DE19718178C2

DE19718178C2 - Rohrverbindungseinrichtung mit einem Doppelrohr und Verfahren zur Herstellung einer Rohrverbindungseinrichtung mit einem Doppelrohr sowie Auspuffkrümmer mit Doppelrohr für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE19718178C2
Application number: DE19718178A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Aihara; Eizo Suyama
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1997-04-29
Publication date: 1999-03-11
Anticipated expiration: 2017-04-30
Also published as: JPH09295044A; US5901988A; DE19718178A1; GB9708247D0; GB2312720B; GB2312720A; JP3546981B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrverbindungseinrich tung mit einem Doppelrohr gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Rohrverbindungseinrich tung sowie einen Auspuffkrümmer für einen Verbrennungsmotor ge mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

In einer Auspuffeinrichtung eines Kraftfahrzeugverbrennungsmo tors ist ein Auspuffkrümmer vorgesehen, der die Abgase aus den Verbrennungskammern des Motors abführt. Einige der Auspuffkrüm mer umfassen eine Mehrzahl von Rohren, deren eines Ende jeweils mit einem Auspuffrohr des Auspuffsystems verbunden ist, und ei ne entsprechende Anzahl von Doppelrohren, deren zylindrisch vereinigtes Endteil jeweils durch Schweißen mit dem anderen En de eines der Rohre verbunden ist und deren zwei separate Enden jeweils mit den Auslaßöffnungen des Motors verbunden sind.

Einige der Einrichtungen zum Verbinden der vereinigten Enden eines Doppelrohres mit einem Rohr durch Schweißen sind in der offengelegten Patentanmeldung JP 57-47523 angegeben und in Fig. 4, 5, 6, und 7 der hier beigefügten Zeichnungen schematisch darge stellt.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist in einer herkömmlichen Verbindung ein zylindrisch vereinigtes Ende eines Doppelrohres 11 durch die Schweißnaht "W" mit einem Ende des Rohres 13 verbunden.

Fig. 5A, 5B und 5C zeigen das Verfahren zum Herstellen des Dop pelrohres 11. Wie in Fig. 5A gezeigt, wird für die Herstellung ein gerades Rohr 15 verwendet, das einen an seiner zylindri schen Wand ausgebildeten flachen Teil 15A aufweist. Der Quer schnitt des Rohres 15 ist bei diesem flachen Teil derart ausge bildet, daß er, wie gezeigt, einen geraden Teil 15b und einen bogenförmigen Teil 15c aufweist. Dann wird nur die halbzylin drische Wand 15c des Rohres 15 bis zu dem flachen Teil 15a durchgeschnitten, und das Rohr 15 wird, wie in Fig. 5C gezeigt, an dieser Stelle zu einem Doppelrohr gefaltet.

Die Verbindung zwischen dem Doppelrohr 11 und dem Rohr 13 in der Einrichtung von Fig. 4 ist jedoch schwach, wie es einer derartigen Verbindung eigen ist. Die zwei Teile 11 und 13 sind nämlich in einer sogenannten Ende-auf-Ende-Verbindung aneinan der gelegt und die Schweißnaht "W" ist lediglich bei den anein andergelegten Endstücken angebracht, was der Verbindung zwi schen ihnen keine zufriedenstellende Festigkeit verleiht.

Um diese Schwachstelle zu beseitigen, hat man zu einer Lösung gegriffen, die in Fig. 6 gezeigt ist. Dabei wird das zylin drisch vereinigte Endstück 11a eines Doppelrohres 11 in ein En de eines Rohres 17 eingesteckt und die Schweißnaht "W" wird an einer Stelle angebracht, an der ein Endstück des Rohres 17 an der zylindrischen Wand des vereinigten Endstücks 11a des Dop pelrohres 11 anliegt.

Auch diese Verbindung weist jedoch eine Schwachstelle auf, die in Fig. 7 gezeigt ist. Bei einer derartigen Verbindung verblei ben bestimmte Lücken "S" zwischen dem eingesteckten vereinigten Endstück 11a des Doppelrohres 11 und dem Rohr 17, die sich je weils axial entlang der aneinanderliegenden Wände der zwei zu einandergefalteten Teile des Rohres 11 erstrecken. Derartige Lücken "S" sind durch die Rillen gegeben, die unausweichlich gebildet werden, wenn das gerade Rohr 15 (siehe Fig. 5A, 5B und 5C) zu einem Doppelrohr gebogen wird. Derartige Lücken "S" bringen jedoch die Gefahr mit sich, daß Abgase durch sie hin durch in die Außenluft austreten. Obwohl ein derartiges Austre ten dadurch minimiert werden kann, daß die Lücken "S" komplett durch die Schweißnaht "W" bedeckt werden, ist eine vollständige Unterbindung des Austretens nicht erreicht, da die Schweißnaht "W" nicht entlang der gesamten Länge "L" des vereinigten End stücks 11a des in das Rohr 17 eingesteckten Doppelrohres 11 an gebracht werden kann.

Aus der US-PS 3 468 560 ist eine Rohrverbindungseinrichtung mit einem Doppelrohr, insbesondere eine Rohrverbindungseinrichtung eines Auspuffkrümmers für einen Verbrennungsmotor bekannt. Da bei wird ein Doppelrohr durch Falten, ähnlich wie in Bezug auf die Fig. 5a bis 5c beschrieben, gebildet und, ähnlich wie in Fig. 7 gezeigt, in ein weiteres Rohr eingesteckt. Dieses weitere Rohr weist radiale Schlitze in einem Bereich auf, der benach bart zu der Endkante des gefalteten Doppelrohrs im Bereich der Faltungsrille ist. Durch einen Schweißvorgang werden diese Schlitze aufgefüllt und somit das Doppelrohr mit dem weiteren Rohr luftdicht verbunden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rohrverbin dungseinrichtung mit einem Doppelrohr und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Rohrverbindungseinrichtung sowie einen Auspuffkrümmer für einen Verbrennungsmotor der jeweils eingangs genannten Art anzugeben, wobei die Verbindung der Roh re in einfacher und zuverlässiger Weise eine hohe Dichtigkeit aufweisen soll.

Diese Aufgabe wird bei einer Rohrverbindungseinrichtung mit ei nem Doppelrohr der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterhin wird diese Aufgabe durch einen Auspuffkrümmer für ei nen Verbrennungsmotor der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 gelöst.

Darüber hinaus wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Her stellung einer Rohrverbindungseinrichtung erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 6 gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend durch ein Ausfüh rungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläu tert, in diesen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Verbindungseinrichtung in einem Zustand, in dem ein zylindrisch vereinigtes Endstück eines Doppelroh res fest in ein zylindrisches Endstück eines Rohres eingesteckt und an dieses geschweißt ist;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht mit voneinander getrenn ten und auseinander gezogenen Teilen der Ausführungs form der Verbindungseinrichtung;

Fig. 3 eine laterale Querschnittansicht einer der Ausfüh rungsform entsprechenden modifizierten Verbindung, die bei einem anderen Doppelrohr angewendet ist;

Fig. 4 eine longitudinale Querschnittansicht einer herkömm lichen Verbindung;

Fig. 5A, 5B und 5C Ansichten, die Arbeitsschritte für die Her stellung eines Doppelrohres aus einem geraden Rohr zeigen;

Fig. 6 eine Fig. 4 ähnliche Ansicht, die jedoch eine andere herkömmliche Verbindung zeigt; und

Fig. 7 eine laterale Querschnittansicht der Verbindung von Fig. 6.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Verbindungseinrichtung gemäß der Aus führungsform, um ein zylindrisch vereinigtes Endstück 21a eines Doppelrohres 21 durch Schweißen mit einem zylindrischen End stück 23a eines Rohres 23 zu verbinden. Diese Rohre 21 und 23 sind aus einem hitzebeständigen Material wie nichtrostendem Stahl oder ähnlichem hergestellt.

Wie in Fig. 2 gezeigt, weist das zylindrisch vereinigte Endstück 21a des Doppelrohres 21 an diametral gegenüberliegenden Teilen jeweils eine Rille 21d auf, die sich entlang der aneinanderlie genden Kanten der zwei gefalteten Teile des Rohres 21 er streckt. Wie gezeigt, enthält die Mundöffnung des zylindrisch vereinigten Endstücks 21a zwei halbkreisförmige Öffnungen, die jeweils durch ein bogenförmiges Wandteil 21b des Rohres 21 und ein gemeinsames flaches Wandteil 21c desselben begrenzt werden.

Wie in Fig. 2 gezeigt, weist das zylindrische Endstück 23a des Rohres 23 an diametral gegenüberliegenden Teilen jeweils einen Schlitz 23b auf (nur einer ist gezeigt), der sich axial von dem Ende des Rohres 23 erstreckt.

Wenn das zylindrisch vereinigte Endstück 21a des Doppelrohres 21 richtig in das zylindrische Endstück 23a des Rohres 23 ein gesteckt ist, liegen die Schlitze 23b, wie aus Fig. 1 ersichtlich, jeweils neben den entsprechenden Rillen 21d des zylin drisch vereinigten Endstücks des Doppelrohres und sind zu die sem ausgerichtet. Wie gezeigt, sind in diesem Zustand die axialen Enden der Schlitze 23b den kreisförmigen Enden des zylin drisch vereinigten Endstücks 21a des Doppelrohres 21 benachbart plaziert.

Der Ausführungsform entsprechend ist eine Schweißnaht vollstän dig sowohl an einem ersten Bereich "W1" und an einem zweiten Bereich "W2" angebracht. Das soll heißen, daß im ersten Bereich "W1" jeweils die Ränder der Schlitze 23b vollständig an die der entsprechenden Rillen 21d geschweißt sind, so daß sie luftdicht miteinander verbunden sind, und daß im zweiten Bereich "W2" das kreisförmige Ende des Rohres 23 vollständig an die zylindrische äußere Wand des zylindrisch vereinigten Endstücks 21a ge schweißt ist, so daß sie luftdicht miteinander verbunden sind. Das Anbringen einer Schweißnaht an dem ersten und zweiten Be reich "W1" und "W2" wird kontinuierlich durchgeführt, um diese durch die Schweißnaht zu verbinden.

Falls gewünscht, kann die Verbindung der Ausführungsform, wie in Fig. 3 gezeigt, an verschiedenen Doppelrohren 29 angewendet werden. Das Doppelrohr 29 umfaßt zwei Rohre 25 bis 27, deren auf einer Seite liegenden Enden vereinigt sind, um ein Endstück wie das oben genannte zylindrisch vereinigte Endstück 21a des Doppelrohres 21 zu bilden.

Im folgenden werden die Vorteile der Verbindungseinrichtung ge mäß der Ausführungsform beschrieben.

Da die Verbindung des Doppelrohres 21 mit dem Rohr 23 in der oben genannten Weise vorgenommen wurde, ist sichergestellt, daß diese luftdicht miteinander verbunden sind. Da die Schlitze 23b in dem Rohr 23 vorgesehen sind, kann das Anbringen der Schweiß naht an den Rillen 21d des Doppelrohres 21 einfach vorgenommen werden, um die Rillen 21d luftdicht zu schließen.

Da zweitens der Teil, am dem die Schweißnaht "W1" praktisch an gebracht ist, aufgrund der vorgesehenen Schlitze 23b in seiner Länge zunimmt, ist die Verbindung der zwei Rohre 21 und 23 sehr gut. Aus demselben Grund ist außerdem die mechanische Stärke der Verbindung höher.

Die Verbindung gemäß der Ausführungsform ist einfach herzustel len, indem man eine geringfügige Modifikation an der herkömmli chen Verbindung von Fig. 6 vornimmt. Das heißt, daß man das Rohr 23 nur bei Bedarf mit den Schlitzen 23b versieht.

Claims

1. Rohrverbindungseinrichtung mit einem Doppelrohr mit einem zylindrischen vereinig ten Endstück, das an diametral gegenüberliegenden Seiten Rillen aufweist, die sich axial von einem kreisförmigen Ende des zylindrischen vereinigten Endstücks erstrecken, und mit einem Rohr, das einen zylindrischen Endabschnitt mit einem kreisförmigen Ende aufweist, wobei das zylindrische vereinigte Endstück des Doppelrohrs in den zylindrischen Endabschnitt (23a) des Rohrs eingesetzt ist, und das Rohr mit dem Doppelrohr luftdicht verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (23) axial verlaufende Schlitze (23b) an dessen zylindrischen Endabschnitt (23a) aufweist, die sich von dem kreisförmigen Ende des zylindrischen Endabschnitts (23a) des Rohrs (23) erstrecken, wobei das zylindrische vereinigte Endstück (21a) des Doppelroh res (21) in den zylindrischen Endabschnitt (23a) des Rohres (23) so eingesteckt ist, daß die Rillen (21d) und die Schlitze (23b) in einer gemeinsamen Axialebene angeordnet sind und die dem Ende des zylindrischen Endabschnitts (23a) abgewandten Enden der Schlitze (23b) in einer gemeinsamen Radialebene mit dem kreisförmigen Ende des zylindrischen End stücks (21a) liegen, wobei das kreisförmige Ende des zylindrischen Endabschnitts (23a) des Rohres (23) an das zylindrisch vereinigte Endstück (21a) des Doppelrohres (21) geschweißt und die Schlitze (23b) an den Rillen (21d) verschweißt sind.

2. Rohrverbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelrohr (21) ein Metallrohr ist, das durch Falten eines geraden Rohres hergestellt ist.

3. Rohrverbindungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelrohr (21) mit den folgenden Arbeitsschritten hergestellt ist:
Ausbilden eines flachen Bereichs (15a) an einer zylindrischen Wand des geraden Rohres (15), um einen halbzylindrischen Teil (15c) an dem geraden Rohr (15) herzustellen,
Vorsehen eines Schnittes an dem halbzylindrischen Teil (15c), der den flachen Bereich (15a) jedoch ausspart, und
Falten des geraden Rohres (15) zu einem Doppelrohr an dem halbzylindrischen Teil (15c) durch Öffnen des Schnittes.

4. Rohrverbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das Doppelrohr (21) und das Rohr (23) jeweils aus einem nichtrostenden Stahl hergestellt sind.

5. Auspuffkrümmer für einen Verbrennungsmotor mit
einem Doppelrohr aus nichtrostendem Stahl mit einem zylindrischen vereinigten Endstück und zwei separaten, für den Anschluß an Auslaßöffnungen des Motors ausgebildeten Endstücken, wobei das zylindrisch vereinigte Endstück an diametral gegenüberliegenden Seiten Rillen aufweist, die sich axial von einem kreisförmigen Ende des zylindrischen verei nigten Endstücks erstrecken; und
einem Rohr aus nichtrostendem Stahl, das einen zylindrischen Endabschnitt mit ei nem kreisförmigen Ende und einen Anschluß an ein Auspuffrohr aufweist, wobei das zylindrische vereinigte Endstück des Doppelrohrs in den zylindrischen Endabschnitt des Rohrs eingesetzt ist, und das Rohr mit dem Doppelrohr luftdicht verschweißt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Rohr (23) axial verlaufende Schlitze (23b) an dessen zylindrischen Endabschnitt (23a) aufweist, die sich von dem kreisförmigen Ende des zylindrischen Endabschnitts (23a) des Rohrs (23) erstrecken, wobei das zylindrische vereinigte Endstück (21a) des Doppelroh res (21) in dem zylindrischen Endabschnitt (23b) des Rohres (23) so eingesteckt ist, daß die Rillen (21d) und die Schlitze (23b) in einer gemeinsamen Axialebene angeordnet sind und die dem Ende des zylindrischen Endabschnitts (23a) abgewandten Enden der Schlitze (23b) in einer gemeinsamen Radialebene mit dem kreisförmigen Ende des zylindrischen End stücks (21a) liegen, wobei das kreisförmige Ende des zylindrischen Endabschnitts (23a) des Rohres (23) an das zylindrische vereinigte Endstück (21a) des Doppelrohres (21) geschweißt und die Schlitze (23b) an den Rillen (21d) verschweißt sind.

6. Verfahren zur Herstellung einer Rohrverbindungseinrichtung, insbesondere einer Rohrverbindungseinrichtung nach Anspruch 1, mit einem Doppelrohr (21) mit einem zylindri schen vereinigten Endstück (21a), das an diametral gegenüberliegenden Seiten Rillen (21d) aufweist, die sich axial von einem kreisförmigen Ende des zylindrischen vereinigten End stücks (21a) erstrecken, und mit einem Rohr (23), das einen zylindrischen Endabschnitt (23a) mit einem kreisförmigen Ende aufweist, mit den folgenden Verfahrensschritten:
Ausbilden von axial verlaufenden Schlitzen (23b) ausgehend von dem kreisförmigen Ende des zylindrischen Endstücks (23a) des Rohres (23),
Einstecken des zylindrischen vereinigten Endstücks (21a) des Doppelrohres (21) in das zylindrische Endstück (23a) des Rohres (23), wobei die Rillen (21d) und die Schlitze (23b) in einer gemeinsamen Axialebene angeordnet sind,
Schweißen des kreisförmigen Endes des Rohres (23) an das zylindrische vereinigte Endstück (21a) des Doppelrohres (21) und der Schlitze (23b) an die Rillen (21d), so daß das Doppelrohr (21) und das Rohr (23) luftdicht miteinander verbunden sind.