgassystems 1h mit zwei abgasführenden Bauteilen 3h, 4h und einem radial zwischen den Bauteilen 3h, 4h angeordneten, einstückig ausgeführten Dichtelement 6h. Das Dichtelement 6h weist eine Querschnittsform auf, die in Form eines E ausgeführt ist. Es weist zwei Schenkel 25h, 26h zur Anlage an den abgasführenden Bauteilen 3h, 4h sowie einen die Schenkel 25h, 26h verbindenden Zwischenbereich 27h auf, der elastisch verformbar ist. In dem Zwischenbereich 27h weist das Dichtelement 6h eine mehrfach geschwungene Form auf. Das Dichtelement 6h ist ringförmig als ein O-Ring ausgeführt.
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9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Abgassystems 1i mit zwei abgasführenden Bauteilen 3i, 4i und einem radial zwischen den Bauteilen 3i, 4i angeordneten Dichtelement 6i. Das Dichtelement 6i weist eine Querschnittsform auf, die wellenförmig ähnlich einer Ziehharmonika ausgebildet ist. Das Dichtelement 6i weist zwei Schenkel 25i, 26i auf, die das Dichtelement 6i in axialer Richtung begrenzen. In einem die Schenkel 25i, 26i verbindenden Zwischenbereich 27i, der mehrfach geschwungen ist, ist das Dichtelement 6i zur Anlage an den Bauteilen 3g, 4g vorgesehen.
