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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baueinheit für eine Abgasanlage umfassend ein Gehäuse mit einem Mantel sowie einen in dem Inneren des Gehäuses angeordneten Einsatz mit wenigstens einem Abgasrohr. Der Mantel weist eine, insbesondere radiale Öffnung auf, durch die das Abgasrohr mit der Abgasanlage verbindbar ist.
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Die Baueinheit kann insbesondere ein Schalldämpfer sein, der die Schallcharakteristik der Abgasanlage auf eine gewünschte Weise, z.B. in Abhängigkeit eines jeweiligen Lastpunkts des Motors, passiv oder aktiv beeinflusst.
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Bei einer solchen Baueinheit handelt es sich angesichts der großen Verkaufszahlen von Kraftfahrzeugen in aller Regel um ein Massenprodukt, dessen Herstellungsaufwand, insbesondere Herstellungskosten, möglichst niedrig sein sollen.
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Der Herstellungsaufwand für den oben genannten Baueinheitstyp wurde bereits teilweise durch eine modulare Bauweise reduziert, indem der Einsatz – als im Wesentlichen komplette Innenstruktur der Baueinheit – lediglich in einen vorgefertigten Gehäusebestandteil eingeschoben werden muss und das Gehäuse danach verschlossen wird. Ein unerwünschter Herstellungsaufwand ergibt sich jedoch insbesondere dann, wenn das Abgasrohr zur Anbindung an die Abgasanlage durch die Öffnung des Mantels hindurch mit einem von außen durch die Öffnung des Mantels geführten Anschlussrohr verbunden werden soll. Der Aufwand ist besonders dann hoch, wenn sich die Öffnung parallel zu der Einschubrichtung des Einsatzes im Mantel des Gehäuses erstreckt, d.h. wenn es sich um eine sogenannte radiale Öffnung handelt. Beispielsweise besitzt das Gehäuse einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Mantel (z.B. als Wickelgehäuse), wobei der Einsatz stirnseitig, d.h. in axialer Richtung in das Gehäuse bzw. den Mantel eingeschoben wird. Sofern das Abgasrohr des Einsatzes durch die radiale Öffnung verbunden werden soll, erstreckt sich das Abgasrohr zumindest endseitig vorzugsweise ebenfalls in radialer Richtung, wobei die Öffnung und das Abgasrohr fluchten, wenn der Einsatz vollständig in das Gehäuse eingeführt ist. Erst jetzt kann das Abgasrohr mit einem außenseitig durch die Öffnung eingeführten Anschlussrohr verbunden werden.
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Das Anschlussrohr wird z.B. durch Schweißen mit dem Abgasrohr verbunden, wobei zur Vermeidung einer Beschädigung des Einsatzes bei der Durchführung eines entsprechenden Schweißvorgangs Maßnahmen zum Schutz gegen in das Innere des Gehäuses eindringende Schweißschlacke ergriffen werden müssen. Nachdem das Anschlussrohr mit dem innenliegenden Abgasrohr verbunden worden ist, muss die betreffende Öffnung in dem Mantel mit einem geeigneten Verschlussstück verschlossen werden, wobei weitere Schweißvorgänge notwendig sind, um das Verschlussstück dauerhaft und beständig mit dem Mantel und dem Anschlussrohr zu verbinden. Hierdurch wird auch das innenliegende Abgasrohr abgestützt, sodass betriebsbedingte Vibrationen die mechanische Struktur des Einsatzes nicht übermäßig beanspruchen.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung die eingangs genannte Baueinheit derart weiterzubilden, dass der Herstellungsaufwand für die Baueinheit im Hinblick auf den Anschluss eines durch eine Öffnung des Gehäusemantels geführten Anschlussrohrs reduziert wird. Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein entsprechendes Herstellungsverfahren.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Baueinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Bei der erfindungsgemäßen Baueinheit ist ein Adapterteil vorgesehen, das mit dem Abgasrohr verbunden ist. Das Adapterteil weist zudem einen Anlageabschnitt auf, welcher um die Öffnung herum an der Innenseite des Mantels anliegt.
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Das Adapterteil besitzt den Vorteil, dass das Abgasrohr unmittelbar mechanisch mit dem Mantel verbunden ist, wenn der Einsatz in das Gehäuse eingeschoben ist. Eine nachträgliche Montage – d.h. nachdem der Einsatz in den Gehäusemantel eingeschoben wurde – eines Verschlussteils ist nicht notwendig. Der Anlageabschnitt des Adapterteils kann insbesondere als ringförmiger Flanschabschnitt fungieren, durch den das Abgasrohr an dem Mantel abgestützt wird. Der Anlageabschnitt kann komplementär zu der Innenseite des Mantels ausgebildet sein und für eine flächige, d.h. mechanisch günstige Anlage an dem Mantel sorgen, wodurch das Risiko von Beschädigungen des Mantels, insbesondere im Zuge des Einschiebens des Einsatzes in das Gehäuse, vermieden werden können. Eine Abstützung des Abgasrohrs durch das Adapterteil kann zudem bereits dann gegeben sein, wenn der Einsatz in das Gehäuse eingeschoben wird und die Endposition noch nicht erreicht ist. Eine während des Einschiebens des Einsatzes auf das Abgasrohr wirkende mechanische Beanspruchung kann somit wirksam reduziert werden.
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Das Adapterteil kann stutzenartig ausgebildet sein, sodass das Adapterteil zwischen dem Abgasrohr und der Öffnung des Mantels eine z.B. im Wesentlichen gasdichte Verbindung herstellt, d.h. das Innere des Gehäuses wird gegenüber dem Außenraum und dem Inneren des Abgasrohrs abgedichtet. Somit können z.B. separate Schutzmaßnahmen gegen in das Innere des Gehäuses eindringende Schweißschlacke entfallen, wenn z.B. ein durch die Öffnung geführtes Anschlussrohr mit dem Abgasrohr verbunden werden soll.
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Das Gehäuse kann insbesondere in axialer Richtung an wenigstens einer Stirnseite geöffnet sein, um den Einsatz in das Gehäuse einsetzen zu können. Danach kann das Gehäuse durch einen geeigneten Deckel verschlossen werden. Es versteht sich, dass die in Rede stehende Öffnung im Mantel (zum Anschließen an die Abgasanlage) nicht notwendigerweise eine radiale Öffnung sein muss. Das Gehäuse kann zusätzlich weitere Öffnungen aufweisen.
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Als Mantel ist im Rahmen dieser Offenbarung derjenige Gehäuseabschnitt zu verstehen, der den Hohlraum des Gehäuses bildet, in den der Einsatz eingeschoben wird. Seine Querschnittsform kann beliebig gewählt sein.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die Öffnung im Mantel vergleichsweise klein ausgebildet werden kann. Ein von außen zu montierendes Verschlussteil würde demgegenüber eine größere Öffnung erfordern. Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann der Durchmesser des Adapterteils z.B. im Wesentlichen dem Durchmesser des Abgasrohrs entsprechen oder geringfügig größer sein, wodurch der Innenraum des Gehäuses besonders sparsam ausgenutzt wird. Weiterhin kann die Baueinheit insgesamt effizienter und zuverlässiger hergestellt werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind der Beschreibung, den Unteransprüchen und den Zeichnungen zu entnehmen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Einsatz derart ausgestaltet, dass er in das Gehäuse einschiebbar ist. Mit anderen Worten ist der Einsatz in radialer Richtung ausreichend weit gegenüber dem Innenumfang des Gehäuses, insbesondere des Mantels zurückgesetzt, so dass der Einsatz problemlos in das Gehäuse eingeschoben werden kann. Vorzugsweise sind das Adapterteil und das Abgasrohr vollständig im Inneren des Gehäuses angeordnet.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Anlageabschnitt über einen zumindest abschnittsweise gewölbten oder gekrümmten Verbindungsabschnitt des Adapterteils mit dem Abgasrohr verbunden. Hierdurch kann dem Anlageabschnitt relativ zu dem Abgasrohr eine gewisse Flexibilität verliehen werden, sodass der Einsatz das Gehäuse eingeschoben werden kann, ohne dass das Adapterteil mit der Innenseite des Mantels verkantet und den Einschubvorgang behindert. Entsprechend kann auch gewährleistet werden, dass sich herstellungsbedingte Toleranzen in den Ausmaßen des Gehäuses oder des Einsatzes nicht negativ auswirken.
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Der Verbindungsabschnitt kann zumindest abschnittsweise in Richtung weg von dem Mantel nach innen gewölbt oder gekrümmt sein. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn ausreichend Platz geschaffen werden soll, um ein Anschlussrohr an das Abgasrohr anzuschließen.
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Alternativ oder zusätzlich zu der Wölbung bzw. Krümmung nach innen kann der Verbindungabschnitt zumindest abschnittsweise in Richtung hin zu dem Mantel nach außen gewölbt oder gekrümmt sein. Diese Lösung kann z.B. angestrebt werden, um im Innenraum des Gehäuses möglichst wenig Platz zu verbrauchen.
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Beispielsweise kann sich der Verbindungsabschnitt beginnend vom Ende des Abgasrohr zunächst nach radial innen erstrecken und dann in Richtung des Mantels umgebogen sein. Dies besitzt zudem den Vorteil, dass das Anschlussrohr den Verbindungsabschnitt und/oder der Verbindungsabschnitt das Abgasrohr umgreifen kann.
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Es versteht sich, dass eine Wölbung bzw. Krümmung des Verbindungsabschnitts nicht notwendigerweise abgerundet bzw. stetig sein muss. So fallen unter "Wölbung bzw. Krümmung" insbesondere auch Knickstellen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Anlageabschnitt an seiner dem Abgasrohr abgewandten Seite mit einer Fase versehen. Beispielsweise ist ein jeweiliger Rand des Anlageabschnitts zumindest leicht nach innen vom Mantel weggebogen, sodass dieser nicht durch einen eventuell scharfkantigen Rand des Anlageabschnitts beschädigt wird. Ferner kann die Fase dazu dienen, das Einschieben des Einsatzes zu erleichtern, indem ein widerspenstiges "Entlangkratzen" des Anlageabschnitts an dem Mantel vermieden wird. Die Fase kann insbesondere entlang einer äußeren Umfangskontur des Anlageabschnitts, insbesondere abschnittsweise quer zu einer Einschubrichtung des Einsatzes, vorgesehen sein.
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Der Anlageabschnitt kann zumindest abschnittsweise stoffschlüssig, insbesondere durch Punktschweißen, mit dem Mantel verbunden sein. Somit kann die Haltbarkeit und Stabilität der Baueinheit wesentlich erhöht werden. Der Anlageabschnitt kann insbesondere stärker ausgebildet sein, als der Mantel. Die stoffschlüssige Verbindung kann hierdurch besonders vorteilhaft realisiert werden, wobei das Risiko eines unerwünschten "Abgaslecks" reduziert wird.
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Das Adapterteil kann auf das Abgasrohr aufgesteckt sein. Hierbei kann der Verbindungsabschnitt des Adapterteils abschnittsweise einen Stutzen bilden, der das Ende des Abgasrohrs entweder umgreift oder innenseitig in das Abgasrohr eingreift. Zusätzlich zu dieser Steckverbindung kann das Adapterteil, insbesondere der Verbindungsabschnitt, zumindest abschnittsweise stoffschlüssig, vorzugsweise durch Punktschweißen, mit dem Abgasrohr verbunden sein, wodurch die Verbindung auch unter mechanischen Vibrationen und thermischen Belastungen zuverlässig hält.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform können das Abgasrohr und/oder der Verbindungsabschnitt einen Anschlussabschnitt für ein von außen durch die Öffnung des Mantels geführtes Anschlussrohr umfassen. Der Anschlussabschnitt kann insbesondere gemeinsam durch das Abgasrohr und den Verbindungsabschnitt gebildet sein. Das Anschlussrohr kann abschnittsweise in das Abgasrohr hineinragen oder zwischen dem Abgasrohr und dem Verbindungsabschnitt angeordnet sein. Alternativ kann das Anschlussrohr abschnittsweise sowohl das Abgasrohr als auch den Verbindungsabschnitt umgreifen. Generell können sich das Abgasrohr und der Verbindungabschnitt überlappen, wobei in diesem Fall vorzugsweise der Anschlussabschnitt für das Anschlussrohr im Überlappungsbereich ausgebildet ist. Hierdurch kann der Anschlussabschnitt eine besondere Stabilität für das Anschlussrohr aufweisen, was auch der Gesamtstabilität der Baueinheit zugutekommt. Als weiterer Vorteil ist zu nennen, dass eine stoffschlüssige Verbindung des Abgasrohrs, des Verbindungsabschnitts und den Anschlussrohrs mit einem einzigen Schweißvorgang durchgeführt werden kann, z.B. als Dreilagenschweißnaht. Die Herstellung kann unter diesem Gesichtspunkt somit besonders effizient gestaltet werden.
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Die Erfindung bezieht sich zudem auf ein Verfahren zum Herstellen einer Baueinheit für eine Abgasanlage, insbesondere einer Baueinheit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Baueinheit ein Gehäuse mit einem Mantel und einen in dem Gehäuse angeordneten Einsatz umfasst. Der Mantel weist eine, insbesondere radiale, Öffnung für den Anschluss des Abgasrohrs an die Abgasanlage auf. Der Einsatz umfasst wenigstens ein Abgasrohr und ein Adapterteil, das mit dem Abgasrohr verbunden ist. Der Einsatz wird in das Gehäuse eingesetzt, insbesondere in den Mantel eingeschoben, sodass ein Anlageabschnitt des Adapterteils um die Öffnung herum an der Innenseite des Mantels zur Anlage kommt und durch das Adapterteil eine Verbindung zwischen der Öffnung und dem Abgasrohr hergestellt ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Anlageabschnitt stoffschlüssig, insbesondere durch Punktschweißen, mit dem Mantel verbunden. Ferner kann ein Anschlussrohr von außen durch die Öffnung geführt und mit einem Anschlussabschnitt der Baueinheit verbunden werden, sodass zwischen dem Anschlussrohr und dem Abgasrohr eine, insbesondere gasdichte Verbindung hergestellt ist. Hierbei können das Abgasrohr, das Adapterteil und das Anschlussrohr stoffschlüssig, insbesondere durch Punktschweißen, miteinander verbunden werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft anhand der Zeichnungen erläutert, in denen:
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1 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Baueinheit zeigt;
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2 eine Perspektivansicht eines Einsatzes der Baueinheit der 1 zeigt;
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3 eine Perspektivansicht eines Adapterteil des Einsatzes der 2 zeigt;
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4 eine Perspektivansicht der Baueinheit der 1 mit stirnseitig geöffnetem Gehäuse zeigt;
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5 eine Querschnittperspektivansicht der Baueinheit der 1 zeigt;
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6 eine Querschnittansicht der Baueinheit der 5 zeigt;
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7 eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Baueinheit.
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In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Teile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist eine Baueinheit 10, hier beispielhaft konkret ein Schalldämpfer, für eine nicht gezeigte Abgasanlage dargestellt. Die Baueinheit 10 ist in 1 nur zum Teil gezeigt, wobei sich die Baueinheit 10 an der linken Seite fortsetzt. Die Baueinheit 10 umfasst ein geschlossenes Gehäuse 12, das einen Mantel 14 und wenigstens einen stirnseitigen Deckel 16 umfasst. In dem Gehäuse 12 ist ein in 2 näher gezeigter Einsatz 18 angeordnet, welcher zwei Abgasrohre 20 und 22 aufweist, die z.B. als Einlass- oder Auslaufrohr fungieren können. Das Abgasrohr 20 erstreckt sich endseitig in radialer Richtung des Gehäuses 12. Das Abgasrohr 22 erstreckt sich hingegen endseitig in axialer Richtung. Das (radiale) Abgasrohr 20 ist endseitig mit einem Adapterteil 24 verbunden, welches in 3 vergrößert dargestellt ist. Das Adapterteil 24 weist einen ringförmigen und komplementär zu der Formgebung des Mantels 14 ausgebildeten Anlageabschnitt 26 auf, der um eine Öffnung 28 des Mantels 14 herum an der Innenseite des Mantels 14 anliegt und durch Punktschweißen mit dem Mantel 14 stoffschlüssig und gasdicht verbunden ist. Die flächige Anlage des Anlageabschnitts 26 an der Innenseite des Mantels 14 ist insbesondere aus den 5 und 6 ersichtlich. Der Anlageabschnitt 26 ist integral mit einem Verbindungsabschnitt 30 verbunden, der sich zwischen dem Abgasrohr 20 und dem Anlageabschnitt 26 erstreckt. Der Verbindungsabschnitt 30 ist abschnittsweise von dem Mantel 14 weg nach innen gewölbt und im Bereich des Abgasrohrs 20 in radialer Richtung umgebogen, sodass der Verbindungsabschnitt 30 das Abgasrohr 20 endseitig umgreift bzw. ein Steckverbindungsansatz für das Abgasrohr 20 bildet. Der Verbindungsabschnitt 30 ist zusätzlich stoffschlüssig und gasdicht, insbesondere durch Punktschweißen mit dem Abgasrohr 20 verbunden.
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Das (axiale) Abgasrohr 22, welches sich endseitig in axialer Richtung erstreckt, greift in eine Öffnung 32 des Deckels 16 ein (vgl. 1), wobei kein Adapterteil vorgesehen ist. Erfindungsgemäß könnte aber auch für das Abgasrohr 22 ein Adapterteil vorgesehen werden.
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Die Baueinheit 10 wird vorzugsweise so montiert, dass der Einsatz 18 der 2 in axialer Richtung X seitlich in den Mantel 14 des Gehäuses 12 eingeschoben wird, bis das radiale Abgasrohr 20 mit dem Adapterteil 24 – wie in 4 gezeigt – mit der radialen Öffnung 28 des Mantels 14 fluchtet. Hiernach kann der Anlageabschnitt 26, welcher bereits flächig an der Innenseite des Mantels 14 um die Öffnung 28 herum anliegt, z.B. mittels Punktschweißen mit dem Mantel 14 verbunden werden. Anschließend kann der Mantel 14 stirnseitig durch den Deckel 16 verschlossen werden, sodass sich die in 1 gezeigte Baueinheit 10 ergibt.
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Das radiale Abgasrohr 20 und der Verbindungsabschnitt 30 bilden in ihrem Überlappungsbereich einen stabilen Anschlussabschnitt 34 für ein nicht gezeigtes Anschlussrohr (vgl. 5 und 6). Das Anschlussrohr kann den Anschlussabschnitt 34 entweder umgreifen oder in das Abgasrohr 20 eingesteckt werden (in den 5 und 6 ist zu erkennen, dass der Endabschnitt des Rohrs 20 hierfür etwas aufgeweitet ist), sodass der Anschlussabschnitt 34 das Anschlussrohr umgreift. Im Ergebnis liegt in beiden Fällen ein dreilagiger Überlappungsbereich vor, der mit einem einzigen Schweißvorgang zur stoffschlüssigen Verbindung der Komponenten 20, 24 untereinander und mit dem Anschlussrohr führt. Alternativ kann der Verbindungsabschnitt 30 wie oben erwähnt zuerst stoffschlüssig mit dem Abgasrohr 20 verbunden werden, wobei das Anschlussrohr anschließend separat entweder mit dem Verbindungsabschnitt 30 oder mit dem Abgasrohr 22 verbunden wird.
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In 7 ist die Baueinheit 10 in einer alternativen Ausführungsform gezeigt, in der ein abweichendes Adapterteil 24' verbaut ist. Einerseits ist der Anlageabschnitt 26' randseitig nach innen vom Mantel 14 weg gebogen, sodass sich eine Fase 36 ergibt, die das Einschieben des Einsatzes 18 erleichtert und Beschädigungen des Mantels 14 vorbeugt. Andererseits ist der Verbindungsabschnitt 34 ausgehend von dem Abgasrohr 20 in Richtung des Mantels 14 nach außen gekrümmt. Hierdurch kann die Stützwirkung des Adapterteils 24' für das Abgasrohr 20 verbessert werden, wobei gleichzeitig weniger Platz im Inneren des Mantels 14 verbraucht wird als bei dem Adapterteil 24 von 3.
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Es versteht sich, dass einzelne Merkmale der Adapterteile 24 und 24' bedarfsgerecht miteinander kombiniert werden können. Beispielsweise kann die Fase 36 auch bei dem Adapterteil 24 vorgesehen werden. Ferner kann der Verbindungsabschnitt 30 abschnittsweise unterschiedlich gekrümmt sein, sodass dieser möglichst die Vorteile beider Varianten vereint.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Baueinheit
- 12
- Gehäuse
- 14
- Mantel
- 16
- Deckel
- 18
- Einsatz
- 20
- Abgasrohr
- 22
- Abgasrohr
- 24, 24'
- Adapterteil
- 26, 26'
- Anlageabschnitt
- 28
- Öffnung
- 30
- Verbindungsabschnitt
- 32
- Öffnung
- 34
- Anschlussabschnitt
- 36
- Fase
