DE102005019182B4 - Exhaust gas purification device and method for its production - Google Patents
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Abstract
Abgasreinigungsvorrichtung für Fahrzeuge, mit einem gasdurchströmten Einleger, einem den Einleger umgebenden, rohrförmigen inneren Gehäuse (14), das eine einwärts gerichtete Klemmkraft auf den Einleger ausübt, und einem das innere Gehäuse (14) umgebenden, rohrförmigen äußeren Gehäuse (16), das eine einwärts gerichtete Klemmkraft auf das innere Gehäuse (14) ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuse (14, 16) ein Abstandshalter (30) vorgesehen ist, der sich durch Deformation des äußeren Gehäuses (16) in die Außenseite des inneren Gehäuses (14) drückt, um dieses abschnittsweise plastisch zu deformieren. An exhaust gas purification device for vehicles, comprising a gas-filled insert, a liner-shaped inner housing (14) surrounding the insert, which exerts an inwardly directed clamping force on the insert, and a tubular outer housing (16) surrounding the inner housing (14) inwardly directed clamping force exerted on the inner housing (14), characterized in that between the inner and the outer housing (14, 16) a spacer (30) is provided, which by deformation of the outer housing (16) in the outside of the inner housing (14) presses to deform this sectionally plastically.
Description
Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für Fahrzeuge und ein Verfahren zu deren Herstellung.The invention relates to an exhaust gas purification device for vehicles and a method for their production.
Abgasreinigungsvorrichtungen sind in diesem Zusammenhang üblicherweise Abgaskatalysatoren, Dieselpartikelfilter oder Kombinationen aus beiden. Diesen Abgasreinigungsvorrichtungen gemeinsam ist wenigstens ein Einleger in Form eines druckempfindlichen, gasdurchstömten Substrates oder Filter, welches radial in einem Außengehäuse unter Zwischenschaltung eines elastischen Ausgleichselements (üblicherweise als Lagermatte bezeichnet) geklemmt ist. Diese radiale Klemmung positioniert den Einleger in radialer als auch axialer Richtung im Außengehäuse. Das Außengehäuse selbst ist ein zylindrisches Blechrohr, das nach dem Einstecken des Einlegers radial oder, allgemeiner, seitlich einwärts plastisch deformiert wird. Diese Deformation wird auch Canning genannt.Emission control devices in this context are usually catalytic converters, diesel particulate filters or combinations of both. Common to these exhaust gas purification devices is at least one insert in the form of a pressure-sensitive, gas-permeated substrate or filter, which is clamped radially in an outer housing with the interposition of an elastic compensation element (usually referred to as a bearing mat). This radial clamping positions the insert in the radial and axial directions in the outer housing. The outer housing itself is a cylindrical sheet metal tube which is deformed radially after insertion of the insert radially or, more generally, laterally inwardly. This deformation is also called canning.
Eine besondere Ausführungsform des Cannings ist das sogenannte Schrumpfen, bei dem ringsegmentartige Klemmbacken, die sich zu einem Ring ergänzen und das Außengehäuse umgeben, einwärts bewegt werden und das Außengehäuse plastisch deformieren.A particular embodiment of the cannings is the so-called shrinking, in which ring-segment-like clamping jaws, which complement each other to form a ring and surround the outer casing, are moved inwardly and plastically deform the outer casing.
Ein anderes Verfahren, das aber nicht wie die das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren mit einem von Hause aus geschlossen umlaufendem Gehäuse arbeitet, ist das sogenannte Wickeln. Hier wird ein Blechmantel um den Einleger gewickelt und erst anschließend geschlossen und verschweißt.Another method, but does not work as the present inventive method with a closed-by-the-house encircling housing is the so-called winding. Here, a metal jacket is wrapped around the insert and only then closed and welded.
Aus der
In der
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abgasreinigungsvorrichtung zu schaffen, die sich durch eine bessere thermische Isolierung und eine verbesserte Dauerhaltbarkeit auszeichnet. Darüber hinaus soll die Körperschallabstrahlung wenn möglich verbessert werden.The object of the invention is to provide an exhaust gas purification device, which is characterized by a better thermal insulation and improved durability. In addition, the structure-borne sound radiation should be improved if possible.
Diese Aufgabe wird durch eine Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by an exhaust gas purification device according to claim 1.
Während bei den bisherigen Abgasreinigungsvorrichtungen der Einleger in einem einwandigen Gehäuse untergebracht ist, sieht die Erfindung vor, das Außengehäuse aus wenigstens zwei ineinandergeschachtelten, einzelnen, rohrförmigen, vorzugsweise vor dem Deformieren schon geschlossen umlaufenden Gehäusen zu bilden.While in the previous exhaust gas cleaning devices, the insert is housed in a single-walled housing, the invention provides, the outer housing of at least two nested, individual, tubular, already closed before deforming encircling enclosures.
Der Abstandshalter kann aus dem zuvor erwähnten Isoliermaterial hergestellt sein, muß es aber nicht. Wenn sich der Abstandshalter in das innere Gehäuse eindrückt, erhält das innere Gehäuse auf seiner Außenseite eine Textur, das heißt eine durch Spitzen und Täler gebildete Oberflächenstruktur. Mit dieser Oberflächenstruktur ergibt sich zwischen dem Abstandshalter und dem inneren Gehäuse zusätzlich zur Klemmverbindung auch eine Art Formschlußverbindung, die die Verschiebbarkeit der Teile zueinander deutlich reduziert.The spacer may be made of the aforementioned insulating material, but need not be. When the spacer presses into the inner housing, the inner housing on its outside receives a texture, that is, a surface structure formed by peaks and valleys. With this surface structure results between the spacer and the inner housing in addition to the clamping connection, a kind of positive connection, which significantly reduces the displaceability of the parts to each other.
Bei bisherigen Abgasreinigungsvorrichtungen werden Blechrohre mit typischerweise über 1,0 bis 1,5 mm Dicke als Außengehäuse vorgesehen. Bei der Erfindung werden die beiden Gehäuse mit üblicherweise jeweils deutlich geringerer Dicke ausgeführt. Durch die Sandwichkonstruktion kann eine externe Isolationsschale entfallen, wodurch sich auch im Querschnitt gesehen geringere Außenabmessungen ergeben. Die Sandwichkonstruktion sorgt für eine thermische Isolierung und zusätzlich für eine verringere Körperschallabstrahlung. Isolationsbleche neigen typischerweise dazu, abzureißen, wenn beidseitiges Schweißen als Fügeverfahren verwendet wird. Diese Isolationsbleche können auch zur Geräuschentwicklung beitragen, wenn eine einseitige Schweißung und ein Loslager auf der anderen Seite verwendet werden. Durch den möglichen Entfall des Isolationsbleches bei Verwendung der erfindungsgemäßen Sandwichkonstruktion werden beide möglichen Störquellen ausgeschlossen und damit die Dauerhaltbarkeit des Bauteils erhöht.In previous exhaust gas cleaning devices, sheet metal pipes with typically over 1.0 to 1.5 mm thickness are provided as outer housing. In the invention, the two housings are usually designed with each significantly lower thickness. Due to the sandwich construction, an external insulation shell can be dispensed with, which also results in smaller external dimensions seen in cross-section. The sandwich construction ensures thermal insulation and, in addition, reduced structure-borne sound radiation. Insulation sheets typically tend to break when double-sided welding is used as the joining method. These insulation sheets can also contribute to the noise when using a one-sided weld and a floating bearing on the other side. Due to the possible omission of the insulating sheet when using the sandwich construction according to the invention both possible sources of interference are excluded and thus increases the durability of the component.
Zu betonen ist, dass die Erfindung nicht auf nur zwei ineinandergesteckte Gehäuse beschränkt ist. Vielmehr können auch drei oder mehr dünne Gehäuse entsprechend der Erfindung ineinander gesteckt und gegenseitig geklemmt werden.It should be emphasized that the invention is not limited to only two nested housings. Rather, three or more thin housing according to the invention can be plugged into each other and clamped.
Bei der bevorzugten Ausführungsform haben das innere und das äußere Gehäuse jeweils eine Dicke von weniger als 0,7 mm, vorzugsweise nur etwa 0,5 mm. Durch die geringe Wanddicke lassen sich auch die durch die Deformation erzeugten Haltedrücke zur Arretierung des Einlegers in sehr engen, vorbestimmbaren Grenzen bei der Fertigung einstellen.In the preferred embodiment, the inner and outer casings each have a thickness of less than 0.7 mm, preferably only about 0.5 mm. Due to the small wall thickness, the holding pressures generated by the deformation for locking the insert can be set in very narrow, predeterminable limits during production.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist nämlich das innere und/oder das äußere Gehäuse durch Aufbringen einer einwärts gerichteten Kraft deformiert oder kalibriert, um die Klemmkraft zu erzeugen.Namely, according to the preferred embodiment, the inner and / or the outer housing is by applying an inwardly directed force deformed or calibrated to produce the clamping force.
Wie bereits erläutert, wird üblicherweise zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuse wenigstens ein Hohlraum vorgesehen sein, der zumindest die Körperschallabstrahlung stark reduziert. Axial angrenzend an die Nut können das innere und das äußere Gehäuse unmittelbar einander berühren.As already explained, it is customary to provide at least one cavity between the inner and the outer housing which greatly reduces at least the structure-borne sound radiation. Axially adjacent to the groove, the inner and outer housings can directly contact each other.
Auch die thermische Isolierung wird verbessert, indem beispielsweise der Hohlraum als Luftspalt ausgeführt ist, d.h. nur luftgefüllt ist.Also, the thermal insulation is improved, for example by the cavity is designed as an air gap, i. only air filled.
Darüber hinaus kann dann der Hohlraum aber auch mit einem thermischen Isoliermaterial gefüllt sein, z.B. Fasermaterial, einer Papierschicht oder einem pulverförmigen Material. Als pulverförmiges Material werden insbesondere Werkstoffe auf Basis hochdisperser Kieselsäure eingesetzt, welche für eine hervorragende Isolierung sorgen.In addition, however, then the cavity may also be filled with a thermal insulating material, e.g. Fiber material, a paper layer or a powdery material. In particular, materials based on highly dispersed silicic acid are used as the powdery material, which provide excellent insulation.
Die thermische Isolierung ist ebenso vorteilhaft einsetzbar bei Abgasreinigungsvorrichtungen, bei denen mehrere Einleger in einem Gehäuse untergebracht sind und eine Meßsonde zwischen den Einlegern eingebracht werden muß. Typischerweise ist die Isolierung des Zwischenbereichs mit der Sondenbuchse bei solchen Konstruktionen sehr aufwendig, aber oftmals notwendig, um eine zu starke Temperaturbelastung umliegender Bauteile zu vermeiden. Die Verwendung der Sandwichkonstruktion ermöglicht ein sehr einfaches und kostengünstiges Einbringen einer Sondenbuchse mit Isolierung. Dabei wird ein Loch in beide Gehäuse und die Isolierung (falls vorhanden) eingebracht und die Sondenbuchse mit einem oder beiden Gehäusen gefügt.The thermal insulation is also advantageously used in exhaust gas purification devices in which a plurality of depositors are housed in a housing and a probe must be inserted between the inserts. Typically, the isolation of the intermediate region with the probe bushing in such constructions is very expensive, but often necessary in order to avoid excessively high temperature loading of surrounding components. The use of the sandwich construction allows a very simple and inexpensive insertion of a probe socket with insulation. In doing so, a hole is made in both housings and the insulation (if present) and the probe socket is fitted with one or both housings.
Der zuvor erwähnte Hohlraum ist zum Beispiel eine umlaufende, nur im Bereich des Einlegers vorgesehene Nut. Die Nut wird durch die plastische Verformung des inneren und/oder äußeren Gehäuses erzeugt.The aforementioned cavity is, for example, a circumferential groove provided only in the region of the insert. The groove is created by the plastic deformation of the inner and / or outer housing.
Gegebenenfalls kann sich der Abstandshalter bis zur Innenseite des inneren Gehäuses durchdrücken, um so auch auf der Innenseite eine Textur zu erzeugen, die der besseren Halterung des Einlegers dient.Optionally, the spacer can press through to the inside of the inner housing, so as to produce on the inside a texture that serves to better support the insert.
Der Abstandshalter hat beispielsweise eine Art Gitterstruktur, also unterschiedlich dicke Abschnitte und/oder unterschiedlich harte Abschnitte, die sich dann unterschiedlich tief in das innere Gehäuse eindrücken.The spacer has, for example, a kind of lattice structure, that is, sections of different thicknesses and / or different hard sections, which then press into the inner housing at different depths.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Einleger und dem inneren Gehäuse ein elastischer Ausgleichskörper, insbesondere eine Lagermatte geklemmt, die den Druck auf den spröden Einleger gleichmäßig verteilt.According to the preferred embodiment, an elastic compensating body, in particular a bearing mat is clamped between the insert and the inner housing, which distributes the pressure evenly on the brittle insert.
Wie bereits erwähnt, sollten das innere und/oder das äußere Gehäuse ein umfangsmäßig von Hause aus geschlossenes, zylindrisches Rohr sein, insbesondere ein Blechrohr.As already mentioned, the inner and / or outer housing should be a circumferentially closed, cylindrical pipe, in particular a sheet metal pipe.
Die Erfindung schafft auch ein sehr einfaches Verfahren zum Herstellen einer Abgasreinigungsvorrichtung nach der Erfindung. Hierfür sind zwei unterschiedliche Ansätze gewählt.The invention also provides a very simple method of manufacturing an exhaust gas purification device according to the invention. For this purpose, two different approaches are chosen.
Der erste Ansatz sieht vor, daß der Einleger in das innere Gehäuse eingeschoben und das innere Gehäuse durch eine von außen ausgeübte Kraft einwärts plastisch deformiert wird, um den Einleger im Inneren des Gehäuses zu klemmen. Anschließend wird das äußere Gehäuse über das innere Gehäuse gestülpt und durch eine von außen ausgeübte Kraft einwärts plastisch deformiert, um die Einheit aus Einleger und innerem Gehäuse im äußeren Gehäuse zu klemmen.The first approach is to insert the insert into the inner housing and plastically deform the inner housing inwardly by an externally applied force to clamp the insert inside the housing. Thereafter, the outer housing is slipped over the inner housing and plastically deformed inwardly by an externally applied force to clamp the insert and inner housing assembly in the outer housing.
Das innere und das äußere Gehäuse haben hierbei jeweils eine Dicke von weniger als 0,7 mm.The inner and the outer housing each have a thickness of less than 0.7 mm.
Ein zweiter Ansatz sieht vor, daß die plastische Deformation von innerem und äußerem Gehäuse in einem Arbeitsschritt erfolgt und nicht, wie gerade erläutert, in zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten. Hierzu werden der Einleger und das innere Gehäuse in das äußere Gehäuse gesteckt. Das innere und das äußere Gehäuse werden dann durch eine von außen auf das äußere Gehäuse ausgeübte Kraft einwärts plastisch deformiert, um den Einleger und das innere Gehäuse zu klemmen.A second approach provides that the plastic deformation of the inner and outer housing takes place in one step and not, as just explained, in two successive steps. For this purpose, the insert and the inner housing are inserted into the outer housing. The inner and outer housings are then plastically deformed inwardly by a force applied externally to the outer housing to clamp the insert and the inner housing.
Bei beiden Verfahren läßt sich der Hohlraum zwischen den Gehäusen auf einfache Weise herstellen. Dies erfolgt praktisch automatisch mit der Deformation des inneren und äußeren Gehäuses, wenn ein elastisches Ausgleichselement zwischen Einleger und innerem Gehäuse vorgesehen ist.In both methods, the cavity between the housings can be produced in a simple manner. This is done virtually automatically with the deformation of the inner and outer housings when an elastic compensating element is provided between the insert and the inner housing.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- -
1 eine Längsschnittansicht durch eine durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte, erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung, - -
2 und3 aufeinanderfolgende Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform, - -
4 und5 aufeinanderfolgende Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform, - -
6 eine Schnittansicht durch eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform - -
7 eine Schnittansicht durch eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform, mit zwei axial beabstandeten Substraten und - -
8 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
- -
1 FIG. 3 is a longitudinal sectional view through an exhaust gas purification device according to the invention produced by the method according to the invention, FIG. - -
2 and3 successive steps of the method according to the invention according to a first embodiment, - -
4 and5 successive steps of the method according to the invention according to a second embodiment, - -
6 a sectional view through an exhaust gas purification device according to a second embodiment - -
7 a sectional view through an exhaust gas purification device according to a third embodiment, with two axially spaced substrates and - -
8th a sectional view through an inventive exhaust gas purification device according to a fourth embodiment.
In
Kernstück der Abgasreinigungsvorrichtung ist ein langgestrecktes, zylindrisches Substrat
Das Außengehäuse ist zweiwandig aufgebaut und umfaßt ein inneres Gehäuse
Stromaufwärts und stromabwärts sind ein Einströmtrichter
Zwischen dem inneren Gehäuse
Der als umlaufende Nut ausgeführte Hohlraum
Die Herstellung der Abgasreinigungsvorrichtung wird gemäß eines ersten Verfahrens anhand der
In einem ersten Verfahrensschritt wird das Substrat
Anschließend werden auf dem Umfang verteilte Druckbacken
Anschließend kann das thermische Isoliermaterial
Eine alternative Ausführungsform (
Um die Verbindung zwischen dem inneren und dem äußeren Gehäuse
Der Abstandshalter
Beim Ausführungsbeispiel nach
Eine Kombination aus einem Abgaskatalysator und einem Dieselpartikelfilter ist in den
Die Herstellung der Abgasreinigungsvorrichtung nach
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