EP2169206A2 - Car exhaust gas cooler - Google Patents

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Publication number
EP2169206A2
EP2169206A2 EP09169437A EP09169437A EP2169206A2 EP 2169206 A2 EP2169206 A2 EP 2169206A2 EP 09169437 A EP09169437 A EP 09169437A EP 09169437 A EP09169437 A EP 09169437A EP 2169206 A2 EP2169206 A2 EP 2169206A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cassette
exhaust gas
gas cooler
support
vehicle exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09169437A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2169206A3 (en
Inventor
Dr. Oliver Thomer
Peter Heuer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pierburg GmbH filed Critical Pierburg GmbH
Publication of EP2169206A2 publication Critical patent/EP2169206A2/en
Publication of EP2169206A3 publication Critical patent/EP2169206A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32—Liquid-cooled heat exchangers

Definitions

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • An object of the invention is to provide a vehicle exhaust gas cooler in which the manufacture of the connection and sealing between the cassette lid and the housing body is simplified.
  • the automotive exhaust gas cooler according to claim 1 has at the edge region of the cassette cover on the one hand and on the edge region of the housing body on the other hand proximally of the weld each have a circumferential support shoulder, wherein the two support shoulders are supported to each other such that radial tensile forces of the cassette lid from the support shoulders on the housing body be transmitted.
  • the radial tensile forces of the cassette lid that is, the tensile forces in the ground plane of the cassette lid, are transferred in large parts over the two support shoulders, and not over the weld.
  • the much more problematic radial tensile forces for the weld are absorbed by the radially acting support shoulders.
  • the weld can therefore be formed with correspondingly shallow depth, at the same time their fatigue strength is increased.
  • the support shoulders are wedge-shaped with respect to the joining axis, wherein the wedge angle of the support shoulders to the joining axis is particularly preferably less than 15 °.
  • the wedge angle of the support shoulders to the joining axis is particularly preferably less than 15 °.
  • the two support shoulders over the entire circumference at least linear, but preferably flat against each other.
  • the tensile forces are transmitted over a large area and evenly distributed over the circumference of the support shoulders.
  • the inner cassette is surrounded by a coolant housing. There is a distance of at least several millimeters between the coolant housing and the inner cassette. In the intermediate space formed thereby flows a liquid coolant, preferably cooling water, through which the inner cassette is cooled from the outside.
  • the housing body and the cassette lid are made of die-cast aluminum.
  • the automotive exhaust gas cooler has a jacket-cooled inner cassette and a coolant housing surrounding the inner cassette.
  • the inner cassette has a substantially five-sided enclosing housing body with an opening side which is closed by a cassette lid.
  • the edge region of the cassette lid and the opening near the edge region of the housing body are sealingly connected to each other by a circumferential weld.
  • at least one support point is provided, which is located proximal to the weld and through which the cassette lid is supported against convex bulging to the outside.
  • the support point should be as close as possible to the vertex of the convex curvature of the cassette lid, which would occupy the cassette lid in the absence of support and high cartridge internal pressure. Due to the additional support on the outside of the cassette lid, the curvature of the cassette lid is reduced to a minimum when exposed to overpressure on the inside. As a result, in turn, the reduction in the effective length and width of the cassette lid is also reduced to a minimum, so that the tensile forces introduced into the weld are considerably reduced. In particular, the voltage peaks are cut off.
  • the support point is formed inter alia of at least one support wedge, which jams the cassette lid against the coolant housing.
  • the coolant housing has a mounting opening into which the inner cassette is inserted during assembly of the exhaust gas cooler.
  • the support wedge is arranged such that when inserting the inner cassette into the coolant housing of the Support wedge in the end position of the inner cassette aufschiebt on a corresponding opposite support member.
  • the opposite support member may be formed as a reverse arranged, complementary support wedge. Due to the design as a support wedge tolerances in the distance of the cassette lid of the coolant housing can be compensated within certain limits so that a sufficient support of the cassette cover is always guaranteed.
  • the support point extends transversely to the mounting direction over at least half the width of the cassette lid.
  • the cassette lid is therefore supported not only at a single point, but over a certain width, which runs transversely to the mounting direction.
  • the support force is distributed on a line or on a surface.
  • a motor vehicle exhaust gas cooler 10 is shown in cross-section, which is arranged in a motor vehicle in the course of an exhaust gas recirculation and the cooling of the recirculated exhaust gas is used.
  • the exhaust gas cooler 10 has a coolant housing 12 and an inner cassette 14.
  • the coolant housing 12 and the inner cassette 14 are spaced several millimeters apart on all sides.
  • the cooling liquid space 16 formed between the inner cassette 14 and the coolant housing 12 is, for example, filled or flowed through with water.
  • the inner cassette 14 is thus jacket-cooled.
  • the inner cassette 14 consists essentially of a housing body enclosing substantially five sides and a cassette cover 20 terminating the opening side of the housing body.
  • the housing body and the cassette lid are each manufactured in one piece from die-cast aluminum.
  • the housing body 18 and the cassette lid 20 each have mutually offset and inwardly projecting cooling ribs 22,24.
  • the cassette lid 20 has in its edge region 26 a circumferential over the entire circumference support shoulder 28 which engages around a circumferential over the entire opening circumference support shoulder 30 in the near-edge edge portion 32 of the housing body 18 outside.
  • the cassette lid 20 is connected by a peripheral weld 34 with the housing body 18 liquid-tight and gas-tight mechanically.
  • a peripheral weld 34 is provided in the edge region 32 of the housing body 18 and in the edge region of the cassette cover 20 for this purpose.
  • Weld 34 is produced by friction stir welding but may be produced in other ways.
  • the two support shoulders 28,30 are each wedge-shaped, wherein the wedge angle a of the contact surfaces 40,42 of the support shoulders 28,30 to a joining axis 44 is approximately 10 °.
  • the support shoulders 28,30 are arranged proximal to the weld 34.
  • the cassette lid 20 sits with a certain bias in the joining axis 44 on the housing body 18.
  • the contact surfaces 40,42 of the two support shoulders 28,30 are over the entire surface and over the entire circumference radially biased each other. This ensures that caused by internal overpressure or by corresponding oscillations convex curvature of the cassette lid 20, and thereby causing the effective reduction of the width and length of the cassette lid 20, the thus generated radial tensile forces of the cassette lid 20 of the support shoulders 28,30 on the Housing body 18 are transmitted.
  • shear forces 34 substantially transmit thrust forces which hold the cassette lid 20 under bias in the housing body opening.
  • FIGS. 3 and 4 illustrated second embodiment shows a motor vehicle exhaust gas cooler 50, which in the construction of the Figures 1 and 2 essentially resembles.
  • the exhaust gas cooler 50 has a coolant housing 12 'and an inner cassette 14' which is essentially formed by a housing body 18 'and a cassette lid 20'.
  • the cassette lid 20 'and the housing body 18' are connected by a circumferential weld 34 'in the edge region together gas-tight and liquid-tight.
  • a cooling liquid space 16 ' is formed and a support point 52 is provided, through which the relaxed cassette lid 20' is supported distally outwardly against convex buckling.
  • the support point 52 is formed by two mutually complementary support wedges 54,56 with wedge surfaces 58,60, wherein a support wedge 54 on the coolant housing 12 'facing outside of the cassette lid 20' and the other support wedge 56 on the cassette lid 20 'facing inside of the coolant housing 12 'is provided. Both support wedges 54,56 extend over more than half the width of the cassette lid 20 '.
  • the inner cassette 14 ' When mounting the exhaust gas cooler 50, the inner cassette 14 'is inserted in a mounting direction 62 in the housing body 12'. In the in FIG. 3 shown end position of the inner cassette 14 'come the two wedge surfaces 58,60 to the plant. As a result, the cassette lid 20 'is biased slightly in the proximal direction and a significant buckling of the cassette lid 20' at overpressure within the inner cassette 14 'largely avoided. This also a significant reduction in the width and length of the cassette lid 20 'is avoided at inside overpressure. As a result, larger tensile forces in the circumferential weld 34 'are avoided. The weld 34 'transfers at internal overpressure substantially thrust forces.

Landscapes

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Abstract

The cooler (10) has an inner cartridge housing body (18) enclosing five sides and including an opening side that is closed by a cartridge cover (20). An edge region (26) of the cover and an edge region (32) of the body are connected with each other by a circumferential weld seam (34), in a sealed manner. Circumferential supporting shoulders (28, 30) are provided at the edge regions and proximal to the weld seam. The shoulders support each other such that radial traction forces of the cover are transmitted from the shoulders to the body.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kfz-Abgaskühler mit einer mantelgekühlten Innenkassette zur Kühlung von Abgas eines Verbrennungsmotors.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.

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.

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.
Im Betrieb treten in der Innenkassette hohe Gasdrücke und Pulsationen auf, durch die der Kassettendeckel konvex nach außen gewölbt wird.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.
In operation, high gas pressures and pulsations occur in the inner cassette, causing the cassette lid to bulge convexly outward.

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.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.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kfz-Abgaskühler zu schaffen, bei dem die Herstellung der Verbindung und Abdichtung zwischen dem Kassettendeckel und dem Gehäusekörper vereinfacht ist.An object of the invention is to provide a vehicle exhaust gas cooler in which the manufacture of the connection and sealing between the cassette lid and the housing body is simplified.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Kfz-Abgaskühler mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 beziehungsweise 7.This object is achieved by a motor vehicle exhaust gas cooler with the features of claim 1 and 7 respectively.

Der Kfz-Abgaskühler gemäß Patentanspruch 1 weist an dem Randbereich des Kassettendeckels einerseits und an dem Randbereich des Gehäusekörpers andererseits proximal der Schweißnaht jeweils eine umlaufende Stützschulter auf, wobei die beiden Stützschultern derart aneinander abgestützt sind, dass radiale Zugkräfte des Kassettendeckels von den Stützschultern auf den Gehäusekörper übertragen werden. Die radialen Zugkräfte des Kassettendeckels, das heißt, die Zugkräfte in der Grundebene des Kassettendeckels, werden zu großen Teilen über die beiden Stützschultern übertragen, und nicht mehr über die Schweißnaht.The automotive exhaust gas cooler according to claim 1 has at the edge region of the cassette cover on the one hand and on the edge region of the housing body on the other hand proximally of the weld each have a circumferential support shoulder, wherein the two support shoulders are supported to each other such that radial tensile forces of the cassette lid from the support shoulders on the housing body be transmitted. The radial tensile forces of the cassette lid, that is, the tensile forces in the ground plane of the cassette lid, are transferred in large parts over the two support shoulders, and not over the weld.

Zwar wird der Kassettendeckel bei Überdruck innerhalb der Innenkassette unverändert nach außen gewölbt, jedoch werden hierdurch im Wesentlichen nur noch Schubkräfte in die Schweißnaht eingeleitet, durch die der Kassettendeckel in der Öffnung der Innenkassette gehalten wird.Although the cassette lid is arched unchanged in overpressure within the inner cassette to the outside, but this essentially only thrust forces are introduced into the weld through which the cassette lid is held in the opening of the inner cassette.

Die für die Schweißnaht viel problematischeren radialen Zugkräfte werden dagegen im Wesentlichen durch die radial wirkenden Stützschultern aufgenommen. Die Schweißnaht kann daher mit entsprechend geringer Tiefe ausgebildet sein, wobei gleichzeitig ihre Dauerfestigkeit erhöht ist.By contrast, the much more problematic radial tensile forces for the weld are absorbed by the radially acting support shoulders. The weld can therefore be formed with correspondingly shallow depth, at the same time their fatigue strength is increased.

Vorzugsweise sind die Stützschultern in Bezug auf die Fügeachse keilförmig ausgebildet, wobei der Keilwinkel der Stützschultern zu der Fügeachse besonders bevorzugt kleiner als 15° ist. Durch das Anwinkeln der Stützschultern in Bezug auf die Fügeachse, also die Achse, in der der Kassettendeckel in seine Schließposition auf den Öffnungsrand des Gehäusekörpers bewegt wird, wird das Zusammenführen der beiden genannten Bauteile erleichtert, werden die beiden Bauteile zueinander zentriert und lässt sich der Kassettendeckel mit radialer Vorspannung mit dem Gehäusekörper verschweißen. Bei einem Keilwinkel von weniger als 15° wird die Reibung zwischen den Stützschultern so groß, dass beim Auftreten radialer Zugkräfte hierdurch nur geringe Schubkräfte senkrecht zu den Zugkräften in die Schweißnaht eingeleitet werden.Preferably, the support shoulders are wedge-shaped with respect to the joining axis, wherein the wedge angle of the support shoulders to the joining axis is particularly preferably less than 15 °. By the angling of the support shoulders with respect to the joining axis, ie the axis in which the cassette lid is moved into its closed position on the opening edge of the housing body, the merging of the two mentioned components is facilitated, the two components are centered on each other and can be the cassette lid Weld with radial bias to the housing body. At a wedge angle of less than 15 °, the friction between the support shoulders becomes so great that, when radial tensile forces occur, only low shear forces perpendicular to the tensile forces are introduced into the weld.

Vorzugsweise liegen die beiden Stützschultern über den gesamten Umfang wenigstens linienförmig, bevorzugt jedoch flächig aneinander an. Hierdurch werden die auftretenden Zugkräfte auf eine große Fläche und gleichmäßig über den Umfang verteilt von den Stützschultern übertragen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Innenkassette von einem Kühlmittelgehäuse umgeben. Zwischen dem Kühlmittelgehäuse und der Innenkassette besteht ein Abstand von mindestens mehreren Millimetern. In dem hierdurch gebildeten Zwischenraum fließt ein flüssiges Kühlmittel, bevorzugt Kühlwasser, durch das die Innenkassette von außen gekühlt wird.
Vorzugsweise sind der Gehäusekörper und der Kassettendeckel aus Aluminium-Druckguss gefertigt.Preferably, the two support shoulders over the entire circumference at least linear, but preferably flat against each other. As a result, the tensile forces are transmitted over a large area and evenly distributed over the circumference of the support shoulders. According to a preferred embodiment, the inner cassette is surrounded by a coolant housing. There is a distance of at least several millimeters between the coolant housing and the inner cassette. In the intermediate space formed thereby flows a liquid coolant, preferably cooling water, through which the inner cassette is cooled from the outside.
Preferably, the housing body and the cassette lid are made of die-cast aluminum.

Gemäß einem nebengeordneten Patentanspruch weist der Kfz-Abgaskühler eine mantelgekühlte Innenkassette und ein die Innenkassette umgebendes Kühlmittelgehäuse auf. Die Innenkassette weist einen im Wesentlichen fünf Seiten umschließenden Gehäusekörper mit einer Öffnungsseite auf, die durch einen Kassettendeckel verschlossen ist. Der Randbereich des Kassettendeckels und der öffnungsnahe Randbereich des Gehäusekörpers sind abdichtend durch eine umlaufende Schweißnaht miteinander verbunden. Zwischen dem Kassettendeckel und dem Kühlmittelgehäuse ist mindestens eine Stützstelle vorgesehen, die proximal der Schweißnaht liegt und durch sie der Kassettendeckel gegen konvexes Ausbeulen nach außen abgestützt ist.According to one independent claim, the automotive exhaust gas cooler has a jacket-cooled inner cassette and a coolant housing surrounding the inner cassette. The inner cassette has a substantially five-sided enclosing housing body with an opening side which is closed by a cassette lid. The edge region of the cassette lid and the opening near the edge region of the housing body are sealingly connected to each other by a circumferential weld. Between the cassette lid and the coolant housing, at least one support point is provided, which is located proximal to the weld and through which the cassette lid is supported against convex bulging to the outside.

Die Stützstelle sollte möglichst in der Nähe des Scheitelpunktes der konvexen Wölbung des Kassettendeckels liegen, die der Kassettendeckel bei fehlender Abstützung und hohem Kassetten-Innendruck einnehmen würde. Durch die außenseitige zusätzliche Abstützung des Kassettendeckels wird die Wölbung des Kassettendeckels bei innenseitiger Beaufschlagung mit Überdruck auf ein Minimum reduziert. Hierdurch wiederum wird die Verringerung der effektiven Länge und Breite des Kassettendeckels ebenfalls auf ein Minimum reduziert, so dass auch die in die Schweißnaht eingeleiteten Zugkräfte erheblich reduziert werden. Insbesondere werden die Spannungsspitzen abgeschnitten.The support point should be as close as possible to the vertex of the convex curvature of the cassette lid, which would occupy the cassette lid in the absence of support and high cartridge internal pressure. Due to the additional support on the outside of the cassette lid, the curvature of the cassette lid is reduced to a minimum when exposed to overpressure on the inside. As a result, in turn, the reduction in the effective length and width of the cassette lid is also reduced to a minimum, so that the tensile forces introduced into the weld are considerably reduced. In particular, the voltage peaks are cut off.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Stützstelle u.a. von mindestens einem Stützkeil gebildet, der den Kassettendeckel gegen das Kühlmittelgehäuse verklemmt. Das Kühlmittelgehäuse weist eine Montageöffnung auf, in die die Innenkassette beim Zusammenbau des Abgaskühlers eingesteckt wird. Der Stützkeil ist derart angeordnet, dass beim Einschieben der Innenkassette in das Kühlmittelgehäuse der Stützkeil in der Endposition der Innenkassette auf ein entsprechendes gegenüberliegendes Stützteil aufschiebt. Auch das gegenüberliegende Stützteil kann als umgekehrt angeordneter, komplementärer Stützkeil ausgebildet sein. Durch die Ausbildung als Stützkeil können Toleranzen beim Abstand des Kassettendeckels von dem Kühlmittelgehäuse in gewissen Grenzen so ausgeglichen werden, dass eine ausreichende Abstützung des Kassettendeckels stets gewährleistet ist.According to a preferred embodiment, the support point is formed inter alia of at least one support wedge, which jams the cassette lid against the coolant housing. The coolant housing has a mounting opening into which the inner cassette is inserted during assembly of the exhaust gas cooler. The support wedge is arranged such that when inserting the inner cassette into the coolant housing of the Support wedge in the end position of the inner cassette aufschiebt on a corresponding opposite support member. Also, the opposite support member may be formed as a reverse arranged, complementary support wedge. Due to the design as a support wedge tolerances in the distance of the cassette lid of the coolant housing can be compensated within certain limits so that a sufficient support of the cassette cover is always guaranteed.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich die Stützstelle quer zur Montagerichtung über mindestens die Hälfte der Breite des Kassettendeckels. Der Kassettendeckel wird also nicht nur an einem einzigen Punkt abgestützt, sondern über eine gewisse Breite, die quer zur Montagerichtung verläuft. Hierdurch wird die Stützkraft auf eine Linie oder auf eine Fläche verteilt.According to a preferred embodiment, the support point extends transversely to the mounting direction over at least half the width of the cassette lid. The cassette lid is therefore supported not only at a single point, but over a certain width, which runs transversely to the mounting direction. As a result, the support force is distributed on a line or on a surface.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.In the following two embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

Figur 1:FIG. 1:
ein erstes Ausführungsbeispiel eines Abgaskühlers im Querschnitt mit umlaufenden Stützschultern,A first embodiment of an exhaust gas cooler in cross section with circumferential support shoulders,
Figur 2:FIG. 2:
ein vergrößerter Ausschnitt des Figur 1, in dem die Stützschultern und die Schweißnaht dargestellt sind,an enlarged section of the FIG. 1 in which the support shoulders and the weld are shown,
Figur 3:FIG. 3:
ein zweites Ausführungsbeispiel eines Abgaskühlers im Querschnitt mit einer Stützstelle zwischen dem Kühlmittelgehäuse und dem Kassettendeckel, unda second embodiment of an exhaust gas cooler in cross section with a support point between the coolant housing and the cassette lid, and
Figur 4:FIG. 4:
ein vergrößerter Ausschnitt der Figur 1, in dem die Stützstelle zwischen dem Kassettendeckel und dem Kühlmittelgehäuse dargestellt ist.an enlarged section of the FIG. 1 in which the support point between the cassette lid and the coolant housing is shown.

In den Figuren 1 und 2 ist im Querschnitt ein Kfz-Abgaskühler 10 dargestellt, der in einem Kraftfahrzeug im Verlauf einer Abgasrückführung angeordnet ist und der Kühlung des zurückgeführten Abgases dient. Der Abgaskühler 10 weist ein 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 Figures 1 and 2 a motor vehicle exhaust gas cooler 10 is shown in cross-section, which is arranged in a motor vehicle in the course of an exhaust gas recirculation and the cooling of the recirculated exhaust gas is used. The exhaust gas cooler 10 has a coolant housing 12 and an inner cassette 14. The coolant housing 12 and the inner cassette 14 are spaced several millimeters apart on all sides. The cooling liquid space 16 formed between the inner cassette 14 and the coolant housing 12 is, for example, filled or flowed through with water. The inner cassette 14 is thus 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 Gehäusekörper 18 und der Kassettendeckel 20 weisen jeweils versetzt zueinander angeordnete und nach innen ragende Kühlrippen 22,24 auf. Der Kassettendeckel 20 weist in seinem Randbereich 26 eine über den gesamten Umfang umlaufende Stützschulter 28 auf, die eine über den gesamten Öffnungsumfang umlaufende Stützschulter 30 im öffnungsnahen Randbereich 32 des Gehäusekörpers 18 außen umgreift.The inner cassette 14 consists essentially of a housing body enclosing substantially five sides and a cassette cover 20 terminating the opening side of the housing body. The housing body and the cassette lid are each manufactured in one piece from die-cast aluminum. The housing body 18 and the cassette lid 20 each have mutually offset and inwardly projecting cooling ribs 22,24. The cassette lid 20 has in its edge region 26 a circumferential over the entire circumference support shoulder 28 which engages around a circumferential over the entire opening circumference support shoulder 30 in the near-edge edge portion 32 of the housing body 18 outside.

Der Kassettendeckel 20 ist durch eine umlaufende Schweißnaht 34 mit dem Gehäusekörper 18 flüssigkeitsdicht und gasdicht mechanisch verbunden. Im Randbereich 32 des Gehäusekörpers 18 und im Randbereich des Kassettendeckels 20 sind hierzu jeweils umlaufende Ausnehmungen 36,38 vorgesehen. Die Schweißnaht 34 wird durch Rührreibschweißen erzeugt, kann jedoch auch auf andere Weise erzeugt werden.The cassette lid 20 is connected by a peripheral weld 34 with the housing body 18 liquid-tight and gas-tight mechanically. In the edge region 32 of the housing body 18 and in the edge region of the cassette cover 20 for this purpose each circumferential recesses 36,38 are provided. Weld 34 is produced by friction stir welding but may be produced in other ways.

Die beiden Stützschultern 28,30 sind jeweils keilförmig ausgebildet, wobei der Keilwinkel a der Anlageflächen 40,42 der Stützschultern 28,30 zu einer Fügeachse 44 jeweils ungefähr 10° beträgt. Die Stützschultern 28,30 sind proximal der Schweißnaht 34 angeordnet.The two support shoulders 28,30 are each wedge-shaped, wherein the wedge angle a of the contact surfaces 40,42 of the support shoulders 28,30 to a joining axis 44 is approximately 10 °. The support shoulders 28,30 are arranged proximal to the weld 34.

Der Kassettendeckel 20 sitzt mit einer gewissen Vorspannung in der Fügeachse 44 auf dem Gehäusekörper 18 auf. Hierdurch liegen die Anlageflächen 40,42 der beiden Stützschultern 28,30 vollflächig und über den gesamten Umfang radial vorgespannt aufeinander. Hierdurch wird sichergestellt, dass bei durch inneren Überdruck beziehungsweise durch entsprechende Schwingungen verursachte konvexe Wölbung des Kassettendeckels 20, und die hierdurch verursachte effektive Verringerung der Breite und Länge des Kassettendeckels 20, die hierdurch generierten radialen Zugkräfte des Kassettendeckels 20 von den Stützschultern 28,30 auf den Gehäusekörper 18 übertragen werden.The cassette lid 20 sits with a certain bias in the joining axis 44 on the housing body 18. As a result, the contact surfaces 40,42 of the two support shoulders 28,30 are over the entire surface and over the entire circumference radially biased each other. This ensures that caused by internal overpressure or by corresponding oscillations convex curvature of the cassette lid 20, and thereby causing the effective reduction of the width and length of the cassette lid 20, the thus generated radial tensile forces of the cassette lid 20 of the support shoulders 28,30 on the Housing body 18 are transmitted.

Die Schweißnaht 34 muss allenfalls geringe Zugkräfte übertragen. Dagegen werden durch die Schweißnaht 34 im Wesentlichen Schubkräfte übertragen, durch die der Kassettendeckel 20 unter Vorspannung in der Gehäusekörper-Öffnung gehalten wird.The weld 34 must transmit at most low tensile forces. In contrast, shear forces 34 substantially transmit thrust forces which hold the cassette lid 20 under bias in the housing body opening.

Das in den Figuren 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel zeigt einen Kfz-Abgaskühler 50, der im Aufbau dem der Figuren 1 und 2 im Wesentlichen gleicht. Der Abgaskühler 50 weist ein Kühlmittelgehäuse 12' und eine Innenkassette 14' auf, die im Wesentlichen von einem Gehäusekörper 18' und einem Kassettendeckel 20' gebildet wird. Der Kassettendeckel 20' und der Gehäusekörper 18' sind durch eine umlaufende Schweißnaht 34' im Randbereich miteinander gasdicht und flüssigkeitsdicht verbunden.That in the FIGS. 3 and 4 illustrated second embodiment shows a motor vehicle exhaust gas cooler 50, which in the construction of the Figures 1 and 2 essentially resembles. The exhaust gas cooler 50 has a coolant housing 12 'and an inner cassette 14' which is essentially formed by a housing body 18 'and a cassette lid 20'. The cassette lid 20 'and the housing body 18' are connected by a circumferential weld 34 'in the edge region together gas-tight and liquid-tight.

Zwischen der Außenseite des Kassettendeckels 20' und der Innenseite des Kühlmittelgehäuses 12' ist ein Kühlflüssigkeitsraum 16' gebildet und ist eine Stützstelle 52 vorgesehen, durch die der entspannte Kassettendeckel 20' distal gegen konvexes Ausbeulen nach außen abgestützt ist. Die Stützstelle 52 wird durch zwei zueinander komplementäre Stützkeile 54,56 mit Keilflächen 58,60 gebildet, wobei ein Stützkeil 54 auf der dem Kühlmittelgehäuse 12' zugewandten Außenseite des Kassettendeckels 20' und der andere Stützkeil 56 auf der dem Kassettendeckel 20' zugewandten Innenseite des Kühlmittelgehäuses 12' vorgesehen ist. Beide Stützkeile 54,56 erstrecken sich über mehr als die Hälfte der Breite des Kassettendeckels 20'.Between the outside of the cassette lid 20 'and the inside of the coolant housing 12', a cooling liquid space 16 'is formed and a support point 52 is provided, through which the relaxed cassette lid 20' is supported distally outwardly against convex buckling. The support point 52 is formed by two mutually complementary support wedges 54,56 with wedge surfaces 58,60, wherein a support wedge 54 on the coolant housing 12 'facing outside of the cassette lid 20' and the other support wedge 56 on the cassette lid 20 'facing inside of the coolant housing 12 'is provided. Both support wedges 54,56 extend over more than half the width of the cassette lid 20 '.

Bei der Montage des Abgaskühlers 50 wird die Innenkassette 14' in einer Montagerichtung 62 in den Gehäusekörper 12' eingeschoben. In der in Figur 3 dargestellten Endposition der Innenkassette 14' kommen die beiden Keilflächen 58,60 zur Anlage. Hierdurch wird der Kassettendeckel 20' geringfügig in proximaler Richtung vorgespannt und ein nennenswertes Ausbeulen des Kassettendeckels 20' bei Überdruck innerhalb der Innenkassette 14' weitgehend vermieden. Damit wird ebenfalls eine nennenswerte Verringerung der Breite und Länge des Kassettendeckels 20' bei innenseitigem Überdruck vermieden. Hierdurch werden auch größere Zugkräfte in der umlaufenden Schweißnaht 34' vermieden. Die Schweißnaht 34' überträgt bei Innenüberdruck im Wesentlichen Schubkräfte.When mounting the exhaust gas cooler 50, the inner cassette 14 'is inserted in a mounting direction 62 in the housing body 12'. In the in FIG. 3 shown end position of the inner cassette 14 'come the two wedge surfaces 58,60 to the plant. As a result, the cassette lid 20 'is biased slightly in the proximal direction and a significant buckling of the cassette lid 20' at overpressure within the inner cassette 14 'largely avoided. This also a significant reduction in the width and length of the cassette lid 20 'is avoided at inside overpressure. As a result, larger tensile forces in the circumferential weld 34 'are avoided. The weld 34 'transfers at internal overpressure substantially thrust forces.

Claims (9)

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 im Wesentlichen fünf Seiten umschließt und eine Öffnungsseite aufweist, einen Kassettendeckel (20), der die Öffnungsseite des Gehäusekörpers (18) schließt, und eine umlaufenden Schweißnaht (34), durch die der Randbereich (26) des Kassettendeckels (20) und der öffnungsnahe Randbereich (32) des Gehäusekörpers (18) abdichtend miteinander verbunden sind, wobei an den beiden Randbereichen (26,32) und proximal der Schweißnaht (34) jeweils eine umlaufende Stützschulter (30,28) vorgesehen ist, und sich die beiden Stützschultern (28,30) derart aneinander abstützen, dass radiale Zugkräfte des Kassettendeckels (20) von den Stützschultern (28,30) auf den Gehäusekörper (18) übertragen werden. 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, wherein the inner cassette (14) comprises: an inner cassette housing body (18) enclosing substantially five sides and having an opening side, a cassette lid (20) closing the opening side of the case body (18), and a circumferential weld (34), by which the edge region (26) of the cassette cover (20) and the opening near edge region (32) of the housing body (18) are sealingly interconnected, wherein at the two edge regions (26,32) and proximal to the weld (34) each have a circumferential support shoulder (30,28) is provided, and the two support shoulders (28, 30) bear against one another such that radial tensile forces of the cassette cover (20) are transmitted from the support shoulders (28, 30) to the housing body (18). Kfz-Abgaskühler (10) nach Anspruch 1, wobei die Stützschultern (28,30) keilförmig ausgebildet sind.A vehicle exhaust gas cooler (10) according to claim 1, wherein the support shoulders (28,30) are wedge-shaped. Kfz-Abgaskühler (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Keilwinkel der Stützschultern (28,30) zu der Fügeachse (44) des Kassettendeckels (20) kleiner als 15° ist.A vehicle exhaust gas cooler (10) according to claim 1 or 2, wherein the wedge angle of the support shoulders (28,30) to the joining axis (44) of the cassette lid (20) is less than 15 °. Kfz-Abgaskühler (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gehäusekörper (18) und der Kassettendeckel (20) aus Druckguss bestehen.A vehicle exhaust gas cooler (10) according to any one of claims 1 to 3, wherein the housing body (18) and the cassette lid (20) are made of die-cast. Kfz-Abgaskühler (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Stützschultern (28,30) fest aneinander anliegen.A vehicle exhaust gas cooler (10) according to any one of claims 1 to 4, wherein the support shoulders (28,30) firmly abut each other. Kfz-Abgaskühler (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Innenkassette (14) von einem Kühlmittelgehäuse (12) umgeben ist.A vehicle exhaust gas cooler (10) according to any one of claims 1 to 5, wherein the inner cassette (14) is surrounded by a coolant housing (12). Kfz-Abgaskühler (50) mit einer mantelgekühlten Innenkassette (14') zur Kühlung von Abgas eines Verbrennungsmotors mit einer Kühlflüssigkeit, und einem die Innenkassette (14') umgebenden Kühlmittelgehäuse (12'),
wobei zwischen der Innenkassette (14') und dem Kühlmittelgehäuse (12') ein Kühlflüssigkeitsraum (16') gebildet ist, und
wobei die Innenkassette (14') aufweist: einen Innenkassetten-Gehäusekörper (18'), der im Wesentlichen fünf Seiten umschließt und eine Öffnungsseite aufweist, einen Kassettendeckel (20'), der die Öffnungsseite des Gehäusekörpers (18') schließt, und eine umlaufenden Schweißnaht (34'), durch die der Randbereich des Kassettendeckels (20') und der öffnungsnahe Randbereich des Gehäusekörpers (18') abdichtend miteinander verbunden sind, wobei zwischen dem Kassettendeckel (20') und dem Kühlmittelgehäuse (12') mindestens eine Stützstelle (52) vorgesehen ist, die proximal der Schweißnaht (34') liegt, und durch die der Kassettendeckel (20') gegen konvexes Ausbeulen nach außen abgestützt ist.A vehicle exhaust gas cooler (50) having a jacket-cooled inner cassette (14 ') for cooling exhaust gas of an internal combustion engine with a coolant, and a coolant housing (12') surrounding the inner cassette (14 '),
wherein between the inner cassette (14 ') and the coolant housing (12'), a cooling liquid space (16 ') is formed, and
wherein the inner cassette (14 ') comprises: an inner cassette housing body (18 ') enclosing substantially five sides and having an opening side, a cassette lid (20 ') closing the opening side of the case body (18'), and a circumferential weld seam (34 ') through which the edge region of the cassette lid (20') and the near-edge edge region of the housing body (18 ') sealing connected to each other, wherein between the cassette lid (20 ') and the coolant housing (12') at least one support point (52) is provided, which is proximal to the weld (34 '), and by which the cassette lid (20') is supported against convex buckling to the outside , Kfz-Abgaskühler (50) nach Anspruch 7, wobei die Stützstelle (52) von mindestens einem Stützkeil (54,56) gebildet wird, der den in Innenkassetten-Montagerichtung (62) eingeschobenen Kassettendeckel (20') senkrecht zur Montagerichtung (62) gegen das Kühlmittelgehäuse verklemmt.A vehicle exhaust gas cooler (50) according to claim 7, wherein the support point (52) of at least one support wedge (54,56) is formed, which in the inner cassette mounting direction (62) inserted cassette cover (20 ') perpendicular to the mounting direction (62) against the coolant housing jammed. Kfz-Abgaskühler (50) nach Anspruch 7 oder 8, wobei sich die Stützstelle (52) quer zur Montagerichtung (62) über mindestens die Hälfte der Kassettendeckel-Breite erstreckt.A vehicle exhaust gas cooler (50) according to claim 7 or 8, wherein the support point (52) extends transversely to the mounting direction (62) over at least half of the cassette lid width.
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