Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren
dahingehend weiterzubilden, dass ein rohrartiges Hohlprofil einer
Abgasanlage auch mit komplexer Ausformung in einfacher Weise und
kostengünstig
hergestellt werden kann.
Die
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Dank
der Ausbildung von zwei im wesentlichen spiegelgleichen Schalen
mittels des Tiefziehens, die nur durch einen Blechlappen miteinander verbunden
sind, können
durch einfaches Einknicken des Blechlappens die beiden Schalen aufeinandergeklappt
werden, wodurch das Hohlprofil der Abgasanlage gebildet wird. Anschließend kann
das so gebildete Hohlprofil, auf welche Fügemethode auch immer, entlang
der aufeinanderliegenden Begrenzungsränder gefügt werden. Hierbei können die Schalen
in höchst
vorteilhafter Weise ohne Einspannhilfen allein aufgrund des sie
einstückig
verbindenden Blechlappen lagetreu in ihrer nach dem Zusammenklappen
eingenommener Ralativposition zueinander gehalten werden. Für die Herstellung
eines solchen Hohlprofiles sind damit nur wenige Arbeitsschritte
notwendig. Die Herstellung des gesamten Hohlprofiles erfolgt dabei
in einem einzigen Werkzeug, wodurch der werkzeugtechnische Aufwand
minimiert ist. Da kein Transport des zu bearbeitenden Werkstückes zwischen
den Arbeitsstationen erforderlich ist, entfallen jegliche, damit
einhergehende Fertigungstoleranzen, so dass für die Herstellung eine hohe
Reproduzierbarkeit der Hohlprofile sowie eine hohe Fertigungsqualität ge währleistet
sind. Des Weiteren wird dabei Prozesszeit eingespart und die Prozesssicherheit
erheblich erhöht,
wodurch – insgesamt
gesehen – das
Herstellungsverfahren besonders kostengünstig wird. Mit diesem Verfahren
ist die Ausbildung sehr komplex ausgebildeter Hohlprofile mit gekrümmtem oder
ungekrümmtem
Abzweig möglich,
was für
den Einsatz bei Abgasanlagen für luftspaltisolierte
Abgaskrümmer
von Vorteil ist. Gegenüber
innenhochdruckumgeformten Hohlprofilen ist bei der erfindungsgemäßen Herstellung
die Wandstärke
des Hohlprofils fast beliebig wählbar,
d. h., dass beispielsweise Hohlprofile mit sehr geringer Wandstärke ausgebildet
werden können,
was den Einsatz des Hohlprofiles bei Abgasanlagen begünstigt,
da dadurch die Wärmekapazität des Abgasrohres
verringert und somit der Wärmeverlust
im Abgasstrom bis zum Katalysator verringert wird. Hierdurch können besonders
kurze Anspringzeiten für
den Katalysator realisiert werden.
(Im
Folgenden schließt
sich der Teil der Beschreibungseinleitung mit der Würdigung
der Unteransprüche
und die Zeichnungsbeschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung
ab Seite 3, Absatz 2 der ursprünglichen
Unterlagen an.)
In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch
2 werden die Schalen derart ausgeformt, dass zwei der komplementären Öffnungen
der entsprechenden Vertiefungen sich fluchtend gegenüberliegen.
Der nach dem Beschnitt ausgebildete Blechlappen ist stegförmig, wobei
er sich seitlich im Bereich der jeweiligen Öffnung an die einander nächstliegenden
komplementären
Begrenzungsränder
anschließt
und parallel zur Richtung verläuft,
in die die Öffnungen
weisen, wobei die Spiegelsymmetrieachse als Mittenquerachse zum
Blechlappen quer zur Öffnungsrichtung
verläuft. Durch
die Stegförmigkeit
des Blechlappens wird ein Einknicken des Blechlappens mittels des
ihn beaufschlagenden Stempels und damit das Zusammenklappen der
beiden Schalen erleichtert. Bei einem stabil geführten Einknickvorgang ist es
dabei vorteilhaft, wenn an den Schalen zwei gegenüberliegende Blechlappen
vorgesehen sind, die die Öffnungen
der entsprechenden Vertiefungen, an deren Begrenzungsränder sie
angebracht sind, im Ränderbereich begrenzen.
Dies wird dadurch in einfacher Weise erreicht, wenn die komplementären Öffnungen
sich fluchtend gegenüberliegen.
In
einer weiteren, besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung
nach Anspruch 3 werden die Schalen derart ausge formt, dass zumindest zwei
der komplementären Öffnungen
der entsprechenden Vertiefungen benachbart liegen, jedoch schräg zueinander
ausgerichtet sind. Beim Beschneiden des tiefgezogenen Bleches wird
ein Blechlappen ausgebildet, der nur die beiden einander nächstliegenden
Begrenzungsränder
der Vertiefungen im Bereich dieser Öffnungen verbindet, wobei sich
die Spiegelsymmetrieachse quer durch den Blechlappen unter Halbierung
des Anordnungswinkels zwischen den Öffnungen der Vertiefungen erstreckt.
Diese spezielle Ausformung der Schalen erfordert bei der Ausbildung
des Blechlappens wenig Aufwand beim Beschneiden. Dabei kann sich
der Blechlappen von einem Begrenzungsrand einer Vertiefung zum benachbart
liegenden Begrenzungsrand einer anderen Vertiefung der gleichen
Schale erstrecken. Der so gebildete Blechlappen ist dabei relativ steif,
so dass der Einknickvorgang prozesssicher ablaufen kann.
In
einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch
4 werden die Schalen derart ausgeformt, dass zumindest zwei der
komplementären Öffnungen
der entsprechenden Vertiefungen parallel zueinander angeordnet und
in die gleiche Richtung weisend ausgerichtet sind. Durch das Beschneiden
des tiefgezogenen Blechs wird ein Blechlappen ausgebildet, der die
nächstliegenden Begrenzungsränder der
Vertiefungen verbindet, wobei die Spiegelsymmetrieachse parallel
zur Öffnungsrichtung
und mittig im Blechlappen verläuft. Diese
Ausformung dient der Herstellung von relativ einfach gestalteten
Hohlprofilen ohne Abzweig. Die Schalen können dabei gradlinig oder gekrümmt ausgebildet
sein, wobei der zwischen den Vertiefungen sich ausbreitende Blechlappen
in denkbar einfachster Weise beim Beschneiden der Öffnungen
der Vertiefungen sich ausbildet.
In
einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
nach Anspruch 5 werden nach dem Aufeinanderklappen der Schalen die Lappenhälften miteinander,
vorzugsweise durch Durchsetzfügen,
gefügt.
Um die Schalen aufeinander zu fixieren, können die Lappenhälften dazu
verwandt werden, in einfacher Weise mechanisch miteinander verbunden
zu werden. Hierbei zeigt sich das Durchsetzfügen als besonders vorteilhaft,
da es nahezu unmöglich
ist, ohne das Hohlprofil zu beschädigen, die Lappenhälften wieder
auseinander zu bringen. Das Durchsetzfügen ist ein schnell ausführbares
Fixierverfahren, durch welches die gegenüberliegenden, aneinanderliegenden
Begrenzungsränder
für einen nachträglich dort
stattfindenden Fügevorgang
vorläufig
lagetreu zusammengehalten werden.
In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch
6 werden durch das Tiefziehen und Beschneiden des Bleches Flansche ausgebildet,
die von den Begrenzungsrändern
der Vertiefungen seitlich abstehen. Nach dem Zusammenklappen der
Schalen werden die aufeinander zu liegen kommenden Flansche miteinander,
vorzugsweise durch Durchsetzfügen,
gefügt.
Durch die Ausbildung von Flanschen an den Begrenzungsrändern können die
Schalen miteinander besonders einfach und haltbar gefügt werden.
Neben Schweißverfahren sind
hierbei auch die besagten Durchsetzfügeverfahren günstig. Durchsetzgefügte Flansche
sind durchaus auch bei der Verwendung des Hohlprofils in Abgasanlagen
brauchbar, da die so verwandten, beispielsweise für den Abgaskrümmer dienlichen
Hohlprofile als Innenrohre nicht zwangsläufig gasdicht sein müssen.
Im
Folgenden ist die Erfindung anhand mehrerer, in den Zeichnungen
dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
Dabei
zeigt:
1 in
einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäße tiefgezogene
Schalenform mit zwei separaten Schalen, welche durch stegförmige Blechlappen
einstückig
verbunden sind,
2 in
einer perspektivischen Ansicht die Schalenform aus 1 in
einer erfindungsgemäß eingeknickten
Stellung der Blechlappen,
3 in
einer perspektivischen Ansicht die erfindungsgemäß hergestellte Schalenform
aus 1 und 2 in zusammengeklapptem Zustand,
4 in
einer perspektivischen Ansicht ein erfindungsgemäß hergestelltes Hohlprofil
mit aufeinanderliegenden durchsetzgefügten Flanschen,
5 in
einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäß hergestellte
Schalenform mit zwei Schalen, deren komplementäre Vertiefungen zueinander
schräg
angeordnet sind,
6 in
einer perspektivischen Ansicht die Schalenform aus 5 in
einem eingeknickten Zustand des Blechlappens zwischen den beiden
Schalen,
7 in
einer perspektivischen Ansicht das aus der Schalenform von 5 und 6 hergestellte
Hohlprofil in zusammengeklappter Stellung,
8 in
einer perspektivischen Ansicht das Hohlprofil aus 7 mit
durchsetzgefügten
und beschnittenen Blechlappen,
9 in
einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäß ausgebildete
Schalenform mit zwei Schalen, deren Vertiefungen parallel zueinander
verlaufen,
10 in
einer perspektivischen Ansicht das aus der Schalenform von 9 gebildete
Hohlprofil in seinem zusammengeklappten Zustand.
In 1 ist
eine Schalenform 1 mit zwei separaten, spiegelgleichen
Schalen 2 und 3 dargestellt, die durch einen Tiefziehvorgang
aus einem Blech ausgeformt ist. Die Schalen 2 und 3 weisen
zueinander komplementäre
längliche,
gemeinsam den späteren
Hohlraum 4 des Hohlprofils 5 bildende Vertiefungen 6 und 7 auf.
Nach dem Tiefziehen wird die Schalenform unter Öffnung der Vertiefungen 6 und 7 an deren
Enden 8, 9 und 10 beschnitten. Es ist
alternativ auch denkbar, dass die Vertiefungen 6 und 7 jeweils nur
zwei Enden oder auch vier oder mehr Enden aufweisen. Bei der Ausformung
und Beschneidung der Schalenform 1 werden hier zwei Blechlappen 11 und 12 gebildet,
die die oberen Begrenzungsränder 13 und 14 sowie 15 und 16 der
komplementären
Vertiefungen 6 und 7 unter Freihaltung der beim
Beschnitt entstandenen, von den Rändern 13-16 begrenzten Öffnungen 17 der
einander gegenüberliegenden
Enden 8 der Vertiefungen 6 und 7 miteinander
einstückig
verbinden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind
die Schalen 2 und 3 derart ausgeformt, dass die zwei
komplementären Öffnungen 17 der
Enden 8 der Vertiefungen 6 und 7 sich
fluchtend gegenüberliegen. Die
nach dem Beschnitt übriggebliebenen
Blechlappen 11 und 12 sind stegförmig ausgebildet
und schließen
sich seitlich im Bereich der jeweiligen Öffnung 17 an die einander
nächstliegenden
komplementären
Begrenzungsränder 13, 14 und 15, 16 an, wobei
die Begrenzungsränder 13 und 15 an
der Schale 2 und die Begrenzungsränder 14 und 16 an der
Schale 3 angeordnet sind. Die Blechlappen 11 und 12 verlaufen
dabei parallel zu der Richtung, in die die Öffnungen 17 weisen,
nämlich
aufeinander zu.
Des
Weiteren sind an der Schalenform 1 durch das Tiefziehen
und Beschneiden des Bleches Flansche 18 und 19 ausgebildet,
die von den Begrenzungsrändern 13, 14, 15 und 16 der
Vertiefungen 6 und 7 seitlich abstehen. Nach dem
Beschneiden werden sämtliche
obenliegende Begrenzungsränder 13, 14, 15 und 16 so wie
die entsprechenden den Enden 9 und 10 zugeordneten
Begrenzungsränder
der komplementären
Vertiefungen 6 und 7 unter Bildung des Hohlprofils 5 zusammengeführt. Hierzu
werden die Blechlappen 11 und 12 mittels eines
Stempels 20 entlang der durch die Blechlappen 11 und 12 hindurch
verlaufenden Spiegelsymmetrieachse 21 zwischen den Schalen 2 und 3 nach
unten derart eingeknickt, dass die beiden Schalen 2 und 3 aufeinandergeklappt
werden. Im Ausführungsbeispiel
der 1 bis 4 verläuft die Spiegelsymmetrieachse 21 als Mittenquerachse
zu den Blechlappen 11 und 12 quer zur Öffnungsrichtung
der Öffnungen 17.
Eine erste Einknickphase, in der die beiden Blechlappen 11 und 12 um
etwa 45° zueinander
eingeknickt sind, sowie der zum Einknicken verwandte Stempel 20,
ist aus 2 zu ersehen. 3 stellt
die Endphase des Einknickens der Blechlappen 11 und 12 dar,
wobei die beiden Schalen 2 und 3 sowie die Blechlappenhälften der
Blechlappen 11 und 12 aufeinandergeklappt sind. Gleichzeitig
liegen die entsprechenden Flansche 18 und 19 sowie
sämtliche
andere von den Begrenzungsrändern
der Enden 8-10 abstehende in den Figuren nur angedeutete
Flansche aufeinander.
Das
so gebildete Hohlprofil 5 mit seinem gekrümmten Abzweigstutzen 22 wird
nun entlang seiner Begrenzungsränder 13, 14, 15 und 16 und
den Begrenzungsrändern
der Enden 9 und 10 durch Fügen der Flansche 18 und 19 und
aller übrigen
einander zugeordneten Flansche miteinander gefügt. Je nach Anwendungszweck
kann der Fügevorgang durch
Kleben, Schweißen,
Löten oder
durch ein mechanisches Verklammerungsverfahren wie beispielsweise
Durchsetzfügen
realisiert werden. Insbesondere wird unter den Durchsetzfügeverfahren
das Toxen bevorzugt. Eine entsprechende mechanische Verklammerung 23 ist
aus 4 zu entnehmen, die sich in einem kreisrunden
Noppen äußert. Natürlich ist
es auch denkbar, dass jeweils die beiden Blechlappenhälften 23 bzw. 24 in
ihrer zusammengeklappten Stellung in gleicher Weise wie die Flansche
miteinander gefügt,
insbesondere durchsetzgefügt,
werden.
In
einer Variante der Erfindung nach den 5 bis 8 wird
in Abweichung vom vorangegangenen Ausführungsbeispiel eine Schalenform 25 erzeugt,
deren Schalen 26 und 27 derart ausgeformt werden,
dass nach dem Beschnitt der jeweils dreiendigen Schalen die komplementären Öffnungen 28 und 29 der
entsprechenden Vertiefungen 30 und 31 von jeweils
zwei Enden 32 und 33 benachbart liegen. Diese
sind jedoch schräg
zueinander, hier im Anordnungswinkel α von etwa 90°, ausgerichtet. Ebenfalls nach
dem Beschneiden wird ein Blechlappen 34 ausgebildet, der
die beiden einander nächstliegenden Begrenzungsränder 35 und 36 der
Vertiefungen 30 und 31 im Bereich dieser Öffnungen 28 verbindet. Der
Blechlappen 34 erstreckt sich hier einstückig von den
Enden 32 zu den Enden 33, so dass bei den dortigen Öffnungen 29 an
den Enden 33 die einander gegenüberliegenden Begrenzungsränder 37 und 38 von
dem gleichen Blechlappen 34 verbunden werden, wie es besonders
in 5 verdeutlicht ist.
Hiernach
wird ebenfalls, wie im vorangegangenen Ausführungsbeispiel, ein Stempel 39 auf
den Blechlappen 34 entlang der Spiegelsymmetrieachse 40 der
beiden Schalen 26 und 27, die sich durch den Blechlappen 34 unter
Halbierung des Anordnungswinkels α zwischen
den Öffnungen 28 bzw. 29 der Vertiefungen 30 und 31 erstreckt,
abgesenkt, wonach der Blechlappen 34 wie gehabt einknickt
(gemäß 6).
Im Fortgang des Einknickens werden die beiden Schalen 26 und 27 aufeinandergeklappt,
wodurch die Begrenzungsränder 35 und 36 sowie 37 und 38 sowie
die nicht durch den Blechlappen 34 miteinander verbundenen
Begrenzungsränder
der jeweiligen Enden 32 und 33 und die Begrenzungsränder des
dritten Endes 61 der Vertiefungen 30 und 31 aufeinander
zu liegen kommen. Die beiden aufeinan dergeklappten Schalen 26 und 27 bilden
nun das gewünschte
Hohlprofil 41 mit Abzweigstutzen 42, wie es aus 7 ersichtlich
ist. Die beiden aufeinandergeklappten Blechlappenhälften 43 und 44 befinden sich
nun zwischen dem Abzweigstutzen 42 und einem Ende 45 des
Hohlprofils 41. Die Begrenzungsränder 35 und 36 sowie 37 und 38 und
die restlichen einander zugeordneten Begrenzungsränder, wie auch
die beiden Blechlappenhälften 43 und 44,
werden jeweils miteinander gefügt,
wobei letztere nach 8 ausschließlich oder zusätzlich zu
anderen Fügearten
durchsetzgefügt
werden. Gemäß 8 werden
die beiden Blechlappenhälften 43 und 44 abschließend aus
Gewichts- und Bauraumgründen
beschnitten, was sich in einer konkaven Beschnittlinie 46 äußert. Auch
in diesem Ausführungsbeispiel
können
an den Begrenzungsrändern
Flansche ausgebildet sein, die miteinander gefügt werden.
Eine
weitere Variante der Erfindung ist in den 9 und 10 dargestellt.
Die hier ausgebildete Schalenform 47 weist zwei Schalen 48 und 49 auf, die
entsprechend der 9 derart ausgeformt sind, dass
bei der zweiendigen Schalenform 47 jeweils die beiden komplementären Öffnungen 50 und 51 der Vertiefungen 52 und 53 parallel
zueinander angeordnet und in die gleiche Richtung weisend ausgerichtet sind.
Durch den Ausform- und den anschließenden Beschneidevorgang sind
die beiden parallel nebeneinander verlaufenden, rinnenartigen Vertiefungen 52 und 53 durch
einen Blechlappen 54, der sich über deren gesamte Länge erstreckt,
einstückig
verbunden. Die Spiegelsymmetrieachse 55 der Schalenform 47 verläuft dabei
parallel zur Öffnungsrichtung
der Öffnungen 50 und 51 und
damit mittig im Blechlappen 54. Nach Beaufschlagung des
Blechlappens 54 mittels eines hier diesmal nicht dargestellten
Stempels entlang de Spiegelsymmetrieachse 55 wird der Blechlappen 54 eingeknickt,
so dass die beiden Schalen 48 und 49 zusammenklappen
können,
wobei die Begrenzungsränder 56 und 57 sowie
die beiden außenliegenden
Begrenzungsränder
der beiden Vertiefungen 52 und 53 jeweils aufeinander
zu liegen kommen und somit das Hohlprofil 60 bilden, was
aus 10 ersichtlich ist.
Die
Begrenzungsränder 56 und 57 und
die beiden anderen einander zugeordneten Begrenzungsränder werden
nun gefügt,
genauso wie optional die beiden Blechlappenhälften 58 und 59 in
ihrem zusammengeklappten Zustand. Dabei sind ebenfalls sämtliche
denkbaren Arten von Fügeverfahren
möglich,
wobei auch hier das Durchsetzfügen
zu favorisieren ist, da das Durchsetzfügen in einfacher Weise auszuführen ist
und sogar bei Abgasleitungen, insbesondere Rohrkrümmern, zum
Einsatz kommen kann. Hierbei greift die Erkenntnis, dass eine absolute
Gasdichtheit bei den Innenrohren eines Abgaskrümmers nicht erforderlich ist.
Es
soll an dieser Stelle nicht unerwähnt bleiben, dass die Blechlappen 11, 12, 34 und 54 in
ihrem zusammengeklappten Zustand auch als Verbindungsflansch dienlich
sein können.
Ebenfalls können diese
nach dem Fügen
der Schalen auch gänzlich abgetrennt
werden, wenn dies beispielsweise aus Bauraumgründen geboten ist.