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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Abdeckelements zum Abdecken von Isoliermaterial gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, ein Verfahren zum Herstellen eines Abgasstrangs eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 9 sowie ein Abdeckelement zum Abdecken von Isoliermaterial an einem Abgasrohr eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 10.
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Aus dem Serienbau von Kraftwagen, insbesondere Nutzkraftwagen, sind Abgasstränge mit wenigstens einem Abgasrohr bekannt. An dem Abgasrohr ist außenumfangsseitig Isoliermaterial angeordnet, um ein Abkühlen von das Abgasrohr durchströmendem Abgas zu vermeiden oder gering zu halten. Die hohe Temperatur des Abgases gewährleistet einen vorteilhaften Betrieb von Abgasnachbehandlungseinrichtung wie beispielsweise Katalysatoren und Partikelfiltern.
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Um das Isoliermaterial zu schützen und ein Lösen des Isoliermaterials von dem Abgasrohr zu vermeiden, ist wenigstens ein Abdeckelement vorgesehen, durch welches das Isoliermaterial abgedeckt ist. Dazu sind das Abgasrohr und das Isoliermaterial innenumfangsseitig in dem Abdeckelement aufgenommen. Das Abdeckelement umfasst dabei zwei Abdeckteile, die miteinander verbunden sind.
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Es hat sich gezeigt, dass die Herstellung des Abdeckelements mit den zwei voneinander separat hergestellten Abdeckteilen aufwändig und somit teuer ist.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Abdeckelements zum Abdecken von Isoliermaterial an einem Abgasrohr eines Kraftwagens, ein Verfahren zum Herstellen eines Abgasstrangs eines Kraftwagens sowie am Abdeckelement zum Abdecken von Isoliermaterial an einem Abgasrohr eines Kraftwagens bereitzustellen, welche eine kostengünstige Herstellung des Abdeckelements ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 sowie durch ein Abdeckelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Der erste Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Abdeckelements, welches zum Abdecken von Isoliermaterial an einem Abgasrohr eines Kraftwagens, insbesondere eines Nutzkraftwagens, dient. Bei dem Verfahren werden wenigstens zwei korrespondierende und miteinander zu verbindende Abdeckteile des Abdeckelements hergestellt. In dem Abdeckelement sind des Abgasrohr und das das Abgasrohr außenumfangsseitig umgebende Isoliermaterial aufzunehmen, so dass das Isoliermaterial geschützt und vor einem Lösen von dem Abgasrohr gesichert ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Abdeckteile durch Trennen eines zunächst einstückigen Bauteils, durch welches nach Verbinden der Abdeckteile das Abdeckelement gebildet ist, hergestellt werden. Dies bedeutet, dass die Abdeckteile bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht separat voneinander hergestellt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst das einstückige Bauteil hergestellt, welches sich vorzugsweise lediglich dahingehend von dem fertigen Abdeckelement mit den zwei miteinander verbundenen Abdeckteilen unterscheidet, dass das Bauteil einstückig ist. Mit anderen Worten weist das einstückige Bauteil vorzugsweise bereits die fertige Geometrie des Abdeckelements auf. Zum fertigen Herstellen des Abdeckelements ist es lediglich noch vorgesehen, dass das einstückige Bauteil unter Bildung der separaten Abdeckteile getrennt bzw. zertrennt wird und die Abdeckteile anschließend miteinander verbunden werden. Dadurch ist das Abdeckelement auf kostengünstige Weise hergestellt, was die Kosten des Kraftwagens gering hält.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist das einstückige Bauteil einen in Umfangsrichtung des einstückigen Bauteils geschlossenen Hohlquerschnitt auf. Der Hohlquerschnitt dient zur vorteilhaften Aufnahme und Schutz des Abgasrohres und des Isoliermaterials. Darüber hinaus können die Abdeckteile nach dem Trennen des einstückigen Bauteils auf zeit- und kostengünstige Weise miteinander verbunden werden unter Ausbildung des geschlossenen Hohlquerschnitts und unter Aufnahme des Abgasrohres und des Isoliermaterials in dem Hohlquerschnitt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird als das einstückige Bauteil ein den in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlquerschnitt aufweisendes, einstückiges Rohrelement unter Bildung der Abdeckteile getrennt. Der Hohlquerschnitt ist dabei zumindest im Wesentlichen kreisrund. Das Rohrelement ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung des Abdeckelements bzw. der Abdeckteile.
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Zur Darstellung einer besonders kostengünstigen Herstellung des Abdeckelements wird das einstückige Bauteil unter Bildung des geschlossenen Hohlquerschnitts durch Umformen, insbesondere Rollen, eines Ausgangshalbzeugs, insbesondere einer Platine, und Verbinden zweier freier Enden des Ausgangshalbzeugs hergestellt. Vorzugsweise werden die freien Enden miteinander verschweißt und somit fest miteinander verbunden. Dadurch ist das Isoliermaterial sehr gut geschützt.
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Vorzugsweise ist das einstückige Bauteil bzw. das Ausgangshalbzeug aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Blech. Das einstückige Bauteil ist somit sehr gut umformbar. Des Weiteren weist das Abdeckelement eine hohe Robustheit auf und kann das Isoliermaterial sowie das Abgasrohr sehr gut schützen.
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Zur Realisierung einer sehr kostengünstigen Herstellung des Abdeckelements ist vorgesehen, das einstückige Bauteil unter Bildung des geschlossenen Hohlquerschnitts durch ein Extrudierverfahren herzustellen. Die Herstellung des einstückigen Bauteils durch das Extrudierverfahren birgt auch den Vorteil, dass ein Aufschirmen der Abdeckteile infolge des Trennens des einstückigen Bauteils vermieden oder gering gehalten werden kann. Dadurch weisen die Abdeckteile eine sehr gute Passgenauigkeit zueinander auf, so dass sie auf einfache und damit zeit- und kostengünstige Weise zum Abdeckelement miteinander verbunden werden können.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das einstückige Bauteil zeitlich vor dem Trennen unter Ausbildung wenigstens zweier, schräg oder senkrecht zueinander verlaufender Längenbereiche des Bauteils umgeformt, insbesondere gebogen. Auf diese Weise kann das einstückige Bauteil zeitlich vor seinem Trennen auch an relativ komplexe Geometrien bzw. Verläufe des Abgasrohres und damit des Isoliermaterials angepasst und erst zeitlich danach getrennt werden. Dies hält die Herstellungskosten für das Abdeckelement gering.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird das einstückige Bauteil mit wenigstens einer Sicke und/oder Einprägung und/oder einer Verpressung und/oder Querschnittsverjüngung versehen und erst zeitlich danach getrennt. Dadurch kann das einstückige Bauteil zunächst ausgesteift und/oder mit einer entsprechenden Anschlussgeometrie versehen werden, um das Abdeckelement mit daran anschließenden, weiteren Bauteilen, insbesondere Abdeckelementen, zu verbinden. Diese Bearbeitung des einstückigen Bauteils zeitlich vor seiner Trennung hält die Kosten zur Herstellung eines Abdeckelements gering.
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Vorteilhafterweise wird das einstückige Bauteil zeitlich vor dem Trennen fertig bearbeitet. Dies bedeutet, dass die Abdeckteile zeitlich nach dem Trennen des einstückigen Bauteils lediglich noch miteinander verbunden, jedoch keinerlei weiteren Bearbeitungsverfahren unterzogen werden. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass sämtliche Bearbeitungsverfahren des einstückigen Bauteils zeitlich vor seiner Trennung durchgeführt werden. So können die Herstellungskosten in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
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Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Abgasstrangs mit wenigstens einem Abgasrohr eines Kraftwagens, insbesondere eines Nutzkraftwagens. Bei dem Verfahren des zweiten Aspekts der Erfindung wird an dem Abgasrohr außenumfangsseitig zumindest teilweise ein Isoliermaterial angeordnet, welches anschließend durch ein das Abgasrohr und das Isoliermaterial innenumfangsseitig aufnehmendes Abdeckelement mit wenigstens zwei Abdeckteilen abgedeckt wird.
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Erfindungsgemäß ist bei dem zweiten Aspekt vorgesehen, dass die Abdeckteile durch Trennen eines zunächst einstückigen Bauteils, durch welches nach Verbinden der Abdeckteile das Abdeckelement gebildet ist, hergestellt und anschließend unter Bildung des Abdeckelements miteinander verbunden werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren des zweiten Aspekts der Erfindung ermöglicht die kostengünstige Herstellung des Abdeckelements, insbesondere im Vergleich zur separaten Herstellung der Abdeckteile beispielsweise durch Pressen, Stanzen oder dergleichen. Dies führt zu geringen Kosten des gesamten Kraftwagens.
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Der dritte Aspekt der Erfindung betrifft ein Abdeckelement zum Abdecken von Isoliermaterial an einem Abgasrohr eines Kraftwagens. Das Abdeckelement umfasst wenigstens zwei korrespondierende Abdeckteile, welche unter Bildung des Abdeckelements, in welchem des Abgasrohr und das dieses außenumfangsseitig umgebende Isoliermaterial aufzunehmen sind, miteinander verbindbar sind.
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Erfindungsgemäß sind die Abdeckteile durch Trennen eines zunächst einstückigen Bauteils, durch welches nach Verbinden der Abdeckteile das Abdeckelement gebildet ist, hergestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der ersten beiden Aspekte der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Das erfindungsgemäße Abdeckelement weist besonders geringe Herstellungskosten auf, da die Abdeckteile nicht separat voneinander hergestellt werden. Im Gegensatz zur separaten Herstellung der Abdeckteile wird zunächst das einstückige Bauteil hergestellt und vorzugsweise erst nach seiner vollständigen Fertigbearbeitung unter Bildung der Abdeckteile getrennt. So ist es möglich, das einstückige Bauteil und somit die in diesem Zustand auch einstückig miteinander ausgebildeten Abdeckteile gleichzeitig wenigstens einem, etwaigen Bearbeitungsverfahren zu unterziehen. Eine separate Bearbeitung der Abdeckteile ist nicht vorgesehen und nicht vonnöten.
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Als das Isoliermaterial wird beispielsweise Glaswolle verwendet. Dadurch kann das Abgasrohr effizient isoliert und ein Wärmeverlust vermieden oder gering gehalten werden.
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Um das Aufschirmen der Abdeckteile infolge des Trennens des einstückigen Bauteils zu vermeiden oder gering zu halten, wird das einstückige Bauteil vorzugsweise durch ein Laserstrahlschneiden getrennt. Alternativ oder zusätzlich kann das einstückige Bauteil einem Nachbehandlungsverfahren unterzogen werden, bevor es in die zwei Abdeckteile getrennt wird. Eine weitere Möglichkeit, das Aufschirmen der Abdeckteile zu vermeiden oder gering zu halten ist, das einstückige Bauteil oder die separaten Abdeckteile außenumfangsseitig mit wenigstens einem Schellenelement zu versehen, so dass ein gewünschter Innendurchmesser des einstückigen Bauteils bzw. der Abdeckteile auch nach dem Trennen des einstückigen Bauteils zumindest im Wesentlichen erhalten bleibt. Das Schellenelemente ist beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere als Blechstreifen, gebildet und mit dem einstückigen Bauteil bzw. mit den Abdeckteilen durch ein Schweißverfahren, insbesondere durch Punktschweißen, fest verbunden.
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Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Schellenelementen vorgesehen, welche in Erstreckungsrichtung des einstückigen Bauteils bzw. der Abdeckteile zumindest im Wesentlichen gleichmäßig verteil bzw. äquidistant angeordnet sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dabei dienen die 2 und 3 zur Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht eines Abgasstrangs eines Nutzkraftwagens mit einem Abgasrohr, welches außenumfangsseitig mit Glaswolle als Isoliermaterial versehen ist, wobei das Isoliermaterial mittels eines Abdeckelements überdeckt ist;
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2 eine schematische Querschnittsansicht des Abgasrohres mit dem Isoliermaterial und dem Abdeckelement;
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3 eine schematische Perspektivansicht des Abdeckelements gemäß 2;
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4 eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Abdeckelements gemäß 3, welches zwei Abdeckteile umfasst, die durch Trennen eines einstückigen Bauteils, durch welches nach Verbinden der Abdeckteile das Abdeckelement gebildet ist, hergestellt sind;
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5 eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform eines Abdeckteils des Abdeckelements gemäß 4; und
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6 eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung eines vorteilhaften Herstellungsverfahrens zum Herstellen des einstückigen Bauteils, aus welchem durch Trennen des einstückigen Bauteils die Abdeckteile des Abdeckelements gemäß den 4 bis 5 herzustellen sind.
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Die 1 zeigt einen Rahmen 10 eines Nutzkraftwagens. Der Rahmen 10 umfasst einen Rahmenlängsträger 12, an welchem Abgasverrohrungen 14 eines Abgasstrangs 16 des Nutzkraftwagens gehalten sind. Die Abgasverrohrungen umfassen ein zumindest im Wesentlichen biegbares, erstes Abgasrohr 19, welches einerseits über ein Anschlusselement 18 mit einem Abgaskrümmer einer Verbrennungskraftmaschine des Nutzkraftwagens fluidisch zu verbinden ist. Dadurch können Abgase der Verbrennungskraftmaschine in das erste Abgasrohr 19 eingeleitet werden. Andererseits ist das erste Abgasrohr 19 mit einem zweiten Abgasrohr 20 der Abgasverrohrungen 14 fluidisch verbunden. Das einerseits mit dem ersten Abgasrohr 19 fluidisch verbundene zweite Abgasrohr 20 ist andererseits mit einem Dieselpartikelfilter 22 einer Abgasnachbehandlungseinrichtung 24 des Nutzkraftwagens fluidisch verbunden. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 24 umfasst auch einen SCR-Katalysator 26 (SCR – Selektive katalytische Reduktion), welcher zum zumindest teilweisen Entsticken des Abgases dient. So können die Stickoxyd-Emissionen des Nutzkraftwagens gering gehalten werden. Der Dieselpartikelfilter 22 dient zum zumindest teilweisen Herausfiltern von Partikeln, insbesondere Ruß-Partikeln, aus dem Abgas. so dass auch die Partikel-Emissionen des Nutzkraftwagens gering gehalten werden können.
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Für einen effizienten und effektiven Betrieb der Abgasnachbehandlungseinrichtung 24 sind hohe Abgastemperaturen von Vorteil. Um Wärmeverluste des die Abgasverrohrungen 14 durchströmenden Abgases insbesondere infolge von Konvektion und Kühlung durch Fahrtwind gering und somit die Temperatur des Abgases besonders hoch zu halten, ist das zweite Abgasrohr 20 außenumfangsseitig mit einem Isoliermaterial 28 versehen. Mit anderen Worten ist das Isoliermaterial 28 an einer außenumfangsseitigen Mantelfläche 30 des zweiten Abgasrohres 20 angeordnet. Bei dem Isoliermaterial 28 handelt es sich beispielsweise um Glaswolle oder Mineralwolle.
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Das Isoliermaterial 28 ist außenumfangsseitig durch ein Abdeckelement 32 mit einem ersten Abdeckteil 34 und einem zweiten Abdeckteil 36 geschützt. Mit anderen Worten ist das Isoliermaterial 28 innenumfangsseitig in dem Abdeckelement 32 angeordnet. Dadurch ist eine Sandwich-Struktur geschaffen, bei welcher das Abdeckelement 32 und das zweite Abgasrohr 20 Deckschichten und das Isoliermaterial 28 ein Kernelement der Sandwich-Struktur bilden.
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Wie in Zusammenschau mit der 3 erkennbar ist, sind die Abdeckteile 34, 36 des Abdeckelements 32 über jeweilige Fügflansche 38 miteinander verschweißt und dadurch miteinander verbunden. Die Abdeckteile 34, 36 des Abdeckelements 32 gemäß den 2 und 3 sind separat voneinander durch Pressen von Blechplatinen hergestellt.
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Zum Isolieren des zweiten Abgasrohres 20 wird zunächst das Isoliermaterial 28 an dem zweiten Abgasrohr 20 angeordnet. Anschließend werden die durch Pressen hergestellten Abdeckteile 34, 36 um das Isoliermaterial 28 angeordnet und miteinander verschweißt. Insbesondere das Pressen zum Herstellen des Abdeckelements 32 führt zu hohen Kosten insbesondere infolge hoher Werkzeugkosten.
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Anhand der 4 bis 6 sind nun Möglichkeiten beschrieben, die Herstellungskosten für das Abdeckelement 32 besonders gering zu halten.
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Zur Herstellung des in der 3 gezeigten Abdeckelements 32 wird zunächst ein einstückiges Rohrelement hergestellt, welches einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser des zweiten Abgasrohres 20. Der Innendurchmesser des einstückigen Rohres ist beispielsweise 10 mm größer als der Außendurchmesser des zu isolierenden, zweiten Abgasrohres 20. Das einstückige Rohr weist einen zumindest im Wesentlichen kreisrunden und in Umfangsrichtung vollständig geschlossenen Hohlquerschnitt auf.
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Zur Herstellung des einstückigen Rohres wird beispielsweise eine Blechplatine gerollt und an ihren freien Enden zusammengeschweißt. Anschließend wird das einstückige Rohr durch Biegen umgeformt, so dass es einen ersten Längenbereich 40 und einen zweiten, sich an den ersten Längenbereich 40 anschließenden Längenbereich 42 aufweist, wobei die Längenbereiche 40, 42 schräg oder vorliegend zumindest im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufen.
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An das Biegen des einstückigen Rohres schließt sich ein Prägen und/oder Gesenkformen und/oder Sicken und/oder Verpressen von Endbereichen 44 des einstückigen Rohres an. Dadurch weisen die Endbereiche 44 einen geringeren Querschnitt auf als sich an die Endbereiche 44 anschließende Längenbereiche des einstückigen Rohres.
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Anschließend wird das einstückige Rohr unter Bildung der Abdeckteile 34, 36 in zwei Hälften getrennt. Dies bedeutet, dass die Abdeckteile 34, 36 durch Trennen des einstückigen Rohres, durch welches nach Verbinden der Abdeckteile 34, 36 das Abdeckelement 32 gebildet ist, hergestellt werden. Dadurch können die Abdeckteile 34, 36 im noch einstückigen Zustand und somit gleichzeitig bearbeitet werden und erst nach Fertigbearbeiten des einstückigen Rohres durch Trennen desselbigen hergestellt werden.
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Zum Isolieren des zweiten Abgasrohres 20 wird dann das Isoliermaterial 28 außenumfangsseitig an dem zweiten Abgasrohr 20 angeordnet. Anschließend werden die Abdeckteile 34, 36 gemäß 3 um das Isoliermaterial 28 herum angeordnet und miteinander verschweißt, so dass das Abdeckelement 32 gebildet wird. Im Vergleich zum Pressen der Abdeckteile 34, 36 gemäß den 2 und 3 ist das Abdeckelement 32 gemäß 3 insbesondere aufgrund wesentlich geringerer Werkzeugkosten kostengünstiger herzustellen. Ferner weist das Abdeckelement 32 gemäß 3 einen geringeren Bauraumaufwand auf. Darüber hinaus ermöglicht das Abdeckelement 32 gemäß 3 ein verbessertes Geräuschverhalten (NVH-Verhalten, NVH – Noise Vibration Harshness), eine einfachere Montage und eine geringere Herstellungszeit.
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Die 5 zeigt eine Möglichkeit, ein etwaiges Aufschirmen der jeweiligen Abdeckteile 34, 36 infolge des Trennens des einstückigen Rohres zu vermeiden oder gering zu halten. Dazu werden die Abdeckteile 34, 36 bzw. das einstückige Rohr außenumfangsseitig mit Blechstreifen 46 versehen, welche zumindest im Wesentlichen äquidistant hinsichtlich der Erstreckung des einstückigen Rohres bzw. der Abdeckteile 34, 36 angeordnet und durch Punktschweißen mit dem einstückigen Rohr verbunden sind. Die Blechstreifen 46 sind beispielsweise zumindest im Wesentlichen 2 mm dick.
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Die 6 zeigt eine Möglichkeit, das einstückige Rohr durch Extrudieren herzustellen. Das Herstellen des einstückigen Rohres durch Extrudieren hält die Gefahr des Aufschirmens infolge des Trennens des einstückigen Rohres besonders gering.
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Beim Extrudieren wird ein Rohling 48 durch ein Behältnis 50 geführt und mittels eines Stempels 52 durch eine Form 54 gepresst, wodurch eine Extrusionsform 56 hergestellt wird. Die Extrusionsform 56 wird mittels eines Fördermittels 58 von der Form 54 weg befördert, so dass eine zumindest im Wesentlichen kontinuierliche Herstellung der Extrusionsform 56 ermöglicht ist. Die Extrusionsform 56 wird gekühlt und getrennt, wodurch das einstückige Rohr mit dem geschlossenen und zumindest im Wesentlichen kreisrunden Hohlquerschnitt hergestellt wird.
