DE102007002376A1

DE102007002376A1 - Verfahren zur Herstellung einer abgasführenden Vorrichtung sowie Werkzeug zur Herstellung einer abgasführenden Vorrichtung

Info

Publication number: DE102007002376A1
Application number: DE200710002376
Authority: DE
Inventors: Erich Forster
Original assignee: ArvinMeritor Emissions Technologies GmbH
Current assignee: Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-07-17
Also published as: WO2008086986A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer abgasführenden Vorrichtung, insbesondere einer Abgasreinigungsvorrichtung, die einen Außengehäusemantel (14) mit einem darin geklemmten länglichen Einleger (12) hat, wird der Einleger (12) in ein Werkzeug zur Montage des Außengehäusemantels (14) eingebracht, in Längsrichtung (L) relativ zum Außengehäusemantel bewegt und ausgerichtet und im Außengehäusemantel (14) geklemmt. Ein weiteres Verfahren sieht vor, den Einleger (12) als Einheit aus zwei axial hintereinander angeordneten abgasdurchströmten Substraten (16, 18) mit einem dazwischen angeordneten elastischen Abstützelement (20) zu fertigen, das Abstützelement (20) durch axiale Kraftbeaufschlagung der Substrate (16, 18) vorzuspannen und den Einleger (12) im Außengehäusemantel (14) zu montieren. Außerdem werden zwei Werkzeuge beschrieben, in denen die erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt werden können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer abgasführenden Vorrichtung, insbesondere einer Abgasreinigungsvorrichtung, die einen Außengehäusemantel mit einem darin geklemmten länglichen Einleger hat. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Werkzeug zur Herstellung einer abgasführenden Vorrichtung, die einen Einleger in einem Außengehäusemantel aufweist, sowie ein Werkzeug zum Stopfen eines länglichen Einlegers einer abgasführenden Vorrichtung in einen vorgefertigten Außengehäusemantel.
Die abgasführenden Vorrichtungen, um die es sich bei der Erfindung handelt, sind beispielsweise Schalldämpfer, insbesondere aber Abgasreinigungsvorrichtungen wie Katalysatoren oder Partikelfilter bzw. Kombinationen aus diesen. In solchen Vorrichtungen sind gegen radialen Druck empfindliche Einleger untergebracht, bei denen es sich in der Regel um axial durchströmte Keramiksubstrate handelt, die mit einem elastischen Ausgleichselement in Form einer Lagermatte umwickelt sein können. Dabei kann ein Einleger auch mehrere axial hintereinander angeordnete Substrate aufweisen, die in einem gemeinsamen Außengehäusemantel (Umfangsabschnitt des Außengehäuses) aufgenommen sind. Der Einleger wird durch radiale Klemmung im Außengehäusemantel gehalten, wobei eine zusätzliche axiale Abstützung, z. B. durch axial neben dem Einleger angeordnete Drahtgestrickringe üblich ist.
Das Einbringen und Klemmen des Einlegers im Außengehäusemantel erfolgt beispielsweise durch sogenanntes Wickeln. Hierbei wird zunächst ein Außengehäusemantel aus Blech vorgeformt. Anschließend wird der Einleger in den vorgeformten Blechmantel eingelegt, der Blechmantel fest um den Einleger gewickelt und dann geschlossen, z. B. verschweißt. Nach dem Schließen des Mantels wird an beiden Stirnseiten des Einlegers ein seitliches Abstützelement in Form eines Drahtgestrickrings eingesetzt, weshalb der Mantel eine etwas größere axiale Länge als der Einleger aufweist. Nach Einbringen der Drahtgestrickringe werden die Enden des Blechmantels mit je einem Endkonus verschweißt und der Außengehäusemantel dadurch fertiggestellt.
Um den Einleger im Außengehäusemantel zu positionieren, wird der Einleger bislang an einem axialen Ende im Werkzeug gegen einen Anschlag geschoben und anschließend mit dem Außengehäusemantel umwickelt, wodurch auf der dem Anschlag zugewandten Seite ein exakt definierter Gehäuseüberstand gegenüber dem Einleger erzielt wird. Herstellungsbedingt weisen jedoch die Einleger (bzw. die Substrate) und auch die Mantelbleche gewisse Längentoleranzen auf. Insbesondere im Fall eines Einlegers mit mehreren axial hintereinander angeordneten Substraten können sich die Toleranzen zu Abweichungen von mehr als ± 2 mm addieren. Daher ist der auf der dem Anschlag entgegengesetzten Seite des Einlegers gebildete Mantelüberstand großen Schwankungen unterworfen, da sich hier alle Toleranzen der einzelnen Bauteile addieren. Die axiale Toleranz kann beispielsweise durch den hier eingesetzten Drahtgestrickring ausgeglichen werden, wozu im Fall eines sehr kurzen Einlegers ein besonders dicker und daher teurer Drahtgestrickring erforderlich ist. In Extremfällen ist ein Ausgleich gar nicht möglich, da mit der Dicke bzw. Komprimierung des Drahtgestrickrings auch die durch diesen auf den Einleger ausgeübte Haltekraft zunimmt, die jedoch aufgrund der Druckempfindlichkeit des Einlegers einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten darf.
Die Erfindung schafft ein Verfahren bzw. ein Werkzeug zum Herstellen einer abgasführenden Vorrichtung, die sich durch eine sichere axiale Abstützung des Einlegers im Außengehäusemantel bei geringen Fertigungskosten auszeichnet.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird dies durch folgende Verfahrensschritte erreicht:

a) Der Einleger wird in ein Werkzeug zur Montage des Außengehäusemantels eingebracht,
b) der Einleger oder der Außengehäusemantel wird in Längsrichtung relativ zum jeweils anderen der beiden Teile (d. h. zum Außengehäusemantel bzw. zum Einleger) verschoben und zu ihm ausgerichtet, und
c) der Einleger wird im Außengehäusemantel geklemmt.

Vorzugsweise wird der Einleger relativ zum Außengehäusemantel verschoben und ausgerichtet. Aufgrund der axialen Ausrichtung des Einlegers relativ zum Außengehäusemantel verteilt sich die herstellungsbedingte Gesamtlängentoleranz gleichmäßig auf beide axiale Enden des Außengehäusemantels, d. h. der Überstand des Außengehäusemantels relativ zum Einleger weist gegebenenfalls dieselbe Abweichung vom Nennwert auf, die jedoch verglichen mit der Abweichung bei einer gemäß dem Stand der Technik hergestellten Vorrichtung nur halb so groß ist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren können deshalb auf beiden Seiten des Einlegers preiswerte herkömmliche, und vor allem gleiche Drahtgestrickringe verwendet werden, da aufgrund der kleineren Toleranzen geringere Anforderungen an die Anpassungsfähigkeit der Drahtgestrickringe gestellt werden. Dadurch lassen sich die Fertigungskosten senken. Insbesondere können beide Drahtgestrickringe auf das gleiche Maß verdichtet werden, wodurch sie die gleiche Vorspann- bzw. Haltekraft ausüben und den Einleger in Axialrichtung sicher im Außengehäusemantel festlegen.
Vorzugsweise wird der Einleger relativ zum Außengehäusemantel zentriert, d. h., der Überstand des Außengehäusemantels relativ zum Einleger ist an beiden axialen Enden gleich.
Alternativ hierzu läßt sich aber auch ein gewünschter axialer Versatz zwischen Einleger und Außengehäusemantel erzielen. Ein solcher axialer Versatz zur zentrierten Positionierung kann vorteilhaft sein, um im Fahrbetrieb auftretende Belastungen (z. B. Gasgegendruck) zu kompensieren.
Wie bereits eingangs erwähnt, umfaßt der Einleger wenigstens ein abgasdurchströmtes Substrat. Dieses kann wahlweise mit einem elastischen Ausgleichselement in Form einer Lagermatte umwickelt sein, wobei unter dem Einleger dann die gesamte vorgefertigte Einheit aus Substrat und Lagermatte zu verstehen ist.
Die Vorrichtung kann ein Abgaskatalysator, ein Partikelfilter oder eine Kombination aus beiden sein. Als Außengehäusemantel wird insbesondere ein Blechgehäuse verwendet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Einleger eine Einheit aus zwei axial hintereinander angeordneten abgasdurchströmten Substraten mit einem dazwischen angeordneten elastischen Abstützelement, insbesondere einem Drahtgestrickring, auf. Gerade in diesem Anwendungsfall, bei dem sich die Längentoleranzen der Substrate addieren und so Toleranzen von ± 2 mm allein durch die Substrate entstehen können, bietet das erfindungsgemäße Verfahren große Vorteile. Wieder kann jedes Substrat einzeln oder die gesamte Einheit zusätzlich mit einer Lagermatte umwickelt sein.
Vorteilhaft wird das Abstützelement beim Zentrieren vorgespannt, also bereits vor der Klemmung des Einlegers im Außengehäusemantel. Auf diese Weise lassen sich Verschiebungen der Substrate relativ zueinander im späteren Betrieb vermeiden.
Eine besonders einfache Verfahrensvariante ergibt sich dadurch, daß die Zentrierung des Einlegers rein mechanisch erfolgt.
Die Erfindung sieht gemäß der bevorzugten Ausführungsform vor, daß der Einleger axial verschieblich zwischen zwei gleichmäßig aufeinander zu beweglichen Anschlägen gelagert ist. Im Schritt b) und vor Schritt c) bewegen sich die beiden Anschläge aufeinander zu, und derjenige Anschlag, der näher am Einleger ist, schiebt diesen in Richtung zum zweiten Anschlag, bis schließlich beide Anschläge stirnseitig an dem Einleger anstoßen und die Ausrichtung erzielt ist. Natürlich könnte auch umgekehrt der Einleger stationär gehalten werden und der Außengehäusemantel entsprechend axial relativ zum Einleger verschoben werden, um die beiden Teile oder besser gesagt Baugruppen relativ zueinander auszurichten.
Alternativ kann zur Zentrierung des Einlegers dessen Position relativ zum Außengehäusemantel gemessen werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung einer abgasführenden Vorrichtung mit den folgenden Schritten vor:

a) Fertigen des Einlegers als Einheit aus zwei axial hintereinander angeordneten abgasdurchströmten Substraten mit einem dazwischen angeordneten elastischen Abstützelement,
b) Vorspannen des Abstützelements durch axiale Kraftbeaufschlagung der Substrate und
c) Montieren des Einlegers im Außengehäusemantel.

Durch dieses Verfahren ist sichergestellt, daß das zwischen den Substraten angeordnete Abstützelement bereits vor der Montage des Einlegers im Außengehäusemantel auf ein gewünschtes Maß verdichtet und dadurch die zu erzielende Haltekraft erreicht wird. So sind die Substrate in Axialrichtung sicher gehalten, wodurch unerwünschte Verschiebungen der Substrate relativ zueinander (insbesondere im Betrieb) vermieden werden.
Um eine unerwünschte Entspannung des Abstützelements zu verhindern, wird dieses vorzugsweise während der Montage des Einlegers im Außengehäusemantel unter Vorspannung gehalten.
Auch hier ist das Abstützelement z. B. ein Drahtgestrickring.
Beide erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich mit verschiedenen, an sich bekannten Verfahren zur Erzeugung bzw. Montage des Außengehäusemantels kombinieren. Insbesondere kann der Außengehäusemantel, wie bereits eingangs erwähnt, durch Wickeln um den Einleger erzeugt werden.
Daneben ist auch ein sogenanntes Kalibrieren möglich. Hierbei wird von außen am Umfang eines vorgefertigten geschlossenen Rohrgehäuses gegen dieses gedrückt, um es plastisch zu deformieren und gegen den Einleger zu pressen.
Eine weitere Möglichkeit sieht einen Außengehäusemantel aus mehreren Schalen vor, die gegen den Einleger gepreßt und anschließend aneinander befestigt werden.
Der Einleger kann auch zusammen mit den Stirnwänden des Gehäuses in das Werkzeug eingesetzt und durch das Werkzeug relativ zum Außengehäusemantel positioniert bzw. zentriert werden.
In einer anderen bevorzugten Verfahrensvariante wird der Einleger in Längsrichtung in einen vorgefertigten zylindrischen Außengehäusemantel gestopft.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht ein Werkzeug zur Herstellung einer abgasführenden Vorrichtung vor, die einen Einleger in einem Außengehäusemantel aufweist, mit zwei in Längsrichtung des Einlegers beweglichen axialen Anschlägen, zwischen denen der Einleger aufgenommen wird, und einer Aufnahme für den Außengehäusemantel, wobei die beweglichen Anschläge miteinander gekoppelt sind und über einen gemeinsamen Antrieb gleichförmig gegensinnig axial bewegt werden können, um den Einleger axial relativ zur Aufnahme für den Außengehäusemantel zu zentrieren. Da sich die beweglichen Anschläge gleichmäßig in Axialrichtung aufeinander zu bewegen, ist es unerheblich, in welcher Lage der Einleger anfangs zwischen den Anschlägen eingelegt wird, da die Ausrichtung oder Zentrierung durch die gegenläufige Bewegung mit gleicher Geschwindigkeit automatisch erfolgt. Wie auch beim erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 1 halbieren sich dadurch die Toleranzen beim seitlichen Mantelüberstand mit allen daraus resultierenden Vorteilen. Zudem ist das erfindungsgemäße Werkzeug besonders einfach und damit kostengünstig aufgebaut. Insbesondere lassen sich die beweglichen Anschläge leicht in ein herkömmliches Werkzeug zur Herstellung einer abgasführenden Vorrichtung integrieren, etwa in eine Wickelvorrichtung oder eine Kalibriervorrichtung, wodurch sich neben einer Kosten- auch eine Zeitersparnis ergibt, da das Ausrichten oder Zentrieren nahezu gleichzeitig mit dem Schließen des Gehäuses erfolgen kann. Wie bereits zuvor angedeutet, so kann auch beim erfindungsgemäßen Werkzeug der Außengehäusemantel durch die Anschläge verschoben werden, wogegen der Einleger raumfest gehalten wird. Dies ist nur eine Frage des jeweiligen Bezugssystems.
Eine besonders einfache Ausgestaltung erhält man dadurch, daß zwei positionsfeste Anschläge vorgesehen sind, die die Position des Außengehäusemantels vorgeben und die Aufnahme für den Außengehäusemantel bilden.
Vorzugsweise haben die positionsfesten Anschläge je eine in etwa mittige Ausnehmung, durch die sich die beweglichen Anschläge erstrecken. Dadurch ergibt sich ein platzsparender Aufbau.
Um die Vorspannung eines Abstützelements im Fall eines Einlegers mit zwei Substraten unmittelbar steuern bzw. regeln zu können, kann wenigstens ein beweglicher Anschlag mit einer Kraftmeßdose gekoppelt sein.
Ein besonders einfacher Antrieb ergibt sich, wenn die beweglichen Anschläge über eine gemeinsame Spindel angetrieben werden, wobei den Anschlägen Spindelabschnitte mit gegenläufigen Gewinden zugeordnet sind. Dadurch kann der Einleger ohne Zuhilfenahme einer elektronischen Steuerungseinheit zentriert werden.
Die Spindel wird z. B. über einen Elektromotor mit steuerbarem Drehmoment angetrieben.
In alternativer Ausgestaltung sind die beweglichen Anschläge über ein Scherengestänge miteinander gekoppelt. Dieses bzw. die beweglichen Anschläge werden z. B. pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch angetrieben.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht ein Werkzeug zum Stopfen eines länglichen Einlegers einer abgasführenden Vorrichtung in einen vorgefertigten Außengehäusemantel vor, das eine Halterung für den Außengehäusemantel aufweist, einen beweglichen Stempel zum stirnseitigen Einschieben des Einlegers in den Außengehäusemantel sowie eine Meßvorrichtung, die die Position des Einlegers relativ zum Außengehäusemantel mißt. Anhand der Meßdaten wird der Einleger beim Stopfen im Außengehäusemantel zentriert.
Vorzugsweise ist eine Steuerung vorgesehen, die die Meßdaten erfaßt und auswertet. Diese Steuerung kann beispielsweise auch mit dem Stempel zum Einschieben des Einlegers gekoppelt sein.
Insbesondere ist die Meßvorrichtung so ausgebildet, daß sie beim Stopfen die Abstände zwischen jedem stirnseitigen Ende des Einlegers und dem zugehörigen Ende des Außengehäusemantels bestimmt, und die gemessenen Abstände werden in der Steuerung miteinander verglichen, wobei das Stopfen beendet wird, sobald die gemessenen Abstände übereinstimmen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Einleger zentriert im Außengehäusemantel.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnung. In dieser zeigt:
1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Werkzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einem noch nicht zentrierten Einleger;
2 eine teilweise geschnittene Ansicht des Werkzeugs aus 1, jedoch nach dem Zentrieren des Einlegers;
3a und 3b teilweise geschnittene Ansichten eines Werkzeugs ähnlich 1, jedoch in einer abgewandelten Ausgestaltung bei verschiedenen Anwendungen;
4 eine teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Stopfwerkzeugs während des Stopfvorgangs einer abgasführenden Vorrichtung; und
5 eine Schnittansicht der abgasführenden Vorrichtung aus 4 nach Beendigung des Stopfvorgangs.
1 zeigt ein Werkzeug 10, das zum Herstellen einer abgasführenden Vorrichtung, insbesondere zur Montage eines Einlegers 12 der abgasführenden Vorrichtung in einem Außengehäusemantel 14, dient. Der Einleger 12 weist hier zwei axial hintereinander angeordnete abgasdurchströmte Substrate 16 und 18 auf, zwischen denen ein elastisches Abstützelement 20 in Form eines Drahtgestrickrings angeordnet ist. Das Substrat 16 dient z. B. als Partikelfilter, das Substrat 18 als Oxidationskatalysator. Abweichend von der in 1 gezeigten Darstellung kann jedes Substrat 16, 18 von einer Lagermatte umgeben sein.
Das Werkzeug 10 hat eine Aufnahme 22 für den Außengehäusemantel 14, die durch zwei positionsfeste Anschläge 24 begrenzt ist, welche somit die Position des Außengehäusemantels 14 in der Vorrichtung 10 vorgeben. Jeder der positionsfesten Anschläge 24 hat eine in etwa mittige Ausnehmung 26, durch die sich je ein beweglicher axialer Anschlag 28 bzw. 29 erstreckt. Zwischen den beweglichen Anschlägen 28, 29 wird der längliche Einleger 12 aufgenommen, wobei je ein Anschlag 28, 29 einer Stirnseite des Einlegers 12 zugewandt ist. Die beweglichen Anschläge 28, 29, die zunächst einen vergleichsweise großen Abstand voneinander aufweisen, sind mit einer Spindel 30 gekoppelt, die durch einen Elektromotor 32 mit steuerbarem Drehmoment angetrieben wird. Dem Anschlag 28 ist ein Spindelabschnitt 34 und dem Anschlag 29 ein Spindelabschnitt 36 zugeordnet, wobei die Spindelabschnitte 34 und 36 gegenläufige Gewinde aufweisen. Zumindest einer der beweglichen Anschläge, hier exemplarisch der Anschlag 29, kann zusätzlich mit einer Kraftmeßdose 38 gekoppelt sein.
Zur Herstellung der abgasführenden Vorrichtung wird zunächst der Einleger 12 vorgefertigt und in einen vorgebogenen, noch nicht geschlossenen Blechmantel, der den Außengehäusemantel 14 bildet, eingeschoben. Vorzugsweise, jedoch nicht zwingend, wird noch eine Lagermatte um den Einleger 12 gewickelt, bevor der Außengehäusemantel 14 hergestellt wird. Anschließend wird der Einleger 12 samt dem ihn lose umgebenden Außengehäusemantel 14 in die Vorrichtung 10 eingelegt, wobei der Außengehäusemantel 14 außen zwischen den positionsfesten Anschlägen 24 und der Einleger 12 zwischen den innenliegenden beweglichen Anschlägen 28, 29 zu liegen kommt. Die Position des Einlegers 12 relativ zum Außengehäusemantel 14 ist zu diesem Zeitpunkt noch willkürlich.
Nun wird der Elektromotor 32 aktiviert, der die Spindel 30 in einer ersten Richtung antreibt, so daß sich die beweglichen Anschläge 28, 29 gleichförmig gegensinnig in Axial- bzw. Längsrichtung L des Einlegers aufeinander zu bewegen (siehe 2). Dadurch wird der Einleger axial relativ zur Aufnahme 22 bzw. zum Außengehäusemantel 14 zentriert. Der Außengehäusemantel 14 bewegt sich dabei nicht, da die beweglichen Anschläge 28, 29 aufgrund ihrer kleinen Kontaktflächen, die vollständig innerhalb des Außengehäusemantels 14 liegen, nur den Einleger 12 beaufschlagen.
Beim Zentrieren, das hier abgesehen vom Elektromotor 32 rein mechanisch erfolgt, wird das Abstützelement 20 zwischen den Substraten 16, 18 gleichzeitig vorgespannt, indem die Substrate 16, 18 in Axial- bzw. Längsrichtung L mit einer Kraft beaufschlagt werden. Durch die Kraftmeßdose 38 kann die erreichte Vorspannung überwacht und entsprechend eingestellt werden.
Anschließend wird der Einleger 12 im Außengehäusemantel 14 geklemmt, indem der Außengehäusemantel 14 in an sich bekannter Weise fest um den Einleger 12 gewickelt und verschweißt wird (nicht gezeigt). Während der gesamten Montage des Einlegers 12 im Außengehäusemantel 14, also insbesondere während des Wickelns, wird das Abstützelement 20 durch die beweglichen Anschläge 28, 29 unter Vorspannung gehalten.
Alternativ kann auch der Außengehäusemantel 14 im Werkzeug zentriert oder ausgerichtet werden. Hierzu sind z. B. die Anschläge 24 nicht positionsfest ausgeführt, sondern mit der Spindel 30 oder einer eigenen Spindel gekoppelt (s. unterbrochene Linien in 2).
Wie bereits erwähnt, kann der Außengehäusemantel 14 auch bewußt um ein vorbestimmtes Maß X axial versetzt zu dem Einleger 12 ausgerichtet werden. Hierzu wird vor oder nach dem Zufahren der Anschläge 28, 29 der Einleger 12 oder der Außengehäusemantel 14 axial um das fest vorgegebene Maß X motorisch verstellt. Beispielsweise kann in der in 2 gezeigten Stellung der Einleger 12 durch Verschieben der gesamten Spindel samt den Anschlägen 28, 29 leicht verschoben werden, bevor die Klemmung des Außengehäusemantels 14 erfolgt. Umgekehrt könnte auch der Außengehäusemantel 14 vor seinem Schließen, d. h. vor dem Klemmen, um das Maß X verfahren werden.
3a zeigt ein gegenüber 1 leicht abgewandeltes Werkzeug 10, das sich von dem bisher beschriebenen Werkzeug 10 lediglich dadurch unterscheidet, daß die beweglichen Anschläge 28, 29 über ein Scherengestänge 40 miteinander gekoppelt sind. Dieses bzw. die beweglichen Anschläge 28, 29 werden pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch angetrieben (nicht gezeigt) und bewegen sich dadurch ebenfalls in Längsrichtung L des Einlegers 12 gleichförmig gegensinnig, um den Einleger 12 relativ zum Außengehäusemantel 14 zu zentrieren. Auf die Darstellung des Außengehäusemantels 14 wurde in 3a verzichtet.
Wie bereits im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach den 1 und 2 erläutert, kann auch bei der Ausführungsform nach 3 eine gezielte außermittige Ausrichtung von Einleger 12 und Außengehäusemantel 14 erfolgen, indem entweder der Einleger 12 oder der Außengehäusemantel 14 vor oder nach der Relativbewegung von Einleger 12 und Außengehäusemantel 14 um das vorgegebene Maß X verschoben werden.
Bei der Ausführungsform nach 3b besteht der Einleger 12 nicht nur aus den Substraten 16, 18 sowie dem Abstützelement 20. Vielmehr sind hier auch noch Lagerringe 64 (üblicherweise Drahtringe) sowie trichterförmige Stirnwände 66 des Außengehäuses Teil des Einlegers 12. Die gesamte Einheit aus den Teilen 16, 18, 20, 64 und 66 wird relativ zum Außengehäusemantel ausgerichtet/zentriert, indem diese Einheit im Werkzeug zwischen den Anschlägen 28, 29 verschoben wird. Nach dem Ausrichten und dem Wickeln werden dann die Stirnwände 66 mit dem Außengehäusemantel 14 verschweißt.
Zu betonen ist, daß in den Ausführungsformen zwar nur das Verschieben des Einlegers gezeigt ist, dieselbe Funktion jedoch auch durch Verschieben des Außengehäusemantels erfolgen kann. Auch eine Verschiebung von Außengehäusemantel und Einleger durch jeweils zugeordnete Anschläge ist möglich. Hierbei könnte man sich z. B. ein doppeltes Scherengestänge gemäß den 3a und 3b oder eine weitere Spindel 30 für den Außengehäusemantel 14 gemäß den 1 und 2 vorstellen, die jeweils gleichzeitig zusammenfahren und den Außengehäusemantel im Werkzeug zentrieren.
Ferner ist zu betonen, daß die vorteilhafterweise vor dem Wickeln um den Einleger gelegte Lagermatte, die in den 1 und 2 zur Vereinfachung gar nicht dargestellt ist, nicht zwingend erforderlich ist. Die Verwendung der Lagerringe 64 wäre zur radialen Halterung ggf. ausreichend.
4 zeigt ein erfindungsgemäßes Werkzeug 50, das verwendet wird, um einen länglichen Einleger 12 in einen vorgefertigten Außengehäusemantel 14 zu stopfen. Der Einleger 12 weist wieder zwei Substrate 16, 18 und ein dazwischen angeordnetes elastisches Ausgleichselement 20 in Form eines Drahtgestrickrings auf. Das Werkzeug 50 hat eine Halterung 52 für den Außengehäusemantel 14 sowie einen beweglichen Stempel 54, der den Einleger 12 stirnseitig in den Außengehäusemantel 14 einschiebt. Ferner ist eine Meßvorrichtung vorgesehen, die durch den Stempel 54 sowie einen verschieblichen Meßfühler 56 gebildet ist, die an entgegengesetzten Stirnseiten des Einlegers 12 angreifen und mit einer Steuerung 58 gekoppelt sind.
Bei Verwendung des Werkzeugs 50 wird zunächst der Einleger 12, bei dem jedes Substrat 16, 18 von einer Lagermatte 60 bzw. 62 umgeben ist, als Einheit gefertigt. Anschließend wird der Außengehäusemantel 14 in die Halterung 52 eingelegt und der Einleger 12 durch Bewegung des Stempels 54 in Längsrichtung L stirnseitig in den Außengehäusemantel 14 eingeschoben (in der 4 nach rechts). Der Außengehäusemantel 14 weist dabei in Radialrichtung bereits seine endgültigen Abmessungen auf.
Während des Einschiebens werden in der Steuerung 58 der Abstand d₁ zwischen dem linken Ende des Außengehäusemantels 14 (bzw. der Halterung 52) und dem am Einleger 12 anliegenden Stempel 54 und der Abstand d₂ zwischen dem rechten Ende des Außengehäusemantels 14 (bzw. der Halterung 52) und dem am Einleger 12 anliegenden Fühler 56 erfaßt. Die Abstände d₁ und d₂ werden in der Steuerung 58 ständig miteinander verglichen. Sobald die Abstände d₁ und d₂ gleiche Werte erreichen, wird der Stempel 54 zum Stillstand gebracht und somit das Stopfverfahren beendet. Bei dem in der Vorrichtung 50 durchgeführten Verfahren wird also die Position des Einlegers 12 relativ zum Außengehäusemantel 14 gemessen und dadurch der Einleger 12 während des Stopfvorgangs relativ zum Außengehäusemantel 14 ausgerichtet oder zentriert.
Gemäß einer Weiterbildung des in dem Werkzeug 50 durchgeführten Stopfverfahrens ist vorgesehen, das elastische Abstützelement 20 bereits außerhalb des Werkzeugs 50 auf eine gewünschte Mindesthaltekraft vorzuspannen. Anschließend wird der Einleger 12 mit dem vorgespannten Abstützelement 20 in den Außengehäusemantel 14 gestopft. Beim Stopfen kann sich die Vorspann- bzw. Haltekraft allenfalls geringfügig erhöhen, da das bezüglich der Stopfrichtung vorne angeordnete Substrat 18 bremsend wirken kann.

10: Werkzeug
12: Einleger
14: Außengehäusemantel
16: Substrat
18: Substrat
20: Abstützelement
22: Aufnahme
24: positionsfeste Anschläge
26: Ausnehmungen
28: beweglicher Anschlag
29: beweglicher Anschlag
30: Spindel
32: Elektromotor
34: Spindelabschnitt
36: Spindelabschnitt
38: Kraftmeßdose
40: Scherengestänge
50: Werkzeug
52: Halterung
54: Stempel
56: Meßfühler
58: Steuerung
60: Lagermatte
62: Lagermatte
64: Lagerring
66: Stirnwände
L: Längsrichtung
d₁: Abstand
d₂: Abstand

Claims

Verfahren zur Herstellung einer abgasführenden Vorrichtung, insbesondere einer, Abgasreinigungsvorrichtung, die einen Außengehäusemantel (14) mit einem darin geklemmten länglichen Einleger (12) hat, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) der Einleger (12) wird in ein Werkzeug zur Montage des Außengehäusemantels (14) eingebracht, b) der Einleger (12) oder der Außengehäusemantel (14) wird in Längsrichtung (L) relativ zum jeweils anderen der beiden Teile verschoben und zu ihm ausgerichtet und c) der Einleger (12) wird im Außengehäusemantel (14) geklemmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einleger im Schritt b) zum Außengehäusemantel (14) zentriert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Außengehäusemantel (14) oder Einleger (12) vor oder nach Schritt b) um ein vorgegebenes Maß X axial verschoben wird, um den Einleger axial um dieses Maß (X) außermittig zum Außengehäusemantel auszurichten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einleger (12) wenigstens ein abgasdurchströmtes Substrat (16, 18) umfaßt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einleger (12) eine Einheit aus zwei axial hintereinander angeordneten abgasdurchströmten Substraten (16, 18) mit einem dazwischen angeordneten elastischen Abstützelement (20), insbesondere einem Drahtgestrickring, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (20) beim Zentrieren vorgespannt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung des Einlegers (12) rein mechanisch erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einleger (12) axial verschieblich zwischen zwei gleichmäßig aufeinander zu bewegten Anschlägen (28, 29) gelagert ist und im Schritt b) durch einen der Anschläge (28, 29) bis zu Erreichen des anderen auf diesen zu bewegt wird, um ausgerichtet zu werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zentrierung des Einlegers (12) dessen Position relativ zum Außengehäusemantel (14) gemessen wird.
Verfahren zur Herstellung einer abgasführenden Vorrichtung, insbesondere einer Abgasreinigungsvorrichtung, die einen Außengehäusemantel (14) mit einem darin geklemmten länglichen Einleger (12) hat, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Fertigen des Einlegers (12) als Einheit aus zwei axial hintereinander angeordneten abgasdurchströmten Substraten (16, 18) mit einem dazwischen angeordneten elastischen Abstützelement (20), b) Vorspannen des Abstützelements (20) durch axiale Kraftbeaufschlagung der Substrate (16, 18) und c) Montieren des Einlegers (12) im Außengehäusemantel (14).
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (20) während der Montage des Einlegers (12) im Außengehäusemantel (14) unter Vorspannung gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (20) ein Drahtgestrickring ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außengehäusemantel (14) durch Wickeln um den Einleger (12) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einleger (12) zusammen mit Stirnwänden des Außengehäusemantels in das Werkzeug eingebracht und der Außengehäusemantel (14) anschließend montiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Einleger (12) in Längsrichtung (L) in einen vorgefertigten zylindrischen Außengehäusemantel (14) gestopft wird.
Werkzeug zur Herstellung einer abgasführenden Vorrichtung, die einen Einleger (12) in einem Außengehäusemantel (14) aufweist, mit zwei in Längsrichtung (L) des Einlegers (12) beweglichen axialen Anschlägen (28, 29), zwischen denen der Einleger (12) aufgenommen wird, und einer Aufnahme (22) für den Außengehäusemantel (14), wobei die beweglichen Anschläge (28, 29) miteinander gekoppelt sind und über einen gemeinsamen Antrieb gleichförmig gegensinnig axial bewegt werden können, um den Einleger (12) axial relativ zur Aufnahme (22) für den Außengehäusemantel (14) auszurichten.
Werkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwei positionsfeste Anschläge (24) vorgesehen sind, die die Position des Außengehäusemantels (14) vorgeben und die Aufnahme (22) für den Außengehäusemantel (14) bilden.
Werkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die positionsfesten Anschläge (24) je eine in etwa mittige Ausnehmung (26) haben, durch die sich die beweglichen Anschläge (28, 29) erstrecken.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein beweglicher Anschlag (29) mit einer Kraftmeßdose (38) gekoppelt ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Anschläge (28, 29) über eine gemeinsame Spindel (30) angetrieben werden, wobei den Anschlägen (28, 29) Spindelabschnitte (34, 36) mit gegenläufigen Gewinden zugeordnet sind.
Werkzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (30) über einen Elektromotor (32) mit steuerbarem Drehmoment angetrieben wird.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Anschläge (28, 29) über ein Scherengestänge (40) miteinander gekoppelt sind.
Werkzeug zum Stopfen eines länglichen Einlegers (12) einer abgasführenden Vorrichtung in einen vorgefertigten Außengehäusemantel (14), mit einer Halterung (52) für den Außengehäusemantel (14), einem beweglichen Stempel (54) zum stirnseitigen Einschieben des Einlegers (12) in den Außengehäusemantel (14) sowie einer Meßvorrichtung, die die Position des Einlegers (12) relativ zum Außengehäusemantel (14) mißt.
Werkzeug nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung (58) vorgesehen ist, die die Meßdaten erfaßt und auswertet.
Werkzeug nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung so ausgebildet ist, daß sie beim Stopfen die Abstände (d₁, d₂) zwischen jedem stirnseitigen Ende des Einlegers (12) und dem zugehörigen Ende des Außengehäusemantels (14) bestimmt, und daß die gemessenen Abstände (d₁, d₂) in der Steuerung (58) miteinander verglichen werden, wobei das Stopfen beendet wird, sobald die gemessenen Abstände (d₁, d₂) übereinstimmen.