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Die
Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung, insbesondere
für die Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, mit
einem Außengehäuse, das zumindest ein erstes und
ein zweites Gehäuseteil umfaßt, deren einander
zugewandte Endbereiche lösbar miteinander verbunden sind,
und einem im Außengehäuse angeordneten Partikelfiltersubstrat.
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Eine
derartige Abgasreinigungsvorrichtung ist aus der
DE 102 96 366 T5 bekannt
und umfaßt zusätzlich ein dem Partikelfiltersubstrat
vorgeschaltetes Oxidationskatalysatorsubstrat. Um die sich insbesondere
während der Regenerationsphasen des Partikelfiltersubstrats
auf dessen stromaufwärtiger Oberfläche ansammelnden
Ascherückstände entfernen zu können,
ist vorgesehen, einen Zugang zur stromaufwärtigen Oberfläche
des Partikelfiltersubstrats zu schaffen, indem das Gehäuse
mehrteilig ausgeführt ist. Die lösbare Verbindung
zwischen den Gehäuseteilen wird durch an den Gehäuseteilen
vorgesehene Stege sowie eine die Stege umgreifende V-förmige Schelle
gebildet. Derartige Schellen sind vergleichsweise schwer und zudem
teuer.
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Die
Erfindung schafft eine Abgasreinigungsvorrichtung, die sich gegenüber
dem Stand der Technik durch geringere Herstellungskosten sowie ein
reduziertes Gewicht auszeichnet.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird dies bei einer Abgasreinigungsvorrichtung
der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Endbereiche
durch selbst gewindebildende Schrauben miteinander verbunden sind.
Diese zeichnen sich gegenüber den eingangs erwähnten
Schellen durch ein geringeres Gewicht und einen günstigeren Preis
aus. Zudem lassen sich derartige Schrauben besonders schnell montieren,
wobei im Vergleich zu herkömmlichen Schrauben nur ein einziger
Arbeitsschritt für das gesamte Verbinden anfällt.
Aufwendige Bauteilvorbereitungen wie z. B. Gewindebilden entfallen.
Die daraus resultierenden geringeren Taktzeiten bei der Herstellung
der Abgasreinigungsvorrichtung bewirken ebenfalls eine Kostenersparnis.
Ein weiterer Vorteil gegenüber herkömmlichen Verschraubungen
besteht darin, daß die Kraftübertragung über
die Gewindegänge bei selbst gewindebildenden Schrauben
günstiger ist, da alle Gewindegänge gleich tragen.
Im Gegensatz dazu wird bei herkömmlichen Verschraubungen
die Kraft in den meisten Fällen zu 70% nur über
einen Gewindegang getragen.
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Vorzugsweise
handelt es sich bei den Schrauben um fließlochformende
Schrauben. Diese können während des Einschraubvorgangs
spanlos ein metrisches Mutterngewinde erzeugen, was es ermöglicht,
die Gehäuseteile nach einem Lösen der Verbindung
und Reinigen des Partikelfiltersubstrats mit gewöhnlichen
Schrauben erneut zu verschrauben.
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Alternativ
kann es sich bei den Schrauben um selbstfurchende oder selbstschneidende
Schrauben handeln, die spanabhebend ihr Gewinde bilden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung ist bei einer Abgasreinigungsvorrichtung
der eingangs genannten Art vorgesehen, daß die Endbereiche
durch Niete miteinander verbunden sind. Auch Nietverbindungen zeichnen
sich durch eine rasche Montage, ein geringes Gewicht sowie (im Gegensatz zu
Schellen) einen geringen Bauraumbedarf aus. Die Lösbarkeit
der Nietverbindungen kann dadurch erreicht werden, daß die
Niete aufgebohrt und beim Wiederverbinden der Gehäuseteile
durch Schrauben und ggf. Muttern ersetzt werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind die Gehäuseteile
in ihren einander zugewandten Endbereichen umgeformt, um je einen
Verbindungsabschnitt zu bilden, der sich vorzugsweise senkrecht zum
Außengehäuse erstreckt. Die umgeformten Verbindungsabschnitte
ersetzen schwere, angeschweißte Flansche, die bei Verwendung
herkömmlicher Schrauben zur Aufnahme des Gewindes erforderlich
sind. Auf diese Weise lassen sich weiteres Gewicht sowie Herstellungskosten
einsparen.
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Um
die Dichtigkeit des Gehäuses im Betrieb zu gewährleisten,
sollte zwischen den Gehäuseteilen eine Dichtung, insbesondere
eine Flachdichtung und/oder ein Dichtungsring aus Graphit, vorgesehen sein.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung ist das erste Gehäuseteil im
wesentlichen zylindrisch ausgebildet.
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Das
zweite Gehäuseteil kann als Trichter ausgebildet sein,
wodurch sich eine Ausgestaltung mit vergleichsweise wenigen Bauteilen
ergibt.
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Das
erste und das zweite Gehäuseteil sind bevorzugt in einem
Endbereich des Partikelfiltersubstrats miteinander verbunden, wobei
insbesondere die Trennebene zwischen dem ersten und dem zweiten
Gehäuseteil das Partikelfiltersubstrat gerade noch schneidet.
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Wie
bereits eingangs erwähnt, kann ein Oxidationskatalysatorsubstrat
vorgesehen sein, das in Axialrichtung vor dem Partikelfiltersubstrat
im Außengehäuse angeordnet ist. Dieses dient der
Bereitstellung der für die Regeneration des Partikelfilters
benötigen hohen Abgastemperaturen.
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Der
Endbereich, in dem das erste und das zweite Gehäuseteil
miteinander verbunden sind, ist insbesondere der stromabwärtige,
dem Oxidationskatalysatorsubstrat abgewandte Endbereich des Partikelfiltersubstrats.
Diese Ausgestaltung, bei der der Verbindungsbereich der beiden Gehäuseteilen
nahe einem axialen Ende des Außengehäuses vorgesehen
ist, bietet Vorteile in Bezug auf die Unterbringung in der Abgasanlage
sowie die Zugänglichkeit des Verbindungsbereichs.
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Das
Oxidationskatalysatorsubstrat ist vorzugsweise unmittelbar im ersten
Gehäuseteil gehalten, etwa unter Zwischenschaltung einer
komprimierten Lagermatte geklemmt.
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Um
eine Entnahme des Partikelfiltersubstrats aus dem Außengehäuse
zu erleichtern, weist das Partikelfiltersubstrat bevorzugt einen
es an seinem Umfang umgebenden Gehäusemantel auf, der in
Axialrichtung nahezu vollständig in das erste Gehäuseteil
eingeschoben ist.
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Dabei
kann der Gehäusemantel mit dem zweiten Gehäuseteil
verbunden, insbesondere verlötet sein. Beim Öffnen
des Außengehäuses durch Trennen der beiden Gehäuseteile
wird also das in seinem Gehäusemantel angeordnete Partikelfiltersubstrat
samt dem zweiten Gehäuseteil aus dem ersten Gehäuseteil
herausgezogen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen anhand der
beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
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1 eine
Explosionsansicht einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung;
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2 eine
Perspektivansicht der Abgasreinigungsvorrichtung aus 1;
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3 einen
perspektivischen Teilschnitt durch die Abgasreinigungsvorrichtung
der 1 und 2 im Verbindungsbereich der
beiden Gehäuseteile;
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4 eine
Schnittansicht der Abgasreinigungsvorrichtung der 1 bis 3;
und
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5 einen
Teilschnitt durch eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung im Verbindungsbereich der beiden Gehäuseteile.
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Die 1 bis 4 zeigen
eine Abgasreinigungsvorrichtung 10 gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung. Die Abgasreinigungsvorrichtung 10 hat ein
Außengehäuse 12, das ein im wesentlichen
zylindrisch ausgebildetes erstes Gehäuseteil 14 sowie
ein zweites Gehäuseteil 16 in Form eines Trichters
aufweist. In ihren einander zugewandten Endbereichen 18, 20 sind
die Gehäuseteile 14 und 16 umgeformt, um
jeweils einen Verbindungsabschnitt 22 bzw. 24 zu bilden,
der sich senkrecht zur Axialrichtung A der Abgasreinigungsvorrichtung 10 erstreckt.
Wie z. B. aus 3 ersichtlich ist, ist zwischen
dem zylindrischen Gehäuseabschnitt des ersten Gehäuseteils 14 und dem
dazu senkrechten Verbindungsabschnitt 22 ein Übergangsabschnitt 25 vorgesehen,
der mit beiden angrenzenden Abschnitten einen Winkel von je 45° einschließt.
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Im
Inneren des Außengehäuses 12, insbesondere
im Inneren des ersten Gehäuseteils 14, sind in
Axialrichtung A hintereinander ein Oxidationskatalysatorsubstrat 26 sowie
ein Partikelfiltersubstrat 28 angeordnet, wobei das Oxidationskatalysatorsubstrat 26 bezüglich
einer Hauptströmungsrichtung des Abgases stromaufwärts
des Partikelfiltersubstrats 28 angeordnet ist. Das Oxidationskatalysatorsubstrat 26 ist
von einer Lagermatte 30 umgeben (siehe 4) und
durch eine von der Lagermatte 30 ausgeübte Haltekraft
unmittelbar im ersten Gehäuseteil 14 gehalten.
Das erste Gehäuseteil 14 samt Oxidationskatalysatorsubstrat 26 wird
in einem an sich bekannten Kalibrierungs-, Stopf- oder Wickelverfahren
hergestellt. Das Partikelfiltersubstrat 28, das einen gewissen
axialen Abstand vom Oxidations katalysatorsubstrat 26 hat,
ist über eine weitere Lagermatte 32 in einem Gehäusemantel 34 gehalten,
der in Axialrichtung A nahezu vollständig in das erste
Gehäuseteil 14 eingeschoben ist. Wie aus den 2 und 4 hervorgeht,
ist das erste Gehäuseteil 14 im Bereich des Partikelfiltersubstrats 28 geringfügig
aufgeweitet, um das Partikelfiltersubstrat samt Lagermatte 32 und Gehäusemantel 34 aufzunehmen.
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Der
Gehäusemantel 34 stützt sich in radialer Richtung
an seinem in der 4 linken Ende über
einen Drahtgestrickring 35 am ersten Gehäuseteil 14 ab.
Der in der 4 rechte Endabschnitt 36 des
Gehäusemantels 34, der in das zweite Gehäuseteil 16 hineinragt,
stützt sich am zweiten Gehäuseteil 16 ab und
ist mit diesem verbunden, insbesondere bei Pos. 37 verlötet.
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Um
zum Zwecke der Reinigung des Partikelfiltersubstrats 28 einen
Zugang zur stromaufwärtigen, dem Oxidationskatalysatorsubstrat 26 zugewandten
Stirnseite 38 des Partikelfiltersubstrats 28 zu
ermöglichen, werden die Endbereiche 18, 20 bzw. die
Verbindungsabschnitte 22, 24 der Gehäuseteile 14, 16 bei
der Herstellung der Abgasreinigungsvorrichtung 10 lösbar über
mehrere Niete 40 miteinander verbunden. Die Verbindung
ist insofern lösbar, als die bei der Fertigung der Abgasreinigungsvorrichtung 10 verwendeten
Niete 40 durch Aufbohren entfernt werden und die Gehäuseteile 14, 16 bzw.
deren Verbindungsabschnitte 22, 24 anschließend
durch gewöhnliche Schrauben (und Muttern) wieder verbunden werden
können.
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Wie
insbesondere aus den 3 und 4 hervorgeht,
ist die Verbindungsstelle des ersten Gehäuseteils 14 mit
dem zweiten Gehäuseteil 16 in einem stromabwärtigen,
vom Oxidationskatalysatorsubstrat 26 abgewandten Endbereich 42 des
Partikelfiltersubstrats 28 angeordnet.
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Um
die Dichtigkeit des Außengehäuses 12 zu
gewährleisten, ist zwischen den Gehäuseteilen 14, 16 ein
Dichtungsring 44 aus Graphit vorgesehen, der einen im wesentlichen
dreieckigen Querschnitt aufweist und am Übergangsabschnitt 25 des
ersten Gehäuseteils 14, am Verbindungsabschnitt 24 des zweiten
Gehäuseteils 16 sowie am Gehäusemantel 34 anliegt.
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5 zeigt
eine Abgasreinigungsvorrichtung 10 gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung, wobei im folgenden gleiche oder funktionsgleiche
Bauteile gleiche Bezugszeichen tragen und lediglich auf die Unterschiede
zur bisher beschriebenen Abgasreinigungsvorrichtung 10 eingegangen
wird.
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Anstelle
von Nieten sind bei der Abgasreinigungsvorrichtung 10 der 5 die
Endbereiche 18, 20 der Gehäuseteile 14, 16,
genauer deren Verbindungsabschnitte 22, 24, durch
selbst gewindebildende Schrauben 46 miteinander lösbar
verbunden. Vorzugsweise handelt es sich bei den Schrauben 46 um fließlochformende
Schrauben, die bei der Erstmontage der Abgasreinigungsvorrichtung 10 in
einem einzigen Montageschritt das Metall der Verbindungsabschnitte 22, 24 durchdringen,
einen Durchzug 48 formen, ein metrisches Mutterngewinde
bilden und die Verbindungsabschnitte verschrauben. Entsprechende
Schrauben werden beispielsweise unter der Handelsbezeichnung FDS® von der Firma EJOT angeboten.
Alternativ kann es sich bei den Schrauben 46 um selbstfurchende
oder selbstschneidende Schrauben handeln. Nach dem Lösen
der Schraubverbindunen (ggf. durch Aufbohren der Schrauben 46)
zum Zwecke der Reinigung des Partikelfiltersubstrats 28 lassen
sich die Gehäuseteile 14, 16 durch gewöhnliche Schrauben
erneut verbinden.
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Alternativ
oder zusätzlich zum Dichtungsring 44 ist zwischen
den Verbindungsabschnitten 22 und 24 eine Flachdichtung 50 angeordnet.
Weiterhin fällt auf, daß bei der Ausgestaltung
nach 5 der Endabschnitt 36 des Gehäusemantels 34 einen
etwas erweiterten Durchmesser aufweist. Das Partikelfiltersubstrat 28 stützt
sich zusätzlich in Axialrichtung A über einen
Drahtgestrickring 52 am zweiten Gehäuseteil 16 ab.
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Beide
erfindungsgemäßen Ausgestaltungen zeichnen sich
durch geringe Taktzeiten bei der Herstellung aus, wobei mehrere
Schrauben 46 oder Niete 40 gleichzeitig montiert
werden können. Zudem läßt sich die Herstellung
der Abgasreinigungsvorrichtung 10 leicht automatisieren.
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- 10
- Abgasreinigungsvorrichtung
- 12
- Außengehäuse
- 14
- erstes
Gehäuseteil
- 16
- zweites
Gehäuseteil
- 18
- Endbereich
- 20
- Endbereich
- 22
- Verbindungsabschnitt
- 24
- Verbindungsabschnitt
- 25
- Übergangsabschnitt
- 26
- Oxidationskatalysatorsubstrat
- 28
- Partikelfiltersubstrat
- 30
- Lagermatte
- 32
- Lagermatte
- 34
- Gehäusemantel
- 35
- Drahtgestrickring
- 36
- Endabschnitt
- 37
- Lötstelle
- 38
- Stirnseite
- 40
- Niet
- 42
- Endbereich
- 44
- Dichtungsring
- 46
- Schraube
- 48
- Durchzug
- 50
- Flachdichtung
- 52
- Drahtgestrickring
- A
- Axialrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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