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Die Erfindung betrifft einen Dehnkörper zur Verbindung von zwei Rohrstücken insbesondere eines Abgaskanals eines Kraftfahrzeugs sowie eine Abgasturboladereinheit mit einem derartigen Dehnkörper.
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Bei Kraftfahrzeugen mit einem Abgasturbolader ist dieser üblicherweise unmittelbar nachfolgend zu den Zylindern eines Motorblocks angeordnet. Die Eingangsseite des Abgasturboladers ist hierbei typischerweise über mehrere Krümmerelemente mit den einzelnen Zylinderauslässen am Zylinderkopf verbunden. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der
DE 10 2008 047 448 A1 zu entnehmen.
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Der Abgasturbolader zusammen mit den verschiedenen Krümmerelementen bildet dabei typischerweise eine vormontierte, nachfolgend als Abgasturboladereinheit bezeichnete Montageeinheit. Diese wird als solche beispielsweise von einem Zulieferer an die eigentliche Produktionsstraße für das Kraftfahrzeug geliefert.
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Aufgrund der thermischen Belastung beim normalen Motorbetrieb ist eine gewisse Relativbeweglichkeit der einzelnen Krümmerteile untereinander sowie in Relation zu dem Gehäuse des Abgasturboladers erforderlich. Hierfür sind zwischen dem Gehäuse des Abgasturboladers und den einzelnen Krümmerelementen metallische Faltenbalge eingesetzt, die einen derartigen thermischen Längenausgleich zwischen einem Anschlussstutzen des Krümmerelements und einem entsprechenden Anschlussstutzen des Abgasturboladers, also allgemein zwischen zwei Rohrstücken ermöglichen.
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Die Faltenbalge sind jedoch mechanisch vergleichsweise empfindlich. So dürfen sie beispielsweise in axialer Richtung, also in Längsrichtung der zu verbindenden Rohrstücke, nur begrenzt gedehnt bzw. gestaucht werden. Gleichfalls ist nur ein begrenzter radialer Versatz der beiden gegenüberliegenden Enden des Faltenbalges zulässig und schließlich ist auch nur eine begrenzte Biegung des Faltenbalgs erlaubt. Um eine mechanische Beschädigung des Faltenbalgs zu verhindern wird eine Transporthilfe an der Abgasturboladereinheit befestigt, welche die einzelnen Krümmerelemente in Relation zu dem Gehäuse des Abgasturboladers fixiert, so dass eine unzulässige Belastung des Faltenbalgs während des Transports vermieden ist. Diese Transporthilfe wird dann vor der eigentlichen Montage wieder entfernt.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine im Hinblick auf die Beschädigungsgefahr verbesserte Abgasturboladereinheit zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Dehnkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einer Abgasturboladereinheit mit einem derartigen Dehnkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 16.
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Die Anwendung des Dehnkörpers ist dabei nicht zwingend auf die Verwendung in einer Abgasturboladereinheit beschränkt, sondern kann allgemein zur Verbindung von zwei Rohrstücken herangezogen werden, welche im Betrieb beispielsweise aufgrund von thermischer Belastung eine Längenkompensation erfordern. Insbesondere ist der Dehnkörper jedoch zum Einsatz in einem Abgaskanal eines Kraftfahrzeugs und speziell zur Verbindung von Krümmerelementen mit einem Abgasturbolader ausgebildet. Der Dehnkörper umfasst dabei einen typischerweise metallischen Faltenbalg mit zwei gegenüberliegenden Anschlussstutzen, mit denen er im montierten Zustand mittelbar oder auch direkt mit jeweils einem der Rohrstücke, also insbesondere einem Krümmerstutzen des Krümmerelements und einem Stutzen des Abgasturboladers, mechanisch fest insbesondere über eine Schweißverbindung verbunden ist. Der Dehnkörper weist weiterhin ein den Faltenbalg umgebendes Schutzgehäuse aus zumindest zwei Gehäuseteilen auf, von denen zumindest eines schalenförmig zur Aufnahme des Faltenbalges ausgebildet ist. Die beiden Gehäuseteile sind dabei relativ zueinander oder relativ zum Faltenbalg bewegbar, um eine erforderliche Ausgleichsbewegung des Faltenbalgs im Betrieb zuzulassen. Gleichzeitig begrenzen die Gehäuseteile eine Relativbewegung der gegenüberliegenden Enden des Faltenbalges, also der Anschlussstutzen zueinander.
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Der Faltenbalg sowie seine beiden Anschlussflansche sind typischerweise aus einem vergleichsweise dünnen und mechanisch nur wenig belastbaren Metallblech ausgebildet. Die beiden Gehäuseteile sind demgegenüber mechanisch deutlich steifer ausgebildet und weisen typischerweise eine deutlich höhere Materialstärke auf.
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Insgesamt weist der Dehnkörper daher eine integrierte Bauweise bestehend aus dem eigentlichen Faltenbalg und einem Schutzgehäuse auf, wobei im montierten Zustand die beiden Anschlussflansche des Faltenbalges sowie das Schutzgehäuse mit den beiden Rohrstücken mechanisch fest insbesondere über Schweißverbindungen verbunden sind.
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Unter montierter Stellung oder montierter Zustand wird hierbei grundsätzlich der an den beiden Rohrstücken befestigte Zustand und insbesondere bereits eine vormontierte Transporteinheit verstanden, bei der zwei Bauelemente, insbesondere der Abgasturbolader und die Krümmerelemente vormontiert miteinander über den Dehnkörper verbunden sind. Durch diese Ausgestaltung ist daher die eigentliche Transport-Schutzvorkehrung in Form eines Schutzgehäuses ausgebildet, welches integraler Bestandteil der gesamten Einheit ist und daher auch nach der Endmontage, also nach dem Einbau im Kraftfahrzeug verbleibt und nicht entfernt wird.
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Durch die mechanisch feste Verbindung sowohl des Schutzgehäuses als auch der Anschlussstutzen mit den Rohrstücken ist die Möglichkeit geschaffen, dass mechanische Belastungen vom Schutzgehäuse aufgenommen werden und nicht auf den Faltenbalg übertragen werden. Gleichzeitig ist die Ausbildung des Schutzgehäuses derart gewählt, dass die erforderliche Ausgleichsbewegung für den späteren Betrieb erhalten bleibt. Hierzu sind die zwei Gehäuseteile in der montierten Stellung selbst relativ zueinander bewegbar.
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Durch diese integrale Ausgestaltung mit dem Schutzgehäuse ist daher der Faltenbalg sicher vor mechanischen Beschädigungen geschützt. Aufgrund der integrierten Bauweise ist dies nicht nur während des Transportes von einem Zulieferer zum Ort der Endmontage erreicht sondern auch im endmontierten Zustand. So wird der Faltenbalg daher insbesondere auch im eingebauten Zustand vor unsachgemäßer Behandlung beispielsweise bei Inspektionsarbeiten zuverlässig geschützt.
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Die mechanisch feste Verbindung zwischen den Anschlussflanschen und den Rohrstücken bzw. zwischen den Gehäuseteilen und den Rohrstücken erfolgt dabei jeweils zweckdienlicherweise über eine Schweißverbindung, insbesondere durch eine umlaufende Schweißnaht. Hierzu weisen die beiden Gehäuseteile jeweils einen Schweißflansch zur Befestigung mit den Rohrstücken auf.
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In zweckdienlicher Weiterbildung ist der Dehnkörper mit einer integrierten Rohrmuffe versehen. Diese ist mit ihren gegenüberliegenden Enden jeweils in bzw. auf das jeweilige Rohrstück aufgesteckt. Durch die Rohrmuffe wird ein Schiebesitz gebildet, welcher einen axialen Versatz der beiden Rohrstücke zueinander ermöglicht. Hierdurch ist zugleich eine Vorjustage der beiden Rohrstücke zueinander erreicht, so dass diese vor der eigentlichen Befestigung des Dehnkörpers zueinander fluchtend ausgerichtet sind. Durch die Integration in den Dehnkörper selbst ist die Montage im Vergleich zu einer separaten Rohrmuffe zwischen den beiden Rohrstücken vereinfacht.
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Zweckdienlicherweise besteht der Schiebesitz dabei aus Kunststoff, welcher den Temperaturen im normalen Betrieb nicht standhält und damit im Normalbetrieb zersetzt oder verbrannt wird. Die Rohrmuffe ist daher allein als Montagehilfe ausgebildet. Es ist daher nicht erforderlich, die Rohrmuffe auch für die Ausgleichsbewegung im Normalbetrieb auszulegen. Dadurch sind die Anforderungen an Führungsflächen für die Rohrmuffe auf Seiten der Rohrstücke gering gehalten. Die Rohrmuffe ist daher insgesamt als ein flüchtiges Montagehilfselement ausgebildet.
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Das Schutzgehäuse ist zweckdienlicherweise als vollständige, zumindest nahezu geschlossene Einhausung des gesamten Faltenbalgs ausgebildet und weist vorzugsweise Belüftungsöffnungen für eine Hinterlüftung des Faltenbalgs auf. Dadurch wird eine thermische Überlastung des Faltenbalgs im Betrieb vermieden.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante sind dabei die Gehäuseteile nach Art eines Bajonettverschlusses miteinander verbunden. Dies erlaubt eine einfache insbesondere werkzeuglose Verbindung der beiden Gehäuseteile des Schutzgehäuses miteinander.
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Zweckdienlicherweise sind die beiden Gehäuseteile dabei jeweils schalenartig ausgebildet und überstülpen dabei beide den Faltenbalg. Im überstülpenden Bereich ist dabei der Bajonettverschluss zweckdienlicherweise ausgebildet.
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Vorzugsweise sind hierzu an der Umfangsseite jeweils eine Mehrzahl von komplementär zueinander ausgebildeten Verschlusslaschen angeordnet, nämlich innenliegende sowie außenliegende Verschlusslaschen. Jedes Verschlusslaschen-Paar ist dabei zur Ausbildung eines Bajonettverschlusses ausgebildet. Die Umfangsseite der beiden Gehäuseteile ist daher nicht durchgehend sondern zur Ausbildung der einzelnen Verschlusslaschen unterbrochen, so dass die einzelnen sich in Umfangsrichtung aneinander anschließenden Verschlusslaschen zueinander um eine vorgegebene Schlitzbreite beanstandet sind. Neben der damit einhergehenden Material- und Gewichtseinsparung wird insbesondere auch der Vorteil erzielt, dass im zusammengefügten Zustand Belüftungsschlitze in der Umfangsseite des Schutzgehäuses ausgebildet sind, so dass eine effiziente Wärmeabfuhr sichergestellt ist.
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Zur Ausbildung des Bajonettverschlusses an einer jeden Verschlusslasche weist die eine Verschlusslasche des Paares eine Noppe und die andere Verschlusslasche eine entsprechende Noppenaufnahme auf. Letztere ist insbesondere L-förmig ausgebildet, so dass die beiden Gehäuseteile zunächst in axialer Richtung ineinander verschoben werden können und anschließend in Umfangsrichtung gegeneinander zur Verriegelung verdreht werden können.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung sind dabei die über den Bajonettverschluss miteinander verbundenen Gehäuseteile in der verriegelten Position zueinander zur Ermöglichung der erforderlichen Ausgleichsbewegung des Faltenbalgs relativverschieblich gehalten. Trotz der Befestigung der beiden Gehäuseteile aneinander, erlauben diese daher eine Relativbewegung zueinander. Die Relativbeweglichkeit ist dabei insbesondere innerhalb des Bajonettverschlusses integriert. Insbesondere ist daher ein axialer Versatz zwischen der jeweiligen Noppe und der jeweiligen Noppenaufnahme ermöglicht.
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Zweckdienlicherweise sind an einem jeden der beiden Gehäuseteile in Umfangsrichtung alternierend eine innere und eine äußere Verschlusslasche aufeinander folgend angeordnet. Dies erhöht zum Einen die mechanische Steifigkeit im verbundenen Zustand der beiden Gehäuseteile. Zum anderen ermöglicht dies, dass die beiden Gehäuseteile als Gleichteile jeweils identisch zueinander ausgebildet sind. Hierdurch sind insgesamt die Herstellungskosten für das Schutzgehäuse niedrig gehalten.
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Zur Befestigung des jeweiligen Gehäuseteils weist dieses einen als Schweißflansch ausgebildeten Ringflansch auf, der umfangsseitig am jeweiligen Anschlussflansch des Faltenbalgs anliegt. Der Faltenbalg ist daher mit seinem Anschlussflansch passgenau in den Ringflansch eingesteckt. Dadurch ergibt sich insgesamt eine kompakte Ausgestaltung und auch eine einfache Befestigung an dem jeweiligen Rohrstück, da lediglich über eine einzige Schweißverbindung das jeweilige Gehäuseteil und der jeweilige Anschlussflansch gemeinsam am Rohrstück befestigt werden.
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Alternativ zu dieser Variante, bei der die beiden Gehäuseteile selbst miteinander mechanisch verbunden sind, insbesondere über den Bajonettverschluss, sind die beiden Gehäuseteile mechanisch unverbunden zueinander, wobei das eine Gehäuseteile an einem der Anschlussflansche als ein radial abstehender Anschlag befestigt ist, der von einem weiteren Gehäuseteil überlappt ist, so dass im montierten Zustand eine axiale Ausgleichsbewegung zwar ermöglicht, jedoch zugleich begrenzt ist. Das den Anschlag bildende Gehäuseteil ist daher quasi als eine Versteifung des Anschlussflansches des Faltenbalges ausgebildet.
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Zweckdienlicherweise ist dabei dieser Anschlag im Querschnitt betrachtet in etwa zumindest L-förmig ausgebildet und weist neben einem Radialsteg für den Anschlag in axialer Richtung einen Axialsteg als Schweißflansch zur Befestigung mit dem Rohrstück auf. Der Axialsteg liegt dabei passgenau an dem zugeordneten Anschlussflansch auf. Auch hier erfolgt eine Verbindung des Axialsteges und des Anschlussflansches mit dem Rohrstück über eine gemeinsame Schweißverbindung.
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In bevorzugter Weiterbildung ist zwischen dem weiteren, den Radialsteg überlappende Gehäuseteil und dem Axialsteg in radialer Richtung ein Ringspalt ausgebildet, welcher derart bemessen ist, dass eine unzulässige Verbiegung des Faltenbalgs verhindert ist. Es ist daher nur ein sehr geringer radialer Abstand zwischen dem Gehäuseteil und dem Axialsteg ausgebildet, so dass ein Abknicken des Faltenbalgs verhindert ist.
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Zweckdienlicherweise ist lediglich ein Gehäuseteil schalenförmig und als ein Aufnahmetopf für den Faltenbalg ausgebildet. Zum Verschließen des offenen Teilbereichs ist zusätzlich ein als Deckelteil ausgebildetes Gehäuseteil angeordnet. Wahlweise ist nunmehr das Deckelteil oder das schalenförmige Gehäuseteil das weitere Gehäuseteil, welches den Anschlag in radialer Richtung überlappt. Das schalenförmige Gehäuseteil sowie das Deckelteil werden vor oder bei der Montage miteinander verschweißt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen:
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1 eine perspektivische ausschnittsweise Darstellung einer Abgasturboladereinheit mit einem Abgasturbolader sowie mit einem Krümmerelement, die über den Dehnkörper verbunden sind,
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2 einen Dehnkörper gemäß einer ersten Ausführungsvariante in perspektivischer Darstellung,
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3A eine Seitenansicht des Dehnkörpers gemäß 2,
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3B eine Aufsicht auf den Dehnkörper gemäß 2,
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3C eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie A-A in 3B,
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3D eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie B-B in 3C,
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4 eine ausschnittsweise Längsschnitt-Darstellung einer Abgasturboladereinheit mit einem Dehnkörper gemäß einer zweiten Ausführungsvariante,
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5A der Dehnkörper gemäß der zweiten Ausführungsvariante in einer Seitenansicht,
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5B der Dehnkörper gemäß 5A in einer Aufsicht,
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5C eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie A-A in 5B,
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6 eine ausschnittsweise Längsschnitt-Darstellung einer Abgasturboladereinheit mit einem Dehnkörper gemäß einer dritten Ausführungsvariante,
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7A eine perspektivische Darstellung des Dehnkörpers gemäß der dritten Ausführungsvariante sowie
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7B eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie A-A in 7A.
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In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die in 1 dargestellte Abgasturboladereinheit 2 umfasst einen Abgasturbolader 4, an dem mehrere als Rohrstücke ausgebildete Krümmerelemente 6 angeschlossen sind. Die Abgasturboladereinheit 2 ist im Ausführungsbeispiel zum Anschluss an einen Zylinderkopf eines Sechs-Zylinder-Motors ausgebildet und weist entsprechend insgesamt sechs Anschlussstutzen 8 für die Befestigung am Zylinderkopf auf. Die Befestigung am Zylinderkopf erfolgt über Zylinderflansche 10, wobei im Ausführungsbeispiel die jeweils beiden äußeren Anschlussstutzen 8 über einen gemeinsamen Zylinderflansch 10 befestigt werden. Die beiden mittleren Anschlussstutzen 8 weisen jeweils einen eigenen Zylinderflansch 10 auf. Die einzelnen Zylinderflansche 10 sind über Spalte voneinander getrennt. Die beiden mittleren Anschlussstutzen sind unmittelbar direkt mit einem Gehäuse des Abgasturboladers 4 verbunden, bilden also mit diesem eine einstückige Baueinheit. Beidseitig dieses zentralen Bereichs ist ein jeweiliges Krümmerelement 6 über einen jeweiligen Dehnkörper 12 angeschlossen, wobei im Ausführungsbeispiel jedem Krümmerelement 6 zwei Anschlussstutzen 8 zugeordnet sind. Der Dehnkörper 12 verbindet einen Krümmerstutzen 14 mit einem Stutzen 16 des Abgasturboladers 4. Diese beiden Stutzen 14, 16 bilden allgemein Rohrstücke.
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Die in 1 dargestellte Abgasturboladereinheit 2 wird als solche als vorgefertigte Montagebaueinheit beispielsweise von einem Zulieferer zur Endmontage geliefert. Aufgrund der Trennung der Zylinderflansche 10 sind die Krümmerelemente 6 ausschließlich über den Dehnkörper 12 mit dem Abgasturbolader 4 verbunden. Beim Transport der Abgasturboladereinheit 2 ist der Dehnkörper 12 daher einer mechanischen Belastung ausgesetzt. Bei herkömmlichen Abgasturboladereinheiten 2 wurden zur Aufnahme der mechanischen Belastung die einzelnen Zylinderflansche 10 auf einer gemeinsamen mechanischen Schiene als Transporthilfe fixiert. Aufgrund der speziellen Ausgestaltung des Dehnkörpers 12, wie sie nachfolgend noch näher erläutert wird, ist dieser nunmehr zur Aufnahme der mechanischen Kräfte ausgebildet und erlaubt gleichzeitig im Betrieb die erforderliche Ausgleichsbewegung zwischen Krümmerstutzen 14 und Stutzen 16. Es wird daher auf eine separate Transporthilfe zum mechanischen Schutz des Dehnkörpers 12 verzichtet. Dieser mechanische Schutz ist vielmehr in den Dehnkörper 12 durch die Ausbildung eines Schutzgehäuses 28 integriert, welches auch in der endmontierten Position verbleibt.
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Eine erste Ausführungsvariante des Dehnkörpers 12 ist in den 2 sowie 3A bis 3D dargestellt. Der Dehnkörper 12 umfasst danach zwei schalenförmige Gehäuseteile 18A, 18B, die vorzugsweise identisch und als Gleichteile ausgebildet sind. Die beiden Gehäuseteile 18A, 18B sind als Schalen mit jeweils einem Ringflansch 20 ausgebildet, welcher einen Schweißflansch bildet. Die beiden Gehäuseteile 18A, 18B nehmen einen Faltenbalg 22 auf, welcher gegenüberliegende und als ringförmige Stutzen ausgebildete Anschlussflansche 24 aufweist. Der Faltenbalg 22 liegt dabei mit seinen Anschlussflanschen 24 passgenau in den Ringflanschen 20 der Gehäuseteile 18A, 18B ein.
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Der Dehnkörper 12 gemäß der ersten Ausführungsvariante umfasst ergänzend vorzugsweise noch eine Rohrmuffe 26 als flüchtiges Montagehilfsmittel, die in den 2 sowie 3A bis 3D jedoch nicht dargestellt ist. Die Rohrmuffe 26 ist aus den Darstellungen der 4, 5A bis 5C der zweiten Ausführungsvariante zu entnehmen und wird zu diesen Figuren näher erläutert.
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Der Dehnkörper 12 gemäß der ersten Ausführungsvariante ist insgesamt gebildet durch den Faltenbalg 22, die beiden Gehäuseteile 18A, 18B, welche das Schutzgehäuse 28 bilden, sowie der Rohrmuffe 26. Weitere Bauteile sind für den Dehnkörper 12 vorzugsweise nicht vorgesehen.
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Die beiden Gehäuseteile 18A, 18B sind nach Art eines Bajonettverschlusses miteinander verbunden. Hierzu sind jeweils an der Umfangsseite der Gehäuseteile 18A, 18B jeweils voneinander durch Ausnehmungen oder Schlitze beabstandete Verschlusslaschen 30A, 30B ausgebildet. Mit den Bezugszeichen 30A ist jeweils eine radial äußere Verschlusslasche und mit dem Bezugszeichen 30B eine radial innenliegende Verschlusslasche bezeichnet. An jedem Gehäuseteil 18A, 18B wechseln sich radial innere und radial äußere Verschlusslaschen 30A, 30B alternierend ab, so dass letztendlich die beiden Gehäuseteile 18A, 18B als Gleichteile ausgebildet sind.
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Im Ausführungsbeispiel ist an jeder der radial inneren Verschlusslaschen 30B außenseitig eine Noppe 32 ausgeformt, wohingegen gleichzeitig an der radial äußeren Verschlusslasche 30A an der Innenseite eine Noppenaufnahme oder Noppenführung 34 ausgebildet ist. Wie insbesondere der 3A zu entnehmen ist, sind die Noppenaufnahmen 34 dabei in etwa L-förmig ausgebildet, weisen also einen in Axialrichtung verlaufenden Abschnitt sowie einen sich hieran in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt auf. Beim Zusammenfügen der beiden Gehäuseteile 18A, 18B werden diese daher zunächst in Axialrichtung ineinander verschoben, so dass die jeweilige Noppe 32 im Axialabschnitt der Noppenaufnahme 34 eingeführt wird. Anschließend werden die beiden Gehäuseteile 18A, 18B gegeneinander verdreht, so dass die jeweilige Noppe 32 in den in Umfangsrichtung orientierten Teilbereich der Noppenaufnahme 34 nach Art eines Bajonettverschlusses versetzt wird, so dass ein in Axialrichtung wirkender Formschluss zwischen Noppe 32 und Noppenaufnahme 34 ausgebildet wird. Dabei ist gleichzeitig ein gewisser Frei- und Spielraum für die Noppe 32 innerhalb der Noppenaufnahme 34 in Axialrichtung beibehalten, so dass die im Betrieb erforderliche (thermische) Ausgleichsbewegung zwischen Krümmerstutzen 14 und Stutzen 16 ausgeführt werden kann. Gleichzeitig ist jedoch durch die Noppenaufnahme 34 die axiale Beweglichkeit in beiden Richtungen begrenzt.
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Durch das Überlappen der Verschlusslaschen 30A, 30B ist zudem auch eine mechanische Führung gegenüber einer Biegung erzielt, so dass der Dehnkörper 12 den Faltenbalg 22 nicht nur gegen eine unzulässige Schub- oder Hubbewegung in Axialrichtung sichert, sondern auch gegenüber einer unzulässigen Biegung. Schließlich ist weiterhin durch die schalenartige Ausbildung mit den umfangsseitig angeordneten Verschlusslaschen 30A, 30B eine mechanisch stabile Schutzhülse gegen äußere mechanische Belastungen beispielsweise durch spitze Gegenstände etc. erzielt.
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Darüber hinaus sind durch die Beabstandung der Verschlusslaschen 30A, 30B gleichzeitig auch Belüftungsöffnungen 36 gebildet, die eine Wärmeabfuhr erlauben und einem Hitzestau innerhalb des Schutzgehäuses 28 verhindern. Die beiden Gehäuseteile 18A, 18B sind zweckdienlicherweise als einfache Blech-Biegestanzteile ausgebildet, bei denen zunächst aus einem flachen Blech die entsprechende Kontur der Gehäusteile 18A, 18B ausgestanzt und anschließend durch einen entsprechenden Biegevorgang in die gewünschte dreidimensionale Form gebracht wird.
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Bei der Vormontage zur Ausbildung der Abgasturboladereinheit 2 wird folgendermaßen vorgegangen: Der in den Figuren dargestellte Dehnkörper 12 wird als vormontierte Baueinheit bereitgestellt. Hierzu wird der Faltenbalg 22 in eines der Gehäuseteile 18A, 18B eingelegt, anschließend wird mit dem zweiten Gehäuseteile 18B das Schutzgehäuse 38 über die Bajonettverbindung ausgebildet. Dabei wird ergänzend noch die hier nicht näher dargestellte Rohrmuffe 26 mit eingesetzt und ist daher insbesondere integraler Bestandteil des Dehnkörpers 12. Die Bauteile sind hierbei nur lose, jedoch unverlierbar miteinander verbunden. Der Faltenbalg 22 ist also zunächst lose einliegend im Schutzgehäuse 28 gehalten.
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Zur Montage der Abgasturboladereinheit 2 wird der Krümmerstutzen 14 auf der einen Seite und der Stutzen 16 auf der anderen Seite in den Dehnkörper 12 eingesteckt. Diese beiden Stutzen 14, 16 werden dabei automatisch über die Rohrmuffe 26 (vgl. hierzu beispielsweise 4) zueinander zentral ausgerichtet. Die Rohrmuffe 26 bildet dabei eine Art Schiebesitz aus, welcher eine gewisse Axialverschiebung der beiden Stutzen 14, 16 zueinander ermöglicht. Anschließend wird der Dehnkörper 12 über die Ringflansche 20 an die jeweiligen Stutzen 14, 16 beidseitig angeschweißt. Es erfolgt hierbei also eine umlaufende Ringschweißung, so dass eine mechanische Befestigung zwischen den Ringflanschen 20, den Anschlussflanschen 24 und den jeweiligen zylinderförmigen Stutzen 14, 16 erfolgt.
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Der Dehnkörper 12 gemäß der zweiten Ausführungsvariante, wie sie in den 4 sowie 5A bis 5C dargestellt ist, sowie gemäß der dritten Ausführungsvariante, wie sie in den 6 sowie 6A, 6B dargestellt ist, umfasst im Unterschied zu der ersten Ausführungsvariante zumindest drei Gehäuseteile, nämlich ein schalenförmiges Gehäuseteil 38A, welches den Faltenbalg 22 aufnimmt, ein dieses Gehäuseteil 38A stirnseitig verschließendes Deckelteil 38B sowie ein einen Anschlag 38C bildendes Gehäuseteil. Die Vormontageposition des Dehnkörpers 12 geht insbesondere aus der 5C hervor. Der Anschlag 38C weist allgemein einen in Axialrichtung verlaufenden Axialsteg 40A sowie einen in Radialrichtung verlaufenden Radialsteg 40B auf. Der Axialsteg 40A ist dabei vorzugsweise als ein umlaufender Ringsteg ausgebildet wie auch der gesamte Anschlag 38C. Der Axialsteg 40A liegt dabei unmittelbar am Anschlussflansch 24 an.
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Im Inneren des Dehnkörpers 12 liegt die bereits erwähnte Rohrmuffe 26 ein, die sich an ihrer einen Seite zum Einstecken in den Stutzen 16 verjüngt und auf der anderen Seite zum Aufstecken auf den Krümmerstutzen 14 aufgeweitet ist. Die Rohrmuffe 26 besteht dabei vorzugsweise aus einem nicht temperaturbeständigen Material, insbesondere Kunststoff, so dass die Rohrmuffe 26 im Betrieb verbrannt oder zersetzt wird. Sie dient daher lediglich als ein flüchtiges Montagehilfsmittel, welches später nach einer thermischen Belastung nicht mehr vorhanden ist.
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Wie aus der 4 zu entnehmen, weist der Stutzen 16 endseitig einen ringförmigen Befestigungsflansch 42 auf, an dem in der endmontierten Stellung das Deckelteil 38B sowie das schalenförmige Gehäuseteil 38A über eine Schweißverbindung befestigt sind. Wie weiterhin aus der 4 zu entnehmen ist, ist umfangsseitig am Krümmerstutzen 14 ein zusätzlicher Montagering 43 befestigt, insbesondere angeschweißt, welcher im Querschnitt betrachtet in etwa S-förmig gebogen ist, wobei auf einem Axialabschnitt der eine Anschlussflansch 24 aufliegt.
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Zur Vormontage des Dehnkörpers 12 wird wie folgt vorgegangen:
Der Faltenbalg 22 wird mit seinem linken Anschlussflansch 24 fest insbesondere über Schweißen mit einem entsprechenden Konturteil des Deckelteils 38B verbunden. Weiterhin wird der Anschlag 38C mit dem rechtseitigen Anschlussflansch 34 insbesondere durch Schweißen verbunden oder alternativ zunächst nur lose aufgesteckt. Danach wird das schalenförmige Gehäuseteil 38A über den Faltenbalg 22 gestülpt, bis es mit seinem vorderen Ringflansch 20, welcher einen Schweißflansch bildet, am Deckelteil 38B zum Anliegen kommt. Schließlich wird noch die Rohrmuffe 26 eingesteckt. Sie liegt dabei an einem Axialschenkel des im Querschnitt betrachtet L-förmigen Deckelteils 38B an.
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Zur Befestigung des Dehnkörpers 12 an den beiden Stutzen 14, 16 wird wie folgt vorgegangen:
Die beiden Stutzen 14, 16 werden beidseitig in die Rohrmuffe 26 eingesteckt bzw. diese wird in den Stutzen 16 eingesteckt. Dadurch erfolgt die Zentrierung der beiden Stutzen 14, 16 zueinander. Das Deckelteil 38B kommt zum Anliegen an die insbesondere plangeschliffene Ringfläche des Befestigungsflansches 42. Anschließend erfolgt noch die mechanische Verbindung durch die Ausbildung von zwei ringförmigen Schweißnähten. Zum Einen wird der Axialsteg 40A und damit der rechte Anschlussflansch 24 mit dem Montagering 43 und damit mit dem Krümmerstutzen 14 fest verbunden. Auf der anderen Seite erfolgt im Bereich des Ringflansches 20 die gleichzeitige Verschweißung des Ringflansches 20 mit dem Deckelteil 38B und dem Befestigungsflansch 42.
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Eine axiale Beweglichkeit der beiden Stutzen 14, 16 für eine Ausgleichsbewegung ist gegeben. Gleichzeitig ist diese Bewegung begrenzt. Dies erfolgt in Axialrichtung durch einen überlappenden Teilbereich des schalenförmigen Gehäuseteils 38A im Zusammenwirken mit dem Anschlag 38C. Ergänzend ist der Montagering 43 an seiner Rückseite etwas in radialer Richtung hochgezogen, so dass die Begrenzung in der zweiten Axialrichtung über den Montagering 43 im Zusammenwirken mit dem schalenförmigen Gehäuseteil 38A erfolgt. Der Montagering 43 bildet daher ebenfalls einen Anschlag aus.
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Das schalenförmige Gehäuseteil 38A ist von dem Axialsteg 40A unter Ausbildung lediglich eines geringen Ringspaltes 44 beabstandet, so dass bei einem Verkippen oder einer Verbiegung der nach unten gebogene, überlappende Teilbereich des Gehäuseteils 38A sich am Axialsteg 40A abstützt.
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Die dritte Ausführungsvariante gemäß den 6, 7A, 7B weist eine ähnliche Ausgestaltung wie die zweite Variante auf. Ein wesentlicher Unterschied ist in der vertauschten Anordnung des schalenförmigen Gehäuseteils 38A mit dem Deckelteil 38B zu sehen. Nunmehr wirkt das Deckelteil 38B mit dem Anschlag 38C zur Begrenzung der Axialbewegung zusammen. Auf Seiten des Stutzens 16 ist nunmehr ergänzend ein Hilfsadapter 46 angeschweißt, welcher als eine schalenförmige Aufnahme für das schalenförmige Gehäuseteil 38A ausgebildet ist.
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Wie insbesondere aus den 7A, 7B hervorgeht, ist das Deckelteil 38B nicht komplett symmetrisch, also kreisförmig ausgebildet. Das Deckelteil 38B weist einen äußeren Schweißflansch 48 auf, der in einigen Teilbereichen laschenartig nach außen gezogen ist. Dies dient zur besseren Zugänglichkeit für die Ausbildung der Schweißnaht am Ende der Montage, da oftmals beengte Einbausituation bei der Abgasturboladereinheit 2 vorliegen.
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Wie aus der 7B zu entnehmen ist, ist auch der Anschlag 38C nicht vollständig rotationssymmetrisch ausgebildet, sondern weist zumindest in einem Teilbereich eine hochgezogene Lasche 50 auf, die sich in eine entsprechende Ausformung des Gehäuseteils 38A hinein erstreckt. Diese Lasche 50A dient zum Einen als Wärmeschutzkappe für den durch die Lasche 50 abgedeckten Teilbereich des Faltenbalgs 22. Zugleich definiert sie im Zusammenwirken mit dem Gehäuseteil 38A eine Begrenzung der axialen Beweglichkeit bei einer Kompression des Faltenbalgs 22.
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Bei der Montage des Dehnkörpers 12 der dritten Ausführungsvariante wird wie folgt vorgegangen:
Der Faltenbalg 22 wird mit seinem linken Anschlussflansch 24 gegebenenfalls über einen Hilfsring mit dem schalenförmigen Deckelteil 38A durch Schweißen verbunden. Der gegenüberliegende Anschlussflansch 24 auf der rechten Seite wird mit dem Anschlag 38C vorzugsweise durch Schweißen verbunden. Alternativ wird der Anschlag 38C lediglich aufgesteckt. Schließlich wird der Deckel 38B aufgesetzt, welcher mit einem entsprechenden Schweißflansch 48 des Gehäuseteils 38A verbunden, insbesondere verschweißt wird.
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Im Unterschied zu den beiden vorhergehenden Ausführungsvarianten weist der Dehnkörper 12 hier keine integrierte Rohrmuffe 26 auf. Diese ist bei dieser Ausführungsvariante als ein separates Bauteil und im Unterschied zu den vorhergehenden Rohrmuffen 26 auch als Metallbauteil ausgebildet. Die Verbindung der beiden Stutzen 14, 16 erfolgt wiederum über diese Rohrmuffe 26. Der Stutzen 16 weist hierzu eine plangeschliffene Innenmantelfläche als Passfläche auf. Die beiden Rohrstutzen 14, 16 wurden hierbei wiederum beidseitig in den Dehnkörper eingeführt, wobei das Gehäuseteil 38A von dem Hilfsadapter 46 aufgenommen wurde. Anschließend erfolgt die Schweißbefestigung zwischen dem Anschlag 38C, dem rechtzeitigen Anschlussflansch 24 und dem S-förmigen Montagering 43. Über eine zweite ringförmige Schweißverbindung wird das Gehäuseteil 38A mit dem Hilfsadapter 46 verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Abgasturboladereinheit
- 4
- Abgasturbolader
- 6
- Krümmerelement
- 8
- Anschlussstutzen
- 10
- Zylinderflansch
- 12
- Dehnkörper
- 14
- Krümmerstutzen
- 16
- Stutzen
- 18A, 18B
- Gehäuseteil
- 20
- Ringflansch
- 22
- Faltenbalg
- 24
- Anschlussflansch
- 26
- Rohrmuffe
- 28
- Schutzgehäuse
- 30A
- äußere Verschlusslasche
- 30B
- innere Verschlusslasche
- 32
- Noppe
- 34
- Noppenaufnahme
- 36
- Belüftungsöffnung
- 38A
- schalenförmiges Gehäuseteil
- 38B
- Deckelteil
- 38C
- Anschlag
- 40A
- Axialsteg
- 40B
- Radialsteg
- 42
- Befestigungsflansch
- 43
- Montagering!!
- 44
- Ringspalt
- 46
- Hilfsadapter
- 48
- Schweißflansch
- 50
- Lasche
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008047448 A1 [0002]
