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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verbinden eines ersten Verbindungselements
auf Seiten einer ersten Abgasbehandlungseinheit mit einem zweiten
Verbindungselement auf Seiten einer zweiten Abgasbehandlungseinheit,
bei welcher die Verbindungselemente jeweilige Anlagebereiche aufweisen,
welche in einer Verbindungsanordnung der beiden Verbindungselemente
miteinander in Anlage sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung
ein Verfahren zum Verbinden zweier Verbindungselemente auf Seiten
von jeweiligen Abgasbehandlungseinheiten, sowie einen Abgastrakt.
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Die
DE 199 59 955 A1 beschreibt
eine Einrichtung zum Verbinden zweier Abgasbehandlungseinheiten
eines Abgastrakts. Die erste Abgasbehandlungseinheit umfasst hierbei
einen Katalysator, wobei stromabwärts des Katalysators
eine zweite Abgasbehandlungseinheit einen Partikelfilter umfasst.
Ein die beiden Abgasbehandlungseinheiten aufnehmendes Gehäuse
des Abgastrakts ist mehrteilig ausgebildet, wobei zwischen den beiden
Abgasbehandlungseinheiten eine Trennstelle angeordnet ist. An der
Trennstelle weisen zwei Gehäuseteile des Gehäuses
außenumfangseitig umlaufende Flansche auf, deren Dicke
zu den Rändern hin, also nach außen hin abnimmt.
In einer Verbindungsanordnung dieser als Verbindungselemente dienenden
Flansche, also im verbundenen Zustand der miteinander korrespondierenden
Flansche, sind jeweilige Anlagebereiche der Flansche miteinander
in Anlage. Einer der Flansche weist ein innen liegendes Kragenteil auf,
welches zum koaxialen Ausrichten der beiden Teilgehäuse
gegenüber einander in einen durch den korrespondierenden
Flansch gebildeten Innenraum einführbar ist. Die Flansche
sind in der Verbindungsanordnung mittels einer V-Bandschelle gegeneinander
verspannt. Durch Lösen der V-Bandschelle ist es möglich,
eine Wartung an einer der Abgasbehandlungseinheiten, beispielsweise
ein Entfernen von Asche aus dem Partikelfilter, vorzunehmen.
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Als
nachteilig bei einer derartigen Einrichtung ist der Umstand anzusehen,
dass es bisweilen Probleme bereitet, die vorübergehend
getrennten Abgasbehandlungseinheiten beim Verbinden der Verbindungselemente
so anzuordnen, dass weitere Bauteile des Abgastrakts einfach an
diese anschließbar sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Einrichtung bzw. ein
Verfahren zum Verbinden der eingangs genannten Art zu schaffen,
welche bzw. welches ein verbessertes Anordnen der Abgasbehandlungseinheiten
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst. Des Weiteren wird diese Aufgabe durch einen Abgastrakt
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10, sowie durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen
sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei
der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Verbinden
eines ersten Verbindungselements auf Seiten einer ersten Abgasbehandlungseinheit
mit einem zweiten Verbindungselement auf Seiten einer zweiten Abgasbehandlungseinheit,
bei welcher die Verbindungselemente jeweilige Anlagebereiche aufweisen,
welche in einer Verbindungsanordnung der beiden Verbindungselemente
miteinander in Anlage sind, umfasst die Einrichtung ein Verdrehsicherungsmittel,
welches eine azimutale Orientierung der in Verbindungsanordnung
befindlichen Verbindungselemente relativ zueinander festlegt. Die
Relativposition der beiden vorzugsweise kreisringförmig
ausgebildeten Verbindungselemente zueinander ist also in Bezug auf
eine Drehwinkellage durch das Verdrehsicherungsmittel definiert
festgelegt, wenn die Verbindungselemente in ihrer vorgesehenen Verbindungsanordnung
miteinander in Anlage sind. Besonders bevorzugt ist eine eindeutige
Festlegung der Drehwinkellage der in Verbindungsanordnung befindlichen Verbindungselemente
relativ zueinander. Es ist bevorzugt, eine bündige Verbindungsanordnung
der Verbindungselemente vorgesehen, mittels welcher die Abgasbehandlungseinheiten
an der Verbindungsstelle fluchtend miteinander verbunden werden
können. Das Verdrehsicherungsmittel verhindert dabei eine
Verdrehung der miteinander in Anlage befindlichen Verbindungselemente
in einer Ebene, in welcher die Verbindungselemente angeordnet sind.
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Sind
die Verbindungselemente mit der jeweiligen Abgasbehandlungseinheit
fest verbunden, so ist durch die räumliche Orientierung
der ersten Abgasbehandlungseinheit die räumliche Orientierung der
zweiten Abgasbehandlungseinheit vorgegeben, wenn eine Verbindungsanordnung
der beiden Verbindungselemente hergestellt ist. Vorzugsweise ist die
vorgesehene Verbindungsanordnung von erstem und zweitem Verbindungselement
infolge des erfindungsgemäßen Verdrehsicherungsteils
nur in einer einzigen Drehwinkellage der beiden Verbindungselemente
zueinander ermöglicht. Dadurch ist ein verbessertes, da
lagerichtiges Anordnen der Abgasbehandlungseinheiten aneinander
ermöglicht. Bei aus dem Stand der Technik bekannten, rotationssymmetrischen
Verbindungselementen ist hingegen die azimutale Orientierung des
ersten Verbindungselements relativ zu dem zweiten Verbindungselement nicht
eindeutig definiert.
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Das
Verbauen der Abgasbehandlungseinheiten in einem Fahrzeug ist so
erleichtert. Muss also, etwa zum Ausbau einer weiteren Baugruppe
des Abgastrakts, das erste Verbindungselement von dem zweiten Verbindungselement
gelöst werden, um die Abgasbehandlungseinheiten voneinander
trennen zu können, so ist ein anschließendes lagerichtiges
Zusammenbauen der Abgasbehandlungseinheiten sicherstellbar.
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Wenigstens
eines der Verbindungselemente, vorzugsweise jedoch beide Verbindungselemente können,
insbesondere stoffschlüssig, mit der jeweiligen Abgasbehandlungseinheit
verbindbar oder einstückig mit der jeweiligen Abgasbehandlungseinheit ausgebildet
sein. Als stoffschlüssiges Verbindungsverfahren ist insbesondere
Verschweißen vorteilhaft. Sind die beiden Verbindungselemente
mit der ihnen jeweils zugeordneten Abgasbehandlungseinheit fest verbunden,
so ist durch die festgelegte azimutale Orientierung der Verbindungselemente
relativ zueinander auch die räumliche Ausrichtung der jeweiligen Abgasbehandlungseinheit
vorgegeben. Dies ist auch der Fall, wenn eines der Verbindungselemente
einstückig mit der Abgasbehandlungseinheit ausgebildet
ist. Ist das erste Verbindungselement mit der ersten Abgasbehandlungseinheit
einstückig ausgebildet, so ist bevorzugt das korrespondierende
zweite Verbindungselement erst nach dem lagerichtigen Anordnen relativ
zu dem ersten Verbindungselement mit der zugehörigen Abgasbehandlungseinheit
zu verbinden. Infolge der erfindungsgemäßen Ausführung
ist eine individuelle Paarbildung von erstem und zweitem Verbindungselement
derart ermöglicht, dass ausschließlich oder zumindest
nahezu ausschließlich zusammengehörige Individuen
von erster und zweiter Abgasbehandlungseinheit lagerichtig miteinander verbindbar
sind. Die vorzugsweise eindeutige Zusammengehörigkeit von
zwei miteinander zu verbindenden Abgasbehandlungseinheiten wird
dabei bevorzugt bei deren erstmaligen festen Verbinden festgelegt
und ist nachfolgend nicht mehr zerstörungsfrei behebbar.
Dennoch ist die Verbindungsanordnung lösbar.
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Die
feste Verbindung eines Verbindungselements mit der jeweils zugehörigen
Abgasbehandlungseinheit ist charakteristischerweise derart ausgeführt,
dass sich eine zufällige azimutale Orientierung des Verbindungselements
relativ zur zugehörigen Abgasbehandlungseinheit ergibt.
Zum Verbinden der Verbindungselemente mit den jeweiligen Abgasbehandlungseinheiten
ist es dabei vorzugsweise vorgesehen, die Verbindungselemente gemeinsam
mit den Abgasbehandlungseinheiten in eine Montagevorrichtung einzulegen,
wobei eine gewünschte räumliche Anordnung des
fertigen Zusammenbaus des Abgastrakts vorgebbar ist. Durch Verschweißen
der Verbindungselemente mit der jeweils zugehörigen Abgasbehandlungseinheit
ist damit auch die Orientierung der beiden Abgasbehandlungseinheiten
relativ zueinander festgelegt. Diese Orientierung bleibt auch erhalten,
wenn eine bestehende Verbindungsanordnung der Verbindungselemente
wieder gelöst wird. Da einerseits die azimutale Winkellage
eines Verbindungselements in Bezug auf die zugehörige Abgasbehandlungseinheit
rein zufällig und statistisch gleichverteilt ist, andererseits
jedoch die azimutale Winkellage der beiden Verbindungselemente relativ zueinander
definiert festgelegt ist, bilden die beiden Abgasbehandlungseinheiten
ein zusammengehöriges, praktisch unverwechselbares Paar.
Eine Trennung dieses Paares ist durch Lösen Verbindungsanordnung
möglich, jedoch ist ein lagerichtiger Zusammenbau der ersten
Abgasbehandlungseinheit mit einer paarfremden zweiten Abgasbehandlungseinheit im
Allgemeinen nicht möglich.
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Es
versteht sich, dass die jeweiligen Abgasbehandlungseinheiten wiederum
aus einer Mehrzahl miteinander, insbesondere stoffschlüssig,
beispielsweise durch Verschweißen, verbundener Bauteile gebildet
sein können. Ebenso ist es möglich, auch diese,
die jeweilige Abgasbehandlungseinheit bildenden Bauteile erst in
der Montagevorrichtung miteinander zu verschweißen. Ist
das jeweilige Verbindungselement mit der zugehörigen Abgasbehandlungseinheit
verbunden, so können die Abgasbehandlungseinheiten in verbundenem
Zustand oder einzeln an ihrem Bestimmungsort, etwa im Fahrzeug, montiert
werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass infolge der erfindungsgemäßen
Ausführung der Verbindung eine eindeutige Lagebeziehung
von erster und zweiter Abgasbehandlungseinheit ergibt, welche der
im Fahrzeug vorgesehenen Anordnung entspricht.
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Umfassen
die mittels der Einrichtung verbindbaren Abgasbehandlungseinheiten
einen Katalysator, insbesondere einen Oxidationskatalysator eines
Abgastrakts für eine mit Diesel betreibbare Verbrennungskraftmaschine,
und die zweite Abgasbehandlungseinheit einen Partikelfilter, insbesondere Dieselpartikelfilter,
so kann aufgrund eines Nachlassens der Wirksamkeit des Katalysators
ein Austausch des Katalysators notwendig werden. Ein solches Nachlassen
der Wirksamkeit des Katalysators ist insbesondere im Rahmen einer
On-Board-Diagnose (OBD) feststellbar. Wird mittels der On-Board-Diagnose
ein Nach lassen der Wirksamkeit des Katalysators festgestellt, so
ist dies als Hinweis darauf zu werten, dass auch die Wirksamkeit
des Partikelfilters zumindest mittelfristig nachlassen kann. Um
sicherzustellen, dass die Abgasnachbehandlung weiterhin voll leistungsfähig
ist, sind daher der Katalysator und der Partikelfilter gemeinsam
zu erneuern. Ein alleiniger Austausch von nur einer Abgasbehandlungseinheit
ist hingegen zu vermeiden bzw. zu verhindern.
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Bei
aus dem Stand der Technik bekannten Einrichtungen zum Verbinden
ist es hierbei möglich, lediglich eine Abgasbehandlungseinheit
separat auszutauschen. Dies ist mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung verhinderbar, da nur in Bezug auf ihre azimutale Orientierung
miteinander korrespondierende Verbindungselemente einbautauglich
und lagerichtig in Bezug auf die Einbaulage der Abgasbehandlungseinheiten
montierbar sind. Die Einrichtung zum Verbinden der zwei auf Seiten
der jeweiligen Abgasbehandlungseinheit vorgesehen Verbindungselemente kann
somit sicherstellen, dass ein gemeinsamer Austausch beider Abgasbehandlungseinheiten,
insbesondere des Katalysators zusammen mit dem Partikelfilter, erfolgt.
Eine derartige Einrichtung zum Verbinden genügt somit den
On-Board-Diagnose-Richtlinien für die Abgasnorm
BIN 5, welche in einzelnen Bundesstaaten der USA gültig
ist. Somit ist ein die vorstehend beschriebene Einrichtung zum Verbinden aufweisendes
Abgassystem nach BIN 5 zertifizierbar.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist das Verdrehsicherungsmittel als
integraler Bestandteil der Verbindungselemente ausgebildet. Dadurch
verringert sich die Anzahl der für die Einrichtung benötigten Teile
und die Gefahr einer Manipulierbarkeit ist verringert.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Verdrehsicherungsmittel
als stufenförmiger Absatz im Anlagebereich des ersten Verbindungselements
und des zweiten Verbindungselements ausgebildet. Der stufenförmige
Absatz ist vorzugsweise radial orientiert und ist innerhalb des
insgesamt ringförmigen Anlagebereichs angeordnet. In Verbindungsanordnung
der Verbindungselemente kommen diese derart zu Anlage, dass ein
stufenförmiger Absatz des ersten Verbindungselements bündig
in Kontakt mit einem korrespondierenden stufenförmigen
Absatz des zweiten Verbindungselements ist. Dabei ist es besonders
bevorzugt, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Anlagebereiche des
ersten Verbindungselements und des zweiten Verbindungselements jeweils
zwei sich diametral gegenüberliegende stufenförmige
Absätze aufweisen. Dadurch sind bei jedem der beiden Verbindungselemente
zwei aneinandergrenzende halbkreisförmige Anlageteilbereiche
ausgebildet, welche sich bevorzugt über einen Azimutwinkel
von 180° erstrecken. Dies ist gleichbedeutend mit einer
bevorzugten Spiegelsymmetrie der Verbindungselemente in Bezug auf eine
senkrecht zu einer Mittelachse der Einrichtung verlaufenden Querachse
entsprechender Orientierung. Die Anlageteilbereiche sind bevorzugt
plan ausgebildet und liegen aufgrund des stufenförmigen Versatzes
in zueinander parallelen, axial versetzten Ebenen. Die Stufenhöhe
liegt bevorzugt im Millimeterbereich. Die Verbindungselemente sind
in Verbindungsanordnung bevorzugt zumindest annähernd spaltfrei
und formschlüssig miteinander in Anlage. Gegebenenfalls
kann sich eine geringe axiale Distanz infolge eines eingebrachten
Dichtrings ergeben, welche hier außer Betracht bleibt.
Infolge der aneinander stoßenden Stufen von zwei aneinander
liegenden Verbindungselementen ist deren gegenseitige Verdrehbarkeit
unterbunden.
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Als
weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Verbindungselemente
in Abmessung und Form gleich ausgebildet sind. Ein solches Verwenden
von Gleichteilen als Verbindungselemente vereinfacht den Zusammenbau
und ist mit besonders geringen Herstellungskosten verbunden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die
Verbindungselemente mittels eines Dichtelements gegenüber
einander abdichtbar. Dadurch ist eine besonders hohe Dichtigkeit
der Verbindungsanordnung der beiden Verbindungselemente erreichbar.
Des Weiteren sind so Fertigungstoleranzen der Verbindungselemente
kompensierbar.
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Als
vorteilhaft hat es sich hierbei gezeigt, wenn das Dichtelement in
einer um eine Mittelachse umlaufenden Nut wenigstens eines der Verbindungselemente
anordenbar ist. So ist ein besonders einfaches und sicheres Anordnen
des Dichtelements an dem Verbindungselement ermöglicht.
Bevorzugt ist die umlaufende Nut in beiden Verbindungselementen ausgebildet,
wie dies beim Ausbilden der Verbindungselemente als Gleichteile
der Fall ist.
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Die
Verbindungselemente können mittels eines Spannmittels gegenüber
einander in Richtung der Mittelachse verspannbar sein. Dadurch ist
ein besonders fester Sitz der Verbindungselemente aneinander erreichbar.
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Das
Spannmittel kann hierbei eine ein Schellenschloss aufweisende Schelle
umfassen. Insbesondere ist eine V-Bandschelle geeignet, um die Verbindungselemente
gegenüber einander zu verspannen, da eine solche, ein Schellenschloss
aufweisende V-Bandschellen als kostengünstige und zum effizienten
Verspannen besonders gut geeignetes Normteil verfügbar
ist.
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Die
Verbindungselemente können beim Einliegen in die Montagevorrichtung
bereits mittels der Schelle gegenüber einander in Richtung
der Mittelachse verspannt sein, bevor das Verbindungselement mit
der jeweiligen Abgasbehandlungseinheit, beispielsweise durch Schweißen,
verbunden wird. Hierbei ist eine räumliche Anordnung des
Schellenschlosses in Bezug auf die übrigen Bauteile in
der Regel fest vorgegeben. Werden anschließend die Verbindungselemente
mit den zugehörigen Abgasbehandlungseinheiten verschweißt,
so ist eine Lage des Verdrehsicherungsmittels in Bezug auf das Schellenschloss
gegeben, wobei diese Lage für praktisch jeden Zusammenbau,
welcher die zwei Abgasbehandlungseinheiten umfasst, zufällig
und somit kaum reproduzierbar ist. Der Azimutwinkel des beispielsweise
als Stufe ausgebildeten Verdrehsicherungsmittels ist hierbei durch
seine rotatorische Ausrichtung in Bezug auf die vorgegebene Orientierung des
Schellenschlosses definierbar.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe gelöst
durch einen Abgastrakt mit einer ersten, ein erstes Verbindungselement
aufweisenden Abgasbehandlungseinheit, welche mittels einer erfindungsgemäßen
Einrichtung an einer zweiten, ein zweites Verbindungselement aufweisenden
Abgasbehandlungseinheit angeordnet ist. In einem solchen Abgastrakt
sind die Abgasbehandlungseinheiten in einer festgelegten räumlichen
Orientierung zueinander lösbar aneinander angeordnet, bzw.
miteinander verbunden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verbinden
eines ersten Verbindungselements auf Seiten einer ersten Abgasbehandlungseinheit
mit einem zweiten Verbindungselement auf Seiten einer zweiten Abgasbehandlungseinheit,
wobei die Verbindungselemente jeweilige Anlagebereiche aufweisen, welche
in einer Verbindungsanordnung der beiden Verbindungselemente miteinander
in Anlage gebracht werden, wird mittels wenigstens eines Verdrehsicherungsmittels
eine azimutale Orientierung des ersten Verbindungselements relativ
zu dem zweiten Verbindungselement festgelegt, besonders bevorzugt
eindeutig festgelegt. Die für die erfindungsgemäße
Einrichtung beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
und Vorteile gelten auch für das erfindungsgemäße
Verfahren zum Verbinden zweier Verbindungselemente.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie
anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Abgastrakts eines Fahrzeugs, bei welchem
eine erste, einen Oxidationskatalysator umfassende Abgasbehandlungseinheit
mittels einer Einrichtung zu Verbinden mit einer zweiten, einen
Partikelfilter umfassenden Abgasbehandlungseinheit verbunden ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht auf die Einrichtung zum Verbinden gemäß 1;
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3 eine
perspektivische Ansicht von als Trennflanschen ausgebildete Verbindungselementen der
Einrichtung gemäß 2, wobei
die Trennflansche in einer radialen Ausrichtung zueinander angeordnet
sind, in welcher die beiden Trennflansche miteinander umfangseitig
vollflächig in Anlage bringbar sind; und
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4 eine
weitere perspektivische Ansicht der Trennflansche gemäß 3.
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1 zeigt
perspektivisch einen Ausschnitt aus einem Abgastrakt 10 einer
Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs. Der Abgastrakt 10 weist eine
erste Abgasbehandlungseinheit 12 auf, welche einen Oxidationskatalysator 14 umfasst.
Des Weiteren umfasst die erste Abgasbehandlungseinheit 12 ein
Anschlussstück 16 mit einem Anschlussflansch 18 zum
Anschließen eines weiteren zu einem Abgasturbolader gehörenden,
jedoch vorliegend nicht gezeigten Bauteils des Abgastrakts 10.
Der Abgastrakt 10 umfasst des Weiteren eine zweite Abgasbehandlungseinheit 20,
welche einen stromabwärts des Oxidationskatalysators 14 angeordneten
Partikelfilter 22 aufweist.
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Bei
der Verbrennungskraftmaschine kann es sich insbesondere um eine
mit Diesel betriebene Verbrennungskraftmaschine handeln, bei dem
Oxidationskatalysator 14 insbesondere um einen Dieseloxidationskatalysator
(Diesel Oxidation Catalyst, DOC) sowie bei dem Partikelfilter 22 um
einen Dieselpartikelfilter (DPF).
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Im
in 1 gezeigten, im Fahrzeug verbauten Zustand des
Abgastrakts 10 sind die Abgasbehandlungseinheiten 12, 20 mittels
einer Einrichtung 24 zum Verbinden lösbar aneinander
festgelegt.
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Diese
als eigenständige Baugruppe ausgebildete Einrichtung 24 zum
Verbinden ist in 2 in einer vergrößerten
perspektivischen Ansicht gezeigt. Die Einrichtung 24 zum
Verbinden umfasst als erstes Verbindungselement einen ersten Trennflansch 26, welcher
im in 1 gezeigten Zusammenbau des Abgastrakts 10 mit
der ersten Abgasbehandlungseinheit 12 verschweißt
ist. Ein zweiter, ebenfalls als Verbindungselement dienender Trennflansch 28 ist
in dem in 1 gezeigten Zusammenbau des
Abgastrakts 10 auf Seiten der zweiten Abgasbehandlungseinheit 20 angeordnet
und mit dieser verschweißt. Die Trennflansche 26, 28 sind
hierbei bevorzugt als Vorschweißflansche mit einem angeschlossenen Rohransatzstück
ausgebildet, was der Übersichtlichkeit halber nicht näher
dargestellt. Auf diese Weise kann eine Schweißverbindung
von Trennflansch und Abgasbehandlungseinheit in einer von der Trennstelle
entfernten Position erfolgen.
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Miteinander
verbunden sind die Trennflansche 26, 28 mittels
einer V-Bandschelle 30. Die V-Bandschelle 30 weist
einen Schellenschloss 32 auf, wobei zum Schließen
des Schellenschlosses 32 und somit zum Verspannen der Trennflansche 26, 28 gegenüber
einander eine als Normteil ausgebildete Schraube 34 vorgesehen
ist. Durch Lösen der Schraube 34 und Öffnen
des Schellenschlosses 32 sind die Trennflansche 26, 28 und
somit die mit diesen verschweißten Abgasbehandlungseinheiten 12, 20 voneinander
trennbar.
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Eine
solche Trennung kann beispielsweise erforderlich sein, wenn im Fahrzeug
ein weiteres, vorliegend nicht gezeigtes Bauteil, insbesondere ein Bauteil
des Abgastrakts ausgebaut oder gewartet werden muss. Die Trennflansche 26, 28 sind
vorliegend als in Abmessung und Form gleiche Verbindungselemente
ausgebildet. Jeder der Trennflansche 26, 28 weist
als Verdrehsicherungsteil eine in Richtung einer Mittelachse A der
Einrichtung 24 vorstehende Stufe 36 auf. Die Mittelachse
A ist hierbei gleich einer Strömungsrichtung, in welcher
beim Betreiben der Verbrennungskraftmaschine Abgas den Abgastrakt 10 und
somit auch die Einrichtung 24 durchströmt.
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Die
Mittelachse A ist somit senkrecht zu einer Ebene angeordnet, welche
durch ein in 2 veranschaulichend gezeigtes
Achsenkreuz B aufgespannt ist. Dadurch wird ein Zylinderkoordinatensystem
gebildet, in welchem eine Punktlage durch eine axiale Koordinate
und eine Azimut-Winkelkoordinate definierbar ist. In Bezug auf eine
Achse des Achsenkreuzes B, welche vorliegend beispielsweise durch die
azimutale Orientierung des Schellenschlosses 32 der V-Bandschelle 30 definierbar
ist, weisen die sich miteinander in Anlage befindenden Stufen 36 der Trennflansche 26, 28 eine
zufällige azimutale Winkellage mit einem Azimutwinkel Φ auf.
Der Azimutwinkel Φ definiert eine azimutale Orientierung
der Trennflansche 26, 28 in dem Abgastrakt 10.
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Beim
Zusammenbauen des Abgastrakts 10 werden die Abgasbehandlungseinheiten 12, 20,
welche jeweils durch Verbinden des Oxidationskatalysators 14 bzw.
des Partikelfilters 22 mit den weiteren Bauteilen der Abgasbehandlungseinheiten 12, 20 komplett
vormontiert sein können, so in eine Montagevorrichtung
gelegt, dass eine räumliche Orientierung der Abgasbehandlungseinheiten 12, 20 derjenigen
entspricht, welche sie im Fahrzeug einnehmen sollen. Alternativ
können die einzelnen Bauteile der jeweiligen Abgasbehandlungseinheit 12, 20 auch erst
in der Montagevorrichtung miteinander verbunden werden.
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Insbesondere
bei Verwendung einer Montagevorrichtung ist die räumliche
Anordnung des Schellenschlosses 32 in Bezug auf andere
Bauteile im Fahrzeug, insbesondere des Abgastrakts 10,
hierbei vorzugsweise fest vorgegeben. Demgegenüber ist
eine azimutale Orientierung der Stufen 36 der Trennflansche 26, 28 in
Bezug auf das Schellenschloss 32 zufällig und
in Bezug auf den Azimutwinkel Φ statistisch gleichverteilt.
Die Stufe 36 des jeweiligen Trennflansches 26, 28 kann
also mit der durch die Lage des Schellenschlosses 32 definierten
Achse des Achsenkreuzes B einen beliebigen Winkel Φ bilden.
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Da
die Trennflansche 26, 28 mit der jeweiligen Abgasbehandlungseinheit 12, 20 verschweißt sind,
ist nach einem Trennen der Abgasbehandlungseinheiten 12, 20 sichergestellt,
dass diese anschließend wieder in der gleichen räumlichen
Orientierung wie vor dem Trennen zusammengefügt werden.
Dies erleichtert ein Zusammenbauen der Abgasbehandlungseinheiten 12, 20 nach
dem Trennen, welches beispielsweise zum Ausbauen oder Warten weiterer
Teile des Abgastrakts 10 oder anderer Baugruppen im Fahrzeug
notwendig sein kann.
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Durch
die Zufälligkeit der azimutalen Orientierung der Stufen 36 der
Trennflansche 26, 28 einerseits und der durch
die Stufen 36 festgelegten definierten relativen azimutalen
Lage der Trennflansche 26, 28 zueinander ist es
praktisch ausgeschlossen, dass eine Abgasbehandlungseinheit 12, 20 eines fahrzeugfremden
Abgastrakts mit einer der Abgasbehandlungseinheiten 20, 12 des
vorliegenden Abgastrakts 10 lagerichtig verbindbar ist.
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So
ist also sichergestellt, dass nur zusammengehörige Abgasbehandlungseinheiten 12, 20 nach
einem Trennen wieder miteinander lagerichtig verbindbar sind. Dies
ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn ein Nachlassen einer Wirksamkeit des
Oxidationskatalysators 14 erkannt wurde. Ein solches Nachlassen
der Wirksamkeit des Oxidationskatalysators 14 kann insbesondere
bei einer Fehlererkennung im Rahmen einer On-Board-Diagnose feststellbar
sein. In diesem Fall ist jedoch ein Austauschen sowohl des Oxidationskatalysators 14 als auch
des Partikelfilters 22 vorgesehen oder vorgeschrieben.
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Da
nur die zu dem spezifischen Abgastrakt 10 eines bestimmten
Fahrzeugs gehörende Abgasbehandlungseinheit 12 mit
dem jeweiligen Oxidationskatalysator 14 mit der zuge hörigen
Abgasbehandlungseinheit 20, welche den Partikelfilter 22 umfasst,
passgenau und lagerichtig verbindbar ist, ist eine Austauschmöglichkeit
lediglich einer der Abgasbehandlungseinheiten 12, 20 mit
großer Sicherheit ausgeschlossen.
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Mit
der erfindungsgemäßen Einrichtung ist somit ein
alleiniger Austausch des Oxidationskatalysators 14 oder
des Partikelfilters 22 zuverlässig unterbunden.
Dies ermöglicht eine Zertifizierung eines den Abgastrakt 10 aufweisenden
Abgasbehandlungssystems nach der Norm BIN 5 in
den USA.
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3 zeigt
die beiden Trennflansche 26, 28 in nicht verbundenem
Zustand, jedoch in einer azimutalen Orientierung zueinander, in
welcher die beiden Trennflansche 26, 28 ringsum
vollflächig miteinander in Anlage zu bringen sind. Die
azimutale Orientierung der jeweiligen Stufen 36 der einzelnen
Trennflansche 26, 28 ist somit gleich. Aus 3 geht
des Weiteren hervor, dass die Trennflansche 26, 28 mittels
eines vorliegend als Grafitdichtring ausgebildeten Dichtelements 38 gegenüber
einander abdichtbar sind. Das im Zusammenbau zwischen den Trennflanschen 26, 28 angeordnete
Dichtelement 38 ist hierbei in einer um die Mittelachse
A umlaufenden Nut 40 bereichsweise versenkt angeordnet.
In Bezug auf eine vorzugsweise vorhandene formschlüssige
Anlagemöglichkeit der beiden Trennflansche 26, 28 soll
ein gegebenenfalls vorhandener, durch den Dichtring 38 in
Verbindungsanordnung verursachter axialer Distanzspalt unberücksichtigt
bleiben.
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Die
Nut 40 ist in der Darstellung der Trennflansche 26, 28 gemäß 4 besonders
gut erkennbar. Aus 4 geht des Weiteren besonders
gut hervor, dass die beiden Trennflansche 26, 28 als
Gleichteile ausgebildet sind. Deutlich erkennbar wird zudem der
umlaufende Anlagebereich eines jeweiligen Trennflansches 26, 28,
welcher durch die Stufe 36 in zwei halbkreisförmige,
plane Anlageteilbereiche 37a, 37b aufgeteilt ist.
Die Anlageteilbereiche 37a, 37b sind axial gegeneinander
versetzt und liegen somit in parallelen, um die Stufenhöhe
zueinander versetzten Ebenen. Jeder Teilanlagebereich erstreckt
sich über einen azimutalen Winkelbereich von 180°,
wodurch sich ein achsensymmetrischer Aufbau in Bezug auf eine in 4 nicht
dargestellte Hochachse des in 3 eingezeichneten
Achsenkreuzes B ergibt. Des Weiteren ist insbesondere aus 4 erkennbar, dass
durch die Nut 40 der Anlagebereich eines jeweiligen Trennflansches 26, 28 bzw.
die Anlageteilbereiche 37a, 37b in einen radial
innen liegenden Teil und einen radial außen liegenden Teil
geteilt sind. Würde der jeweilige Trennflansch 26, 28,
etwa durch Planschleifen des erhabenen Teils des Anlagebereichs, manipuliert,
so würde dies eine feststellbare Undichtheit der Einrichtung 24 zur
Folge haben.
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Wie
insbesondere aus den Darstellungen der 3 und 4 erkennbar,
weisen die Trennflansche 26, 28 jeweils eine einzählige
Rotationssymmetrie derart auf, dass sie nur durch Drehung eines
vollen Kreiswinkels von 360° wieder zur Deckung mit sich
selbst gebracht werden können. Somit ist eine azimutale
Orientierung der in Verbindungsanordnung befindlichen Trennflansch 26, 28 relativ
zueinander eindeutig festlegt und es resultiert eine praktisch unverwechselbare
Paarbildung der miteinander verbundenen Abgasbehandlungseinheiten 12, 20.
Derselbe Effekt lässt sich natürlich generell
mit Trennflanschen 26, 28 erreichen, welche eine
einzählige Rotationssymmetrie aufweisen. Beispielsweise
können die Trennflansche 26, 28 als Lochflansche ausgebildet
sein, wobei die azimutale Anordnung der Flanschlöcher in
diesem Fall ebenfalls bevorzugt eine einzählige Rotationssymmetrie
aufweist. Ansonsten können die Trennflansche 26, 28 durchaus herkömmlich
ausgebildet sein. Trennflansche mit einzähliger Rotationssymmetrie,
insbesondere in Lochflanschausführung, und in Kombination
mit einem oder mehreren der vorstehend im Zusammenhang mit den ausführlicher
beschriebenen Stufenflanschen können ebenfalls zu dem genannten
Einsatzzweck verwendet werden.
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Obschon
nicht unbedingt bevorzugt, kann eine mit ausreichender statistischer
Sicherheit unvertauschbar ausgebildete Zusammengehörigkeit
von erster Abgasbehandlungseinheit 12 und zweiter Abgasbehandlungseinheit 20 auch
durch eine zweizählig oder dreizählig ausgestaltete
Rotationssymmetrie der Trennflansche erzielt werden. Allgemein kann eine
n-zählige Symmetrie ausreichen, wobei n vorzugsweise im
niedrigen einstelligen Bereich liegt. Insbesondere ist es dabei
vorteilhaft, wenn n ungeradzahlig ist. Auf diese Weise ist es ebenfalls
statisch gesehen relativ unwahrscheinlich, dass nach einer erfolgten
Trennung von zwei zusammen montierten Abgasbehandlungseinheiten 12, 20 eine
dieser Abgasbehandlungseinheiten 12, 20 wieder
mit einer paarfremden anderen Abgasbehandlungseinheit ordnungsgemäß verbunden
werden kann. Bei einer n-zahligen Symmetrie weisen die Verbindungselemente 26, 28 jeweils 2n korrespondierende
stufenförmige Absätze auf. Eine mehrzählige
Symmetrie kann bei Verwendung einer Lochflanschverbindung Vorteile
aufweisen, bei welcher jeder Flansch dann n Löcher in n-zähliger
Symmetrie aufweisen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Abgasnorm
BIN 5 [0013]
- - BIN 5 [0013]
- - Norm BIN 5 [0042]