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Die
Erfindung betrifft ein Leitungsverbindungselement in einer Abgasrückführungseinrichtung,
insbesondere in einem Kraftfahrzeug umfassend einen Flansch zur
Anbringung an einem Gehäuse einer Abgasrückführungseinrichtung
und mit einem Ringrand an seinem dem Flansch in axialer Richtung
gegenüberliegenden Ende, der durch ein korrespondierendes
freies Ende einer Abgasleitung übergreifbar ist.
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Ähnliche
Leitungsverbindungen sind beispielsweise aus der
DE 94 16 421 U1 sowie
296 08 065 U1 und
DE 198 33 302 A1 vorbekannt,
die jeweils den Anschlusse einer Abgasleitung an ein Gehäuse,
beispielsweise ein Ventilgehäuse eines Abgasrückführungsventils,
zeigen. Dabei weist das Gehäuse einen verdickten Ringrand
auf, der durch die Abgasleitung übergriffen wird, wobei
zwischen Gehäuse und Leitung eine Abdichtung stattfindet
und wobei ein Spannring vorgesehen ist, der gegen den Ringrand anliegt
und die Abgasleitung am Ringrand festlegt.
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Eine
andere Ausgestaltung eines Verbindungselementes zum Festlegen der
Abgasleitung an einem Gehäuse beschreibt darüber
hinaus die
DE 295
16 861 U1 sowie die
DE 20 2004 016 498 U1 , die jeweils eine balgartige
Gestaltung zur Festlegung an einem Gehäuse zeigen.
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Derartige
Leitungsverbindungselemente findet man zum Beispiel zwischen dem
Gehäuse des Ansaugmoduls von Verbrennungsmotoren, in dem das
zurückgeführte Abgas der Ansaugluft beigemischt
wird, und der in das Gehäuse mündenden Abgasleitung.
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Bei
bekannten Einrichtungen durchdringt die Abgasleitung das Gehäuse
des Ansaugmoduls in einer Gehäusedurchbrechung, wobei das
Gehäuse aus temperaturbeständigem Kunststoff oder
aus temperaturfestem Guss wie beispielsweise Aluminiumdruckguss
besteht. Wegen des Kontakts mit den heißen und aggressiven
Abgasen wird die Abgasleitung aus hochwertigem Material wie beispielsweise
nicht rostendem Edelstahl gestaltet.
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Die
Abgasleitung und das Gehäuse müssen nun miteinander
verbunden werden, wobei es hierbei vorgesehen sein kann, einen Flansch
vorzusehen, insbesondere bei Kunststoffgehäusen, der mit
dem Kunststoffgehäuse über eine Schraubverbindung verbunden
ist, wobei zwischen Flansch und Gehäuse eine Dichtung vorgesehen
sein kann und wobei die Abgasleitung in der aus dem Stand der Technik
bekannten Weise den Ringrand eines Flansches überfängt
und an diesem mittels eines Spannrings festgelegt ist.
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Der
Flansch besteht hierbei aus einer den eigentlichen Flansch bildenden
Platte, auf die ein zylindrischer Abschnitt mit einem radial nach
außen weisenden Ringrand aufgeschweißt ist.
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Der
Nachteil bei einer derartigen Gestaltung sowie bei einer Gestaltung,
bei der der Ringrand zur Festlegung der Abgasleitung unmittelbar
am Gehäuse angeordnet ist, besteht in der aufwändigen
Herstellung des Verbindungselementes, bei dem eine Schweißverbindung
das den Ringrand tragende Bauteil mit der Platte des Flansches oder
dem Gehäuse verbinden muss, um eine gasdichte Verbindung
zu schaffen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es nun, einen einfachen Anschluss der Abgasleitung
an ein Gehäuse einer Abgasrückführungseinrichtung
zu ermöglichen.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Leitungsverbindung
der gattungsgemäßen Art, wobei das Leitungsverbindungselement
ein Blechteil, insbesondere ein Zieh-/Prägeteil ist.
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Bei
einem derartigen Leitungsverbindungselement handelt es sich um ein
Bauteil, das mittels Blechumformung aus einem Flachbahnmaterial
hergestellt wird. Dabei wird das Blech in verschiedenen Zieh-, Präge-
und Stanzschritten zu einem erfindungsgemäßen
Leitungsverbindungselement umgeformt. So kann in einem ersten Schritt
vorgesehen sein, dass die mittige Öffnung des Flansches
bereitgestellt wird und dann ausgehend von der Grundplatte ein im
Wesentlichen rechtwinklig hiervon abstehender zylindrischer Kragen
oder konischer Abschnitt mittels eines Ziehschritts ausgebildet
wird. Der Abschnitt kann dann in weiteren Schritten zu dem Ringrand
an seinem freien Ende verformt werden, wobei der Ringrand vorzugsweise
in Form eines Wulstes ausgebildet ist, der sich ausgehend von dem zylindrischen
Kragen zunächst radial nach außen erstreckt, um
dann wiederum rechtwinklig hierzu abzuknicken und einen koaxial
zum Kragen verlaufenden Anteil aufzuweisen und dann wiederum einen
Abschnitt zu besitzen, der radial nach innen umgelegt ist. Dabei
können die verschiedenen Richtungswechsel scharf oder verrundet
ausgebildet sein. In einem Längsschnitt durch das Leitungsverbindungselement weist
der Ringrand also eine U- oder V-förmige Form auf, wobei
die Öffnung des U oder V nach innen gerichtet ist.
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Weiterhin
können im Bereich des Flansches, der insbesondere als Ovalflansch
gebildet ist und in entsprechender Form aus dem Blechmaterial ausgestanzt
wird, zwei Bohrungen zur Festlegung des Verbindungselementes am
Gehäuse vorgesehen sein. Darüber hinaus können
weitere Elemente im Flansch vorgesehen sein, beispielsweise kann
auf seiner dem Ringrand abgewandten Fläche eine Eindrückung,
insbesondere eine ringförmige verlaufende Sicke, vorgesehen
sein, die zur Einbringung einer Dichtung zwischen Gehäuse
und Flansch dient.
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Zwischen
Flansch und Ringrand kann ein zylindrischer Abschnitt vorgesehen
sein, der jedoch auch konisch ausgebildet sein kann, wobei die Länge des
zylindrischen oder konisch verlaufenden Abschnitts in axialer Richtung
variieren kann abhängig vom Einsatzzweck. Der Ringrand
steht ausgehend vom zylindrischen Abschnitt nach außen
ab, wobei die Verhältnisse der Durchmesser Ringrand zu Durchmesser
zylindrischer Abschnitt je nach Einsatzzweck ausgewählt
werden müssen.
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Darüber
hinaus kann vorgesehen sein, dass die axiale Richtung der im Flansch
vorgesehenen Öffnung und/oder die axiale Richtung des Ringrandes
und/oder des zylindrischen Abschnitts in einem Winkel zueinander
verlaufen können. Insbesondere kann der zylindrische Abschnitt,
der den Ringrand an seinem freien Ende trägt, unter einem
Winkel zum Flansch ausgebildet sein, um so einen besseren Anschluss
an eine Abgasleitung zu gewährleisten.
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Dabei
kann beispielsweise zwischen der dem Gehäuse zugewandte
Flanschfläche mit einigem Abstand zu der das Gehäuse
durchbrechenden Öffnung und dem Gehäuse eine umlaufende
ringförmige Dichtung vorgesehen sein, die zwischen dem Verbindungselement
und dem Gehäuse bei Befestigen des Verbindungselementes
mittels Schraubverbindungen, die die Bohrungen des Flansches zur Festlegung
am Gehäuse durchgreifen können, dichtend festgelegt
wird, indem eine Quetschung der Dichtung erfolgt. Dabei kann durch
eine entsprechende Sicke im Flansch die Dichtung besser am Ort gehalten
werden.
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Durch
den konvex nach außen gewölbten Wulst, durch den
die Innenkontur des Ringrandes als eine konkave, umlaufende Nut
ausgebildet ist, kann eine Festlegung einer Abgasleitung erfolgen.
Die Abgasleitung weist hierzu an ihrem freien Ende, das am Verbindungselement
festgelegt werden soll, zum Beispiel eine stufenartige Gestaltung
auf, bestehend aus einem Flansch und einem sich daran anschließenden,
im Wesentlichen koaxial zur Leitung verlaufenden Randteil, der den
Ringrand auf dessen äußerer Umfangsfläche übergreift,
und wobei der Flansch gegen den oberen radial nach innen gewölbten
Abschnitt des Ringrandes anliegt. Der Randteil, der koaxial zur
Leitung sowie zum Ringrand verläuft, dient der Zentrierung
der Abgasleitung auf dem Leitungsverbindungselement, wobei das Ende
der Abgasleitung, das über den Ringrand des Verbindungselementes
hinübergreift, mittels eines Spannringes am Ringrand festgelegt
werden kann, und wobei der Spannring vorzugsweise eine Gestaltung
aufweist, die der Form des Ringrandes sowie der entsprechenden Form
des anzuschließenden Endes der Abgasleitung entspricht
und insbesondere einen koaxial zum Ringrand verlaufenden mittleren
Abschnitt aufweist und zwei radial nach innen umgelegte Flanken, so
dass die Abgasleitung sowohl dichtend als auch schwingungsbeständig
und temperaturfest mit dem Verbindungselement verbunden werden kann.
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Zur
besseren Abdichtung kann zwischen Abgasleitung und Verbindungselement
eine Dichtung eingelegt werden.
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Der
Spannring ist dabei in radialer Richtung zusammenspannbar, wobei
bei diesem radialen Spannen der Spannring gegen den Ringrand gepresst
wird und so das anzuschließende Ende der Abgasleitung am
Verbindungselement festlegt.
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Darüber
hinaus kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass in das Verbindungselement ein
Rohrstück, das zum Beispiel als einseitig endseitig geschlossenes
Rohrstück in Form einer Buchse mit einer Ausströmöffnung
im Mantelbereich für das rückgeführte
Abgas ausgebildet sein kann oder auch als boden- oder umfangsseitig
offenes Rohrstück, das sich im eingebauten Zustand in das
Gehäuse erstreckt, einschiebbar ist und in dem Verbindungselement
kraft- und/oder formschlüssig festlegbar ist.
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Dabei
kann das Einschieben des Rohrstücks vorzugsweise von der
Seite des Verbindungselementes, an der der Ringrand vorgesehen ist,
erfolgen. Das Einschieben kann dann bis zu einer ersten Rastkante
vorgenommen werden, wobei dann durch weitere Kraftaufwendung ein
Verrasten des Rohrstücks mit dem Verbindungselement möglich
ist. Alternativ kann auch eine Presspassung vorgesehen sein, wobei
die Verbindung zwischen Rohrstück und Verbindungselement
nicht den gleichen Anforderungen an eine Gasdichtheit genügen
muss, wie die Verbindung zwischen Abgasleitung und Verbindungselement,
da sich diese Verbindung bereits innerhalb des Gehäuses
befindet.
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Das
Rohrstück befindet sich im eingebauten Zustand dann vollständig
im Gehäuse der Abgasrückführungseinrichtung,
bei dem es sich um ein Ventilgehäuse für ein Abgasrückführungsventil
handeln kann.
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Die
Verrastung kann so erfolgen, dass ein zerstörungsfreie
Entnahme des Rohrstücks aus dem Verbindungselement vorgesehen
werden kann, wobei alternativ auch eine Verrastung dergestalt erfolgen
kann, dass nach Verrastung ohne Zerstörung der Bauteile
keine Trennung der Bauteile, nämlich des Verbindungselementes
und des Rohrstücks voneinander erfolgen kann. Dabei kann
vorgesehen sein, dass durch Verdrehsicherungselemente am Rohrstück
und Verbindungselement nur eine oder mehrere diskrete Einbaulagen
ermöglicht sind.
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Es
kann des Weiteren nach einer Ausführungsform vorgesehen
sein, dass in der konkaven Innenkontur des Ringrandes des Verbindungselementes
ein Verstärkungselement einlegbar ist. Dies kann erwünscht
sein, sofern durch den Spannring die Gefahr besteht, dass es zu
einem Zusammendrücken des Ringrandes kommt, wodurch eine
sichere und stabile Befestigung möglicherweise nicht gewährleistet
werden kann. In den allermeisten Einbaufällen wird ein
derartiges Verstärkungselement jedoch nicht notwendig sein.
Bei dem Verstärkungselement kann es sich insbesondere um
ein metallisches Drehteil handeln.
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Besonders
bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass das Leitungsverbindungselement
im Folgeverbundverfahren aus einem quasi-endlosen unendlichen Blechflachbahnmaterial
hergestellt wird. Es kann sich hierbei um ein quasi kontinuierliches
Herstellungsverfahren handeln, das besonders preisgünstig
ohne weitere Nachbearbeitungen ein entsprechendes Verbindungselement
schaffen kann, ohne dass Schweißverbindungen notwendig
sind, um den Ringrand entweder mit dem zylindrischen Abschnitt oder
den zylindrischen Abschnitt mit dem Flansch zu verbinden. Insbesondere
kann so neben der manuellen Nachbearbeitung davon abgesehen werden,
die gebildeten Schweißverbindungen auf Gasdichtheit zu
prüfen. Ein derartiges Verbindungselement weist trotz der
dünnen Materialstärke eine vergleichsweise hohe
Stabilität gegen Verformen auf.
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Durch
die vorliegende Erfindung kann auf besonders montagefreundliche
Weise ein Verbindungselement zwischen einer Abgasleitung und einem
Gehäuse eine Abgasrückführungseinrichtung bereitgestellt
werden, das kostengünstig herzustellen ist und eine einfache
Montage ermöglicht.
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Weitere
Vorteil und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen
Anmeldungsunterlagen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung
näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine
dreidimensionale schematische Darstellung eines Verbindungselementes;
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2 eine
weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen
Leitungsverbindungselementes;
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3 ein
Verbindungselement mit einem eingesetzten Rohrstück in
einer dreidimensionalen Darstellung;
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4 eine
Draufsicht auf ein Verbindungselement mit einem Rohrstück
gemäß 3;
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5 eine
geschnittene Darstellung zu 3;
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6 eine
geschnittene Darstellung zu 3 in einer
alternativen Ausgestaltung;
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7 einen
Ausschnitt aus 5;
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8 einen
Ausschnitt aus 6 und
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9 einen
Spannring.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Leitungsverbindungselement,
wie es in einer Abgasrückführungseinrichtung eingesetzt
wird, um eine nicht dargestellte Abgasleitung an einem Gehäuse (nicht
gezeigt) einer Abgasrückführungseinrichtung festzulegen.
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Das
Leitungsverbindungselement, das in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 versehen
ist, umfasst hierbei einen Flansch 12 sowie eine Öffnung 14,
wobei der Flansch 12 als Ovalflansch ausgebildet ist und
zwei Bohrungen 16 zur Befestigung des Flansches 12 an
einem nicht dargestellten Gehäuse mittels einer Schraubverbindung
vorzusehen sind. Die Bohrungen 16 sind dabei an den Endbereichen
der größeren Länge des Ovalflansches 12 vorgesehen.
Darüber hinaus umfasst das Leitungsverbindungselement einen
zylindrischen Abschnitt 18, der koaxial zur Öffnung 14 vorgesehen
ist sowie einen ebenfalls koaxial hierzu angeordneten Ringrand 20,
wobei der Ringrand 20 aus einer ersten radial nach außen
weisenden Fläche 22 sowie einer in axialer Richtung
verlaufenden Fläche 24 und einer hieran anschließenden
und den Ringrand 20 abschließenden Fläche 26 gebildet
ist, die radial nach innen verläuft. Der Ringrand 20 besitzt
dabei im Querschnitt eine U-förmige oder V-förmige
Gestaltung, wobei die Flächen 22 und 26 parallel
zueinander oder in Richtung auf die Fläche 24 unter
einem Winkel aufeinander verlaufen können. Das Leitungsverbindungselement 10 ist
im Folgeverbundverfahren durch Blechumformung aus einem Flachmaterial hergestellt
worden, wobei durch einen Tiefziehprozess zunächst der
zylindrische Abschnitt 18 aus dem Flachmaterial gebildet
wird, dessen freies Ende dann zur Bildung des Ringrandes 20 mehrfach
umgelegt wird. Es erfolgt abschließend ein Ausstanzen der
Außenkontur des Flansches 12 sowie die Vorsehung der
Bohrungen 16. Die Öffnung 14 wird dabei
bereits vor dem ersten Umformungsschritt vorgesehen.
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2 zeigt
nun eine alternative Ausführungsform, wobei hier die axiale
Richtung 30 des Flansches 12 und die axiale Richtung
des Ringrandes 20 und des zylindrischen Abschnitts 18,
wobei die axiale Richtung des zylindrischen Abschnitts 18 und
des Ringrandes 20 mit dem Bezugszeichen 32 versehen
ist, in einem Winkel zueinander verlaufen. Eine solche zueinander
unter einem Winkel verlaufende Anordnung kann vorgesehen sein, sofern
dies die geometrische Anordnung in einem Motor, in dem die Abgasrückführung
eingesetzt werden soll, erforderlich macht.
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3 zeigt
eine Ausgestaltung, bei der das Verbindungselement 10 bereits
mit einem Rohrstück 34 verbunden ist, wobei sich
das Rohrstück im eingebauten Zustand in einer Abgasrückführungseinrichtung
in das Gehäuse der Abgasrückführungseinrichtung
erstreckt und das Abgas über eine Öffnung 36 im
Rohrstück 34 in das Gehäuse einleitet.
Das Rohrstück 34 ist hierbei als einseitig endseitig
geschlossene zylindrische Buchse ausgebildet mit einem Boden 38,
wobei das Rohrstück 34 koaxial zu dem Verbindungselement 10,
das hier lediglich eine axiale Richtung aufweist, ausgebildet ist.
Das Rohrstück 34 kann hierbei verschiedene Längen
und Ausgestaltungen aufweisen und kann sich insbesondere im weiteren
Verlauf, in dem es nicht im Verbindungselement 10 gehalten
ist, hinsichtlich des Querschnittes verjüngen oder verbreitern.
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Die
Festlegung des Rohrstücks 34 im Verbindungselement 10 erfolgt
mittels einer Rastverbindung, wobei das Rohrstück 34 hierzu
eine Rastkante 48 aufweist, die hinter eine Kante 50 des
Verbindungselementes 10 greift. Daneben können
Verdrehsicherungselemente 52 vorgesehen sein, die in über den
Umfang verteilte zugeordnete Kerben 51 eingreifen. Auf
diese Weise kann auch eine Verdrehsicherung des Rohrstücks 34 relativ
zum Verbindungselement 10 erreicht werden und so Fehleinbauten
in ein Gehäuse einer Abgasrückführungseinrichtung
weiter vermieden werden. Die Verdrehsicherungselemente 52 können
kalottenförmig ausgebildet sein. Durch Überwindung
eines Widerstandes, der durch die Verdrehsicherungselemente 52 entsteht,
erfolgt dann eine formschlüssige Verbindung zwischen dem
Rohrstück 34 und dem Verbindungselement 10.
Das Rohrstück 34 liegt dann mit seinem im Verbindungselement 10 angeordneten
Ende mit einem radial nach außen weisenden Kragen 48 gegen
die Schulter 50 im Verbindungselement 10 an.
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4 zeigt
weiterhin eine Draufsicht auf ein Verbindungselement 10 sowie
ein darin angeordnetes Rohrstück 34.
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In
den 5 und 6 sind nun zwei verschiedenen
Ausgestaltungen im Querschnitt gezeigt.
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Dabei
kann den 5 und 6 die Ausbildung
des Ringrandes 20 mit einer ersten radial nach außen
verlaufenden Oberfläche 22 sowie einer hierzu
koaxial verlaufenden Fläche 24 und einer weiteren radial
nach innen gekrümmten Fläche 26 entnommen
werden, wobei die Flächenübergänge zueinander
verrundet ausgebildet sind, so dass der Ringrand im Längsschnitt
(axiale Schnittrichtung) eine U-förmige Gestaltung aufweist,
die sich ausgehend vom zylindrischen Abschnitt 18 radial
nach außen erstreckt. Die Verrastung des Rohrstücks 34 findet
innerhalb des zylindrischen Bereiches 18 statt und das
Rohrstück 34 erstreckt sich nicht in den Bereich
des Ringrandes 20 hinein.
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Im
Unterschied zu der Darstellung in 5 weist
die Ausgestaltung gemäß 6 nun noch
ein Verstärkungselement 42 auf, das an die Innenkontur des
Ringrandes 20 angepasst ist, hinsichtlich seiner radial
nach außen gerichteten Kontur und ansonsten eine ringförmige
Form mit einer Mittenausnehmung aufweist, die der Größe
der Öffnung 44, die der Ringrand 20 einschließt,
entspricht.
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Durch
dieses Verstärkungselement 42 kann bei einer Festlegung
einer Abgasleitung, die den Ringrand 20 von außen überfängt
und dort mittels eines Spannrings 46, der in 9 gezeigt
ist, festgelegt wird, verhindert werden, dass sich der Ringrand 20 bei
der Anpressung des Spannrings 46 zusammendrückt
und so eine dichte Verbindung nicht zustande kommt. Im Übrigen
entspricht die Gestaltung gemäß 6 der
Gestaltung gemäß 5.
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7 zeigt
nun ein Detail aus 5, wobei hier zum einen das
Rastelement, nämlich ein umlaufender Rand 48 des
Rohrstücks 34 zu erkennen ist, das hinter eine
umlaufende Kante 50 des Verbindungselementes 10 greift
und so eine Verrastung des Rohrstücks 34 im Verbindungselement 10 ermöglicht.
Darüber hinaus ist eines von vier Verdrehsicherungselementen 52 dargestellt,
das in entsprechende Ausnehmungen 51 im Verbindungselement
einrastet und nur in dieser speziellen Position ein Verrasten des
Verbindungselementes 10 mit dem Rohrstück 34 ermöglicht.
Auf diese Weise kann ein Verdrehen des Rohrstücks 34 zum
Verbindungselement 10 in der eingebauten Position verhindert
werden.
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8 zeigt
darüber hinaus einen Ausschnitt aus 6, wobei
hier wiederum das Verstärkungselement 42 dargestellt ist,
das von innen gegen die Innenkontur des Ringrandes 20 anliegt
und diesen verstärkt.
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9 zeigt
schließlich einen Spannring, mittels dem eine Abgasleitung,
die mit einem Endstück die Außenkontur des Ringrandes 20 überfängt
und insbesondere im Bereich der Flächen 26 und 24 gegen
den Ringrand 20 anliegt, wobei zwischen Abgasleitung und
Ringrand 20 eine Dichtung vorgesehen sein kann, gehalten
ist. Der Spannring 46 kann über eine Schraube 54 zugezogen
werden und verringert dann seinen Durchmesser, so dass die Abgasleitung sicher
am Ringrand 20 gehalten ist. Dabei weist der Spannring
in einem axialen Schnitt ebenfalls eine U-förmige Form
auf und entspricht so der Außenkontur des Ringrandes 20.
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Durch
die Gestaltung des Verbindungselementes 10 als Zieh-/Prägeteil
und Stanzteil aus einem Blechmaterial können Schweißverbindungen zwischen
dem Ringrand 20 und dem zylindrischen Abschnitt 18 beziehungsweise
zwischen dem Flansch 12 und dem zylindrischen Abschnitt 18 entbehrlich
gemacht werden und insbesondere können Nachbearbeitungsschritte
durch die wegfallenden Schweißverbindungen und das Prüfen
der Schweißverbindungen auf Gasdichtheit vermieden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 9416421
U1 [0002]
- - DE 29608065 U1 [0002]
- - DE 19833302 A1 [0002]
- - DE 29516861 U1 [0003]
- - DE 202004016498 U1 [0003]