Abgasleitungsabschnitt sowie Verfahren zur Befestigung eines Stutzens an einer Abgasleitung

Die Erfindung betrifft einen Abgasleitungsabschnitt mit einer einen Durchbruch aufweisenden Wandung und einem an der Wandung im Bereich des Durchbruchs von außen befestigten Stutzen, der einen kontinuierlich konvex gekrümmten Endabschnitt hat. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Befestigung eines Stutzens mit einem kontinuierlich konvex gekrümmten Endabschnitt an einer Abgasleitung.

Bei Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, können verschiedene Sonden zur Erfassung von Abgasparametern vorgesehen sein, beispielsweise Lambda-Sonden, Druckfühler, Temperaturfühler und dergleichen. über diese Sonden wird beispielsweise die Einspritzung bei den Verbrennungskraftmaschinen oder auch die Abgasnachbehandlung, z.B. die Regeneration von Partikelfiltern, gesteuert. Zur Halterung einer Sonde ist ein Sondenstutzen vorgesehen, der in der DE 42 24 251 C1 einen kugelkalottenförmigen, in die Abgasleitung teilweise hineinragenden und an der Wandung befestigten Endabschnitt besitzt. Durch diese Form läßt sich der Sondenstutzen als Standardteil herstellen, da er unter verschiedensten Winkellagen an der Wandung angeschweißt werden kann, abhängig von dem jeweiligen zur Verfügung stehenden Bauraum. Darüber hinaus können auch andere Funktionsteile als Sonden an einem Stutzen mit dem Inneren der Abgasleitung in Verbindung stehen, z.B. Druckleitungen oder Einspritzelemente.

Allerdings hat sich gezeigt, daß bei der Befestigung des Stutzens an der Abgasleitung, beispielsweise durch Schweißen, im Bereich des Durchbruchs unerwünschtes Material wie Schweißspritzer durch einen zwischen dem Stutzen und der Abgasleitung vorhandenen Spalt in die Abgasleitung gelangen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Abgasleitungsabschnitt mit einem Stutzen bzw. ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, bei dem dieses Problem nicht auftritt.

Erfindungsgemäß ist dazu bei einem Abgasleitungsabschnitt der eingangs genannten Art vorgesehen, daß die Wandung in dem den Durchbruch umgebenden Abschnitt als Vertiefung ausgebildet ist, in der der Endabschnitt zumindest teilweise aufgenommen ist. Die Wandung der Abgasleitung erstreckt sich also vom Durchbruch ausgehend über einen gewissen Bereich unmittelbar an der Außenfläche des Stutzens entlang, wodurch sich eine Art Abdichtung zwischen dem Stutzen und der Abgasleitung ergibt, die ein Eindringen von unerwünschtem Material in die Abgasleitung verhindert.

Vorzugsweise ist der Endabschnitt an einem äußeren Rand der Vertiefung mit der Wandung verbunden. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß keine bei der Befestigung des Stutzens anfallenden Schweißspritzer oder ähnliches unerwünschtes Material in die Abgasleitung gelangen kann, da die Verbindung von Abgasleitung und Stutzen in einem Bereich erfolgt, der, bezogen auf die Mittelachse des Stutzens, weit außerhalb des Durchbruchs angeordnet ist.

Insbesondere handelt es sich bei der Vertiefung um einen konkaven, eingedrückten Wandabschnitt, der sich vergleichsweise einfach fertigen läßt.

Bevorzugt weist der Stutzen eine zentrische öffnung mit einem Gewinde auf, die der Anordnung bzw. Arretierung eines Funktionsteils, insbesondere einer Sonde, dienen.

Was den Endabschnitt anbelangt, so sollte dieser ähnlich wie im Stand der

Technik ausgeführt sein, nämlich derartig konvex, daß er unter verschiedenen Winkellagen relativ zur Wandung befestigt werden kann, und zwar ohne Vorsehen eines Adapterstücks oder dergleichen.

Um eine sichere Lagerung des Stutzens zu erreichen, sollte die Vertiefung im wesentlichen komplementär zu dem in ihr aufgenommenen Teil des

Endabschnitts gestaltet sein. Dies bedeutet insbesondere, daß, wenn der Stutzen und somit der Endabschnitt gegenüber der Normalen der Wandung verkippt ist, auch die Vertiefung entsprechend asymmetrisch ausgeführt ist.

Insbesondere wird der Stutzen durch Schweißen an der Wandung befestigt, er kann jedoch auch angelötet oder angeklebt sein. Auch in den beiden letztgenannten Fällen bietet die erfindungsgemäße Ausgestaltung Vorteile dahin-

gehend, daß kein unerwünschtes, bei der Befestigung anfallendes Material in die Abgasleitung gelangen kann.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Befestigung eines Stutzens vorgesehen, das die folgenden Schritte aufweist: Zunächst wird ein Durchbruch in einer Wandung der Abgasleitung hergestellt, insbesondere durch Stanzen. Anschließend wird ein den Durchbruch umgebender Abschnitt der Wandung zur Bildung einer konkaven Vertiefung eingedrückt. Die Krümmung der Vertiefung ist dabei der Krümmung des Endabschnitts in einem Kontaktabschnitt angepaßt. Schließlich wird der Stutzen mit dem Endabschnitt in die Vertiefung eingesetzt und der Endabschnitt mit der Wandung verbunden. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere durch seine Einfachheit und damit Kostengünstigkeit aus. Es stellt sicher, daß ein standardisierter Stutzen für unterschiedlichste Abgasleitungen verwendet werden kann; lediglich die Ausrichtung der Vertiefung ist von der Ausrichtung des Stutzens im konkreten Anwendungsfall abhängig.

Wie bereits erwähnt wird der Endabschnitt vorteilhaft an einem äußeren Rand der Vertiefung mit der Wandung verbunden, der außerhalb des Durchbruchs angeordnet ist.

Zum Zwecke der Prozeßoptimierung kann der Durchbruch im selben Arbeits- gang wie das Eindrücken des den Durchbruch umgebenden Abschnitts hergestellt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnung. In dieser zeigt:

- Figur leinen Längsschnitt durch einen Abgasleitungsabschnitt gemäß dem

Stand der Technik; und

- Figur 2einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Abgasleitungsabschnitt.

Figur 1 zeigt einen Abgasleitungsabschnitt einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Stand der Technik. Die Abgasleitung wird durch ein Abgasrohr mit einer zylindrischen Wandung 10 definiert. An der Wandung 10 ist ein Stutzen 12

befestigt, der einen konvex gekrümmten Endabschnitt 14 aufweist, welcher zum Teil durch einen Durchbruch 16 ins Innere des Rohres, d.h. in die Abgasleitung hineinragt. Der Stutzen 12 hat eine zentrische öffnung 18 mit einem Gewinde 20 zur Aufnahme eines Funktionsteils, insbesondere einer Sonde. Unmittelbar am Rand des Durchbruchs 16 ist der Stutzen 12 an der Wandung 10 befestigt, hier angeschweißt. Die Schweißnaht trägt das Bezugszeichen 22. Ungünstig bei der gezeigten Ausgestaltung ist, daß beim Herstellen der Schweißnaht 22 Schweißspritzer durch einen Spalt 24 zwischen dem Endabschnitt 14 und dem Rand des Durchbruchs 16 in das Abgasrohr fallen können.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung, die eben dieses Problem vermeidet, ist in Figur 2 gezeigt. Dabei tragen gleiche oder funktionsgleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen, und es wird lediglich auf die Unterschiede zum Stand der Technik eingegangen. Erfindungsgemäß ist die Wandung 10 in einem den Durchbruch 16 umgebenden Abschnitt 26 als Vertiefung 28 ausgebildet, in der der Endabschnitt 14 zu einem großen Teil aufgenommen ist. Bei der Vertiefung 28 handelt es sich um einen konkaven eingedrückten Wandabschnitt, der im wesentlichen komplementär zu dem in ihm aufgenommenen Teil des Endabschnitts 14 gestaltet ist. Wie auch im Stand der Technik ist der konvex gekrümmte Endabschnitt 14 des Stutzens 12 insbesondere kugelkalottenförmig. Er kann aber auch eine andere, zu seiner Mittelachse A symmetrische oder unsymmetrische Form haben, z.B. im weitesten Sinne ei- oder kuppeiförmig ausgeführt sein. Da die Form des Endabschnitts 14 die Form der Vertiefung 28 vorgibt, die in das Innere der Abgasleitung ragt, sollte die Krümmung des Endabschnitts 14 im Hinblick auf einen möglichst geringen Strömungswiderstand und geringe Turbulenzen hin ausgeführt sein.

Um sicherzustellen, daß kein unerwünschtes Material in die Abgasleitung gelangen kann, ist der Endabschnitt 14 an einem äußeren Rand 30 der Vertiefung 28 mit der Wandung 10 verbunden, hier verschweißt. Alternativ könnte der Endabschnitt 14 auch an die Wandung 10 angelötet oder angeklebt sein.

Durch die konvexe Ausbildung des Endabschnitts 14 kann der Stutzen 12 in unterschiedlichen Winkellagen relativ zur Wandung 10 eingebaut werden. Im gezeigten Beispiel ist der Stutzen 12 gegenüber der Querschnittsebene B des

Abgasrohres um einen Winkel α verkippt. Alternativ oder zusätzlich kann der Stutzen 12 auch in der Querschnittsebene B des Rohres verkippt sein.

Zur Befestigung des Stutzens 12 an der Wandung 10 des Abgasrohres wird zunächst der Durchbruch 16 in der Wandung 10 hergestellt, z.B. durch Stanzen oder durch Laserschneiden. Anschließend wird der den Durchbruch 16 umgebende Abschnitt 26 eingedrückt, um die konkave Vertiefung 28 zu bilden, deren Krümmung der Krümmung des Endabschnitts 14, zumindest in einem

Kontaktabschnitt zwischen Endabschnitt 14 und Vertiefung 28, angepaßt ist. Es ist natürlich auch möglich, den Durchbruch 16 in einem Arbeitsgang mit der Vertiefung 28 herzustellen. Der Stutzen 12 wird mit dem Endabschnitt 14 in die

Vertiefung 28 eingesetzt und schließlich der Endabschnitt 14 am äußeren Rand

30 der Vertiefung 28 mit der Wandung 10 verbunden.