-
Die Erfindung betrifft ein Abgassystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Dichtmittel zwischen zwei abgasführenden Bauteilen.
-
Es sind bereits unterschiedliche Dichtmittel zwischen abgasführenden Bauteilen eines Abgassystems bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, die Dichtmittel mittels Spiraldichtringen zum Ausgleich axialer Toleranzen auszuführen. Ebenfalls bekannt sind Steckrohrverbindungen, die an ihren Enden Spiraldichtringe tragen und somit lateralen und axialen Ausgleich ermöglichen. Insbesondere Steckrohrverbindungen, die einen lateralen Ausgleich ermöglichen, weisen eine große Baulänge auf, die nicht kleiner sein sollte als ein einfacher Steckrohrdurchmesser der abgasführenden Bauteile, um Selbsthemmung zu vermeiden.
-
Es wird ein Abgassystem für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest zwei abgasführenden Bauteilen, die zur Ausbildung einer Abgasleitung vorgesehen sind, und mit zur abgasdichten Kopplung der Bauteile vorgesehenen Dichtmittel, die zumindest einen Dichtring aufweist, der dazu vorgesehen ist, zwischen den Bauteilen angeordnet zu werden, und die zumindest zwei Teilringe aufweist, die zur Fixierung des zumindest einen Dichtrings vorgesehen ist, vorgeschlagen. Indem für die Aufnahme des Dichtrings zwei oder mehr Teilringe vorgesehen werden, kann das Dichtmittel besonders gut und einfach fixiert werden. Insbesondere kann mittels der Teilringe eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Dichtmittel und einem der Bauteile bereitgestellt werden, welche eine besonders gute Fixierung des Dichtmittels ermöglicht. Das Dichtmittel kann durch die mehrteilige Ausgestaltung mittels des Dichtrings und der Teilringe beispielsweise dazu vorgesehen werden, in einer Aufnahme montiert in Form eines Hinterschnitts montiert zu werden. Durch die formschlüssige Fixierung kann eine axial besonders kurz bauende Dichtverbindung realisiert werden, womit ein Raumgewinn im Hinblick auf einen von den Bauteilen umbauten Raum erzielt werden kann. Unter einem „Dichtring” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein zumindest teilweise elastisch verformbarer und/oder elastisch komprimierbarer Ring verstanden werden, welcher dazu vorgesehen ist, bei Anlage an einer Oberfläche eine gasdichte Verbindung mit der Oberfläche bereitzustellen. Unter einem „Teilring” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Segment eines Vollrings verstanden werden, welches vorzugsweise einen Winkelbereich von höchstens 180 Grad einnimmt.
-
Die Teilringe können an ihrem Außenumfang jeweils eine Nut zur Aufnahme des Dichtrings aufweisen. Dadurch kann der Dichtring besonders einfach mit den Teilringen verbunden werden. Zudem kann durch die Nut eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Dichtring und den Teilringen bereitgestellt werden, welche besonders gut dazu geeignet ist, das Dichtmittel in radialer Richtung zu verspannen. Zusätzlich können von der Nut auch Kräfte in axialer Richtung aufgenommen werden, wodurch eine besonders vorteilhafte Befestigung des Dichtmittels erreicht werden kann.
-
Eines der abgasführenden Bauteile kann eine Nut aufweist, die zur Aufnahme der Teilringe vorgesehen ist. Dadurch können die Teilringe besonders wirksam mit dem einen Bauteil verbunden werden. Insbesondere kann durch eine Nut, in welche die Teilringe eingebracht werden, eine beidseitige, formschlüssige Fixierung der Teilringe erreicht werden, welche gleichzeitig eine radiale Führung ausbildet, wodurch die Dichtmittel dazu vorgesehen werden kann, einen radialen Versatz zwischen den beiden Bauteilen auszugleichen und gleichzeitig eine axial kurbauende Dichtverbindung zur abgasdichte Kopplung der beiden Bauteile auszubilden. Zudem kann das Dichtmittel für einen Ausgleich axialer Ausdehnungen vorgesehen werden, da der Dichtring über eine solche Ausgestaltung in axialer Richtung beidseitig formschlüssig fixiert werden kann, womit verhindert werden kann, dass der Dichtring bei axialen Ausdehnungen so verschoben wird, dass er seine Dichtwirkung verliert.
-
Die Nut kann einen Nutgrunddurchmesser aufweisen, der kleiner ist als ein Innendurchmesser der Teilringe. Dadurch kann zwischen den Teilringen und dem Bauteil, das die Nut aufweist, ein Spiel bereitgestellt werden, welches zum Ausgleich des radialen Versatzes vorgesehen werden kann. Insbesondere kann bei einer solchen Ausgestaltung ein relativ großes Spiel vorgesehen werden, wodurch auch ein relativ großer radialer Versatz zwischen den zwei Bauteilen ausgeglichen werden kann. Das Spiel kann dabei maximal einer Tiefe der Nut in dem Bauteil entsprechen, wodurch ein Versatz von einigen Millimeter ausgeglichen werden kann.
-
Das andere abgasführende Bauteil kann eine Muffe aufweisen, die zur Aufnahme der Teilringe mit dem Dichtring vorgesehen ist. Dadurch kann das Dichtmittel einfach durch Zusammenstecken der beiden Bauteile hergestellt werden, wodurch eine einfache Montage realisiert werden kann. Zudem kann dadurch das Dichtmittel einfach für den Ausgleich axialer Ausdehnungen vorgesehen werden, da durch die Ausbildung als Muffe für den Dichtring ein Bereich bereitgestellt werden kann, in dem der Dichtring mit zwischen den Teilringen und dem die Muffe aufweisenden Bauteil verspannt werden kann.
-
Der Dichtring kann einen Außendurchmesser aufweisen, der größer ist als ein Innendurchmesser der Muffe. Dadurch kann erreicht werden, dass das Dichtmittel innerhalb der Muffe radial verspannt, wodurch eine besonders gute Dichtwirkung erreicht werden kann. Insbesondere kann der Dichtring dazu vorgesehen sein, in der Muffe elastisch verspannt zu werden, wodurch erreicht werden kann, dass auf die Teilringe eine radiale Kraft wirkt, die dazu genutzt werden kann, das Dichtmittel axial in der Nut des Bauteils zu verspannen. Dadurch kann eine Verbindung zwischen den Teilringen und dem Bauteil, welches die Nut aufweist, besonders gut gedichtet werden, wodurch insgesamt ein Dichtmittel bereitstellt werden kann, mittels dessen eine Dichtverbindung mit besonders hoher Dichtigkeit ausgebildet werden kann. Unter „elastisch verspannt” soll in diesem Fall insbesondere verstanden werden, dass der Dichtring eine Grundform aufweist, die durch elastische Verformung veränderbar ist, beispielsweise indem der Dichtring aus einem elastisch komprimierbaren Werkstoff ist und/oder der Dichtring aus einem elastisch verformbaren Werkstoff ist und eine konstruktive Ausgestaltung aufweist, die analog zu einer Feder eine elastische Verformung der Grundform ermöglicht. Insbesondere ist es möglich, den Dichtring als einen Spiraldichtring auszubilden, wie er beispielsweise unter dem Namen Fey-Ring bekannt ist.
-
Die Teilringe können als Halbringe ausgebildet sein, wodurch eine konstruktiv besonders einfache Ausgestaltung erreicht werden kann, die insbesondere auch einfach zu montieren ist. Indem die Teilringe als Halbringe ausgebildet sind, kann durch die zwei Teilringe ein Vollring ausgebildet werden. Dieser kann einfach fixiert werden, um den Dichtring in die Nut der Teilringe einzulegen, wodurch eine einfache Montage ermöglicht wird. Zudem kann eine Anzahl von Übergängen zwischen den Teilringen auf ein Minimum reduziert werden, wodurch eine hohe Dichtigkeit erreicht werden kann.
-
Zumindest kann einer der Teilringe zumindest in Teilbereichen eine Innenkante mit einer Fase aufweisen. Dadurch kann erreicht werden, dass sich in einem von der Fase begrenzten Freiraum zwischen den Teilringen und der Nut ein über einen Umfang gleichmäßig verteilter Gasdruck ausbreitet, der den entsprechenden Teilring gegen eine gegenüberliegende Flanke der Nut presst. Dadurch kann das Dichtmittel zwischen den zwei abgasführenden Bauteilen besonders dicht ausgestaltet werden.
-
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
-
1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Abgassystem mit einem Dichtmittel.
-
2 zeigt einen Querschnitt durch das Dichtmittel aus 1.
-
Die 1 und 2 zeigen einen Ausschnitt aus einem Abgassystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, in einer perspektivischen Darstellung und einem Querschnitt. Das Abgassystem umfasst eine Abgasleitung, die ein von der Brennkraftmaschine ausgestoßenes Abgas aufnimmt und weiterleitet, beispielsweise um es über einen Auspuff in eine Umgebung abzuleiten. Das Abgassystem kann dabei unterschiedliche Komponenten aufweisen, die für eine Abgasnachbehandlung vorgesehen sind. Zusätzlich oder alternativ können weitere Komponenten vorhanden sein, wie beispielsweise ein Abgasturbolader, durch den Abgas hindurchgeführt wird. Die Abgasleitung ist dazu vorgesehen, das Abgas durch diese Komponenten hindurchzuführen, bevor das Abgas in die Umgebung abgeleitet wird.
-
Das Abgassystem umfasst mehrere abgasführende Bauteile 1, 2, welche in montiertem Zustand fest miteinander verbunden sind. Die Bauteile 1, 2 bilden die Abgasleitung aus oder sind zumindest für eine Führung des Abgases vorgesehen. Das Bauteil 2 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Rohrstück ausgeführt, das lediglich dazu vorgesehen ist, das Abgas zu führen. Das Bauteil 1 ist für einen oder mehrere Abgasturbolader vorgesehen oder als ein Teil des zumindest einen Abgasturboladers ausgebildet. Grundsätzlich können aber auch beide Bauteile 1, 2 als Rohrstücke ausgebildet sein oder Teil weiterer Komponenten des Abgassystems sein.
-
In montiertem Zustand sind die beiden Bauteile 1, 2 ineinander eingesteckt. Das abgaszuführende Bauteil 2 ist dabei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel radial innerhalb des abgasweiterführenden Bauteils 1 angeordnet. Zur Ausbildung einer Dichtverbindung zwischen den beiden abgasführenden Bauteilen 1, 2 weist das Abgassystem ein Dichtmittel 3 auf, welches die zwei Bauteile 1, 2 abgasdicht miteinander koppelt. Das Dichtmittel 3 ist dazu vorgesehen, eine Dichtverbindung auszubilden, welche in Form einer Schiebesitzverbindung ausgeführt ist und dazu vorgesehen ist, Längenänderungen insbesondere bei einer Erwärmung der Bauteile 1, 2 auszugleichen. Zudem ist das Dichtmittel 3 dazu vorgesehen, innerhalb von Toleranzgrenzen einen radialen Versatz und einen axialen Versatz der Bauteile 1, 2 zu kompensieren.
-
Das Dichtmittel 3 ist dazu vorgesehen, zwischen den Bauteilen 1, 2 angeordnet zu werden. In montiertem Zustand ist das Dichtmittel 3 in radialer Richtung und in axialer Richtung verspannt. Das Dichtmittel 3 stellt in montiertem Zustand in radialer Richtung und in axialer Richtung eine Dichtwirkung bereit.
-
Zur abgasdichten Verbindung der Bauteile 1, 2 weist das Dichtmittel 3 einen Dichtring 4 und zwei Teilringe 5, 6 auf, die zur Aufnahme des Dichtrings 4 weist das Dichtmittel 3 die zwei Teilringe 5, 6 auf. Die Teilringe 5, 6 sind dazu vorgesehen, in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zu einer Gasströmung 12 innerhalb der Bauteile 1, 2 angeordnet zu werden. In montiertem Zustand grenzen die Teilringe 5, 6 unmittelbar aneinander an und bilden einen Vollring aus, der sich über einen Vollwinkel von 360 Grad erstreckt. Die Teilringe 5, 6 sind dazu jeweils in Form eines Ringsegments ausgeführt, die jeweils einen Teilwinkel der 360 Grad einnehmen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Teilringe 5, 6 jeweils gleich ausgebildet. Alternativ können die Teilringe 5, 6 auch unterschiedlich ausgebildet sein. Insbesondere können die Teilringe 5, 6 unterschiedliche Teilwinkel einnehmen.
-
Die Teilringe 5, 6 sind zur formschlüssigen Fixierung des Dichtrings 4 vorgesehen. Die Teilringe 5, 6 weisen an ihrem Außenumfang jeweils eine Nut 7, 8 zur Aufnahme des Dichtrings 4 auf. In montiertem Zustand ist der Dichtring 4 in die Nuten 7, 8 der Teilringe 5, 6 eingelegt, welche dadurch den Dichtring 4 in axialer Richtung fixieren.
-
Das Bauteil 1, das radial innen angeordnet ist, weist in seinem Endbereich einen Bund 11 auf, in dessen Außenumfang eine Nut 9 eingebracht ist, die zur Aufnahme der Teilringe 5, 6 vorgesehen ist. Die Nut 9 kann beispielsweise mittels eines spanabhebenden Verfahrens in den Außenumfang des Bauteils 1 eingebracht werden. Die Nut 9 weist eine axiale Breite auf, die einer axialen Stärke der Teilringe 5, 6 entspricht. Entlang der axialen Richtung sind die Teilringe 5, 6 in der Nut 9, abgesehen von Fertigungstoleranzen, spielfrei formschlüssig fixierbar. Das Bauteil 1 bildet in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Gehäuse zur Aufnahme mehrerer Turbolader aus, an das der Bund 11 mit der Nut 9 angeformt ist. Alternativ ist es auch denkbar, das Bauteil 1 aus mehreren, fest miteinander verbundenen Einzelteilen herzustellen.
-
Die Nut 9 in dem abgasführenden Bauteil 1 weist einen Nutgrunddurchmesser auf, der kleiner ist als ein Innendurchmesser der Teilringe 5, 6. Die zu einem Vollring zusammengesetzten Teilringe 5, 6 weisen dadurch innerhalb der Nut 9 in radialer Richtung ein Spiel auf, durch das sie in radialer Richtung verschiebbar sind. Das Spiel ist dabei kleiner als eine Tiefe, die die in das Bauteil 1 eingebrachte Nut 9 aufweist. Die Teilringe 5, 6 sind dadurch in axialer Richtung stets beidseitig durch die Nut 9 fixiert.
-
Das andere abgasführende Bauteil 2, das radial außen angeordnet ist, zeigt in einem Endbereich eine Muffe 10 auf, die in montiertem Zustand das Dichtmittel 3 mit den Teilringen 5, 6 und dem Dichtring 4 aufnimmt. Die Muffe 10 weist eine nach innen gewandte Oberfläche auf, welche im Wesentlichen zylinderförmig ist. Die nach innen gewandte Oberfläche der Muffe 10 ist insbesondere frei von Hinterschnitten, welche zur formschlüssigen Fixierung des Dichtrings 4 in der Muffe 10 vorgesehen ist. Das Bauteil 2 bildet in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Abgaskrümmer aus, an den die Muffe 10 angegossen ist. Alternativ ist es auch denkbar, die Muffe 10 und den Abgaskrümmer getrennt voneinander herzustellen und anschließend fest miteinander zu verbinden, beispielsweise durch eine Schweißverbindung.
-
Der Dichtring 4 weist einen Außendurchmesser auf, der größer ist als ein Innendurchmesser der Muffe 10. In montiertem Zustand ist der Dichtring 4 dadurch innerhalb der Muffe 10 in radialer Richtung verspannt. Der Dichtring 4 übt dabei auf die nach innen gewandte Oberfläche der Muffe 10 eine in radialer Richtung wirkende Flächenpresskraft auf, welche die Dichtverbindung in Richtung einer Umgebung abdichtet.
-
Der Dichtring 4 ist aus einem hochtemperaturbeständigen Werkstoff hergestellt. Der Dichtring 4 ist dazu vorgesehen, zumindest kurzzeitig mit Temperaturen von bis zu 800 Grad beaufschlagt zu werden. Wahlweise kann dazu der Werkstoff selbst eine ausreichende Elastizität aufweisen, die notwendig ist, um den Dichtring 4 innerhalb der Muffe 10 radial zu verspannen, oder der Dichtring 4 kann eine konstruktive Ausgestaltung aufweisen, die eine entsprechende Elastizität bereitstellt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Dichtring 4 als ein Spiraldichtring ausgeführt. Als Werkstoff sind dabei insbesondere metallische Materialien denkbar.
-
Die Teilringe 5, 6 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Halbringe ausgeführt (vgl. 2). Zur Montage des Dichtmittels 3 werden zunächst die beiden Halbringe in die Nut 9 des radial inneren Bauteils 1 eingesetzt. Anschließend wird der Dichtring 4 in die Nuten 7, 8 der Teilringe 5, 6 eingelegt, wodurch die Teilringe 5, 6 mit dem Dichtring 4 verliersicher an dem Bauteil 1 befestigt sind. Anschließend werden die beiden Bauteile 1, 2 zusammengesteckt, wodurch die Dichtverbindung zwischen den Bauteilen 1, 2 hergestellt ist.
-
Um eine Dichtwirkung zwischen den Teilringen 5, 6 und der Nut 9 des Bauteils 1 zu verbessern, weisen die Teilringe 5, 6 jeweils eine Innenkante mit einer Fase auf. Die Flächenpresskraft, welche der Dichtring 4 auf die nach innengewandte Oberfläche der Muffe 10 ausübt, bewirkt, dass die Teilringe 5, 6 gegen Flanken der Nut 9 des Bauteils 1 gedrückt werden. Die Fase der Innenkanten begünstigt dabei eine Verteilung eines Gasdrucks innerhalb der Bauteile 1, 2 und bewirkt, dass die Teilringe 5, 6 in eine Endposition gedrückt werden.
