用于内燃机的排气设备的连接元件的制作方法

1.本发明涉及一种用于内燃机的排气设备的连接元件，所述连接元件包括：沿连接元件纵轴线的方向延伸的、例如基本上管状的连接元件体，所述连接元件体的内周面环绕所述连接元件的排气出入口；以及从所述连接元件体向径向外部延伸的、围绕所述连接元件纵轴线的连接凸缘区域，所述连接凸缘区域具有朝向所述连接元件体的第一轴向端部取向的贴靠面，并且所述连接元件体的轴向突出于所述贴靠面的且提供所述连接元件体的第一轴向端部的区段提供定心区段，所述定心区段具有定心外周面。


背景技术：

2.这样的连接元件为此可以用于在车辆中的内燃机的排气设备中将相继的部件或系统区域相互固定地且气密地连接。这样的连接元件特别是可以用于将排气设备的跟随涡轮增压器的部分接合到涡轮增压器上。为此，涡轮增压器可以包括与连接元件互补的配合连接元件，连接元件以其贴靠面贴靠在所述配合连接元件上地这样定位，使得定心区段嵌接到配合连接元件的排气出入口中并且由此预定连接元件关于配合连接元件横向于连接元件纵轴线的定义的定位。通过例如夹状的连接机构，连接元件和配合连接元件可以固定地彼此耦联。


技术实现要素：

3.本发明的任务在于，提供一种用于内燃机的排气设备的连接元件，该连接元件具有针对机械负荷和热负荷的提高的耐久力。
4.按照本发明，所述任务通过一种用于内燃机的排气设备的连接元件解决，所述连接元件包括：
[0005]-沿连接元件纵轴线的方向延伸的、例如基本上管状的连接元件体，所述连接元件体的内周面环绕所述连接元件的排气出入口，
[0006]-从所述连接元件体向径向外部延伸的、围绕所述连接元件纵轴线的连接凸缘区域，所述连接凸缘区域具有朝向所述连接元件体的第一轴向端部取向的贴靠面，
[0007]
其中，所述连接元件体的轴向突出于所述贴靠面的且提供所述连接元件体的第一轴向端部的区段提供定心区段，所述定心区段具有定心外周面，在所述贴靠面与所述定心外周面之间的过渡区域中设置有围绕所述连接元件纵轴线的凹入部，所述凹入部具有关于所述贴靠面轴向沿远离所述第一轴向端部的方向错开的或/和关于所述定心外周面向径向内部错开的凹入部表面。
[0008]
通过在贴靠面与定心外周面之间的过渡区域中提供凹入部，避免这两个面之间的具有大约90
°
的范围内的角度的锐角过渡。因此，在这个过渡区域中尽量阻止应力峰值的出现，从而明显地减小连接元件的在该区域中出现的热负荷和机械负荷可能导致在通常以金属材料构造的连接元件的材料中的裂纹形成的危险。
[0009]
为了能简单实现的且可靠起作用的构造而提出：所述贴靠面相对于所述连接元件
纵轴线基本上正交地取向或/和完全围绕所述连接元件纵轴线。
[0010]
定心外周面可以关于连接元件纵轴线基本上柱体形地、例如以圆形的横截面构造。定心外周面用于可靠的定心作用优选完全围绕连接元件纵轴线。
[0011]
为了在整个周向区域中可以获得对凹入部的保护作用而提出：所述凹入部完全围绕所述连接元件纵轴线。
[0012]
应力集中的出现可以进一步通过如下方式减小，即，所述凹入部在所述从贴靠面与所述定心外周面的过渡中具有基本上恒定的曲率半径。
[0013]
所述凹入部的曲率半径例如可以在所述贴靠面与所述定心外周面的过渡中处于1.1mm至1.4mm的范围内、优选处于大约1.25mm。在该数值范围内的曲率半径一方面确保避免应力集中，然而另一方面保证凹入部沿轴向方向或径向方向的尽可能小的延展。
[0014]
为了将经由定心区段导入到连接元件中的机械负荷保持得尽可能小，然而尽管如此仍可以实现足够的定心功能，提出：所述定心区段的轴向长度处于3mm至6mm的范围内、优选处于大约3.5mm。
[0015]
为了能够将连接元件连接到其他部件、例如在排气处理单元壳体中具有至少一个催化器或/和至少一个颗粒过滤器的排气处理单元上，所述连接元件体可以在所述连接凸缘区域的关于所述定心区段轴向相反的一侧上提供用于接合到排气设备的排气引导部件上的连接区段，所述连接区段提供所述连接元件体的第二轴向端部。
[0016]
本发明还涉及一种用于内燃机的排气设备，所述排气设备包括按照本发明构造的连接元件以及配合连接元件，所述配合连接元件具有提供配合贴靠面的配合连接凸缘区域和所述配合连接元件的由所述配合连接元件的内周面限界的排气出入口，在关于所述配合贴靠面支撑的贴靠面中，所述定心区段以嵌接到所述配合连接元件的排气出入口中的方式定位。
[0017]
为了尽可能地良好配合所述定心区段，所述配合连接元件的内周面可以至少在容纳所述定心区段的长度区域中基本上柱体形地、例如以圆形横截面构造。
[0018]
为了在此一方面能够实现足够的定心功能，另一方面在热负荷时避免在连接元件与配合连接元件之间的过度强烈的压紧，提出：所述配合连接元件的内周面的内部尺寸、优选内径与所述定心外周面的外部尺寸、优选外径之间的差处于0.1mm至0.5mm的范围内。因此，在定心外周面与配合连接元件的内周面之间存在足够大的间隙，从而这些部件的在热负荷时出现的延展不能导致在这些部件之间的过度强烈的压紧。
附图说明
[0019]
随后参考附图详细描述本发明。附图中：
[0020]
图1示出连接元件的纵剖视图；
[0021]
图2放大地并且与排气设备的其他部件相结合地示出图1的连接元件的细节ii。
具体实施方式
[0022]
在图1中，一般以10表示用于内燃机的排气设备的连接元件。作为一件式的金属构件提供的连接元件包括管状的连接元件体12，该连接元件体以基本上柱体形的、例如以圆形横截面构造的内周面14围绕连接元件10的能由排气穿流的排气出入口16。在连接元件体
12的第一轴向端部18与第二轴向端部20之间，优选完全环绕连接元件纵轴线a的连接凸缘区域22从该连接元件体向径向外部延伸。连接凸缘区域22在其面对第一轴向端部18的轴向侧上具有与连接元件纵轴线a基本上正交取向的、完全环绕所述连接元件纵轴线的贴靠面24。连接凸缘区域22在其面对第二轴向端部20的那侧上具有关于贴靠面24弯曲的、完全环绕连接元件纵轴线a的连接机构支撑面26，从而连接凸缘区域22具有从连接元件体12向径向外部渐缩的结构。
[0023]
连接元件体12的在连接凸缘区域22或其贴靠面24与第一轴向端部18之间延伸的、由此沿连接元件纵轴线a的方向轴向突出于贴靠面24的区段构成关于其功能随后解释的定心区段28。连接元件体12的在连接凸缘区域22或其连接机构贴靠面26与第二轴向端部20之间延伸的区段提供连接区段30，利用该连接区段，连接元件10可以接合到排气设备的部件上。
[0024]
在图2中可较清楚地看到：在连接凸缘区域22的与连接元件纵轴线a基本上处于正交的贴靠面24与定心区段28的基本上柱体形的、例如以圆形横截面轮廓构造的定心外周面34之间的过渡区域32中构造有优选完全环绕连接元件纵轴线a的凹入部36。在图2中示出的设计示例中，凹入部36这样构造，使得其凹入部表面38关于贴靠面24朝连接元件体12的第一轴向端部18的方向向后错开。此外，凹入部36这样构造，使得其凹入部表面38完全处于定心外周面34的径向外部或以其径向内部的端部区域连接到定心外周面34上。凹入部表面38向定心外周面34或/和贴靠面24上的连接优选这样构造，使得避免导致弯折或者说棱边的过渡。
[0025]
凹入部36在其在贴靠面24与定心外周面34之间的主要延伸区域中具有基本上恒定的在1.1mm至1.4mm的范围内、优选大约1.25mm的曲率半径r。仅在凹入部表面38连接到贴靠面24或定心外周面34上的地方，凹入部表面38可以具有另一个或改变的曲率半径，以便能够提供与贴靠面24或定心外周面34的先前描述的无弯折的或者说无棱边的过渡。
[0026]
通过在贴靠面24与定心区段28的定心外周面34之间的过渡区域32中设置有凹入部36，避免锐角的、基本上直角的过渡。这意味着：在运行中出现的机械负荷和热负荷不导致应力峰值，因为通过贴靠面24与定心外周面34之间的弯曲的过渡实现在连接凸缘区域22与定心区段28的过渡中的较均匀的应力或负荷分布。因此可以尽量避免在该过渡区域32中出现通过机械负荷或热负荷触发的疲劳裂纹。
[0027]
图2示出在原理式地示出的排气设备40中的连接元件10。连接元件体12的连接区段30与排气设备、例如排气处理单元的一般以42表示的部件连接。为此，连接区段30可以装入到管状的壳体区段44中并且因此通过优选完全环绕连接元件纵轴线a的焊缝46固定地连接。
[0028]
图2进一步与例如可以设置在排气设备40的涡轮增压器的下游区域上的配合连接元件48相结合地示出连接元件10。配合连接元件48具有配合连接凸缘区域50，该配合连接凸缘区域具有用于连接元件10的贴靠面24的轴向贴靠的配合贴靠面52。配合连接凸缘区域50在其背离配合贴靠面52的轴向侧上提供配合连接机构支撑面54，该配合连接机构支撑面关于配合贴靠面52弯曲，从而配合连接凸缘区域50也具有向径向外部渐缩的轮廓。通过从径向外部围绕连接凸缘区域22和配合连接凸缘区域50的例如可以按照管夹或类似物的型式构造的连接机构56，连接元件10和配合连接元件48沿连接元件纵轴线a的方向互相压紧，
从而贴靠面24和配合贴靠面52固定地且气密地互相压紧。如果需要，在所述贴靠面于配合贴靠面之间可以设置有环状的密封元件。在一种备选的型式中，为了将连接元件10与配合连接元件48连接，可以使用嵌接到凸缘区域22、50中的或贯穿所述凸缘区域的螺栓。
[0029]
配合贴靠元件48提供内周面58，该内周面58在径向外部限界配合连接元件48的排气出入口60。配合连接元件48的内周面58至少在如下长度区域中具有与定心外周面34的横截面几何形状相适配的横截面几何形状，在该长度区域中，连接元件10在组装状态下以其定心区段28嵌接到配合连接元件48的排气出入口60中的方式定位。内周面58例如可以至少在该长度区域中具有基本上柱体形的结构，该结构例如具有圆形横截面。
[0030]
图2说明：配合连接元件48的内周面58或排气出入口60的内部尺寸、即例如内径di大于连接元件10或连接元件体12在定心外周面34的区域中的外部尺寸、例如外径da，从而在精确地相对于彼此径向定向的连接元件10和配合连接元件48中构成具有尺寸d的间隙状的间隔62，所述尺寸对应于内部尺寸或者说内径di与外部尺寸或者说外径da之间的差的一半。该差可以处于0.1mm至0.5mm的范围内。由此保证：尽管存在定心区段28的足够精确起作用的定心功能，在对配合连接元件48以及连接元件10强烈加热时也避免导致在定心区段28与配合连接元件48之间的强烈压紧的贴靠接触，由此特别是也有助于对贴靠面24与定心外周面34之间的过渡区域32的去载荷。
[0031]
连接元件体12的定心区段28的、即沿轴向在贴靠面24与第一轴向端部18之间延伸的部分的相对短的设计进一步有助于在该区域中的去载荷。定心区段28的长度l优选处于3mm至6mm的范围内、通常优选处于大约3.5mm。对定心区段28的这样的确定尺寸一方面确保在连接元件10与配合连接元件48拼合时通过该定心区段的足够可靠的定心功能，然而显著地减少经由定心区段28导入到连接元件10中的力。
[0032]
在图3中原理式地示出关于在贴靠面24与定心外周面34之间的过渡区域32中设置的凹入部36的设计或定位的变化。在图3a)中示出的设计变型方案中，凹入部36这样定位，使得该凹入部以其凹入部表面38关于定心外周面34向径向内部向后错开，然而沿轴向完全处于定心区段28的区域中并且因此轴向不搭接贴靠面24。在凹入部36的在图3b)中示出的定位中，该凹入部的凹入部表面38以其连接到定心外周面34上的区域向径向内部向后错开并且以其连接到贴靠面24上的区域轴向沿远离连接元件体12的第一端部18的方向错开。
[0033]
在图3a)和图3b)中示出的设计变型方案中，凹入部表面38也优选这样连接到贴靠面24或定心外周面34上，使得避免弯折状的或者说棱边状的过渡。通过以在图3中示出的方式和方法定位凹入部36，当在排气设备的运行中连接元件10承受相对强烈的热负荷和机械负荷时，同样避免在过渡区域32中的应力峰值的出现。
[0034]
虽然当连接元件用于将排气设备的跟随涡轮增压器的系统区域连接到设置在涡轮增压器上的配合连接元件上时，可以以特别有利的方式使用先前描述的且在图中示出的连接元件，但要指出：不言而喻，这样的连接元件也可以在排气设备的其他区域中用于将排气设备的两个部件相互连接，在所述部件中的一个部件上于是设置有连接元件并且在所述部件中的另一个部件上设置有配合连接元件或对应于这样的配合连接元件48的成形部。

技术特征：
1.用于内燃机的排气设备的连接元件，所述连接元件包括：-沿连接元件纵轴线(a)的方向延伸的连接元件体(12)，所述连接元件体(12)的内周面(14)环绕所述连接元件(10)的排气出入口(16)，-从所述连接元件体(12)向径向外部延伸的、围绕所述连接元件纵轴线(a)的连接凸缘区域(22)，所述连接凸缘区域(22)具有朝向所述连接元件体(12)的第一轴向端部(18)取向的贴靠面(24)，其中，所述连接元件体(12)的轴向突出于所述贴靠面(24)的且提供连接元件体(12)的第一轴向端部(18)的区段提供定心区段(28)，所述定心区段具有定心外周面(34)，在所述贴靠面(24)与所述定心外周面(34)之间的过渡区域(32)中设置有围绕所述连接元件纵轴线(a)的凹入部(36)，所述凹入部具有关于所述贴靠面(24)轴向沿远离所述第一轴向端部(16)的方向错开的或/和关于定心外周面(34)向径向内部错开的凹入部表面(38)。2.按照权利要求1所述的连接元件，其特征在于，所述贴靠面(24)相对于所述连接元件纵轴线(a)基本上正交地取向或/和完全围绕所述连接元件纵轴线(a)。3.按照权利要求1或2所述的连接元件，其特征在于，所述定心外周面(34)关于所述连接元件纵轴线(a)基本上柱体形地构造或/和完全围绕所述连接元件纵轴线(a)。4.按照权利要求中任一项所述的连接元件1-3，其特征在于，所述凹入部(36)完全围绕所述连接元件纵轴线(a)。5.按照权利要求1至4中任一项所述的连接元件，其特征在于，所述凹入部(36)在所述贴靠面(24)与所述定心外周面(34)的过渡中具有基本上恒定的曲率半径(r)。6.按照权利要求1至5中任一项所述的连接元件，其特征在于，所述凹入部(36)的曲率半径(r)在所述贴靠面(24)与所述定心外周面(34)的过渡中处于1.1mm至1.4mm的范围内、优选处于大约1.25mm。7.按照权利要求1至6中任一项所述的连接元件，其特征在于，所述定心区段(28)的轴向长度处于3mm至6mm的范围内、优选处于大约3.5mm。8.按照权利要求1至7中任一项所述的连接元件，其特征在于，所述连接元件体(12)在所述连接凸缘区域(22)的关于所述定心区段(28)轴向相反的一侧上提供用于接合到排气设备(40)的排气引导部件上的连接区段(30)，所述连接区段提供所述连接元件体(12)的第二轴向端部(20)。9.用于内燃机的排气设备，所述排气设备包括按照上述权利要求中任一项所述的连接元件(10)以及配合连接元件(48)，所述配合连接元件具有提供配合贴靠面(52)的配合连接凸缘区域(50)和所述配合连接元件(48)的由所述配合连接元件(48)的内周面(58)限界的排气出入口(60)，在关于所述配合贴靠面(52)支撑的贴靠面(24)中，所述定心区段(28)以嵌接到所述配合连接元件(48)的排气出入口(60)中的方式定位。10.按照权利要求9所述的排气设备，其特征在于，所述配合连接元件(48)的内周面(58)至少在容纳所述定心区段(28)的长度区域中基本上柱体形地构造。11.按照权利要求9或10所述的排气设备，其特征在于，所述配合连接元件(48)的内周面(58)的内部尺寸、优选内径(d
i
)与所述定心外周面(34)的外部尺寸、优选外径(d
a
)之间的差(2d)处于0.1mm至0.5mm的范围内。

技术总结
本发明涉及一种用于内燃机的排气设备的连接元件，包括：沿连接元件纵轴线(A)的方向延伸的连接元件体(12)，连接元件体的内周面(14)环绕连接元件(10)的排气出入口(16)；从连接元件体向径向外部延伸的、围绕连接元件纵轴线(A)的连接凸缘区域(22)，其具有朝向连接元件体的第一轴向端部(18)取向的贴靠面(24)；连接元件体的轴向突出于贴靠面的且提供连接元件体的第一轴向端部的区段提供具有定心外周面(34)的定心区段(28)，在贴靠面与定心外周面之间的过渡区域(32)中设置有围绕连接元件纵轴线的凹入部(36)，其具有关于贴靠面轴向沿远离第一轴向端部的方向错开的或/和关于定心外周面向径向内部错开的凹入部表面(38)。面向径向内部错开的凹入部表面(38)。面向径向内部错开的凹入部表面(38)。


技术研发人员：H
受保护的技术使用者：普瑞姆有限公司
技术研发日：2022.12.13
技术公布日：2023/6/16