DE19750959A1 - Metallisches Rohr - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein metallisches Rohr, insbesondere Abgasrohr für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einer Rohrwand und einer endseitig vorgesehenen, an der Rohrwand anliegenden Verstärkung.

Metallische Rohre unterliegen bei einer Vielzahl von Anwendungen relativ hohen mechanischen Belastungen. Dies gilt insbesondere für die Abgasrohre der Abgas­ anlagen von Kraftfahrzeugen, bei denen sowohl Schwin­ gungen und Vibrationen des Antriebsmotors als auch Erschütterungen infolge von Fahrbahnunebenheiten die betreffenden Rohre stark beanspruchen. Die Belastungen konzentrieren sich dabei auf die Rohrenden, an welchen das betreffende Rohr mit den benachbarten Komponenten der Abgasanlage verbunden ist.

Vor diesem Hintergrund ist an metallischen Rohren, insbesondere Abgasrohren für die Abgasanlage von Kraft­ fahrzeugen häufig endseitig eine Verstärkung vorge­ sehen. Diese besteht in der Regel aus einer Stützhülse, die über das Ende des Rohres geschoben und in der vorgesehenen Stellung mit der Rohrwand verschweißt wird.

Als nachteilig bei einem derartigen gattungsgemäßen, verstärkten metallischen Rohr wird der mit seiner Her­ stellung verbundene Aufwand angesehen, denn die Stütz­ hülsen müssen separat hergestellt, bewirtschaftet, aufgesetzt und angeschweißt werden, wobei hinzukommt, daß die Stützhülse nur dann ihre optimale Wirkung entfaltet, wenn ihr Innendurchmesser exakt auf den Außendurchmesser der Rohrwand abgestimmt ist.

Hieraus leitet sich die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ab, die darin besteht, die mit der Herstellung eines gattungsgemäßen Rohres verbundenen Kosten zu senken.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Verstärkung einstückig mit der Rohrwand ist, indem sie aus mindestens einem umgekrem­ pelten, an der Rohrwand anliegenden Rohrabschnitt besteht. Nach der Erfindung geht somit die Rohrwand am Ende des Rohres unter einer 180°-Umstülpung in die Verstärkung über. Oder mit anderen Worten, die Verstär­ kung ist aus einem umgestülpten bzw. umgekrempelten, zuvor über das spätere Ende des Rohres überstehenden Rohrabschnitt gebildet, wobei "Umkrempeln" in diesem Sinne bedeutet, daß die Innenfläche des zur Bildung der Verstärkung verwendeten Rohrabschnittes nach dem "Umkrempeln" nach außen weist und umgekehrt. Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung eines metallischen Rohres mit einer endseitig vorgesehenen Verstärkung sind eine Mehrzahl gravierender Vorteile verbunden. Insbesondere bedarf es nicht der Herstellung, Bewirtschaftung und Handhabung einer isolierten Stützhülse, weil die Verstärkung - je nach Bedarf - aus einem Abschnitt des Rohres selbst hergestellt wird. Dies resultiert in einer überragenden Flexibilität hinsichtlich der Gestaltung der Verstärkung; denn diese kann - je nach den Anforderungen - länger oder kürzer, zwei- oder dreilagig (s. u.) ausgebildet sein.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Verstärkung innen an der Rohrwand anliegt. In diesem Falle ist der die Verstär­ kung bildende Rohrabschnitt nach innen umgekrempelt, und die frühere Innenfläche jenes Rohrabschnitts weist nach außen und liegt an der Innenfläche der Rohrwand an. Die Verstärkung kann dabei einlagig ausgebildet sein. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist sie jedoch doppellagig und besteht aus einer umgekrempelten, innen an der Rohrwand anliegenden ersten Verstärkungslage und einer nicht umgekrempelten, innen an der ersten Verstärkungslage anliegenden zweiten Verstärkungslage. Ein derartiger doppellagiger Aufbau der Verstärkung schlägt sich in einer besonders effizienten Aussteifung des entsprechenden Rohrendes nieder. Zudem ergeben sich herstellungstechnisch Vorteile, indem der äußere Bereich des zur Bildung der Verstärkung dienenden Rohrabschnitts nicht umgekrempelt wird, sondern vielmehr ohne umgekrempelt zu werden, allein durch axiale Verschiebung die innere, zweite Verstärkungslage bildet.

Liegt gemäß der vorstehend erläuterten Weiterbildung der Erfindung die Verstärkung innen an der Rohrwand an, so kann gemäß einer weiterhin besonders bevorzugten Ausführungsform die Rohrwand im Bereich der Verstärkung aufgeweitet sein. Eine derartige Aufweitung der Rohrwand ermöglicht, daß das Rohr im Bereich der Verstärkung dieselbe lichte Weite aufweist wie in dem nicht verstärkten Bereich. Die Rohrwand kann dabei in jenem Bereich, in dem später die Verstärkung zu liegen kommt, vor dem Umkrempeln des die Verstärkung bildenden Rohrabschnittes aufgeweitet werden. Ebenso kommt in Betracht, daß die Rohrwand (gemeinsam mit der Verstär­ kung) aufgeweitet wird, nachdem die Verstärkung durch Umkrempeln des entsprechenden Rohrabschnittes nach innen hergestellt worden ist.

Soweit vorstehend erfindungsgemäße Rohre erläutert worden sind, bei denen die Verstärkung innen an der Rohrwand anliegt, stellt dies zwar eine bevorzugte, nicht jedoch die allein mögliche Ausgestaltung der Erfindung dar. Vielmehr kommt auch in Betracht, daß die Verstärkung außen an der Rohrwand anliegt. Dies gilt insbesondere für eine doppellagige Verstärkung, wobei die vorstehenden Ausführungen sinngemäß in entspre­ chender Weise gelten. Statt der Rohrwand ist in diesem Falle - und zwar vor dem Ausformen der Verstärkung - zweck­ mäßigerweise derjenige Bereich des die spätere Verstärkung bildenden Rohrabschnittes aufgeweitet, der die zweite Verstärkungslage bildet, die außen an der ersten Verstärkungslage anliegt, welche ihrerseits außen an der Rohrwand anliegt.

Das erfindungsgemäße metallische Rohr kann endseitig einen Flansch aufweisen, indem mit der Rohrwand und der Verstärkung eine Flanschplatte verschweißt ist. Beson­ ders zum Tragen kommen die Vorteile der vorliegenden Erfindung allerdings dann, wenn ein endseitig vorgese­ hener Flansch als gemeinsame Aufweitung der Rohrwand und der Verstärkung ausgebildet ist. In diesem Falle kann das Herstellen der Verstärkung und des Flansches besonders kostengünstig und präzise in einem einzigen zweistufigen Arbeitsgang in derselben Maschine erfolgen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 bis 4 verschiedene Ausführungsformen eines Rohres ohne Flansch, jeweils im Längs­ schnitt,

Fig. 5 und 6 zwei Ausführungsformen eines einen Flansch aufweisenden erfindungsgemäßen Rohres, ebenfalls jeweils im Längs­ schnitt,

Fig. 7 vier Schritte der Herstellung eines verstärkten Rohres gemäß Fig. 1 und

Fig. 8 fünf Schritte der Herstellung eines verstärkten Rohres mit Flansch.

Bei jedem der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele umfaßt das Rohr 1 jeweils eine Rohrwand 2 und eine Verstärkung 3. Die Verstärkung 3 ist ein­ stückig mit der Rohrwand 2. Sie ist durch Umformen eines zunächst über das spätere Rohrende überstehenden Rohrabschnittes gebildet, wobei die Verstärkung aus mindestens einem umgekrempelten, an der Rohrwand 2 anliegenden Rohrabschnitt 4 besteht.

Im Falle der Fig. 1 ist die Verstärkung 3 einlagig auf­ gebaut. Mit anderen Worten, die Verstärkung 3 des Rohres besteht ausschließlich aus dem vorstehend erwähnten umgekrempelten Rohrabschnitt 4. Dabei ist die Verstärkung 3 innenliegend angeordnet, d. h., der Rohrabschnitt 4 liegt innen an der Rohrwand 2 an. Vor dem Umkrempeln des Rohrabschnittes 4 wies dessen jetzige Innenfläche nach außen; und die an der Innen­ fläche der Rohrwand 2 anliegende Außenfläche des umge­ krempelten Rohrabschnittes 4 bildete vor dem Umkrempeln des Rohrabschnittes 4 dessen Innenfläche.

Das in Fig. 2 dargestellte Rohr unterscheidet sich von demjenigen gemäß Fig. 1 dadurch, daß die Rohrwand 2 im Bereich der Verstärkung 3 zylindrisch aufgeweitet ist. Zur Herstellung des in Fig. 2 dargestellten Rohres kann die Rohrwand 2 in dem betreffenden Bereich vor dem Umkrempeln des Rohrabschnittes 4 zylindrisch aufge­ weitet werden; in gleicher Weise können Rohrwand 2 und der bereits umgekrempelte Rohrabschnitt 4 (vgl. Fig. 1) gemeinsam zylindrisch aufgeweitet werden, um das in Fig. 2 dargestellte Rohr herzustellen. Unabhängig von der Art der Herstellung ergibt sich, daß das Rohr im Bereich der Verstärkung 3 dieselbe lichte Weite besitzt wie außerhalb des verstärkten Bereiches, was aus strömungstechnischen Gründen häufig bevorzugt ist.

Fig. 3 veranschaulicht ein erfindungsgemäßes Rohr, dessen Verstärkung doppellagig aufgebaut ist. Die Ver­ stärkung 3 umfaßt dabei eine erste, umgekrempelte Verstärkungslage 4 und eine zweite, nicht umgekrempelte Verstärkungslage 5. Die erste Verstärkungslage 4 liegt dabei innen an der Rohrwand 2 an, während die zweite Verstärkungslage 5 innen an der ersten Verstärkungslage 4 anliegt. Entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten Rohr ist die Rohrwand 2 im Bereich der Verstärkung 3 zylindrisch aufgeweitet. Die zweite Verstärkungslage 5, die, ohne umgekrempelt worden zu sein, durch axiale Verschiebung des entsprechenden Rohrabschnitts herge­ stellt wurde, weist eine nur geringfügig kleinere lichte Weite auf als das Rohr 1 außerhalb der Verstär­ kung.

Fig. 4 veranschaulicht ein erfindungsgemäßes Rohr mit einer außen liegenden Verstärkung 3. Diese ist wiederum doppellagig aufgebaut; sie umfaßt eine umgekrempelte, außen an der Rohrwand 2 anliegende erste Verstärkungs­ lage 6 und eine nicht umgekrempelte, außen an der ersten Verstärkungslage 6 anliegende zweite Verstär­ kungslage 7. Zur Herstellung eines derartigen Rohres wird der die spätere zweite Verstärkungslage 7 bildende Rohrabschnitt zweckmäßigerweise geringfügig aufge­ weitet, bevor durch axiales Verschieben des entspre­ chenden Rohrabschnitts und dadurch hervorgerufenes Umkrempeln des die spätere erste Verstärkungslage 6 bildenden Rohrabschnitts die doppellagige Verstärkung ausgebildet wird.

Fig. 5 zeigt ein Rohr 1, das endseitig einen Flansch 8 aufweist. Dieses Rohr ist hervorgegangen aus dem Rohr gemäß Fig. 4, indem die Rohrwand 2 mitsamt den beiden Lagen 6 und 7 der Verstärkung 3 endseitig sphärisch aufgeweitet wurde. Mit anderen Worten, der Flansch 8 ist gebildet als gemeinsame Aufweitung 9 der Rohrwand 2 und der Verstärkung 3 in einem endseitigen Teilbereich der Verstärkung 3.

Fig. 6 zeigt ein Rohr 1 mit Flansch 8, das durch Umfor­ mung aus dem in Fig. 2 veranschaulichten Rohr hervor­ gegangen ist. Hier ist der kegelförmige Flansch 8 ausgebildet als gemeinsame Aufweitung 9 der Rohrwand 2 und der Verstärkung 3 in einem endseitigen Teilbereich der Verstärkung.

Fig. 7 veranschaulicht an vier Schritten eine bevor­ zugte Art und Weise der Herstellung eines einlagig innen verstärkten Rohres, wie es in Fig. 1 dargestellt und weiter oben beschrieben ist. Zunächst (vgl. Schritt a) wird das Rohrende auf einer Länge L1, die im wesent­ lichen der axialen Länge L2 desjenigen Rohrabschnittes 4 entspricht, der bei dem fertigen Rohr (vgl. Schritt d) die Verstärkung 3 bildet, geringfügig eingezogen. In dem dargestellten Fall weist der eingezogene endseitige Rohrabschnitt einen um den vierfachen Wert der Wandstärke S geringeren Durchmesser auf als das Rohr im übrigen Bereich. Zwingend ist dies freilich nicht; beispielsweise könnte der eingezogene endseitige Rohrabschnitt auch einen Durchmesser aufweisen, der nur um den dreifachen Wert der Wandstärke S geringer ist als der Durchmesser des Rohres außerhalb des einge­ zogenen Rohrabschnittes.

Gemäß den Schritten b und c wird der eingezogene Rohrabschnitt nach und nach in den nicht eingezogenen Rohrabschnitt eingeschoben. Hierzu eignet sich ein einfaches Drückwerkzeug, beispielsweise eine Druck­ platte.

Dem weiteren Umkrempeln des eingezogenen Rohrabschnitts zur Ausbildung der einlagigen Verstärkung dient ein Werkzeug 10, das im wesentlichen aus einem gestuften Dorn besteht. Wird das Werkzeug 10 in das teilweise umgeformte Rohr, wie es in Schritt c von Fig. 7 darge­ stellt ist, eingeführt (Pfeil A), so wird der einge­ zogene Rohrabschnitt durch die Stufe 11 des Werkzeuges 10 weiter eingeschoben und dabei vollständig umge­ krempelt, wie dies in Schritt d von Fig. 7 dargestellt ist.

Auch zur Veranschaulichung der Herstellung der Rohre gemäß den Fig. 3 und 6 ist Fig. 7 geeignet. Zur Herstellung des Rohres gemäß Fig. 3 ist das in Fig. 7 veranschaulichte Verfahren bei Schritt c abzubrechen. Die Aufweitung des Rohres im Bereich der Verstärkung kann - wie weiter oben erläutert wurde - anschließend bei gleichzeitiger Aufweitung der Verstärkung einge­ bracht werden. Alternativ käme, dies wurde ebenfalls weiter oben bereits dargelegt, eine Aufweitung des betreffenden Rohrabschnittes vor dem Einkrempeln der Verstärkung in Betracht.

Weist das in Fig. 7 dargestellte Werkzeug 10, wie dies mit unterbrochenen Linien angedeutet ist, einen kegel­ förmigen Abschnitt 12 auf, so wird beim Einschieben des Werkzeugs zum vollständigen Umkrempeln der Verstärkung zugleich das Rohrende samt der Verstärkung kegelförmig aufgeweitet, so daß in einem einzigen Arbeitsschritt das in Fig. 6 dargestellte endseitig verstärkte Rohr mit Flansch entsteht.

Das in Fig. 8 veranschaulichte Verfahren unterscheidet sich von demjenigen gemäß Fig. 7 im wesentlichen allein dadurch, daß gemäß Schritt b nach dem Einziehen des Rohrendes (Schritt a) das Rohr unter Ausbildung einer Falte 13 gestaucht wird. Diese Falte ist für die spätere Anformung eines tulpenförmigen Flansches vorge­ sehen. Der gestauchte Bereich wird beim weiteren Einschieben des Rohrendes (Schritte c bis e) nicht weiter verformt. In vorteilhafter Weise wird der aufge­ tulpte Bereich nur einmal durch Umformung belastet.

Claims (7)

1. Metallisches Rohr, insbesondere Abgasrohr für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges, mit einer Rohrwand (2) und einer endseitig vorgesehen Verstärkung (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (3) einstückig mit der Rohrwand (2) ist, indem sie aus mindestens einem umgekrempelten, an der Rohrwand (2) anliegenden Rohrabschnitt (4, 6) besteht.

2. Metallisches Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (3) innen an der Rohrwand (2) anliegt.

3. Metallisches Rohr nach Anspruch 2, daß eine doppellagige, mit der Rohrwand (2) einstückige Verstärkung (3) vorgesehen ist, die aus einer umgekrempelten, innen an der Rohrwand (2) anliegenden ersten Verstärkungslage (4) und einer nicht umgekrempelten, innen an der ersten Verstärkungslage (4) anliegenden zweiten Verstärkungslage (5) besteht.

4. Metallisches Rohr nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwand (2) im Bereich der Verstärkung (3) aufgeweitet ist.

5. Metallisches Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß endseitig ein Flansch (8) vorgesehen ist.

6. Metallisches Rohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch eine mit der Rohrwand und der Verstärkung verschweißte Flanschplatte umfaßt.

7. Metallisches Rohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (8) als gemeinsame Aufweitung (9) der Rohrwand (2) und der Verstärkung (3) ausgebildet ist.