DE102007021493A1

DE102007021493A1 - Verfahren sowie Werkzeug zum Herstellen einer abgasführenden Vorrichtung

Info

Publication number: DE102007021493A1
Application number: DE200710021493
Authority: DE
Inventors: Otto Steinhauser; Stefan MERSCHKÖTTER; Barbara Zimmermann; Erich Forster; Tobias Danner; Inge HOFGÄRTNER; Michael Haber; Leonhard Bögl
Original assignee: ArvinMeritor Emissions Technologies GmbH
Current assignee: Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Priority date: 2007-05-08
Filing date: 2007-05-08
Publication date: 2008-11-13

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen einer abgasführenden Vorrichtung, insbesondere einer Abgasreinigungsvorrichtung, die ein Außengehäuse (18) mit einem darin geklemmten Einleger (12) hat, wobei der Einleger (12) wenigstens ein abgasdurchströmtes Substrat (14) sowie ein das Substrat (14) umgebendes elastisches Ausgleichselement aufweist, umfaßt die folgenden Schritte: Das Außengehäuse (18) wird gefertigt, der Durchmesser bzw. Querschnitt des Einlegers (12) wird verringert und der Einleger (12) wird in das Außengehäuse (18) eingeschoben. Während des Einschiebens wird eine auf den Einleger (12) ausgeübte Kraft (F<SUB>E</SUB>) bzw. eine vom Einleger (12) ausgeübte Gegenkraft gemessen und aus der gemessenen Kraft (F<SUB>E</SUB>) wird die Haltekraft ermittelt, mit der der Einleger (12) im montierten Zustand im Außengehäuse (18) gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer abgasführenden Vorrichtung, insbesondere einer Abgasreinigungsvorrichtung, die ein Außengehäuse mit einem darin geklemmten Einleger hat, wobei der Einleger wenigstens ein abgasdurchströmtes Substrat sowie ein das Substrat umgebendes elastisches Ausgleichselement aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Werkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung einer abgasführenden Vorrichtung, bei der es sich insbesondere um einen Katalysator oder Partikelfilter handelt, ist das sogenannte Stopfen. Bei diesem wird zunächst ein Ausgleichselement in Form einer Lagermatte um ein Keramiksubstrat gewickelt. Anschließend wird die Lagermatte vorkomprimiert, und Matte und Substrat werden gemeinsam axial in ein vorgefertigtes metallisches Außengehäuse eingeschoben. Falls das Außengehäuse nicht individuell auf den jeweiligen Einleger (bestehend aus Substrat und Lagermatte) abgestimmt ist, hängen die erzielte Spaltdichte der Lagermatte und somit die auf das Substrat ausgeübte Haltekraft von den individuellen Fertigungstoleranzen der einzelnen Komponenten ab.
Die Erfindung schafft ein Verfahren bzw. ein Werkzeug zum Herstellen einer abgasführenden Vorrichtung, bei dem sich die auf das Substrat ausgeübte Haltekraft nach dem Stopfen und ohne vorherige individuelle Anpassung des jeweiligen Gehäuses bestimmen läßt.
Erfindungsgemäß weist das Herstellungsverfahren dazu die folgenden Schritte auf: Das Außengehäuse wird gefertigt, der Durchmesser bzw. Querschnitt des Einlegers wird verringert und der Einleger wird in das Außengehäuse eingeschoben, wobei während des Einschiebens eine auf den Einleger ausgeübte Kraft bzw. eine vom Einleger ausgeübte Gegenkraft gemessen wird. Aus der gemessenen Kraft wird auf die Haltekraft rückgeschlossen, mit der der Einleger im montierten Zustand im Außengehäuse gehalten wird, oder die Kraft wird ermittelt. Auf diese Weise wird während des Stopfens bereits ermittelt, ob die spätere Haltekraft ausreichend sein wird, was es ermöglicht, abgasführende Vorrichtungen, bei denen die Haltekraft zu groß oder zu klein ist, gegebenenfalls auszusortieren.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der gemessenen Kraft um eine in Axialrichtung des Einlegers wirkende Kraft, insbesondere ist die Kraft die auf den Einleger ausgeübte axiale Einschiebekraft. Diese ist ein Indikator für die Spaltdichte der Lagermatte, aus der sich die Haltekraft ermitteln läßt.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der gemessenen Kraft um eine in Radialrichtung des Einlegers wirkende Kraft bzw. einen auf den Einleger ausgeübten Druck. Natürlich kann der Einleger auch einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wobei auch in diesem Fall die Richtung vom Umfang zur Mitte des Einlegers als Radialrichtung bezeichnet wird.
Insbesondere weist der Einleger zwei in Axialrichtung hintereinander angeordnete Substrate auf. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, die auf den Einleger ausgeübte Kraft bzw. die vom Einleger ausgeübte Gegenkraft für jedes Substrat getrennt zu bestimmen, so daß auch die Haltekraft für jedes Substrat separat ermittelt wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Werkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein erstes Werkzeug zum Herstellen einer abgasführenden Vorrichtung;
2 einen Längsschnitt durch ein zweites Werkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
3 einen Längsschnitt durch ein drittes Werkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 eine Teilquerschnittsansicht eines weiteren Werkzeugs zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
5 eine Querschnittsansicht eines Werkzeugs ähnlich 4 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
6 einen Längsschnitt durch das Werkzeug aus 5.
1 zeigt ein Stopfwerkzeug 10 zur Herstellung einer abgasführenden Vorrichtung, mit dem ein Einleger 12, der zwei axial hintereinander angeordnete Substrate 14 sowie eine die Substrate 14 umgebende Lagermatte 16 aufweist, axial in ein vorgefertigtes zylindrisches Außengehäuse 18 eingeschoben wird. Hierzu wird zunächst mittels mehrerer am Umfang des Einlegers 12 angeordneter Druckbacken 20 der Durchmesser bzw. Querschnitt des Einlegers 12 durch Kompression der Lagermatte verringert, so daß er kleiner als der Innendurchmesser bzw. -querschnitt des Außengehäuses 18 ist. Anschließend wird der Einleger 12 in das Außengehäuse 18 eingeschoben, wobei die auf den Einleger 12 ausgeübte Einschiebekraft F_E gemessen wird. Aus der Einschiebekraft F_E wird die Haltekraft ermittelt, mit der der Einleger 12 im montierten Zustand im Außengehäuse 18 gehalten wird. Bei der gezeigten Ausgestaltung erhält man durch Messung der axialen Einschiebekraft F_E allerdings nur einen Durchschnittswert der Haltekraft für beide Substrate 14. Allerdings sind Aussagen über die einzelnen Haltekraftwerte der einzelnen Substrate möglich, wenn Erkenntnisse aus vorhergehenden Versuchen vorhanden sind.
2 zeigt ein gegenüber 1 abgewandeltes Werkzeug 10, bei dem ein Konus 22 verwendet wird, der die Lagermatte 16 nicht auf ihrer gesamten Länge vorkomprimiert, sondern nur unmittelbar bevor der Einleger 12 ins Außengehäuse 18 eingeschoben wird. Dazu läuft der Konus 22 kontinuierlich zu und weist unmittelbar vor dem Übergang zum Außengehäuse 18 einen etwas geringeren Durchmesser als dieses auf. Auf diese Weise lassen sich die auf die Substrate 14 ausgeübten Haltekräfte aus dem zeitlichen Verlauf der axialen Einschiebekraft F_E für jedes Substrat 14 separat ermitteln, da zunächst nur das erste Substrat relevant ist (siehe 2, obere Hälfte), und anschließend beide Substrate 14, wobei dann der hintere Abschnitt der Matte 16 vorkomprimiert wird und der bereits komprimierte vordere Abschnitt der Matte 16 lediglich eine konstante Reibung erfährt. Natürlich kann anstelle einer gemeinsamen Lagermatte 16 für beide Substrate auch für jedes Substrat 14 eine gesonderte Lagermatte vorgesehen sein.
Für den Rückschluß auf die Haltekraft wird auf durch Versuche bestimmte Zusammenhänge zwischen Einschiebekraft, Haltekraft, Durchmesser des Konus und gegebenenfalls Mattengewicht zurückgegriffen, die hinterlegt sind.
3 zeigt ein weiteres Werkzeug 10 zur Herstellung der abgasführenden Vorrichtung, welches sowohl radial auf den Einleger 12 bzw. die Lagermatte 16 einwirkende Druckbacken 20 aufweist, durch die die Lagermatte 16 teilweise vorkomprimiert wird, und darüber hinaus einen Einführkonus 22, der unmittelbar vor dem Außengehäuse 18 angeordnet ist und in diesem Bereich für die endgültige Vorkomprimierung der Lagermatte 16 sorgt. Wieder lassen sich die Haltekräfte für beide Substrate 14 aus dem zeitlichen Verlauf der axialen Einschiebekraft F_E separat ermitteln, oder Rückschlüsse auf die Haltekräfte ziehen.
Die 4 bis 6 zeigen Varianten eines Werkzeugs 10 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei es sich hier bei der gemessenen Kraft um eine in Radialrichtung des Einlegers 12 wirkende Kraft handelt, nämlich eine auf den Einleger 12 bzw. die Lagermatte 16 ausgeübte Druckkraft zur radialen bzw. seitlichen Komprimierung. Das Werkzeug 10 weist ebenfalls mehrere Druckbacken 20 auf, wobei die Druckmessung in das Werkzeug selbst integriert sein kann, oder die Druckbacken 20 weisen Spalte für Drucksensoren 23 (siehe 4) auf. Die Druck- bzw. Kraftmessung kann längs des gesamten Umfangs oder an definierten Positionen erfolgen. Auch können Sensoren hinter den jeweiligen Druckbacken angeordnet sein. Die linke Hälfte des Werkzeugs in 4 zeigt noch nicht zusammengefahrene und die rechte Hälfte zusammengefahrene Druckbacken 20.
In 5 sind die Sensoren zur Druck- bzw. Kraftmessung, bei denen es sich insbesondere um Kraftmeßdosen 24 handelt, zwischen den einzelnen Druckbacken 20 angeordnet.
Das Verfahren, das im Werkzeug gemäß den 4 bis 6 durchgeführt wird, hat folgende Schritte: Optional kann zunächst das Gewicht der Lagermatte 16 bestimmt werden, das bzw. die Substrate 14 werden jedoch weder gemessen noch gewogen. Die Lagermatte 16 wird um das Substrat 14 (bzw. die Substrate 14) herumgewickelt, und Substrat(e) und Lagermatte werden außerhalb des Außengehäuses auf einen definierten Durchmesser bzw. Querschnitt komprimiert, was durch die Druckbacken 20 geschieht. Anschließend wird die auf den Einleger 12 ausgeübte radiale Kraft bzw. die vom Einleger 12 ausgeübte Gegenkraft während des Einschiebens ins Außengehäuse 18 gemessen.
Nach diesem Stopfvorgang kann dann gegebenenfalls in einem zusätzlichen Verfahrensschritt das Außengehäuse 18 auf einen Ziel-Innendurchmesser komprimiert werden, der aus der beim Einschieben gemessenen Kraft sowie dem Mattengewicht berechnet wird.
Alternativ können sowohl die axialen als auch die radialen Kräfte parallel gemessen werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer abgasführenden Vorrichtung, insbesondere einer Abgasreinigungsvorrichtung, die ein Außengehäuse mit einem darin geklemmten Einleger hat, wobei der Einleger wenigstens ein abgasdurchströmtes Substrat sowie ein das Substrat umgebendes elastisches Ausgleichselement aufweist, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – das Außengehäuse wird gefertigt, – der Durchmesser bzw. Querschnitt des Einlegers wird verringert, – der Einleger wird in das Außengehäuse eingeschoben, – während des Einschiebens wird eine auf den Einleger ausgeübte Kraft bzw. eine vom Einleger ausgeübte Gegenkraft gemessen und – aus der gemessenen Kraft wird die Haltekraft ermittelt, mit der der Einleger im montierten Zustand im Außengehäuse gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der gemessenen Kraft um eine in Axialrichtung des Einlegers wirkende Kraft zum Einschieben des Substrats handelt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Kraft um eine auf den Einleger ausgeübte Einschiebekraft handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der gemessenen Kraft um eine in Radialrichtung des Einlegers wirkende Kraft handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einleger zwei in Axialrichtung hintereinander angeordnete Substrate aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltekraft für jedes Substrat separat ermittelt wird.
Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.