DE102019131526A1 - Method for fastening a metallic pipe in an opening of a plastic housing in an exhaust system of a vehicle, exhaust system and vehicle - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum Befestigen eines metallischen Rohrs in einer Öffnung eines Kunststoffgehäuses umfasst die folgenden Schritte:a) Bereitstellen eines Kunststoffgehäuses (18) mit einer Öffnung (36), die eine Sicke (40) hat, und eines metallischen Rohrs (20),b) Anordnen des Rohrs (20) innerhalb der Öffnung (36) des Kunststoffgehäuses (18), und, anschließendc) plastisches Aufweiten des Rohrs (20) derart, dass eine nach außen vorspringende Erhebung (30) am Rohr (20) in die Sicke (40) eingreift, sodass das Rohr (20) in axialer Richtung durch Formschluss in der Öffnung (36) befestigt wird.Ferner sind ein Abgasstrang und ein Fahrzeug gezeigt.A method for fastening a metallic tube in an opening of a plastic housing comprises the following steps: a) providing a plastic housing (18) with an opening (36) which has a bead (40) and a metallic tube (20), b) Arranging the tube (20) within the opening (36) of the plastic housing (18), and then c) plastic expansion of the tube (20) such that an outwardly projecting elevation (30) on the tube (20) into the bead (40 ) engages so that the pipe (20) is fastened in the axial direction by a form fit in the opening (36). Furthermore, an exhaust system and a vehicle are shown.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines metallischen Rohrs in einer Öffnung eines Kunststoffgehäuses in einem Abgasstrang eines Fahrzeugs, einen Abgasstrang sowie ein Fahrzeug.The invention relates to a method for fastening a metallic pipe in an opening of a plastic housing in an exhaust system of a vehicle, to an exhaust system and to a vehicle.
In einem Abgasstrang eines Fahrzeugs werden vermehrt Komponenten aus Kunststoff eingesetzt, um einen leichten Abgasstrang zu realisieren.Components made of plastic are increasingly being used in the exhaust system of a vehicle in order to realize a light exhaust system.
Allerdings ist die Befestigung von metallischen Komponenten an Komponenten aus Kunststoff eine besondere Herausforderung.However, attaching metallic components to plastic components is a particular challenge.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine einfache, sichere Befestigung eines metallischen Rohrs an einer Komponente aus Kunststoff zu ermöglichen.It is therefore the object of the invention to enable a simple, secure attachment of a metallic tube to a component made of plastic.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Befestigen eines metallischen Rohrs in einer Öffnung eines Kunststoffgehäuses in einem Abgasstrang eines Fahrzeugs. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- a) Bereitstellen eines Kunststoffgehäuses, das eine durch eine geschlossen umlaufende Umfangswand definierte Öffnung mit einer zumindest abschnittsweise umfangsmäßig umlaufenden, radial nach innen offenen Sicke hat, und eines metallischen Rohrs, das zumindest in einem Befestigungsabschnitt einen kleineren Querschnitt aufweist als der Querschnitt der Öffnung,
- b) Anordnen des Rohrs innerhalb der Öffnung des Kunststoffgehäuses, wobei der Befestigungsabschnitt axial im Bereich der Sicke positioniert wird, und, anschließend
- c) plastisches Aufweiten des Rohrs im Bereich des Befestigungsabschnitts derart, dass eine nach außen vorspringende Erhebung am Rohr in die Sicke eingreift, sodass das Rohr in axialer Richtung durch Formschluss an der Umfangswand befestigt wird.
- a) providing a plastic housing which has an opening defined by a closed circumferential wall with an at least partially circumferential, radially inwardly open bead, and a metallic tube which has a smaller cross section than the cross section of the opening at least in one fastening section,
- b) arranging the tube within the opening of the plastic housing, the fastening section being positioned axially in the region of the bead, and then
- c) plastic expansion of the pipe in the area of the fastening section in such a way that an outwardly projecting elevation on the pipe engages in the bead, so that the pipe is fastened in the axial direction by a form fit on the circumferential wall.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, ein metallisches Rohr in einem Kunststoffgehäuse durch plastisches Aufweiten des Rohrs von innen formschlüssig zu befestigen. Dabei wird das metallische Rohr mittels einer nach außen vorspringenden Erhebung in einer Sicke des Kunststoffgehäuses in axialer Richtung formschlüssig befestigt. Auf diese Weise kann auf eine Wärmebehandlung zum Befestigen des Rohrs verzichtet werden und das metallische Rohr kann mit einfachen Mitteln und schnell an dem Kunststoffgehäuse befestigt werden.The invention is based on the basic idea of securing a metallic pipe in a plastic housing in a form-fitting manner by plastically expanding the pipe from the inside. In this case, the metallic tube is fastened in a form-fitting manner in the axial direction by means of an outwardly projecting elevation in a bead of the plastic housing. In this way, a heat treatment for fastening the pipe can be dispensed with and the metallic pipe can be fastened to the plastic housing quickly and with simple means.
Das Kunststoffgehäuse bildet dabei insbesondere eine Lautsprecherbox.The plastic housing in particular forms a loudspeaker box.
Vorhergehend und nachfolgend beziehen sich radiale und axiale Richtungsangaben auf die Mittelachse der Öffnung des Kunststoffgehäuses bzw. des Rohrs.Above and below, radial and axial directions refer to the central axis of the opening of the plastic housing or the tube.
Die Sicke in der Umfangswand des Kunststoffgehäuses und die vorspringende Erhebung des Rohrs können umfangsmäßig geschlossen sein. Auf diese Weise ist das metallische Rohr in einem großen Bereich formschlüssig am Kunststoffgehäuse befestigt.The bead in the circumferential wall of the plastic housing and the protruding elevation of the tube can be closed circumferentially. In this way, the metallic tube is attached to the plastic housing in a form-fitting manner over a large area.
Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass vor dem Anordnen des Rohrs im Kunststoffgehäuse die äußere Erhebung erzeugt wird. Auf diese Weise kann das Rohr in einer bestimmten relativen Position zum Kunststoffgehäuse positioniert werden und die Erhebung kann vorab exakt an die Sicke angepasst sein, ohne dass werkzeugseitig das Kunststoffgehäuse im Weg ist.One aspect of the invention provides that the outer elevation is produced before the pipe is arranged in the plastic housing. In this way, the pipe can be positioned in a specific position relative to the plastic housing and the elevation can be precisely adapted to the bead in advance without the plastic housing being in the way on the tool side.
Mit anderen Worten ist die Erhebung ein Vorsprung am Rohr, insbesondere ein ringförmig umlaufender Vorsprung. Das heißt, das Rohr wird insgesamt im Bereich des zuvor hergestellten Vorsprungs aufgeweitet, sodass dieser in die Sicke wandert.In other words, the elevation is a protrusion on the pipe, in particular a protrusion extending in a ring shape. This means that the pipe is widened overall in the area of the previously produced projection so that it migrates into the bead.
Alternativ kann die Erhebung durch das plastische Aufweiten des Rohrs im Schritt c) gebildet werden, sodass das Rohr nur sehr lokal verformt wird.Alternatively, the elevation can be formed by the plastic expansion of the pipe in step c), so that the pipe is only deformed very locally.
Die Erhebung wird also stets durch eine Ausformung des Rohrs gebildet.The elevation is therefore always formed by a shaping of the tube.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Verfahren den folgenden weiteren Schritt auf:
- d) Befestigen eines dem Kunststoffgehäuse abgewandten Endes des Rohrs an einem abgasdurchströmten Teil derart, dass das Kunststoffgehäuse fluidisch über das Rohr mit dem abgasdurchströmten Teil verbunden ist.
- d) Fastening an end of the pipe facing away from the plastic housing to a part through which exhaust gas flows in such a way that the plastic housing is fluidically connected via the pipe to the part through which exhaust gas flows.
Üblicherweise erfolgt eine Vorbefestigung des Rohrs am Kunststoffgehäuse zur Erzeugung einer vormontierten Einheit, sodass das Kunststoffgehäuse während der Fertigstellung des Abgasstrangs einfach über das Rohr am Rest des Abgasstrangs befestigt werden kann. Insbesondere wird somit ein einfaches Austauschen des Kunststoffgehäuses ermöglicht.Usually, the pipe is pre-fastened to the plastic housing to create a preassembled unit, so that the plastic housing can simply be fastened to the rest of the exhaust pipe via the pipe during the completion of the exhaust system. In particular, simple replacement of the plastic housing is thus made possible.
Das Rohr wird dabei insbesondere durch Schweißen an dem abgasdurchströmten Teil des Abgasstrangs befestigt.The pipe is fastened to the part of the exhaust gas line through which the exhaust gas flows, in particular by welding.
Im Allgemeinen ist es auch denkbar, dass das Rohr bereits ein abgasdurchströmtes Teil des Abgasstrangs ist, sodass das Kunststoffgehäuse direkt an dem abgasdurchströmten Teil des Abgasstrangs befestigt wird.In general, it is also conceivable that the pipe is already a part of the exhaust gas line through which exhaust gas flows, so that the plastic housing is fastened directly to the part of the exhaust gas line through which exhaust gas flows.
Zum Aufweiten des Rohrs kann ein Presswerkzeug in das Rohr eingesetzt werden, das während des Aufweitens eine radial nach außen wirkende Kraft auf das Rohr ausübt. Auf diese Weise wird das Rohr gleichmäßig aufgeweitet.In order to expand the tube, a pressing tool can be inserted into the tube which, during the expansion, exerts a force acting radially outward on the tube. In this way the pipe is expanded evenly.
Das Presswerkzeug kann einen nach außen vorstehenden Vorsprung aufweisen, um die Erhebung an dem Rohr während des plastischen Aufweitens des Rohrs zu bilden.The pressing tool may have an outwardly protruding projection in order to form the elevation on the pipe during the plastic expansion of the pipe.
Um ein mechanisches Aufweiten zu ermöglichen, kann das Presswerkzeug in axialer Richtung eine konische Öffnung aufweisen. In die Öffnung kann dann ein Spanndorn eingeführt werden, der den Vorsprung in radialer Richtung nach außen beaufschlagt.In order to enable mechanical expansion, the pressing tool can have a conical opening in the axial direction. A mandrel can then be inserted into the opening, which mandrel acts on the projection outward in the radial direction.
In einer Ausgestaltung der Erfindung greift beim Aufweiten des Befestigungsabschnittes des Rohrs außenseitig am Rohr zusätzlich ein Stützwerkzeug an einem Abschnitt des Rohrs an, der außerhalb des Kunststoffgehäuses liegt. Das Rohr weist dabei in diesem Abschnitt einen größeren Querschnitt auf als im Befestigungsabschnitt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Rohr nur im Befestigungsabschnitt aufgeweitet wird. Eine radial nach außen wirkende Kraft auf den Abschnitt des Rohrs, an dem das Stützwerkzeug anliegt, drückt den entsprechenden Abschnitt dann nur gegen das Stützwerkzeug, ohne das Rohr in diesem Abschnitt aufzuweiten.In one embodiment of the invention, when the fastening section of the pipe is widened, a support tool also engages on the outside of the pipe on a section of the pipe which is located outside the plastic housing. The tube has a larger cross section in this section than in the fastening section. This ensures that the pipe is only expanded in the fastening section. A force acting radially outward on the section of the pipe on which the support tool rests then only presses the corresponding section against the support tool without expanding the pipe in this section.
Beispielweise umgibt das Stützwerkzeug das Rohr komplett längs des Umfangs.For example, the support tool surrounds the pipe completely along the circumference.
Um eine bestimmte Positionierung des Stützwerkzeugs relativ zu dem Presswerkzeug sicherzustellen, kann das Presswerkzeug einen radialen Fortsatz aufweisen, der in axialer Richtung am Stützwerkzeug anliegt und als Axialanschlag wirkt.In order to ensure a certain positioning of the support tool relative to the press tool, the press tool can have a radial extension which rests against the support tool in the axial direction and acts as an axial stop.
In einer Ausgestaltung der Erfindung werden in der Umfangswand mehrere axial beabstandete zumindest abschnittsweise umfangsmäßig umlaufende Sicken bereitgestellt und während des Aufweitens des Rohrs dringen mehrere beabstandete nach außen vorspringende Erhebungen in ihre jeweils zugeordnete Sicke ein. Somit wird das Rohr in mehreren Bereichen formschlüssig mit dem Kunststoffgehäuse verbunden, sodass eine sehr stabile Verbindung geschaffen wird.In one embodiment of the invention, a plurality of axially spaced at least partially circumferential beads are provided in the peripheral wall and during the expansion of the tube, a plurality of spaced outwardly projecting elevations penetrate their respectively assigned bead. Thus, the pipe is positively connected to the plastic housing in several areas, so that a very stable connection is created.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch einen Abgasstrang für ein Fahrzeug gelöst. Der Abgasstrang hat ein einstückiges metallisches Rohr und ein Kunststoffgehäuse. Das Kunststoffgehäuse weist eine Öffnung auf, die durch eine umfangsmäßig geschlossene Umfangswand definiert ist. Dabei hat die Umfangswand eine zumindest abschnittsweise umfangsmäßig umlaufende Sicke. Das metallische Rohr weist einen Befestigungsabschnitt mit einer nach außen vorspringenden Erhebung auf, die in die Sicke der Öffnung eingreift, so dass das Rohr in axialer Richtung durch Formschluss am Kunststoffgehäuse befestigt ist.The object of the invention is also achieved by an exhaust gas line for a vehicle. The exhaust line has a one-piece metallic pipe and a plastic housing. The plastic housing has an opening which is defined by a circumferentially closed circumferential wall. The circumferential wall has an at least partially circumferential bead. The metallic tube has a fastening section with an outwardly protruding elevation which engages in the bead of the opening so that the tube is fastened in the axial direction by a form fit on the plastic housing.
Mit anderen Worten wird das metallische Rohr über die Erhebung in einer entsprechenden Sicke der Öffnung durch Formschluss befestigt. Auf diese Weise wird eine einfache Befestigung des metallischen Rohrs in der Öffnung des Kunststoffgehäuses ermöglicht.In other words, the metallic tube is fastened via the elevation in a corresponding bead in the opening by means of a form fit. In this way, a simple fastening of the metallic tube in the opening of the plastic housing is made possible.
Das Kunststoffgehäuse ist insbesondere einstückig ausgebildet.The plastic housing is in particular formed in one piece.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Kunststoffgehäuse eine Lautsprecherbox aus Kunststoff. Dadurch lässt sich der Resonanzraum der Lautsprecherbox einfach an die Spezifikationen des Abgasstrangs anpassen.In one embodiment of the invention, the plastic housing is a loudspeaker box made of plastic. This allows the resonance chamber of the loudspeaker box to be easily adapted to the specifications of the exhaust system.
Beispielsweise ist der Abgasstrang mit einem zuvor erläuterten Verfahren hergestellt, sodass sich für den Abgasstrang auch die Merkmale und Vorteile des zuvor beschriebenen Verfahrens ergeben und umgekehrt.For example, the exhaust line is produced using a method explained above, so that the features and advantages of the method described above also result for the exhaust line, and vice versa.
Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrzeug mit einem zuvor beschriebenen Abgasstrang. Die Merkmale und Vorteile, die zum Abgasstrang diskutiert wurden, gelten gleichermaßen auch für das Fahrzeug und umgekehrt.The object is also achieved according to the invention by a vehicle with an exhaust system described above. The features and advantages discussed for the exhaust system also apply to the vehicle and vice versa.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die im Folgenden Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- -
1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs, - -
2 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Abgasstrangs gemäß1 , - -
3 einen Längsschnitt durch ein Rohr und ein Kunststoffgehäuse des Abgasstrangs gemäß2 , - -
4 eine perspektivische Explosionsansicht des zum Befestigen des Rohrs an dem Kunststoffgehäuse verwendeten Werkzeugs, - -
5 einen Längsschnitt durch das Rohr und das Kunststoffgehäuse gemäß3 mit dem Werkzeug gemäß4 , - -
6 einen Längsschnitt durch das Kunststoffgehäuse und das Rohr gemäß den3 und5 im befestigten Zustand, und - -
7 einen Längsschnitt durch das Kunststoffgehäuse gemäß3 und eine weitere Ausgestaltung eines Rohrs während des Befestigungsvorgangs des Rohrs am Kunststoffgehäuse.
- -
1 a schematic side view of a vehicle according to the invention, - -
2 a plan view of a section of an exhaust line according to the invention according to1 , - -
3rd a longitudinal section through a pipe and a plastic housing of the exhaust line according to2 , - -
4th an exploded perspective view of the tool used to attach the tube to the plastic housing, - -
5 a longitudinal section through the tube and the plastic housing according to3rd with the tool according to4th , - -
6th a longitudinal section through the plastic housing and the tube according to the3rd and5 when fastened, and - -
7th a longitudinal section through the plastic housing according to3rd and a further embodiment of a pipe during the process of fastening the pipe to the plastic housing.
Das Fahrzeug
Der Abgasstrang
Im Kunststoffgehäuse, welches als Resonator dient, ist ein nicht gezeigter Lautsprecher untergebracht, der mit einer Steuerung gekoppelt ist.A loudspeaker (not shown), which is coupled to a controller, is housed in the plastic housing, which serves as a resonator.
Es können also entsprechende, von dem Lautsprecher erzeugte Schallwellen über das Rohr
Außerdem ist das Rohr
Das Rohr
In der Ausführungsform der
Ferner zeigt die
Mit anderen Worten hat das Rohr
Das Kunststoffgehäuse
In der Umfangswand
Mit anderen Worten sind die Sicken
Ferner sind die Sicken
Genauer gesagt weisen die Sicken
Das Rohr
In einem ersten Verfahrensschritt werden sowohl das Rohr
In der
Im Allgemeinen sind auch eckige, ovale oder beliebige Querschnitte für die Öffnung
Das Rohr
Anschließend oder zuvor wird ein Stützwerkzeug
Das Stützwerkzeug
In der Ausgestaltung der
Das Presswerkzeug
Außerdem weist das Presswerkzeug
Das Presswerkzeug
Außerdem wird das Rohr
In einem nächsten Verfahrensschritt wird das Rohr
Da die Erhebungen
Der Abschluss des Aufweitens wird erreicht, wenn die Backen
Der Querschnitt der Erhebungen
Das Rohr
Nach der Befestigung entspricht der Innendurchmesser
In einem nächsten Verfahrensschritt wird das dem Kunststoffgehäuse
Anhand der
Im Unterschied zu der Ausgestaltung der
Stattdessen hat das Presswerkzeug
In den Ausgestaltungen der
Es ist auch denkbar, dass die Sicken
Außerdem kann auch nur eine Sicke
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