DE102010034765B4

DE102010034765B4 - KFZ-Abgaskühler

Info

Publication number: DE102010034765B4
Application number: DE102010034765A
Authority: DE
Inventors: Axel Hemsing; Ralf Hoffmann; Frank Langner; Wolfgang Niemöhlmann; Dr. Bumbel Andreas
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2030-08-19
Also published as: DE102010034765A1

Abstract

Kfz-Abgaskühler (10) mit einer mantelgekühlten Innenkassette (14) zur Kühlung von Abgas eines Verbrennungsmotors mit Hilfe einer Kühlflüssigkeit, wobei die Innenkassette (14) einen Innenkassetten-Gehäusekörper (18), der zumindest die sich in Längsric(22, 24) umschließt und eine offene Deckseite (26) besitzt, wobei ein Kassettendeckel (28) vorgesehen ist, der die Deckseite (26) des Gehäusekörpers (18) verschließt, und wobei eine umlaufende Schweißnaht (34) vorgesehen ist, durch die ein Randbereich (36) des Kassettendeckels (28) und ein öffnungsnaher Randbereich (38) des Gehäusekörpers (18) abdichtend miteinander verbunden sind, wobei sowohl der Kassettendeckel (28) als auch der Gehäusekörper (18) zueinander gerichtete Rastorgane (38, 40) aufweisen, die im montierten Zustand ineinander greifen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kfz-Abgaskühler mit einer mantelgekühlten Innenkassette zur Kühlung von Abgas eines Verbrennungsmotors mit Hilfe einer Kühlflüssigkeit, wobei die Innenkassette einen Innenkassetten-Gehäusekörper aufweist, der zumindest die sich in Längsrichtung erstreckenden Boden- und Seitenfläche umschließt und eine offene Deckseite besitzt, wobei ein Kassettendeckel vorgesehen ist, der die Deckseite des Gehäusekörpers verschließt, und wobei eine umlaufende Schweißnaht vorgesehen ist, durch die der Randbereich des Kassettendeckels und der öffnungsnahe Randbereich des Gehäusekörpers abdichtend miteinander verbunden sind.
Ein derartiger Kfz-Abgaskühler, beispielsweise ein Abgasrückführungs-Kühler, ist aus der DE 10 2008 049 253 A1 bekannt. Dieser Kfz-Abgaskühler besitzt ein Kühlmittelgehäuse, in dem eine Innenkassette angeordnet ist, die im vorliegenden Beispiel mit Abgas durchströmt wird. In dem Zwischenraum zwischen der Innenkassette und dem Kühlmittelgehäuse fließt flüssiges Kühlmittel, das in der Regel durch den Kühlmittelkreislauf des Fahrzeuges gespeist wird. Die Innenkassette ist also mantelgekühlt.
Die Innenkassette besteht in der Regel aus zwei Aluminium-Druckguss-Teilen, wobei das eine Teil als Deckelteil und das zweite Druckguss-Teil als Gehäuseteil ausgeführt sind. Diese beiden Gehäuseteile sind durch eine umlaufende Schweißnaht abdichtend miteinander verbunden.
Im Betrieb treten in der Innenkassette hohe Gasdrücke und Pulsationen auf, durch die die Gehäuseteile einer hohen Belastung ausgesetzt werden.
Insbesondere der Kassettendeckel kann konvex nach außen gewölbt werden, wodurch hohe Spannungen in der Schweißnaht entstehen. Dies kann dann zu einem periodischen Aufreißen der Nahtwurzel der Schweißnaht führen. Um ein derartiges periodisches Aufreißen der Nahtwurzel zu verhindern, war es bisher üblich, die Bauteile zwecks Erhöhung ihrer Biegesteifigkeit aufzudicken, was jedoch zu höheren Kosten aufgrund eines größeren Bauraumes und eines höheren Teilgewichtes führte. Auch eine Erhöhung der Schweißnahttiefe wird vorgenommen, dies führt jedoch zur Verringerung der Schweißgeschwindigkeit und damit zu höheren Prozesskosten. Die DE 10 2008 049 253 A1 offenbart umlaufende Stützschultern, die radiale Zugkräfte im Kfz-Abgaskühler auffangen sollen. Jedoch konnten auch diese Stützschultern das Auftreten von Rissen in der Nahtwurzel der Schweißnaht bis hin zu einem stetigen Rissfortschritt innerhalb der Schweißnaht nicht verhindern. Derartige Risse führen schließlich zu einem kompletten Durchriss und damit zu einer Undichtigkeit zwischen dem Abgas und den Kühlmittel führenden Bereichen.
Darüber hinaus ist es aus der DE 10 2007 016 282 A1 bekannt, alternativ Gehäuseteile eines Wärmetauschers durch Verschweißen oder durch Rastorgane miteinander zu verbinden. Im Falle der Schweißnahtverbindung werden auch hier die besprochenen Risse auftreten. Eine Verbindung durch Rastorgane bietet zwar eine größere Bauteile-Steifigkeit, ist jedoch sehr anfällig hinsichtlich Undichtigkeitsprobleme.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Kfz-Abgaskühler zu schaffen, der bei geringen Herstellkosten die Rissneigung der Schweißnaht deutlich vermindert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sowohl der Kassettendeckel als auch der Gehäusekörper zueinander gerichtete Rastorgane aufweisen, die im montierten Zustand ineinandergreifen.
Auf diese Weise wird ein KfZ-Abgaskühler geschaffen, bei dem die Rissbildung wirksam vermieden werden kann.
In vorteilhafter Weise weist der Kassettendeckel zwei in Längsrichtung verlaufende, zum Gehäusekörper hin gerichtete Stützflächen auf, von denen aus sich die Rastorgane in Richtung der Seitenfläche des Gehäusekörpers erstrecken und wobei der Gehäusekörper zwei in Längsrichtung verlaufende, zum Innenraum des Gehäusekörpers hin gerichtete Stützflächen aufweist, von denen aus sich die Rastorgane in Richtung des Innenraums des Gehäusekörpers erstrecken. Auf diese Weise werden sowohl die radial als auch die in Richtung des Kassettendeckels wirkenden Zugkräfte wirksam unterbunden.
Um einen möglichst wirkungsvollen Wärmeaustausch zu gewährleisten, weisen sowohl der Kassettendeckel als auch der Gehäusekörper zueinander gerichtete und im montierten Zustand parallel zueinander verlaufende Kühlrippen auf.
Auf einfache Weise kann eine Bauteilversteifung und gleichzeitig Freigänge für die Montage von Gehäusekörper und Kassettendeckel dadurch geschaffen werden, dass die in Längsrichtung aufeinander folgenden Kühlrippen zueinander angewinkelt sind.
Um den Nachbearbeitungsaufwand so gering wie möglich zu halten, ist es vorteilhaft, wenn der Gehäusekörper und der Kassettendeckel aus Druckguss bestehen. Eine besonders einfache Ausführungsform einer Kfz-Abgaskühler-Kassette wird dadurch geschaffen, dass die Innenkassette von einem Kühlmittelgehäuse umgeben ist.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, hierbei zeigt:
1 eine perspektivische Explosivansicht eines erfindungsgemäßen Kfz-Abgaskühlers,
2 eine schematisierte geschnittene Teilansicht der Innenkassette und
3 eine geschnittene Perspektivansicht der Innenkassette vor dem Montagevorgang von einem Kassettendeckel auf einen Gehäusekörper.
1 zeigt eine perspektivische Explosivansicht eines erfindungsgemäßen KfZ-Abgaskühlers 10, der in einem Kraftfahrzeug im Abgasrückführsystem angeordnet ist und der der Kühlung des zurückzuführenden Abgases dient. Der KfZ-Abgaskühler 10 weist ein Kühlmittelgehäuse 12 im vorliegenden Ausführungsbeispiel und zwei Innenkassetten 14 auf, von denen eine in perspektivischer Ansicht dargestellt ist. Das Kühlmittelgehäuse 12 und die Innenkassetten 14 sind derart voneinander beabstandet, dass zwischen den Innenkassetten 14 und zwischen den Innenkassetten 14 dem Kühlmittelgehäuse 12 ein Kühlflüssigkeitsraum 16 gebildet ist, der beispielsweise mit Wasser durchströmt ist. Die Innenkassetten 14 sind also mantelgekühlt. Es sollte deutlich sein, dass der Kfz-Abgaskühler 10 natürlich auch nur eine Innenkassette aufweisen kann.
Die Innenkassette 14 besteht im Wesentlichen aus einem Innenkassetten-Gehäusekörper 18, der zumindest die sich in Längsrichtung erstreckenden Boden- 20 und Seitenflächen 22, 24 umschließt und eine offene Deckseite 26 besitzt. Diese offene Deckseite 26 ist durch einen Kassettendeckel 28 verschließbar. Deutlich zu erkennen sind auch die sich vom Kassettendeckel und vom Gehäusekörper zueinander gerichteten Kühlrippen 30, 32.
Darüber hinaus weist der Kfz-Abgaskühler 10 die an sich bekannten Elemente wie Abgaseinlass 33, Abgasauslass 35, und die nicht weiter dargestellten Kühlmitteleinlass und -auslass auf.
2 zeigt nun eine schematisierte Teilansicht der Innenkassette 14. Deutlich zu erkennen ist der Kassettendeckel 28 mit den angegossenen Kühlrippen 30, der die Deckseite 26 des Gehäusekörpers 18 mit den angegossenen Kühlrippen 32 verschließt. Hierbei ist eine Schweißnaht 34 vorgesehen, durch die ein Randbereich 36 des Kassettendeckels 28 mit einem öffnungsnahen Randbereich 38 des Gehäusekörpers 18 abdichtend miteinander verbunden sind. Sowohl der Kassettendeckel 28 als auch der Gehäusekörper 18 weisen zueinander gerichtete Rastorgane 39, 40 auf, die ineinander greifen. Wie in 3 deutlicher dargestellt ist, weist der Gehäusedeckel 28 zwei in Längsrichtung verlaufende zum Gehäusekörper 18 hin gerichtete Stützflächen 42 auf, von denen eine in 2 dargestellt ist. Diese Stützfläche 42 fängt im Wesentlichen die in Richtung des Kassettendeckels 28 wirkenden Kräfte auf. Der Gehäusekörper 18 weist ebenfalls zwei in Längsrichtung verlaufende, zum Innenraum des Gehäusekörpers 18 hin gerichtete Stützflächen 44 auf, von denen eine in 2 dargestellt ist. Diese Stützflächen 44 fangen im Wesentlichen die radial wirkenden Kräfte auf.
3 zeigt in geschnittener Perspektivansicht den Kassettendeckel 28 und den Gehäusekörper 18 kurz vor der Montage. Deutlich zu erkennen sind die in Längsrichtung aufeinander folgenden Kühlrippen 30, 32, die in diesem Ausführungsbeispiel zueinander angewinkelt sind, wodurch ein Freigang zum Montageprozess geschaffen wird. Gleichzeitig wird durch eine derartige Anordnung eine Bauteilversteifung erreicht. Auch die Stützflächen 42 des Kassettendeckels 28 sowie 44 des Gehäusekörpers 18 sind dieser Darstellung deutlich zu entnehmen.
Der Montageprozess erfolgt nun wie folgt: Der Kassettendeckel 28 wird versetzt zum Gehäusekörper 18 abgesenkt, und dann in den Gehäusekörper 18 eingesetzt. Nachfolgend wird der Kassettendeckel 28 derart verschoben, dass die Rastorgane 39, 40 wie bei einem Bajonettverschluss ineinander greifen. In einem nachfolgenden Montageschritt können dann der Kassettendeckel 28 und der Gehäusekörper 18 durch ein Schweißverfahren, beispielsweise Reibrührschweißen, miteinander verbunden werden.
Sowohl die dargestellten Kühlrippen 30, 32, als auch die Rastorgane 39, 40 können zusammen mit dem Kassettendeckel 28 und dem Gehäusekörper 18 im Druckgussverfahren hergestellt werden. Lediglich für die Hinterschneidungen der Rastorgane 39, 40, die für das Ineinandergreifen notwendig sind, ist eine Nachbearbeitung mittels eines Bearbeitungswerkzeuges notwendig. Pierburg GmbH

Claims

Kfz-Abgaskühler (10) mit einer mantelgekühlten Innenkassette (14) zur Kühlung von Abgas eines Verbrennungsmotors mit Hilfe einer Kühlflüssigkeit, wobei die Innenkassette (14) einen Innenkassetten-Gehäusekörper (18) aufweist, der zumindest die sich in Längsrichtung erstreckenden Boden- (20) und Seitenflächen (22, 24) umschließt und eine offene Deckseite (26) besitzt, wobei ein Kassettendeckel (28) vorgesehen ist, der die Deckseite (26) des Gehäusekörpers (18) verschließt, und wobei eine umlaufende Schweißnaht (34) vorgesehen ist, durch die ein Randbereich (36) des Kassettendeckels (28) und ein öffnungsnaher Randbereich (38) des Gehäusekörpers (18) abdichtend miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Kassettendeckel (28) als auch der Gehäusekörper (18) zueinander gerichtete Rastorgane (39, 40) aufweisen, die im montierten Zustand ineinandergreifen.
Kfz-Abgaskühler-Kassette (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kassettendeckel (28) zwei in Längsrichtung verlaufende, zum Gehäusekörper (18) hin gerichtete Stützflächen (42) aufweist, von denen aus sich die Rastorgane (39) in Richtung der Seitenflächen des Gehäusekörpers (18) erstrecken und wobei der Gehäusekörper (18) zwei in Längsrichtung verlaufende, zum Innenraum des Gehäusekörpers hin gerichtete Stützflächen (44) aufweist, von denen aus sich die Rastorgane (40) in Richtung des Innenraums des Gehäusekörpers (18) erstrecken.
Kfz-Abgaskühler-Kassette (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Kassettendeckel (28) als auch der Gehäusekörper (18) zueinander gerichtete und im montierten Zustand parallel zueinander verlaufende Kühlrippen (30, 32) aufweisen.
Kfz-Abgaskühler-Kassette (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung aufeinanderfolgende Kühlrippen zueinander angewinkelt sind.
Kfz-Abgaskühler-Kassette (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper (18) und der Kassettendeckel (28) aus Druckguss bestehen.
Kfz-Abgaskühler-Kassette (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkassette (14) von einem Kühlmittelgehäuse (12) umgeben ist.