DE60300828T2

DE60300828T2 - Verbindungsstruktur von Rohren zu einer Flansch

Info

Publication number: DE60300828T2
Application number: DE60300828T
Authority: DE
Inventors: Yasuo Koga-shi Sunaga; Akiyoshi Koga-shi Tamai
Original assignee: Sanoh Industrial Co Ltd
Current assignee: Sanoh Industrial Co Ltd
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: EP1336810A3; JP2004053002A; JP4287125B2; EP1336810B1; DE60300828D1; EP1336810A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fügestruktur einer Rohrleitung an einem Flansch, wobei die Rohrleitung einen Durchlass für Öl, Blowby-Gas, Kraftstoff, AGR oder dergleichen in einer Brennkraftmaschine bildet.
Bei einem in 8 der beigefügten Zeichnungen gezeigten Stand der Technik, wie er in der nicht geprüften Patentveröffentlichung JP-A-2000-13096 beschrieben wird, ist an der Seite eines Zylinderkopfs 1 ein AGR-Kanal 2 mit einem AGR-Ventil 3 vorgesehen, und an der Seite dieses AGR-Kanals 2 ist ein Flansch 4 mit Schrauben 15, 15 befestigt. Mit dem Flansch 4 ist ein Innenrohr 7 als Ende eines Doppelrohrs 5 verbunden, das ein AGR-Rohr darstellt, und ferner ist mit dem Flansch 4 ein Abzweigrohr 8a parallel zum Innenrohr 7 verbunden. Am Ende dieses Abzweigrohrs 8a ist ein Schlauch 9 mit einer Schelle 10 angebracht, wobei das andere Ende des Schlauchs 9 durch eine Schelle mit einem Abzweigrohr 8b verbunden ist, das mit einem Außenrohr 6 des Doppelrohrs 5 verbunden ist.
Wie in der vergrößerten Schnittansicht von 9 gezeigt wird, sind durch den Flansch 4 eine Innenrohr-Fügeöffnung 20 und eine Durchgangsbohrung 22 ausgebildet. An der Vorderfläche 4a des Flansches 4 ist eine Abzweigrohr-Fügeöffnung 23 am Ende der Durchgangsbohrung 22 ausgebildet und weiterhin sind Schraubenlöcher 25, 25 für die Schraube 15 ausgebildet. Von dieser Vorderfläche 4a werden das Innenrohr 7 und das Abzweigrohr 8a jeweils in die Fügeöffnungen 20, 23 eingeführt und durch Hartlöten oder Schweißen befestigt.
Das Innenrohr 7 des Doppelrohrs 5 führt AGR-Gas, und das Außenrohr 6 desselben hat einen um den Außenumfang des Innenrohrs 7 ausgebildeten Durchlass R, wobei das Kühlwasser für einen Motor durch den Kanal R geleitet wird.
Das andere Ende des Doppelrohrs 5 ist im Übrigen mit einem Ansaugkrümmer 14 verbunden und ist ferner mit einem Abzweigrohr 11 und einem Schlauch 12 versehen, welcher mit einer Saugleitung 13 verbunden ist. Das Kühlwasser in dem Außenrohr 6 wird durch die Saugleitung 13 zu einer Wasserpumpe zurückgeleitet.
Wie vorstehend beschrieben ist bei dem Rohrleitungsaufbau des Stands der Technik die Durchgangsbohrung 22 für das Kühlwasser in dem Flansch 4 vorgesehen, und Kühlwasser wird durch Verwendung des Abzweigrohrs 8a oder des Schlauchs 9 in das Doppelrohr 5 eingeleitet. Dementsprechend besteht das Problem, dass die Notwendigkeit von Abzweigrohr, Schlauch, etc. die Kosten erhöht.
Ferner ist Arbeit zum Befestigen des Schlauchs 9 mit der Schelle 10 oder dergleichen erforderlich, und es ergibt sich die Notwendigkeit, den Schlauch 9 von dem Teil hoher Temperatur zu lösen.
Desweiteren besteht ein Problem mit der Festigkeit, da die Spannungskonzentration dazu neigt, am Verbindungsteil von Innenrohr 7 und Flansch 4 aufzutreten.
Da der hartgelötete Teil des Innenrohrs 7 und der Flansch 4 einer hohen Temperatur von AGR-Gas ausgesetzt werden, ist es zudem erforderlich, das Hartlöten mit Ni-Lötmittel hoher Wärmebeständigkeit auszuführen. Daher stellt sich das Problem hoher Kosten.
US-A-5,148,675 offenbart eine Fügestruktur für ein Doppelrohr gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme des Stands der Technik ausgearbeitet. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Fügestruktur einer Rohrleitung an einem Flansch an die Hand zu geben, bei der die Fügearbeit einfach ist, die Festigkeit gesichert ist und die Kosten gesenkt werden können.
Dementsprechend gibt die vorliegende Erfindung eine Fügestruktur nach Anspruch 1 an die Hand.
Aufgrund der Verwendung des geteilten Aufbaus des Flansches kann der Flansch aus einer dünnen Platte gefertigt werden, so dass der Flansch kompakt ausgeführt werden kann, um den Grad an Freiheit bei der Ausbildung zu garantieren.
Weiterhin ist die Schnittfläche in dem Verbindungsteil des Flansches und des Doppelrohrs größer, so dass die Festigkeit verbessert wird. Zudem werden bisher verwendete Teile wie Abzweigrohre, Schläuche, etc. nicht mehr nötig, so dass die Kosten aufgrund einer geringeren Anzahl an Teilen gesenkt werden können.
Ferner wird das Kühlwasser von der Durchgangsbohrung gut um die gelötete Fläche herumgeführt, so dass die Haltbarkeit der Hartlötung selbst bei Verwendung eines kostengünstigen Kupferlötmittels garantiert werden kann.
Desweiteren besteht keine Spannungskonzentration an der Verbindungsfläche des Innenrohrs und Flansches, so dass Festigkeit garantiert werden kann.
Die Erfindung zieht Folgendes in Betracht: eine Verbindung für das Verbinden eines Doppelrohrs mit einer Doppelöffnung, z. B. in einem Flansch, ein für das Verbinden mit einer Doppelöffnung ausgelegtes Doppelrohr und eine Kombination des Doppelrohrs und des Flansches und/oder eine separate Verbindung. Diese Erfindung erstreckt sich auch auf eine Brennkraftmaschine, die diese Anordnungen enthält.
Die Erfindung wird beispielhaft unter Bezug auf die Begleitzeichnungen eingehender beschrieben. Hierbei zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht der relevanten Teile einer mit einem Flansch verbundenen Doppelrohrstruktur in der ersten Ausführung;
2 eine vertikale Schnittansicht der Struktur von 1;
3 eine perspektivische auseinander gezogen dargestellte Ansicht einer Doppelrohrstruktur, eines vorderen und eines hinteren Flansches in der zweiten Ausführung;
4 eine perspektivische Ansicht der aus den Elementen von 3 bestehenden Anordnung;
5 eine vergrößerte Schnittansicht der Struktur von 4;
6 eine Draufsicht auf einen Flansch in der zweiten Ausführung;
7 eine perspektivische Ansicht eines Flansches, der in der zweiten Ausführung mit einer Strebe versehen ist;
8 eine perspektivische Ansicht eines Motors und
9 eine vergrößerte Schnittansicht einer herkömmlichen Fügestruktur eines Flansches und eines Doppelrohrs in dem Motor von 8.
1 ist eine perspektivische Ansicht der relevanten Teile einer Doppelrohrstruktur, die mit einem Flansch verbunden ist, welche für das Verständnis der zu beschreibenden und später unter Bezug auf die 3 bis 7 veranschaulichten Ausführung der Erfindung hilfreich ist. 2 ist eine vertikale Schnittansicht der Struktur von 1.
In diesem Fall ist der Flansch 4 mit Schrauben 15, 15 an dem AGR-Kanal 2 befestigt, der der gleiche wie in der oben erwähnten 8 ist. Ein Doppelrohr 5, das ein AGR-Rohr bildet, ist mit diesem Flansch 4 verbunden. Das Doppelrohr 5 ist in Doppelstruktur mit dem Innenrohr 7 und dem Außenrohr 6 außerhalb des Rohrs 7 gebildet. Zwischen dem Außenumfang des Innenrohrs 7 und dem Innenumfang des Außenrohrs 6 ist ein Durchlass R für das Führen von Wasser ausgebildet. Das Innenrohr 7 führt AGR-Gas.
Das Innenrohr 7 ist in kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Das Außenrohr ist ebenfalls im allgemeinen Querschnitt kreisförmig ausgeführt, während sein Endteil nach außen geweitet ist, um einen ausgewölbten Teil 6a zu bilden. Aufgrund des ausgewölbten Teils 6a hat der Endteil des Außenrohrs 6 dementsprechend einen nahezu kürbisförmigen Schnitt.
Das Ende des Innenrohrs 7 ragt aus dem des Außenrohrs 6 hervor. Das Maß dieses Endvorsprungs des Innenrohrs 7 ist so ausgelegt, dass es etwas kürzer als die Dicke des Flansches 4 ist.
Durch den Flansch 4 dagegen sind Schraubenlöcher 25, 25 für eine einzuführende Schraube 15 ausgebildet, so dass der Flansch 4 an dem AGR-Kanal 2 befestigt werden kann. Durch den Flansch 4 ist auch in diesen Löchern 25, 25 eine Innenrohr-Fügeöffnung 20 für das einzusetzende Innenrohr 7 des Doppelrohrs 5 vorgesehen, wobei die Fügeöffnung 20 entsprechend dem Innenrohr 7 einen kreisförmigen Querschnitt hat. Diese Innenrohr-Fügeöftnung 20 kann AGR-Gas durchlassen.
Durch den Flansch 4 ist ferner eine Durchgangsbohrung 22 für das Führen von Kühlwasser vorgesehen, und an der Vorderfläche 4a des Flansches 4 ist in hohler Ausführung eine Außenrohr-Fügeaussparung 24 ausgebildet.
Diese Außenrohr-Fügeaussparung 24 umgibt den Außenumfang der Innenrohr-Fügeöffnung 20 und der Durchgangsbohrung 22, wobei sie einen nahezu kürbisförmigen Außenumfang für das Ende des Außenrohrs 6 aufweist. In dieser Außenrohr-Fügeaussparung 24, die hohl mit nahezu kürbisförmigem Schnitt ausgebildet ist, sind nämlich die Innenrohr-Fügeöftnung 20 und die Durchgangsbohrung 22 durchgeführt.
Wie in der Schnittansicht von 2 gezeigt wird, werden das Außenrohr 6 von der Vorderfläche 4a des Flansches 4 in die Außenrohr-Fügeaussparung 24 und das Innenrohr 7 in die Innenrohr-Fügeöftnung 20 eingeführt. Dann wird das Außenrohr 6 an der Vorderfläche 4a hartgelötet, und das Innenrohr 7 wird durch Hartlöten an der Innenrohr-Fügeöffnung 20 befestigt. Das Innenrohr 7 und das Außenrohr 6 werden also durch Hartlöten an dem Flansch 4 miteinander verbunden.
Zwar wird versucht, das Innenrohr 7 und das Außenrohr 6 an der Vorderfläche 4a des Flansches 4 zusammen zu verbinden, doch ist das Hartlöten des Innenrohrs 7 unmöglich, so dass das Innenrohr 7 durch Hartlöten an der Rückfläche 4b des Flansches 4 befestigt wird. Zudem wird an der Rückfläche 4b des Flansches 4 eine Dichtung angebracht, durch welche der Flansch 4 an dem AGR-Kanal 2 wasserdicht befestigt ist, so dass es erforderlich ist, die Rückfläche 4b flach zu halten. Dementsprechend wird das Ende des Innenrohrs 7 von der Rückfläche 4b zurückgesetzt, wie in 2 gezeigt wird.
Da bei dem oben beschriebenen Aufbau das Innenrohr 7 und das Außenrohr 6 des Doppelrohrs 5 miteinander an dem Flansch 4 verbunden werden, werden Teile wie Abzweigrohre 8a, 8b, Schlauch 9 etc. des Stands der Technik unnötig, so dass die Kosten aufgrund einer geringeren Anzahl an Teilen gesenkt werden können. Zudem ist es möglich, die Rohrleitung in kompaktem Aufbau herzustellen und den Grad an Freiheit für die Anordnung der Rohrleitung zu sichern.
Weiterhin wird Zieharbeit, um das Außenrohr 6 in Berührung mit dem Innenrohr 7 kommen zu lassen, wie im Stand der Technik, unnötig bzw. die Durchstecharbeit zum Einführen des Abzweigrohrs 8b wird ebenfalls unnötig, so dass Kosten gesenkt werden können.
Ferner wird die Arbeit zur Befestigung des Schlauchs 9 auch unnötig, und es gibt keine Spannungskonzentration in der hartgelöteten Fläche des Innenrohrs 7, wie im Stand der Technik, so dass die Festigkeit besser ist. Da die hartgelötete Fläche des Innenrohrs 7 am Flansch 4 durch Umlaufen des Kühlwassers von der Durchgangsbohrung 22 gekühlt werden kann, wird zudem die Verwendung von Ni-Lötmittel, wie im Stand der Technik, unnötig, so dass zwecks Kosteneinsparung kostengünstiges Kupferlötmittel etc. für das Hartlöten verwendet werden kann.
Als Nächstes wird eine erfindungsgemäße Ausführung unter Bezug auf die perspektivische auseinander gezogen dargestellte Ansicht von 3, die perspektivische Ansicht der Anordnung von 4 und die vergrößerte Schnittansicht der Struktur von 5 beschrieben. In diesem Fall werden ähnlich wie bei der ersten Ausführung das Innenrohr 7 und das Außenrohr 6 des Doppelrohrs 5 am Flansch miteinander verbunden, wobei aber der Flansch 4 aus einem Flansch 41 mit dünnem Vorderteil und einem Flansch 42 mit dickem Rückteil besteht.
In dem mittleren Bereich des vorderen Flansches 41 ist eine Außenrohr-Fügeöffnung 24A mit einem dem Außendurchmesser des Außenrohrs 6 entsprechenden Innendurchmesser durchgeführt, wobei außerhalb der Öffnung 24A ein rechtes und ein linkes Schraubenloch 25, 25 für einzusetzenden Schrauben 15, 15 durchgeführt sind.
Ferner ist in dem mittleren Bereich des hinteren Flansches 42, welcher an dem vorderen Flansch 41 in der gleichen Außenform angeordnet ist, eine Innenrohr-Fügeöftnung 20 durchgeführt, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Innenrohrs 7 entspricht, wobei außerhalb der Öffnung 20 eine Durchgangsbohrung 22 für das Führen von Kühlwasser durchgeführt ist. Ferner sind außerhalb der Öffnung 20 ein rechtes und ein linkes Schraubenloch 25, 25 durchgeführt.
Wie in der vergrößerten Schnittansicht von 5 gezeigt wird, wird das Innenrohr 7 in die Innenrohr-Fügeöffnung 20 des hinteren Flansches 42 eingesetzt, um durch Hartlöten befestigt zu werden, und der hintere Flansch 42 wird an den vorderen Flansch 41 gesetzt, um durch Hartlöten damit verbunden zu werden. Ferner wird das Außenrohr 6 in die Außenrohr-Fügeöffnung 24A des vorderen Flansches 41 eingesetzt, um durch Hartlöten befestigt zu werden, und in diesem verbundenen Zustand wird das Außenrohr 6 so außerhalb der Durchgangsbohrung 22 angeordnet, dass Kühlwasser durch die Durchgangsbohrung 22 in den Kanal R des Doppelrohrs 5 gelangen kann.
In dieser vorstehend beschriebenen Ausführung ist die Ausbildung einer komplexen Außenrohr-Fügeaussparung 24 am Flansch 4, wie in der ersten Ausführung, nicht erforderlich, und auch die Ausbildung eines auswölbenden Teils 6a am Endteil des Außenrohrs 6 ist unnötig. Der vordere Flansch 41 und der hintere Flansch 42 können problemlos durchsetzt von den Fügeöffnungen 24A, 20 mit tatsächlichem kreisförmigen Umfang vorgesehen werden, so dass die Bearbeitungskosten gesenkt werden können. Ferner werden Teile, wie bisher verwendete Schläuche 9, unnötig, so dass die geringere Anzahl an Teilen die Kosten sinken lässt.
Desweiteren wird die Arbeit zur Befestigung des Schlauchs 9 unnötig, und es ergibt sich keine Spannungskonzentration an der hartgelöteten Fläche des Innenrohrs 7, wie im Stand der Technik, so dass in dieser Ausführung die Festigkeit zunimmt. Da die hartgelötete Fläche des Innenrohrs 7 an dem Flansch 4 durch Umlaufen des Kühlwassers von der Durchgangsbohrung 22 zudem gekühlt werden kann, wird die Verwendung von Ni-Lötmittel, wie im Stand der Technik, unnötig, so dass zur Kostensenkung kostengünstiges Kupferlötmittel etc. für das Hartlöten verwendet werden kann.
Zudem kann der Flansch 4 aufgrund des geteilten Aufbaus des vorderen Flansches 41 und des hinteren Flansches 42 aus einer dünnen Platte gefertigt werden, so dass das Umfangsmaß D des Schraubenlochs 25 wie in der Draufsicht von 6 gezeigt kurz gehalten werden kann. Auch wenn das Maß D größer als die Dicke der Flanschplatte sein sollte, kann der Flansch 4 daher aufgrund der dünnen Platte in dem Maß D kurz sein, so dass der Flansch 4 kompakt ausgeführt werden kann, um den Grad an Freiheit bei der Ausbildung zu garantieren.
Daneben ist es, wie in 7 gezeigt, auch möglich, eine Strebe 41a mit einem Schraubloch 41b vorzusehen, wobei die Strebe 41a an dem aus einer dünnen Platte hergestellten vorderen Flansch 41 integral gebogen ist. Durch Verwenden einer solchen Strebe 41a ist es möglich, andere Teile anzubringen.
Zwar werden in jeder oben erwähnten Ausführung AGR-Kanalelemente für Brennkraftmotoren beispielhaft gezeigt, bei denen ein Innenrohr 7 AGR-Gas führen kann und ein Kanal R Kühlwasser durchleiten kann, doch kann ein solcher Aufbau als Doppelrohr, das an einem Flansch angebracht ist, auch für die Fügestruktur einer solchen Rohrleitung an einem Flansch als Durchlässe für Öl, Blowby-Gas, Kraftstoff, etc. in Brennkraftmaschinen angewendet werden. Ferner kann er für andere Zwecke als für eine Brennkraftmaschine verwendet werden, wobei das Innenrohr 7 ein anderes Fluid führen kann und der Durchlass R ein beliebiges Kühlmittel für das Kühlen des Fluids in dem Innenrohr 7 durchleiten kann.
Nach eingehender Beschreibung der Erfindung und unter Bezug auf deren bevorzugte Ausführung ist es offensichtlich, dass andere Abwandlungen und Änderungen möglich sind, ohne vom Schutzumfang der in dem beigefügten Anspruch festgelegten Erfindung abzuweichen.

Claims

Fügestruktur einer Rohrleitung (5) an einem Flansch (41, 42), welche umfasst: – eine Doppelrohrstruktur (6, 7) mit einem Innenrohr (7) und einem Außenrohr (6); wobei das Innenrohr (7) zum Leiten eines Fluids durch dieses dient; wobei das Außenrohr (60) zum Leiten eines Kühlmittels durch einen um den Umfang des Innenrohrs (6) ausgebildeten Durchlass (R) dient; und – einen das Innen- und das Außenrohr zusammenfügenden Flansch (41, 42); wobei an dem Flansch (41, 42) eine nur mit dem Innenrohr (7) in Verbindung stehende Innenrohr-Fügeöffnung (20) und eine nur mit dem Durchlass (R) in Verbindung stehende Durchgangsbohrung (22) ausgebildet sind; dadurch gekennzeichnet, dass: der Flansch (41, 42) einen vorderen Flansch (41) und einen hinteren Flansch (42) umfasst; durch den hinteren Flansch (42) die Innenrohr-Fügeöffnung (20) für das einzusetzende und durch Hartlöten zu befestigende Innenrohr (7) und die Durchgangsbohrung (22) außerhalb der Innenrohr-Fügeöffnung (20) ausgebildet sind; durch den vorderen Flansch (41) eine Außenrohr-Fügeöffnung (24A), deren Umfang die Innenrohr-Fügeöffnung (20) und die Durchgangsbohrung (22) umgibt, ausgebildet ist und in welche das Außenrohr (6) eingesetzt und durch Hartlöten befestigt wird; und der vordere Flansch (41) an dem hinteren Flansch (42) angeordnet und an diesem durch Hartlöten befestigt wird.
Brennkraftmaschine mit einer Fügestruktur nach Anspruch 1, welche das Doppelrohr (5) mit dem Flansch (41, 42) zusammenfügt.