DE102013015621A1 - Bauteil für eine Abgasanlage eines Fahrzeugs und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil (1) für eine Abgasanlage eines Fahrzeugs mit einer rohrförmigen Innenkomponente (2) und einer, eine Außenseite der Innenkomponente (2) umgebenden Außenkomponente (3), wobei die Innenkomponente (2) aus einer Blechstruktur und die Außenkomponente (3) aus einer in einem Gussverfahren durch Umgießen der Innenkomponente (2) erzeugten Gussstruktur gebildet ist, wobei die Außenseite der Innenkomponente (2) und eine Innenseite der Außenkomponente (3) zumindest abschnittsweise derart voneinander beabstandet sind, dass sich ein Zwischenraum (Z) ausbildet. Erfindungsgemäß ist in dem Zwischenraum (Z) ein Wärmedämmmaterial (4) angeordnet.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (1) für eine Abgasanlage eines Fahrzeugs und eine Abgasanlage für ein Fahrzeug mit zumindest einem solchen Bauteil (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bauteil für eine Abgasanlage eines Fahrzeugs mit einer rohrförmigen Innenkomponente und einer, eine Außenseite der Innenkomponente umgebenden Außenkomponente, wobei die Innenkomponente aus einer Blechstruktur und die Außenkomponente aus einer in einem Gussverfahren durch Umgießen der Innenkomponente erzeugten Gussstruktur gebildet ist, wobei die Außenseite der Innenkomponente und eine Innenseite der Außenkomponente zumindest abschnittsweise derart voneinander beabstandet sind, dass sich ein Zwischenraum ausbildet.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Abgasanlage für ein Fahrzeug mit zumindest einem solchen Bauteil.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils für eine Abgasanlage eines Fahrzeugs mit einer rohrförmigen Innenkomponente und einer, eine Außenseite der Innenkomponente umgebenden Außenkomponente, wobei die Innenkomponente aus einer Blechstruktur gebildet wird und die Außenkomponente aus einer in einem Gussverfahren durch Umgießen der Innenkomponente erzeugten Gussstruktur gebildet wird.
  • Aus dem Stand der Technik sind so genannte luftspaltisolierte (Kurz: LSI) Abgaskrümmer bekannt, welche eine Innenkomponente und eine Außenkomponente umfassen, wobei zwischen den Komponenten ein Luftspalt ausgebildet ist.
  • Ein solcher Krümmer für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs ist aus der DE 103 57 125 A1 bekannt. Der Krümmer umfasst eine innere Wand und eine äußere Wand, wobei die innere Wand durch eine Blechstruktur dargestellt ist und durch einen Luftspalt zur äußeren Wand isoliert ist. Die äußere Wand besteht aus einer auf die Blechstruktur aufgegossenen Gussstruktur, wobei während des Aufgießens der Gussstruktur Abstandselemente vorgesehen sind, die nach dem Aufgießen unter Bildung des Luftspaltes entfernbar sind. Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Krümmers beschrieben, bei dem eine Blechstruktur mit der Innenkontur des Krümmers hergestellt wird und Abstandselemente in Form eines verlorenen Kerns auf eine äußere Oberfläche der Blechstruktur aufgebracht werden. Anschließend wird die Blechstruktur mit dem verlorenen Kern in einen Formhohlraum einer Gießform eingelegt und mit einem Gießmetall zur Ausbildung einer Gusstruktur in Form einer äußeren Wand des Krümmers umgossen. Darauffolgend wird der verlorene Kern zur Ausbildung eines Luftspaltes zwischen der, eine innere Wand bildenden Blechstruktur und der, die äußere Wand bildenden Gusstruktur entfernt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Bauteil für eine Abgasanlage eines Fahrzeugs, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Bauteils für eine Abgasanlage eines Fahrzeugs und eine verbesserte Abgasanlage für ein Fahrzeug zugeben.
  • Hinsichtlich des Bauteils wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale, hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 8 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Abgasanlage durch die im Anspruch 10 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das Bauteil für eine Abgasanlage eines Fahrzeugs umfasst eine rohrförmige Innenkomponente und eine, eine Außenseite der Innenkomponente umgebende Außenkomponente, wobei die Innenkomponente aus einer Blechstruktur und die Außenkomponente aus einer in einem Gussverfahren durch Umgießen der Innenkomponente erzeugten Gussstruktur gebildet ist, wobei die Außenseite der Innenkomponente und eine Innenseite der Außenkomponente zumindest abschnittsweise derart voneinander beabstandet sind, dass sich ein Zwischenraum ausbildet. Die Rohrform der Innenkomponente hat eine Kanalfunktion und kann auch durch zwei miteinander verschweißte Halbschalen gebildet sein.
  • Erfindungsgemäß ist in dem Zwischenraum ein Wärmedämmmaterial angeordnet. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein Wärmeeintrag in die Außenkomponente verringert, so dass eine, die Außenkomponente schädigende thermische Wechselbelastung und dadurch das Auftreten von Rissbildung reduziert werden. Somit wird eine Lebensdauer des Bauteils signifikant erhöht. Weiterhin ermöglicht der Aufbau des erfindungsgemäßen Bauteils die Realisierung von Leichtbaukonstruktionen und die Verwendung kostengünstiger Werkstoffe. Auch wird aufgrund der Verringerung des Wärmeeintrags in die Außenkomponente ein Wärmeeintrag in in der Umgebung des Bauteils befindliche Bauteile verringert.
  • In besonders vorteilhafter Weise ermöglicht der erfindungsgemäße Aufbau des Bauteils weiterhin eine Vereinfachung des Gussverfahrens zu dessen Herstellung und somit eine Verringerung der Herstellungskosten. Dadurch, dass die mit dem Wärmedämmmaterial versehene Innenkomponente als Gusskern in der Gussform verwendet werden kann, ist kein zusätzlicher Sandkern enthalten, da die Innenkomponente mit dem Wärmedämmmaterial im Gussbauteil verbleibt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • Dabei zeigt:
  • 1 schematisch ein Ausschnitt einer Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils für eine Abgasanlage eines Fahrzeugs.
  • In der einzigen 1 ist ein Ausschnitt eines möglichen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauteils 1 für eine nicht gezeigte Abgasanlage eines Fahrzeugs in einer Schnittdarstellung dargestellt. Bei dem Bauteil 1 handelt es sich um einen Abgaskrümmer. Abweichend kann das Bauteil 1 in nicht näher dargestellter Weise auch eine andere Komponente der Abgasanlage sein, wie beispielsweise ein Turbinengehäuse oder ein Abgasturbolader.
  • Dabei weist das Bauteil 1 eine rohrförmige Innenkomponente 2 und eine, eine Außenseite der Innenkomponente 2 umgebenden Außenkomponente 3 auf. Die Innenkomponente 2 ist aus einer Blechstruktur gebildet und zur Führung eines Abgasstromes A einer nicht dargestellten Antriebsmaschine des Fahrzeugs vorgesehen. Dabei ist die Innenkomponente 2 im dargestellten Ausführungsbeispiel aus mehreren rohrförmigen Einzelbauteilen 2.1, 2.2 gebildet. Jeweils unmittelbar benachbarte Einzelbauteile 2.1, 2.2 werden zur Bildung der Innenkomponente 2 endseitig unter Ausbildung eines Schiebesitzes koaxial zueinander angeordnet. Das heißt, ein Ende eines Einzelbauteils 2.2 wird in das angrenzende Ende des verbleibenden Einzelbauteils 2.1 eingeführt. Durch den somit erzeugten Schiebesitz können in besonders vorteilhafter Weise Wärmedehnungen der Innenkomponente 2 kompensiert werden. Der Abgaskrümmer kann jedoch alternativ auch Bereiche aufweisen, die einer geringeren Wärmewechselbelastung ausgesetzt sind, so dass ein Schiebesitz dort nicht zwingend erforderlich ist. Vielmehr sind die Einzelbauteile der Innenkomponente 2 dort dann fest verbunden, insbesondere mittels einer Schweißverbindung.
  • In nicht dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Innenkomponente 2 alternativ als ein einzelnes Bauteil ausgebildet.
  • Zur Verringerung eines Wärmeeintrags in die Außenkomponente 3 ist in einem Zwischenraum Z zwischen der Außenseite der Innenkomponente 2 und einer Innenseite der Außenkomponente 3 ein Wärmedämmmaterial 4 angeordnet. Das Wärmedämmmaterial 4 ist aus einer hochtemperaturbeständigen Fasermatte oder aus einem hitzeschildartigen Blech und/oder einer Folie mit einer hochreflektierenden Oberfläche gebildet. Das Wärmedämmmaterial kann jedoch vorteilhafter Weise auch mit einer Folie und/oder Schlichte versehen sein, um eine Penetration des Gussmaterials zu vermeiden. Eine vorteilhafte Ausführung der Folienummantelung ist durch eine hochreflektierende Oberfläche gegeben. Bei der Verwendung einer Folie ist diese in einer möglichen Ausgestaltung mit einer Trägerstruktur verbunden.
  • Zur Herstellung des Bauteils 1 wird zunächst das Wärmedämmmaterial 4 kraft-, stoff- und/oder formschlüssig an der Außenseite der Innenkomponente 2 angeordnet, beispielsweise verklebt. In einem möglichen Ausführungsbeispiel ist das Wärmedämmmaterial 4 als strumpf- oder muffartiges Gestrick ausgebildet und auf die Innenkomponente 2 aufgeschoben.
  • In einer alternativen Ausgestaltung wird das Wärmedämmmaterial 4 in einem Beschichtungsverfahren als isolierende Außenbeschichtung auf die Außenseite der Innenkomponente 2 aufgebracht. Diese Beschichtung ist beispielsweise aus hochtemperaturbeständigen Fasern und/oder einer Schicht mit einer hochreflektierenden Oberfläche gebildet.
  • Anschließend wird die Innenkomponente 2 mit dem diese umgebenden Wärmedämmmaterial 4 in eine nicht dargestellte Gussform eingelegt und mit einem Gussmaterial umgossen. Eine aus dem Gussmaterial, insbesondere Stahlgussmaterial, gebildete Gussstruktur bildet die Außenkomponente 3. Da die Temperaturbelastung der Außenkomponente 3 durch die Isolation deutlich reduziert wird, ist auch die Verwendung von preiswertem Eisenguss oder hinsichtlich Leichtbaus vorteilhaftem Aluminiumguss für die Außenkomponente 3 möglich. Somit bildet die Innenkomponente 2 gemeinsam mit dem Wärmedämmmaterial 4 einen Gusskern, welcher zur Bildung der Außenkomponente 3 umgossen wird und anschließend innerhalb dieser verbleibt.
  • Aufgrund des Umgießens liegt das Wärmedämmmaterial an der Außenseite der Innenkomponente 2 und der Innenseite der Außenkomponente 3 an. Zur Fixierung der Innenkomponente 2 in der Außenkomponente 3 liegt die Außenseite der Innenkomponente 2 in einem Bereich B unmittelbar an der Innenseite der Außenkomponente 3 an. In diesem Bereich B wird das Wärmedämmmaterial 4 nicht an der Innenkomponente 2 angeordnet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10357125 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Bauteil (1) für eine Abgasanlage eines Fahrzeugs mit einer rohrförmigen Innenkomponente (2) und einer, eine Außenseite der Innenkomponente (2) umgebenden Außenkomponente (3), wobei die Innenkomponente (2) aus einer Blechstruktur und die Außenkomponente (3) aus einer in einem Gussverfahren durch Umgießen der Innenkomponente (2) erzeugten Gussstruktur gebildet ist, wobei die Außenseite der Innenkomponente (2) und eine Innenseite der Außenkomponente (3) zumindest abschnittsweise derart voneinander beabstandet sind, dass sich ein Zwischenraum (Z) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenraum (Z) ein Wärmedämmmaterial (4) angeordnet ist.
  2. Bauteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmedämmmaterial (4) aus einer hochtemperaturbeständigen Fasermatte oder aus einem Blech und/oder einer Folie mit einer hochreflektierenden Oberfläche gebildet ist.
  3. Bauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmedämmmaterial (4) kraft-, stoff- und/oder formschlüssig an der Außenseite der Innenkomponente (2) befestigt ist.
  4. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmedämmmaterial (4) zumindest abschnittsweise an der Außenseite der Innenkomponente (2) und/oder die Innenseite der Außenkomponente (3) anliegt.
  5. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkomponente (2) aus mehreren rohrförmigen Einzelbauteilen (2.1, 2.2) gebildet ist.
  6. Bauteil (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils unmittelbar benachbarte Einzelbauteile (2.1, 2.2) endseitig unter Ausbildung eines Schiebesitzes koaxial zueinander angeordnet sind.
  7. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite der Innenkomponente (2) abschnittsweise an der Innenseite der Außenkomponente (3) anliegt.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (1) für eine Abgasanlage eines Fahrzeugs mit einer rohrförmigen Innenkomponente (2) und einer, eine Außenseite der Innenkomponente (2) umgebenden Außenkomponente (3), wobei die Innenkomponente (2) aus einer Blechstruktur gebildet wird und die Außenkomponente (3) aus einer in einem Gussverfahren durch Umgießen der Innenkomponente (2) erzeugten Gussstruktur gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite der Innenkomponente (2) zumindest abschnittsweise ein vorzugsweise durch eine Folie und/oder Schlichte zumindest teilweise ummanteltes Wärmedämmmaterial (4) angeordnet wird, wobei die Innenkomponente (2) gemeinsam mit dem Wärmedämmmaterial (4) in dem Gussverfahren in einer Gussform mit einem Gussmaterial umgossen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Innenkomponente (2) mehrere rohrförmige Einzelbauteile (2.1, 2.2) verwendet werden, wobei jeweils unmittelbar benachbarte Einzelbauteile (2.1, 2.2) endseitig unter Ausbildung eines Schiebesitzes koaxial zueinander angeordnet werden.
  10. Abgasanlage für ein Fahrzeug mit zumindest einem Bauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Bauteil (1) ein Abgaskrümmer, ein Abgasturbolader oder Turbinengehäuse ist.
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