Abgasführungsrohr für ein abgaszumischventil

Abstract

 Ein bekanntes Abgasführungsrohr für ein Abgaszumischventil hat einen Anfang, der mit einer Abgasrückführleitung verbindbar ist, ein in eine Mischkammer ragendes und einen Ventilsitz bildendes Ende und dazwischen einen im wesentlichen radial nach auswärts abstehenden Befestigungsflansch sowie einen von dem Befestigungsflansch ausgehenden rohrartigen und zum Ende hin ausgerichtet endenden Bördelansatz, der dazu bestimmt ist, das Abgasführungsrohr relativ zur Mischkammer zu fixieren. Das vorbekannte Abgasführungsrohr ist einstückig aus Blech hergestellt und deshalb ist dessen Herstellung schwierig und teuer. Je nach den Eigenschaften des verwendeten Bleches ist nicht ausschließbar, daß das Abgasführungsrohr im Gebrauch zu Rißbildung neigt.
Zwecks einfacherer Herstellung und verbesserter Gebrauchseigenschaften wird vorgeschlagen, das Abgasführungsrohr (2) als ein Fließpreßteil zu gestalten und zum Fließpressen Leichtmetall oder eine Leichtmetallegierung zu verwenden.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einem Abgasführungsrohr nach der Gattung des Hauptanspruchs.

[0002] Durch die Figur 3 der DE 196 34 077 C1 ist für ein Abgaszumischventil ein Abgasführungsrohr bekannt. Dieses ist einstückig aus Blech hergestellt durch Tiefziehen und hat am Anfang einen Rohrabschnitt zum Verbinden mit einer Abgasrückführleitung, die von einer Abgasanlage eines Verbrennungsmotors ausgeht, und ein Ende, das einen Ventilsitz für einen Ventilschließkörper bildet, und dazwischen radial auswärts abstehend einen doppelwandigen Befestigungsflansch. Der Befestigungsflansch dient zum Befestigen des Abgasführungsrohres an einem Einlaßstutzen einer Mischkammer. Der Einlaßstutzen an einem Gehäuse der Mischkammer weist außen einen Ringwulst auf, um den ein Randbereich des Befestigungsflansches gebördelt wird zum starren Festhalten des Abgasführungsrohres. Dabei bilden das Ende des Abgasführungsrohres und das Ventilschließglied und eine Betätigungsvorrichtung für das Ventilschließglied ein Abgaszumischventil zum Zumischen von Abgas zu frischer Verbrennungsluft, die durch einen weiteren Anschlußstutzen in die Mischkammer einleitbar ist und die zusammen mit zugemischtem Abgas durch einen dritten Anschlußstutzen ausleitbar ist in ein Ansaugsystem eines Verbrennungsmotors. Ein solches Abgaszumischventil wird auch als ein Abgasrückführventil bezeichnet. Infolge der Einstückigkeit ist das Abgasführungsrohr in komplizierter Weise in mehreren Tiefziehvorgängen und wenigstens einem Stauchvorgang herzustellen. Dementsprechend teuer ist die Herstellung und die Gefahr, daß das verwendete Blech während der Herstellung oder später im Betrieb des Abgasführungsrohres reißt. Deshalb geben die Figuren 1 und 2 dieser DE 196 34 077 C1 eine zweiteilige Alternativlösung an aus einem ersten aus Blech tiefgezogenen Bauteil, das den Anfang und den Befestigungsflansch bildet, und einem zweiten aus Blech tiefgezogenem Bauteil, das an den Befestigungsflansch angeschlossen ist und an seinem freien Ende den Ventilsitz bildet. Das Anschließen erfolgt durch eine Ringnaht, die im sogenannten Kondensator-Impulsschweißverfahren hergestellt wird. Damit ist gemeint, daß eines der beiden Bauteile zum anderen Bauteil hin gerichtet eine ringartige und dabei wallartige Erhebung aufweist, die gegen das andere Bauteil fest angedrückt wird, und daß zur Herstellung der Ringnaht benötigte elektrische Energie als ein elektrischer Impuls zugeführt wird, wobei die elektrische Energie die Ladung eines Kondensators ist. Zwar läßt sich die Menge der Energie beim Laden des Kondensators genau genug bestimmen, jedoch entstehen fehlerhafte Schweißnähte dann, wenn von Charge zu Charge die Tiefziehbarkeit und das Rückfedervermögen der verwendeten Bleche unterschiedlich ist. Denn diese Variablen verursachen unterschiedliche Geometrien an beiden Bauteilen im Bereich der anzubringenden Ringnaht. Fallweise kann dies auch dazu führen, daß bei Schwingungsbeanspruchung der Ringnaht durch die angeschlossene Abgasrückführungsleitung entlang der Ringnaht Rißbildung stattfindet und das Bauteil versagt.

[0003] Durch die EP 0 869 274 A1 ist ein weiteres Abgasführungsrohr in zweiteiliger Bauweise aus Blech bekannt, bei dem die Besonderheit darin besteht, daß das den Ventilsitz bildende Bauteil zwei Kühltahnen aufweist, die sich zum Befestigungsflansch erstrecken und dadurch diesem Wärme entziehen. Dabei erfolgt der Wärmeübergang von dem ersten Bauteil, das das anschlußseitige ist, zu dem zweiten die Kühlfahnen aufweisenden Bauteil mittelbar über eine Hartlötverbindung oder eine Schweißnaht.

Vorteile der Erfindung

[0004] Das erfindungsgemäße Abgasführungsrohr mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß Tiefziehvorgänge und Schweißvorgänge bzw. Hartlötvorgänge vermieden sind und damit auch diejenigen Nachteile, die aus diesen Vorgängen resultieren können. Des weiteren ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Abgasführungsrohres als ein Fließpreßteil für den Konstrukteur auch der Vorteil gegeben, dem Abgasführungsrohr bereichsweise unterschiedliche Wanddicken zu geben beispielsweise, um eine bruchsichere Befestigung der anzuschließenden Abgasrückführleitung zu erreichen.

[0005] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 gegebenen Abgasführungsrohres möglich.

[0006] Die Ausgestaltung mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 2 ermöglicht in an sich bekannter Weise das Anschließen einer Abgasrückführungsleitung, mittels der aus einer Auspuffanlage abgezweigtes Abgas dem erfindungsgemäßen Abgasführungsrohr zugeleitet und damit zurück in den Verbrennungsmotor leitbar ist, sobald der dem Abgasführungsrohr zugeordnete Verschließkörper von dem Abgasführungsrohr abgehoben wird.

[0007] Die Weiterbildung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 3 hat den Vorteil, daß das Ende des erfindungsgemäßen Abgasführungsrohres bzw. der Ventilsitz die gleichen mechanischen und thermischen Qualitäten aufweist wie das aus Blech tiefgezogene Abgasführungsrohr gemäß der in der Beschreibungseinleitung genannten DE 196 34 077 C1.

Zeichnung

[0008] Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Abgasführungsrohres für ein Abgaszumischventil ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes einbaufertiges Ausführungsbeispiel des Abgasführungsrohres im aufgeschnittenen Zustand, Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, teilweise dargestellt, Figur 3 eine teilweise dargestellte Mischkammer mit dem eingebauten Abgasführungsrohr gemäß der Figur 1 in funktioneller Kombination mit einem Ventilschließglied und Figur 4 das Ventilschließglied in der Draufsicht.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0009] Das in der Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Abgasführungsrohr 2 hat einen Anfang 3, ein Ende 4 und dazwischen einen im wesentlichen radial nach auswärts abstehenden Befestigungsflansch 5, von dem zu dem Ende 4 hin ein rohrartiger Bördelansatz 6 ausgeht. Vorzugsweise, aber nicht unbedingt, ist einstückig mit dem Anfang 3 ein Ringwulst 7 vorgesehen, dessen nicht beschriebener Querschnitt ein Befestigungselement ergibt, das auf dem Fachgebiet Auspuffanlagen wohl bekannt ist. Der Ringwulst 7 hat von dem Befestigungsflansch 5 einen ausreichenden axialen Abstand 8, so daß für ein später um den Ringwulst 7 zu legendes nicht dargestelltes Befestigungselement ausreichend Einbauraum zur Verfügung steht.

[0010] Das Abgasführungsrohr 2 wird aus Leichtmetall, beispielsweise einer Aluminium enthaltenden Legierung, hergestellt als ein Fließpreßteil, wobei nicht dargestellte Fließpreßwerkzeuge derart ausgebildet sind, daß das Abgasführungsrohr 2 in axialer Richtung aus den Fließpreßwerkzeugen herausnehmbar ist. Für den Fall, daß, was beispielsweise erwünscht ist, der Ringwulst 7 vorhanden sein soll, wird deshalb vor dem im fertigen Zustand dargestellten Anfang 3 ein Werkstoffvolumen 7a in der Weise vorgesehen, daß sich ein im wesentlichen rohrartiger Rohling ergibt, aus dem durch Stauchen und dabei auftretender Fließverformung der Ringwulst 7 entsteht.

[0011] Wahlweise kann eine Stirnseite 9 des Endes 4 oder aber eine Stirnseite 10 eines am oder in dem Ende 4 fixierten Einsatzes 11 einen Ventilsitz bilden. Beispielsweise besteht der Einsatz 11 aus Stahl, wobei beispielsweise diejenige Stahlsorte auswählbar ist, aus der das Abgasführungsrohr gemäß der in der Beschreibungseinleitung genannten DE 196 34 077 C1 tiefgezogen wird. Es steht also hier dem Fachmann frei, eine Stahllegierung zu wählen mit Legierungsbestandteilen, die einem Entstehen von Rost und Abrieb entgegenwirken. Denn Rost oder Abrieb würde, vom Abgas in den Verbrennungsmotor verfrachtet, dort zu Verschleiß führen.

[0012] Im in der Figur 1 dargestellten Beispiel ist der Einsatz 11 nach Art eines dünnwandigen Rohres ausgebildet und steht mit seiner Stirnseite 10 über die Stirnseite 9 des Endes 4 des Abgasführungsrohres 2 hervor. Dies kann beispielsweise dadurch zustande kommen, daß der Einsatz 11 in ein Fließpreßwerkzeug eingelegt wird und dann Werkstoff, aus dem das Abgasführungsrohr 2 fließgepreßt wird, gegen und dabei den Einsatz 11 wenigstens teilweise umfließend herum geformt wird. Hierbei kann die Stirnseite 9 des Endes 4 des Abgasführungsrohres 2 beispielsweise die stirnseitige Begrenzung von geflossenem Werkstoff sein.

[0013] Andererseits kann aber auch der Einsatz 11 nachträglich in das Ende 4 eingebaut werden durch Längspressen, wobei beide Bauteile 4 und 11 Raumtemperatur aufweisen, oder aber durch eine sogenannte Querpreßverbindung, die durch Erwärmung des Endes 4 oder/und Abkühlung des Einsatzes 11 vor dem Einbringen in das Ende 4 ohne nennenswerte Längskraft erzeugbar ist. Eine an sich naheliegende Abwandlung bestünde darin, den rohrförmigen Einsatz 11 auszutauschen gegen einen rohrförmigen Stutzen, der von außen her in einer nicht dargestellten Weise auf das Ende 4 des Abgasführungsrohres aufgeschrumpft wird.

[0014] Es steht dem Fachmann für Fertigungstechnik frei, anstelle der beschriebenen reibschlüssigen Fixierungen auch formschlüssige Fixierungen für einen Einsatz oder ein umgebendes Bauteil, jeweils aus Stahl, für einen Ventilsitz vorzusehen.

[0015] Ein Ausführungsbeispiel für eine formschlüssige Fixierung ist in der Figur 2 dargestellt. Dort hat ein Einsatz 11a eine Durchmesserstufe 11b. Ein zugeordnetes Abgasführungsrohr 2a ist deshalb etwas dickwandiger als im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Ein Bördel 12 aus dem Werkstoff des Abgasführungsrohres 2a ist gegen die Durchmesserstufe 11b geformt.

[0016] Das in der Figur 1 beschriebene Abgasführungsrohr 2 ist dazu bestimmt, zusammen mit einem Verschließkörper 15, der in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, ein Abgaszumischventil 16 innerhalb einer Mischkammer 17 zu bilden. Die teilweise dargestellte Mischkammer 17 befindet sich innerhalb eines Gehäuses 18, das einen in die Mischkammer 17 sich öffnenden Anschlußstutzen 19 aufweist. Der Anschlußstutzen 19 weist einlaßseitig einen um seinen Umfang geformten Befestigungswulst 20 auf. In axialer Richtung ist das Abgasführungsrohr 2 in den Anschlußstutzen 19 derart eingesteckt, daß der Anschlußstutzen 19 einen axialen Anschlag für den Befestigungsflansch 5 des Abgasführungsrohres 2 bildet. Der in der Figur 1 rohrartig dargestellte Bördelansatz 6 wird dann insgesamt oder nur mit Teilen seines Umfangs um den Befestigungswulst 20 geformt, beispielsweise gebördelt, so daß aus dem rohrartigen Bördelansatz 6 wenigstens ein Bördel 6a entsteht. Insoweit ist eine Befestigungstechnik angewandt, wie sie durch die in der Beschreibungseinleitung genannte DE 196 34 077 C1 vorbekannt ist. Zur Erleichterung der Befestigung weist der Befestigungsflansch 5 einen in den Gehäusestutzen 19 eingetauchten Zentrieransatz 21 auf, wie er beispielsweise durch einen Befestigungsflansch gemäß der DE 43 25 169 C1 bekannt ist. Zum Zwecke des Vermeidens des Einsaugens von Falschluft weist in an sich bekannter Weise der Anschlußstutzen 19 stirnseitig eine Ringnut 22 auf, in die ein Dichtring 23 eingelegt ist.

[0017] Gemäß der Figur 3 ist der Verschließkörper 15 des Abgasmischventils 16 über eine Steuerstange 24 mittels eines nicht dargestellten Steuerantriebes sowohl gegen die Stirnseite 10 als auch von dieser weg bewegbar. Ein solcher Steuerantrieb ist beispielsweise dem Stand der Technik entnehmbar und braucht deshalb nicht beschrieben zu werden.

[0018] Zur beschränkt schwenkbeweglichen Halterung des Verschließkörpers 15 an der Steuerstange 24 weist die Steuerstange 24 eine ballige Schulter 25 und einen Zapfen 26 auf. Dem Zapfen 26 zugeordnet besitzt der Ventilschließkörper 15 ein Loch 27 und eine der balligen Schulter 25 zugeordnete Vertiefung 28, die sphärisch konkav oder hohlkegelig ausgebildet sein kann. Eine aus Federblech hergestellte Blattfeder 29 mit beispielsweise drei Federzungen 30 sorgt für eine spielfreie Anlage der Vertiefung 28 an der balligen Schulter 25. Die Blattfeder 29 ist gehalten mittels eines Nietkopfes 31. Im vorliegenden Beispiel sind die Federzungen 30 gebildet durch U-förmige Stanzschnitte in ein kreisrundes Basisblech 32, das beispielsweise entlang seines äußeren Begrenzungsrandes 33 einen gegen den Verschließkörper 15 zeigenden Rand 32a als einen Schwenkwinkelbegrenzer für die Begrenzung der Verschwenkmöglichkeit des Verschließkörpers 15 aufweisen kann. Eine Verschwenkmöglichkeit ist an sich erwünscht, weil aufgrund von kaum vermeidlichen geometrischen Abweichungen bei der Herstellung von Einzelteilen und später auch durch Wärmeverzug von Einzelteilen ein abdichtendes Anliegen des Ventilschließkörpers 15 an der Stirnseite 10 bei starrer Befestigung an der Steuerstange 24 nicht zu erwarten ist.

[0019] Das Abgasführungsrohr 2 wird im in ein Fahrzeug eingebauten Zustand mit Abgas versorgt durch eine Abgasrückführleitung 37, die einen gegen den Ringwulst 7 gerichteten Bördel 34 hat. In nicht dargestellter Weise wird beim Pfeil 35 Verbrennungsluft zugeführt, die, solange der Verschließkörper 15 abdichtend an der Stirnseite 10 anliegt, beim Pfeil 36 die Mischkammer 17 verläßt. Je nach den steuerungstechnischen Vorgaben, die in einem Versuchsbetrieb mittels des betreffenden Verbrennungsmotors ermittelt werden, wird im bestimmungsgemäßen Betrieb des Verbrennungsmotors mittels des nicht dargestellten Steuerantriebes der Ventilschließkörper 15 mehr oder weniger weit von der Stirnseite 10 entfernt und dadurch dem durch die Abgasrückführleitung 37 zugeleiteten Abgas der Weg vorgabeabhängig gedrosselt freigegeben in die Mischkammer 17. Das dieserart in die Mischkammer 17 gelangte Abgas wird zusammen mit beim Pfeil 35 eingeströmter Verbrennungsluft gemischt und beim Pfeil 36 aus der Mischkammer 17 heraus und zum Verbrennungsmotor geleitet.

Ansprüche

1. Abgasführungsrohr für ein Abgaszumischventil mit einer Mischkammer, wobei das Abgasführungsrohr einteilig ausgebildet ist, einen außerhalb der Mischkammer befindlichen Anfang, ein in die Mischkammer ragendes und einen Ventilsitz bildendes Ende und dazwischen einen im wesentlichen radial nach auswärts abstehenden Befestigungsflansch sowie einen von dem Befestigungsflansch ausgehenden rohrartigen und zum Ende hin ausgerichtet endenden Bördelansatz hat, der dazu bestimmt ist, einen Befestigungswulst zu umfassen, der einen Einlaßstutzen der Mischkammer umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasführungsrohr (2) als ein aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung bestehendes Fließpreßteil ausgebildet ist.

2. Abgasführungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfang (3) des Abgasführungsrohres (2) von einem fließgeformten Ringwulst (7) umgeben ist, wobei zwischen dem fließgepreßten Ringwulst (7) und dem Befestigungsflansch (5) ein axialer Abstand (8) vorhanden ist.

3. Abgasführungsrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am oder im Ende (4) des Abgasführungsrohres (2) ein Einsatz (11) aus Stahl oder einer Stahllegierung mit einer Stirnseite (10) angeordnet ist, wobei die Stirnseite (10) einen Ventilsitz für einen Ventilschließkörper (15) bildet.

Zeichnung