DE102008006096B4

DE102008006096B4 - Abgasanlage eines Nutzfahrzeugs

Info

Publication number: DE102008006096B4
Application number: DE200810006096
Authority: DE
Inventors: Bernhard Reif
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2012-01-19
Anticipated expiration: 2028-01-26
Also published as: DE102008006096A1

Abstract

Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, bestehend aus mehreren gasdicht miteinander verbundenen Rohren (5), dadurch gekennzeichnet, dass die zu verbindenden Rohre (5) je ein verformbares Rohr (5) und ein formstabiles Wickelfalzrohr (7) sind, die an ihren Rohrenden (1; 2) miteinander verbindbar sind und einander im Verbindungsbereich überlappen und dass im Überlappungsbereich (4) jeweils eines der beiden sich überlappenden Rohrenden (1; 2) zur Erzielung einer form- und kraftschlüssigen Anlage an der Wandung des jeweils anderen Rohrendes durch Druckeinwirkung verformt ist, wobei das Rohrende (1; 2) des verformbaren Rohres (5) gas- und druckdicht an das Rohrende (1; 2) des formstabilen Rohrs anpassbar ist und im Überlappungsbereich (4) im Außenumfang des umschließenden Rohrs (1; 2) oder des eingeführten Rohrs (1; 2) zur Vermeidung des Lösens der Rohrverbindung in den Rohrumfang Sicken oder seitliche Abflachungen eingebracht sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eines Nutzfahrzeugs bestehend aus mehreren gasdicht miteinander verbundenen Rohren sowie ein Verfahren zum Zusammenfügen der Rohrenden der Abgasanlage nach den Oberbegriffen des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 3.
Aus der DE 198 32 288 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselements sowie ein dazugehöriges Verbindungselement bekannt, dass der gasdichten Verbindung von Abgasleitungen dient. Beschrieben wird insbesondere die Verbindung eines Abgaskrümmers, mit einem nachfolgenden Abgasrohr, das einen Flanschteil mit einer ersten Gasdurchtrittsöffnung aufweist, der über einen ersten freien Querschnitt verfügt. Das Verbindungselement weist darüber hinaus einen mit dem Flanschteil verbundenen Rohrstutzen auf, der eine zweite, an die erste Gastrittsdurchöffnung anschließende Gasdurchtrittsöffnung besitzt, deren freier Querschnitt sich in Gasdurchtrittsrichtung ändert. Der Flanschteil wird mit einem den Rohrstutzen bildenden Rohransatz als einstückiges Schmiedeteil hergestellt und anschließend auf den gewünschten freien Querschnitt verformt. Nachteilig ist jedoch, dass die Verbindungselemente zum gasdichten Verbinden von Abgasleitungen auf die besonders im Motorraum vorherrschenden beengten Platzverhältnisse angepasst werden müssen.
Weiterhin ist aus der DE 68 07 604 U ein Rohr aus gewickeltem Metallband für Auspuffanlagen von Kraftfahrzeugen bekannt, das zweilagige Rohrwandungen aufweist. Die Kanten jeweils einer Lage werden in einer Falz zusammengeführt und durch die jeweils ununterbrochene und durch die Falz geführte andere Lage getrennt.
Aus der DE 78 08 813 U1 ist ein lösbare Verbindung zweier Rohrenden offenbart. Die Rohrenden sind im Überlappungsbereich von einer Rohrschelle gehaltert. Zusätzlich ist eine Manschette vorgesehen, die in Längsrichtung geschlitzt ist, wobei die Schlitze in Radial- und Axialrichtung verlaufen.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eines Nutzfahrzeugs zu schaffen, mit der die beengten Raumverhältnisse im Kraftfahrzeugbau berücksichtigt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 3 gelöst. Aus dem Stand der Technik ist die Verbindung zweier im Presssitz ineinander geschobener Rohrenden bekannt. Überraschend und neu ist jedoch, dass das eine Rohr verformbar ist und das andere Rohr ein formstabiles Wickelfalzrohr ist. Vorstellbar ist, entweder das Rohrende des formstabilen Wickelfalzrohrs in das Rohrende des verformbaren Rohrs, oder aber das Rohrende des verformbaren Rohrs in das Rohrende des Wickelfalzrohrs einzuführen. Im Verbindungsbereich der beiden Rohre befindet sich ein Überlappungsbereich der Rohrenden. Wird das Rohrende des verformbaren Rohrs in das Rohrende des Wickelfalzrohrs eingeführt, kann durch Einführung eines Werkzeugs der Innendurchmesser des verformbaren Rohrs mit seinem Außenumfang bis zur Anlage an der Innenwand des formstabilen Wickelfalzrohrs aufgeweitet und somit eine gas- und druckdichte Verbindung zwischen den Rohrenden beider Rohre geschaffen werden. Nach Beendigung des Aufweitungsvorgangs wird das Werkzeug wieder entfernt. Für den Fall, in dem das Wickelfalzrohr mit seinem Rohrende in das Rohrende des verformbaren Rohrs eingeschoben wird, ist es vorstellbar, den Außenumfang des verformbaren Rohrs im Überlappungsbereich bis zur gas- und druckdichten Anlage an den Außenumfang des formstabilen Wickelfalzrohrs anzupressen. Eine weitere und zusätzliche Verbindung der beiden sich überlappenden Rohrenden zum Beispiel durch Schweißen ist nicht mehr erforderlich, wodurch die Kosten für einen weiteren Arbeitsgang z. B. Schweißen wegfallen. Vorstellbar ist, die Rohre mit ihren Rohrenden vor dem weiteren Einbau im Kraftfahrzeug zu verbinden und Rohrenden unterschiedlichen Durchmessers und unterschiedlicher Wandstärke zu verknüpfen. Die besondere Flexibilität des Wickelfalzrohrs ermöglicht die radiale und axiale Ausrichtung auch bei verwinkelten und schlecht zugänglichen Platzverhältnissen. Vorteilhaft ist, dass das Rohrende des verformbaren Rohres an ein formstabiles Rohr mit einem größeren oder einem geringeren Innendurchmesser gas- und druckdicht anpassbar ist. Das verformbare Rohr kann ohne den Einsatz weiterer innenwandiger oder außenwandiger Stützringe aufgeweitet oder zusammenpresst werden.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das formstabile Rohr ein Wickelfalzrohr und das verformbare Rohr ein glattwandiges Rohr.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird das verformbare Rohr von der Innenseite her an die Innenwand des formstabilen Wickelfalzrohr gepresst und aufgeweitet.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird in das Ende des verformbaren Rohres ein dessen Wandung nach außen aufweitendes Werkzeug z. B. ein Dorn eingeschoben.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, das formstabile Rohr beim Zusammenfügen in eine Manschette einzuspannen. Hierdurch wird ermöglicht, zur weiteren Erhöhung der Druck- und Gasdichtigkeit das innenliegende, verformbare Rohr mit noch stärkerem Druck im Überlappungsbereich an die Innenwand des umgebenden formstabilen Rohrs anzupressen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das verformbare Rohr im Überlappungsbereich über das formstabile Rohr geschoben und durch einen radial von außen ausgeübten Druck zur kraft- und formschlüssigen Anlage an der Außenwand des formstabilen Rohrendes zusammengepresst. Der Druckaufbau kann z. B. durch eine später zu entfernende Schelle gewährleistet werden, die das verformbare Rohr im Überlappungsbereich umgibt.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das formstabile Rohrende während des von außen einwirkenden Druckes im Überlappungsbereich innenseitig versteift wird. Vorstellbar ist, bei dynamischer Wechselbelastung der Rohre im Überlappungsbereich in den Rohrumfang Sicken einzubringen, um auf diese Weise ein Lösen der Rohrverbindung zu verhindern.
Denkbar ist auch, dass ein eingeführtes verformbares Rohr in einem ersten Schritt aufgeweitet werden kann, bevor in einem zweiten Schritt ein umschließendes verformbares Rohr gegen das eingeführte Rohr verpresst wird.
Denkbar ist auch, ein umschließendes verformbares Rohr mit einem, relativ zum eingeführten Rohr größeren Durchmesser gegen das eingeführte Rohr zu verpressen, so dass das eingeführte Rohr im Umfang reduziert wird. Bei der Verpressung des umschließenden verformbaren Rohrs gegen ein inneres formstabiles Rohr kann z. B. ein Presswerkzeug verwendet werden, dessen Pressbacken konkav ausgebildet und dem konvexen Außenumfang des umschließenden Rohres angepasst sind.
Denkbar ist auch, dass die Pressbacken zur Anlage an den Außenumfang des umschließenden Rohrs plane Flächen aufweisen. Bei der Verpressung erfährt dadurch der Außenumfang des umschließenden Rohres oder auch der Außenumfang des eingeführten Rohres im Überlappungsbereich seitliche Abflachungen. Die Abflachungen, Schweißpunkte und eingebrachte Sicken können als Verdrehungssicherung dienen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der erfindungsgemäßen Abgasanlage sind aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.
In der Zeichnung zeigen:
1 die Verbindung zweier formstabiler Rohre nach dem Stand der Technik,
2 die Verbindung zweier verformbarer Rohre unter Zwischenschaltung eines Zwischenstücks,
3 die Verbindung eines verformbaren Rohres mit einem eingeschobenen Wickelfalzrohr,
4 die Verbindung eines Wickelfalzrohres mit einem eingeschobenen verformbaren Rohr unter Verwendung einer Manschette,
5 die Verbindung eines Wickelfalzrohres mit eingeschobenem verformbaren Rohr unter Verwendung einer Schelle,
6 die Verbindung eines Wickelfalzrohres mit einem eingeschobenen formstabilen Rohr nach Entfernung der Manschette bzw. der Schelle und
7 die Verbindung eines formstabilen Rohres mit einem eingeschobenen Wickelfalzrohr und einer innenseitigen Versteifung.
1 zeigt in schematischer Darstellung die Verbindung zweier Rohrenden 1 und 2 zweier verformbarer Rohre 5 mit einem Überlappungsbereich 4. Die beiden Rohre 5 sind in axialer Richtung ineinander geschoben, wobei die gegenseitige Abdichtung durch Verschweißung 16 (z. B. Schweißpunkte) bewirkt ist. Die Anordnung der Verschweißung 16 kann gegenüber der Darstellung in 1 auch an anderen Stellen im Umfang des Überlappungsbereichs 4; 4' angeordnet sein.
2 zeigt in schematischer Darstellung die Verbindung der Rohrenden 1; 2 zweier verformbarer Rohre 5'; 5'' unter Verwendung eines Zwischenstückes 14. Die Rohrenden 1; 2 greifen in 2 nicht direkt ineinander. Das Zwischenstück 14 weist eine radiale Aufweitung 17 auf, in die das Rohrende 2 des verformbaren Rohres 5' in einem Überlappungsbereich 4' axial eingeführt ist. Mit seinem der Aufweitung 17 axial gegenüberliegenden anderen Ende 18 ragt das Zwischenstück 14 in das Rohrende 1 des verformbaren Rohres 5'' hinein. Das Ende 18 des Zwischenstücks 14 bildet mit dem Rohrende 1 des verformbaren Rohrs 5'' einen Überlappungsbereich 4, in dem das Ende 18 zur Bildung einer druck- und gasdichten Verbindung mit dem umgegebenden Rohrende 1 des verformbaren Rohres 5'' aufgeweitet wird. Ein weiterer Überlappungsbereich 4' wird durch Eingreifen des verformbaren Rohres 5' in die Aufweitung 17 des Zwischenstücks 14 gebildet. Zur Herstellung einer gas- und druckdichten Abdichtung zwischen dem Zwischenstück 14 und dem verformbaren Rohr 5' wird die Außenwand des Zwischenstücks 14 durch einen radial durch außen ausgeübten Druck zur form- und kraftschlüssigen Anlage an das verformbare Rohr 5' zusammengepresst.
3 zeigt in schematischer Darstellung, das Rohrende 2 eines verformbaren Rohres 5, mit einer Aufweitung 17, in die das Rohrende 1 eines Wickelfalzrohres 7 eingreift und einen Überlappungsbereich 4 bildet. Die druck- und gasdichte Verbindung der beiden Rohrenden 1 und 2 erfolgt durch radiales Verpressen des Rohrendes 2 des verformbaren Rohres 5 gegenüber dem Rohrende 1 des Wickelfalzrohres 7. Die gasdichte Abdichtung der beiden Rohrenden 1 und 2 ist in 3 auch dadurch möglich, dass das verformbare Rohr 5 im Überlappungsbereich 4 mittels eines (nicht dargestellten) Werkzeugs gegen die Außenwand 13 des Wickelfalzrohres 7 zusammenpressbar ist.
4 zeigt das Rohrende 1 eines Wickelfalzrohres 7, in das im Überlappungsbereich 4 das Rohrende 2 eines verformbaren Rohres 5 eingreift. An der Außenwand 13 des Wickelfalzrohres 7 ist im Überlappungsbereich 4 eine Manschette 12 angeordnet, in die das Rohrende 1 des Wickelfalzrohres 7 eingespannt wird und die die radiale Aufweitung des Rohrendes 2 des verformbaren Rohres 5 im Überlappungsbereich 4 begrenzt.
5 entspricht der Darstellung der 4 mit dem Unterschied, das im Überlappungsbereich 4 der Rohrenden 1 und 2 eine Schelle 19 dargestellt ist, mit der der Außenumfang des Rohrendes 1 des Wickelfalzrohrs 7 verringert wird und das Wickelfalzrohr 7 gas- und druckdicht an die Außenwand des Rohrendes 2 des verformbaren Rohrs 5 zur Anlage kommt.
6 entspricht den vorausgehenden 4 und 5 nach Entfernung der Manschette 12 bzw. der Schelle 19.
7 zeigt in schematischer Darstellung das Rohrende 1 eines verformbaren Rohres 5, in das das Rohrende 2 eines Wickelfalzrohres 7 eingeführt ist, wobei beide Rohrenden 1; 2 einen Überlappungsbereich 4 bilden. Im Überlappungsbereich 4 wird die Innenwand 9 des Wickelfalzrohres 7 durch einen Stützring 20 gestützt, der das Wickelfalzrohr 7 bei Beaufschlagung des Rohrendes 1 mit Pressdruck vor der Zerstörung stützt.
Bezugszeichenliste

1: Rohrende
2: Rohrende
3
4: Überlappungsbereich
4': Überlappungsbereich
5: verformbares Rohr
5': verformbares Rohr
5'': verformbares Rohr
6
7: Wickelfalzrohr
8
9: Innenwand
10
11
12: Manschette
13: Außenwand
14: Zwischenstück
15
16: Verschweißung
17: Aufweitung
18: Ende des Zwischenstücks
19: Schelle
20: Stützring

Claims

Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, bestehend aus mehreren gasdicht miteinander verbundenen Rohren (5), dadurch gekennzeichnet, dass die zu verbindenden Rohre (5) je ein verformbares Rohr (5) und ein formstabiles Wickelfalzrohr (7) sind, die an ihren Rohrenden (1; 2) miteinander verbindbar sind und einander im Verbindungsbereich überlappen und dass im Überlappungsbereich (4) jeweils eines der beiden sich überlappenden Rohrenden (1; 2) zur Erzielung einer form- und kraftschlüssigen Anlage an der Wandung des jeweils anderen Rohrendes durch Druckeinwirkung verformt ist, wobei das Rohrende (1; 2) des verformbaren Rohres (5) gas- und druckdicht an das Rohrende (1; 2) des formstabilen Rohrs anpassbar ist und im Überlappungsbereich (4) im Außenumfang des umschließenden Rohrs (1; 2) oder des eingeführten Rohrs (1; 2) zur Vermeidung des Lösens der Rohrverbindung in den Rohrumfang Sicken oder seitliche Abflachungen eingebracht sind.
Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Rohr (5) ein glattwandiges Stahlrohr ist.
Verfahren zum Zusammenfügen der Rohrenden (1); (2) der Abgasanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Rohr (5) von der Innenseite her an die Innenwand (9) des Wickelfalzrohrs (7) gepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in das Ende des verformbaren Rohres (5) ein dessen Wandung nach außen aufweitender Dorn eingeschoben wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Rohr (5) beim Zusammenfügen in eine Manschette (12) eingespannt wird.
Verfahren zum Zusammenfügen der Rohrenden (1); (2) der Abgasanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Rohr (5) im Überlappungsbereich (4) über das formstabile Wickelfalzrohr (7) geschoben wird und durch einen radial von außen ausgeübten Druck zur kraft- und formschlüssigen Anlage an der Außenwand (13) des formstabilen Wickelfalz-Rohrendes (5) verformt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das formstabile Wickelfalz-Rohrende (5) während des von außen einwirkenden Druckes im Überlappungsbereich (4) innenseitig versteift wird.