DE19752773C2 - Verfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Abgaskrümmers einer Fahrzeugabgasanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Abgaskrümmers einer Abgasanlage eines Fahr­ zeuges.

In der DE 195 11 514 C1 wird die Fertigung eines Abgaskrümmers beschrieben, der aus mehreren mit Schiebesitz ineinander ge­ steckten Innenrohren und einem Außenmantel sowie Eingangsflan­ schen und einem Ausgangsflansch besteht. Der Außenmantel ist in Halbschalenbauweise ausgeführt, wobei zuerst der Steckverbund der Innenrohre (Rohrbogen, T-Stück, Verzweigungsrohr mit An­ schluß zum Ausgangsflansch) in eine untere Außenmantelhalbscha­ le eingelegt wird und dann die obere Halbschale auf die untere gepreßt und mit der unteren Halbschale unter Bildung einer Bör­ delnaht zwischen den Innenrohrenden verschweißt wird. Der Steckverbund der Innenrohre wird in aufwendiger Weise durch spezielle Distanzringe, die auf mehrere Innenrohre aufgeschoben werden, innerhalb des Außenmantels zentriert, wobei der dabei entstehende Spalt den späteren Luftisolierspalt bildet. Die Di­ stanzringe bestehen aus einem unter Hitzeeinwirkung, insbeson­ dere im Motorbetrieb sich zersetzenden und/oder sublimierenden Material. Da einerseits die mit Fertigungstoleranzen behafteten Einzelrohre gegeneinander verschieblich sind und aufgrund der Montagearbeit von Steckverbund zu Steckverbund unterschiedliche Stecklängen aufweisen und andererseits die Distanzringe zum ei­ nen selbst Fertigungstoleranzen unterworfen sind und zum ande­ ren aufgrund ihrer Gestaltung relativ zur Ausbildung der Unter­ schale selten umlaufend an dieser anliegen, ist die Fertigung des gesamten Abgaskrümmers allein schon unter diesen Aspekten Toleranzen unterworfen. Das Innenrohr mit dem Abzweigstutzen liegt bei den genannten Fertigungstoleranzen praktisch nie mit dem gewünschten definierten umlaufenden Luftspalt innerhalb des Außenmantels. Eine exakte Reproduzierbarkeit gibt es dabei nicht. Hierbei ist beim Zusammenbau darauf zu achten, daß eine bestimmte minimale Stecklänge eingehalten wird, damit die Ein­ zelinnenrohre nicht auseinanderrutschen. Diese Einhaltung er­ fordert Augenmaß und damit erheblichen Aufwand. Bei dem Teile­ transfer zur Schweißstation können ebenfalls Erschütterungen und zentrifugale Kräfte auftreten, die zu einer nochmaligen Verschiebung der Einzelinnenrohre zueinander und zur Unterscha­ le des Außenmantels führen, wobei dies gar zur Auflösung des Steckverbundes führen kann.

Aufgrund des Rückspringverzuges der beiden Blechhalbschalen nach dem Tiefziehen liegen die beiden Außenmantelhalbschalen von alleine nicht durchgehend satt und damit spaltfrei aneinan­ der an. In der Schweißstation wird daher die Oberschale des Au­ ßenmantels auf die Unterschale gesetzt und an diese angepreßt. Auch hierbei kommt es zu Erschütterungen des Steckverbundes bzw. der Verschiebung der Relativlage des verzweigten Innenroh­ res im Außenmantel. Schließlich werden die Schalen des Außen­ mantels miteinander laserverschweißt. Nach Aufhebung der An­ pressung wirken dann aufgrund der Nichtgleichförmigkeit der An­ lageflächen der Halbschalen auf die Schweißnaht erhebliche Zug­ ktäfte, was die Dauerbelastbarkeit des Zusammenbaus, insbeson­ dere des Außenmantels herabsetzt und im Betrieb des Abgasstran­ ges gar zu einem Versagen des Bauteils führen kann. Die Prozeß­ sicherheit der Herstellung des Abgaskrümmers ist somit insge­ samt gesehen nicht in ausreichendem Maße gewährleistet.

Auch ist die Verschweißung der Halbschalen unter Bildung einer Bördelnaht relativ aufwendig, insbesondere, da beim Übergang zum Ausschnitt des Außenmantels für den Abzweigstutzen des In­ nenrohres aufgrund von Kantenradien ein Dreieckszwickel ent­ steht, der zur Prozeßsicherheit zugeschweißt werden muß, was in der Praxis in sinnvoller Weise nur unter Zuhilfenahme eines Zu­ satzwerkstoffes geht. Zudem ist die Bördelnaht durch ihre Ge­ staltung begrenzt mechanisch belastbar. Für die Festlegung des Innenrohres am Außenmantel ist zusätzlich eine Verschweißung unter Bildung einer Rundnaht, d. h. einer umlaufenden Kehlnaht im Endbereich des Abzweigstutzens erforderlich, wobei das Ende des Innenrohres des Stutzens gegenüber der Öffnung des Außen­ mantels etwas zurückversetzt liegt.

Der Außenmantel ist im übrigen gerade wegen des verzweigten Ab­ gasrohres räumlich sehr ausladend ausgebildet, da bei der Her­ stellung der Halbschalen durch Tiefziehen keine Verzweigung er­ zielt werden kann und somit für eine konturtreue Ausbildung ei­ nes Außenmantels bezüglich der Gestaltung des Innenrohres nicht tauglich ist. Alle Innenrohre werden dabei von einem einzigen gemeinsamen Außenmantel integral umschlossen, wodurch aufgrund des gleichförmigen Abschlusses des Außenmantels etwa in der Ebene der Eingangsflansche relativ großvolumige Blechabschnitte des Außenmantels zwischen den an die Eingangsflansche sich an­ schließenden Innenrohren entstehen, die erheblichen Bauraum er­ fordern, das Gewicht des verzweigten Abgasrohres erhöhen und zusätzlichen unnötigen Materialaufwand bedeuten. Zudem ist da­ durch die Ausbildung eines definierten einheitlich gleichförmi­ gen Luftspaltes beim verzweigten Abgasrohr nicht erreichbar.

Des weiteren erfordern Motoren unterschiedlicher Zylinderzahl aufgrund des Außenmantels unterschiedlich ausgebildete Abgas­ krümmer. Dies bedeutet einen hohen zusätzlichen Fertigungs- und Werkzeugaufwand verbunden mit den entsprechenden Kosten. Gleichfalls müssen für unterschiedlich gestaltete Bauräume neue Varianten der Abgaskrümmerausbildung in Halbschalenbauweise er­ sonnen werden, die an diese Bauräume angepaßt sind. Die Reali­ sierung dazu erfordert ebenfalls einen erheblichen fertigungs­ technischen Aufwand.

Aus der DE 44 28 435 A1 ist die Herstellung eines luftspaltiso­ lierten Längsrohres durch Innenhochdruckumformen in einem zwei­ stufigen Verfahren bekannt. Das Längsrohr ist als Rohling in Form eines geradlinigen Doppelrohres gestaltet und wird in ei­ nem ersten Arbeitsschritt durch Innenhochdruckumformen rotati­ onssymmetrisch ausgebaucht, wodurch es eine Flaschenform mit Doppelhälsen annimmt. Im zweiten Umformschritt in einem zweiten Innenhochdruck-Umformwerkzeug wird einer der Doppelhälse stirn­ seitig mit einem Druckfluid beaufschlagt, welches zum einen das Innenrohr befüllt und zum anderen zwischen die aneinanderge­ preßten Hälse von Außenrohr und Innenrohr von der Stirnseite her gezwungen wird. Dabei wird mittig des ausgebauchten Längs­ rohres das Außenrohr entsprechend der Gravur des Innenhoch­ druck-Umformwerkzeuges aufgeweitet, wodurch ein auf einen Teil­ abschnitt des Längsrohres begrenzter Luftspalt ausgebildet wird. Das Doppelrohrmaterial dünnt sich in dem Aufweitbereich trotz des endseitigen Nachrutschens des Doppelrohres aus. Zur etwaigen Ausbildung eines Abzweiges wird durch die Form der Ro­ tationssymmetrie bewirkt, daß Doppelrohrmaterial - anstatt zur Aufweitung des Seitenbereiches bereitgestellt - von diesem ab­ gezogen werden würde, so daß der Abzweig mit einer nennenswer­ ten Ausziehlänge prozeßsicher nicht mehr hergestellt werden könnte.

Die DE 195 18 252 A1 bezieht sich auf die Herstellung eines zweiflutigen Abgasrohres, das für einen zweiflutigen Abgaskrüm­ mer verwendet wird. Die Verzweigung des Hosenrohres wird durch mechanisches Zusammendrücken eines mittels Innenhochdruck auf­ geweiteten geradlinigen Ausgangsrohres bei bestehendem Innen­ hochdruck gebildet. Das zusammengedrückte Rohr wird mittig in Querrichtung durchgeschnitten. Der Trennschnitt hat dabei ei­ nerseits den Zweck, aus dem mittig plattgedrückten ausgebauch­ ten Rohr erst ein Hosenrohr auszubilden, und andererseits ein Doppelteil zu erzeugen.

Schließlich ist der DE 41 03 083 C1 ein Verfahren entnehmbar, das darin besteht, daß ein Metallrohr zwischen seinen Enden me­ chanisch bis zur Anlage seiner Wandungen mittig zusammenge­ drückt wird, wonach das Metallrohr unter Beibehaltung seiner Zusammendrückung in einem Innenhochdruck-Umformwerkzeug kontur­ gerecht aufgeweitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzu­ zeigen, mit dem in einfacher Weise eine prozeßsichere und exakt reproduzierende Herstellung von bauraumsparenden luftspaltiso­ lierten Abgaskrümmern erreicht wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent­ anspruches 1 gelöst.

Dank der Erfindung wird eine Modulbauweise des Abgaskrümmers ermöglicht, bei der in einfachster Weise aus ineinandergesteck­ ten luftspaltisolierten Einzelabgasrohren hinsichtlich ihrer Erstreckung und Bautiefe beliebig gestaltete Abgaskrümmer ge­ fertigt werden können, wobei die Außenrohre der Einzelabgasroh­ re miteinander verschweißt und die Innenrohre ineinander mit Schiebesitz positioniert sind. Die Einzelmodule bilden die Ein­ zelabgasrohre, welche Standardbauelemente und somit kostengün­ stig herstellbare Massenware darstellen. So kann durch einfa­ ches Aneinanderfügen von Gleichteilen der verzweigten Abgasroh­ re beispielsweise aus einem Vierzylinder-Abgaskrümmer ein 6- oder 8-Zylinderabgaskrümmer hergestellt werden. Durch die Ver­ wendung von Gleichteilen wird die gesamte Montage wesentlich vereinfacht. Durch die mittels Innenhochdruckumformen gefertig­ ten Einzelabgasrohre entfallen jegliche Fertigungstoleranzen, die aus einer während der einzelnen Montage- und Fügeschritte auftretenden Verschiebung von im Steckverbund befindlicher In­ nenrohre resultieren, so daß jeder beliebige Abgaskrümmer exakt reproduzierbar ist. Infolge des Fehlens eines integralen Außen­ mantels und der Befestigung von Außenmantelhalbschalen aneinan­ der sowie des Außenmantels an den Einhangsflanschen werden die aus mechanisch-thermischen Beanspruchungen herrührenden Schwie­ rigkeiten der bisher erforderlichen Schweißnähte vermieden. Durch die mittels des zu einem luftspaltisolierten Abgasrohr innenhochdruckumgeformten Doppelrohres bezüglich des Innenrohr­ verlaufes bzw. dessen Form konturtreue Ausbildung des Außenroh­ res wird überflüssiges Material des Außenrohres im Gegensatz zum Außenmantel der Halbschalenbauweise vermieden und dadurch auch der Bauraum verringert. Insgesamt ist die Ausbildung des Abgaskrümmers flexibel an die Form des vorgesehenen Bauraumes anpaßbar, da die Einzelabgasrohre des Krümmers dem Verlauf des Bauraumes durch geeignete Aneinanderreihung folgen können. Dem­ gegenüber würde der Abgaskrümmer in Halbschalenbauweise durch einen in die Bauraumtiefe gehenden Verlauf der abgasführenden Rohre derart voluminös, daß ein Einbau von vornherein unmöglich ist. Weiterhin kann durch die Fertigung der Abgasrohre mittels Innenhochdruckumformen der Luftisolierspalt über die gesamte Erstreckung des Abgasrohres gezielt und überall gleichförmig eingestellt werden, wobei die Abgasrohre mit Abzweigstutzen nach der Schaffung der Durchgangsöffnung im Abzweigstutzen im­ mer noch zwischen Außen- und Innenrohr in ihrem Endbereich eine Klemmung aufweisen, die das Innenrohr im Außenrohr zentriert hält und somit die Gleichförmigkeit des Luftisolierspaltes ge­ währleistet. Die Fügestellen der Außenrohre aneinander werden unter Bildung einer umlaufenden mechanisch sehr hoch belast­ baren Kehlschweißnaht vorzugsweise mittels eines Lasers zusam­ mengeschweißt. Insgesamt wird durch das erfindungsgemäße Her­ stellungsverfahren eine hohe Prozeßsicherheit erreicht, da auf­ grund des Innenhochdruckumformens zum einen keine steckverbund­ auflösende Verschiebemöglichkeit der Innenrohre auftritt und zum anderen die Anzahl der Schweißnähte minimiert wird, wobei der Abgaskrümmer so gestaltet ist, daß ausschließlich einfach auszuführende, umlaufende mechanisch beanspruchbare Kehlnähte für die Befestigung der Einzelabgasrohre aneinander und an den Eingangsflanschen sowie am Ausgangsflansch erforderlich sind.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäß gefertigten luftspaltisolierten Abgaskrümmer mit drei zusammengefügten Einzelabgasrohren in ei­ ner perspektivischen Schnittdarstellung,

Fig. 2 in einem seitlichen Längsschnitt die Verbindungsstelle zwischen den Abgasrohrenden des Abgaskrümmers nach Fig. 1 und dem jeweiligen Eingangsflansch mit geschlossenem Luftiso­ lierspalt,

Fig. 3 in einem seitlichen Längsschnitt die Verbindungsstelle zwischen den Abgasrohrenden des Abgaskrümmers nach Fig. 1 und dem jeweiligen Eingangsflansch mit offenem Luftisolierspalt,

Fig. 4 in einem seitlichen Längsschnitt die Verbindungsstelle zwischen einem Abgasrohrende des Abgaskrümmers nach Fig. 1 und dem Ausgangsflansch mit geschlossenem Luftisolierspalt.

In Fig. 1 ist ein luftspaltisolierter Abgaskrümmer 1 darge­ stellt, der aus einem Rohrbogen 2, einem T-förmig verzweigten Abgasrohr 3 und einem ebenfalls T-stückförmig verzweigten Ab­ schlußabgasrohr 4 besteht. Die zylinderkopfzugewandten Enden 6 der Abgasrohre 2, 3 und 4 sind mit Eingangsflanschen 5 verbun­ den. Die dargestellten separaten Eingangsflansche 5 können auch in einer gemeinsamen Flanschleiste integriert ausgebildet sein. Das Abschlußabgasrohr 4, über das das Abgas aus allen drei Ab­ gasrohren 2, 3, 4 strömt, ist mit seinem bezüglich seines Ein­ gangsflansches 5 und dem nebenliegenden sich anschließenden Ab­ gasrohr 3 verbindungsfreien etwas nach unten abgebogenen Ende 7 unmittelbar mit dem Ausgangsflansch 8 verbunden, an den der restliche Abgasstrang angeschlossen ist.

Zur Herstellung des Abgaskrümmers 1 werden zuerst der Rohrbogen 2, das Abgasrohr 3 und das Abschlußabgasrohr 4 jeweils aus ei­ nem geradlinigen Doppelrohr fügebereit mittels Innenhochdruc­ kumformen gefertigt. Hierbei werden zunächst in einfacher Weise zwei unter geringem Aufwand durch Ablängen von der Stange her­ stellbare, etwa gleichlange geradlinig verlaufende Rohre völlig deckungsgleich ineinandergesteckt. Das dadurch gebildete Dop­ pelrohr besteht hiermit aus einem Innenrohr 9 und einem dieses koaxial umgebenden Außenrohr 10. Die beiden Rohre 9 und 10 müs­ sen in ihrer Ausbildung nicht unbedingt geradlinig sein. Es muß lediglich die für eine Gleichförmigkeit des späteren Luftiso­ lierspaltes erforderliche Koaxialität gewährleistet sein, wobei die beiden Rohre 9 und 10 zumindest an einem Ende aneinander anliegen müssen. So können die Rohre 9 und 10 nach dem Zusam­ menstecken durchaus an einem Ende unter Ausbildung eines Rings­ paltes beabstandet sein. Ihre Ausbildungen müssen jedoch je­ weils derart aneinander angepaßt sein, daß die Ineinandersteck­ barkeit gesichert ist. Das Innenrohr 9 wird vor dem Einstecken an seinen Enden umfänglich gelocht. Das Innenrohr 9 besteht aus einem hochtemperaturbeständigen Material, währenddessen das we­ niger temperaturbelastete Außenrohr 10 aus einem kostengünsti­ geren weniger hochtemperaturbeständigen Werkstoff bestehen kann.

Im einzelnen wird das Doppelrohr, aus dem der Rohrbogen 2 en­ steht, in einer Biegevorrichtung vorgebogen, die auch ein In­ nenhochdruck-Umformwerkzeug sein kann. Das in einer vom Innen­ hochdruck-Umformwerkzeug separaten Biegevorrichtung vorgebogene Doppelrohr wird dann in ein Innenhochdruck-Umformwerkzeug ein­ gebracht, dessen Gravur in ihrem Verlauf dem Biegeverlauf des gebogenen Doppelrohres angepaßt ist, jedoch im Anschluß an die Endbereiche des Doppelrohres konzentrisch erweitert ist, wo­ durch ein als Aufweitraum dienender Ringraum zwischen Gravur und dem eingebrachten Doppelrohr ausgebildet wird. Nach Schlie­ ßen des Innenhochdruck-Umformwerkzeuges wird das Doppelrohr endseitig mittels Axialstempel abgedichtet und durch Einleiten eines Druckfluides über diese Stempel befüllt. Anschließend wird das Druckfluid hochgespannt auf etwa 700-1000 bar, worauf sich das Doppelrohr in einfacher Weise aufweitet. Hierbei wer­ den die vom Umformwerkzeug mit Spiel umschlossenen Endbereiche des Doppelrohres gegen die Gravur gepreßt, wobei das Innenrohr 9 mit dem Außenrohr 10 beiderends umfänglich verklemmt wird. Über den vorgelochten Lochkranz des Innenrohres 9 wird das Au­ ßenrohr 10 im Bereich des Aufweitraumes direkt mit Druckfluid beaufschlagt, wodurch dieses sich aufweitet und sich an den konzentrisch erweiterten Abschnitt der Gravur anlegt, während aufgrund des Druckausgleiches zwischen Innenrohr 9 und Außen­ rohr 10 in diesem Abschnitt die Form des Innenrohres 9 von ei­ ner Umformung unbehelligt bleibt. Dadurch wird entlang dieses Abschnittes durchgängig ein Ringspalt erzeugt, der den ge­ wünschten Luftisolierspalt 11 bildet. Das Druckfluid kann auch unter Verzicht auf eine vorhergehende Lochung des Innenrohres 9 direkt in die Trennfuge des Innenrohres 9 im Außenrohr 10 ein­ geleitet werden. Dies ist allerdings aufwendig - insbesondere bei der zusätzlichen Anbringung von Startspalten an den Stirn­ seiten des Doppelrohres in dessen Fugenbereich - und deformiert in ungewünschter Weise die Endbereiche des Doppelrohres. Des weiteren ist es denkbar, daß die Gravur des Innenhochdruck- Umformwerkzeuges in der Außenkontur und dem Durchmesser der bzw. dem des Außenrohres 10 entspricht. Durch Einleiten eines Druckfluides zwischen die Wandungen des Innenrohres 9 und des Außenrohres 10 - ohne für Druckausgleich im Innenraum des In­ nenrohres 9 zu sorgen - kann das Innenrohr 9 durch den Fluid­ hochdruck zusammengepreßt werden, wobei sich dieses längt und wobei dieses infolge des Zusammenpressens sich vom an die Gra­ vur anschmiegenden Außenrohr 10 unter Bildung eines Luftiso­ lierspaltes beabstandet. Um ein gerichtetes Zusammenpressen zu erreichen, ist es hierzu denkbar, in das Innenrohr 9 einen durchgehenden Werkzeugzylinder einzuschieben, an dem das Innen­ rohr 9 sich anlegen kann.

Die Herstellung des verzweigten Abgasrohres 3 verläuft in zwei Schritten. Ausgehend vom erwähnten Doppelrohr wird dieses nicht gebogen, sondern bleibt in seinem Verlauf geradlinig. Im ersten Schritt wird das Doppelrohr in ein erstes Innenhochdruck-Um­ formwerkzeug eingebracht, dessen Gravur eine radiale Abzweigung aufweist. Nach Schließen des ersten Umformwerkzeuges und Ab­ dichtung beider Enden des Doppelrohres, wobei der Lochkranz des Innenrohres jeweils gleichfalls abgedichtet wird, wird ein Druckfluid in das Innenrohr 9 eingeleitet und unter Hochdruck gesetzt. Unter Hochdruckbeaufschlagung wird gemäß der Gravur­ form aus dem Doppelrohr ein doppelwandiger Abzweigstutzen 12 ausgeblasen. Nach Ausformung des Abzweigstutzens 12 wird der Druck entspannt und das verzweigte T-förmige Doppelrohr aus dem ersten Innenhochdruck-Umformwerkzeug entnommen. Im zweiten Schritt wird das verzweigte Doppelrohr in ein zweites Innen­ hochdruck-Umformwerkzeug eingebracht, dessen Gravur entspre­ chend der Ausbildung des Doppelrohres T-förmig ausgebildet ist, jedoch im Anschluß an die drei Endbereiche des T-förmigen Dop­ pelrohres konzentrisch erweitert ist. Die Endbereiche sind je­ weils mit Spiel in der Gravur aufgenommen. Die Gravur begrenzt somit mit dem Doppelrohr zwischen dessen Endbereichen einen T- förmigen Aufweitraum. Das zweite Innenhochdruck-Umformwerkzeug wird nun geschlossen und die offenen einander gegenüberliegen­ den Endbereiche des Doppelrohres abgedichtet, wobei die Lochung des Innenrohres 9 freigegeben ist. Durch Anlegen eines Innen­ hochdruckes nach Befüllung des Innenrohres 9 mit einem Druck­ fluid wird über die frei zugängliche Lochung das Außenrohr 10 des Doppelrohres mit dem Druckfluid beaufschlagt, wobei ledig­ lich das Außenrohr 10 aufgrund des schon oben erwähnten Druck­ ausgleiches auf dem zwischen den Endbereichen liegende Ab­ schnitt des Doppelrohres aufgeweitet wird, so daß ein Luftiso­ lierspalt 13 entsteht. Die drei Endbereiche von Innenrohr 9 und Außenrohr 10 werden vom Innenhochdruck aneinander und gegen die Gravur gepreßt, wobei sich das Innenrohr 9 und das Außenrohr 10 dort miteinander verklemmen. Das nun luftspaltisolierte ver­ zweigte Abgasrohr 3 wird nach abgeschlossener Umformung und Entspannung und Herausleiten des Druckfluides sowie anschlie­ ßendem Öffnen des zweiten Umformwerkzeuges diesem entnommen. Schließlich wird der Kappenbereich des Abzweigstutzens 12 bei­ spielsweise mittels Laserstrahlschneiden unter Öffnung des In­ nenrohres 9 im Abzweigstutzen 12 nach außen hin abgetrennt. Die Herstellung dieser Öffnung kann auch durch Fräsen, Drehen, Stanzen, Bohren oder ähnlichen Verfahren erfolgen. Es ist bei der Ausbildung des verzweigten luftspaltisolierten Abgasrohres 3 und 4 im übrigen denkbar, die beiden Umformschritte in einem einzigen Umformwerkzeug gleichzeitig oder nacheinander abfolgen zu lassen. Hierbei müßte dann das Umformwerkzeug zwei in pro­ zeßsicherem Abstand zueinander ausgebildete Gravuren aufweisen.

Die Herstellung des Abschlußabgasrohres 4 verläuft gleich wie die des eben beschriebenen verzweigten Abgasrohres 3. Hinsicht­ lich der Ausbildung seines nach unten etwas gekrümmten Endes 7 kann das Abschlußabgasrohr 4 vorher vorgebogen sein oder durch die Innenhochdruckumformung im ersten Schritt entsprechend der Gravurform seine Biegeform annehmen.

Die einander gegenüberliegenden Enden sowohl des Abschlußabgas­ rohres 4 als auch des Abgasrohres 3 werden durch Laserschneiden beschnitten, so daß der Luftisolierspalt 13 dort geöffnet wird. Des gleichen wird der Rohrbogen 2 an einem Ende beschnitten, wodurch dessen Luftisolierspalt 11 an dieser Stelle geöffnet wird. Am geöffneten Ende des Rohrbogens 2 werden das Ende 14 dessen Innenrohres 9 in ein Ende 15 des Innenrohres 9 des ge­ öffneten Endes des Abgasrohres 3 und das dortige Ende 16 des Außenrohres 10 des Rohrbogens 2 in ein Ende 17 des Außenrohres 10 des dortigen Abgasrohrendes mit Schiebesitz hineingesteckt. Die beiden Außenrohre 10 werden anschließend von außen an ihrer Überlappungsstelle unter Bildung einer umlaufenden Kehlnaht 18 durch Laserschweißen verschweißt. Am gegenüberliegenden dem Rohrbogen 2 abgewandten Ende des Abgasrohres 3 werden das Ende 19 des Innenrohres 9 in das Ende 20 des Innenrohres 9 des ge­ radlinigen geöffneten Endes des Abschlußabgasrohres 4 und das dortige Ende 21 des Außenrohres 10 des Abgasrohres 3 in das En­ de 22 des Außenrohres 10 des Abschlußabgasrohres 4 mit Schiebe­ sitz hineingesteckt. Ebenfalls werden die Außenrohre 10 an ih­ rer Überlappungsstelle mittels Laserschweißen unter Bildung ei­ ner umlaufenden Kehlnaht 23 verschweißt. Anschließend werden die Enden 6 der Abgasrohre 3 und 4, also die Enden der Abzweig­ stutzen 12 in verjüngte Luftisolierspalte 24 von kurzen gerad­ linigen luftspaltisolierten Abgasrohren 25 gesteckt, wobei das offene zur Steckverbindung mit dem Abzweigstutzen 12 dienende Ende 26 mit seinem Innenrohr 9 mit Schiebesitz in das Innenrohr 9 des Abzweigstutzens 12 eingesteckt ist. Das am Außenrohr 10 des jeweiligen Abgasrohres 25 innen anliegende doppelwandige Ende 6 der Abzweigstutzen 12 wird dann mit dessen Außenrohr 10 durch Laserschweißen unter Bildung der erwähnten umlaufenden Kehlnaht 36 verschweißt. Im übrigen wird der Luftisolierspalt 24 der Abgasrohre 25 ebenfalls mittels Innenhochdruck-Umformen und zwar in gleicher Weise wie der Rohrbogen 2, jedoch unter Verzicht auf das Biegen des Doppelrohres, ausgebildet. Die In­ nenrohre 9 der Abgasrohre 25 und der Rohrbogen 2 bleiben am noch verbindungsfreien Ende 6 bzw. 27 mit den Außenrohren 10 verklemmt, wodurch der Luftisolierspalt 24 und 11 dort ge­ schlossen ist und der Innenrohrsteckverbund innerhalb des Au­ ßenrohrsteckschweißverbundes in seiner zentrierten Lage festge­ legt bleibt.

Nun wird der Steckschweißverbund der Abagsrohre 2, 3, 4, 25 mit dem Ende 6 des Rohrbogens 2 und dem Ende 27 der Abgasrohre 25 in die Durchgangsöffnungen 38 der Eingangsflansche 5 gesteckt (Fig. 2), wonach die miteinander bündig abschließenden dortigen Enden von Innenrohr 9 und Außenrohr 10 mit der Öffnungswandung 37 der Durchgangsöffnung 38 mittels Laserschweißen unter Bil­ dung einer umlaufenden Kehlnaht 39 verschweißt. Da die Klemm­ wirkung von Innenrohr 9 und Außenrohr 10 aneinander die Gas­ dichtigkeit für den Luftisolierspalt 11 und 24 gewährleistet, können auch zur Befestigung des Rohrbogenendes 6 und der Enden 27 der Abgasrohre 25 im Eingangsflansch 5 einzelne Schweißpunk­ te vollauf genügen. Weiterhin ist denkbar, Innenrohr 9 und Au­ ßenrohr 10 von unterschiedlicher Länge vorzusehen, wonach deren Enden nicht bündig miteinander abschließen. Zur Befestigung der so gestalteten Enden 6 bzw. 27 an der Öffnungswandung 37 der Durchgangsöffnung 38 des jeweiligen Eingangsflansches 5 sind lediglich zwei dünne Schweißnähte erforderlich, wobei jeweils unter Ausbildung einer Kehlnaht das Innenrohr 9 an seinem Ende an der Innenseite des Außenrohres 10 und das Ende des Außenroh­ res 10 an der Öffnungswandung 37 der Eingangsflanschdurchgangs­ öffnung 38 angeschweißt wird. Alternativ ist auch denkbar, die Enden 6, 27 der Abgasrohre 2, 27 auf einen zylindrischen die Durchgangsöffnung 38 umgebenden Fortsatz 28 aufzustecken und von außen umlaufend am Fortsatz zu verschweißen. Diese Alterna­ tive ist jedoch eingeschränkt tauglich, da die Schweißstelle mit dem Schweißlaser nur schwer zugänglich ist.

Weiterhin ist es denkbar auf die Abgasrohre 25 und deren An­ bringung an die Abgasrohre 3 und 4 zu verzichten und gleichzei­ tig einen kürzeren Rohrbogen 2 vorzusehen. Die Abgasrohre 3 und 4 werden an die Eingangsflansche 5 direkt angebunden, was den Krümmer 1 insgesamt wesentlich kompaktiert und Bauraum ein­ spart. Ist das motorische Baukonzept derart ausgebildet, daß im Bereich der Eingangsflansche 5 Teile des Antriebsstranges vor­ gesehen sind, sind die Abgasrohre 3 und 4 im Weg, wodurch die Verbindungsabgasrohre 25 unabkömmlich werden. Diese können in Anpassung an die besagten Antriebsstrangteile auch zusätzlich gebogen ausgebildet sein.

Des weiteren ist es möglich, gemäß Fig. 3 nach einem geeigneten Beschnitt der Enden 6 der Abgasrohre 2, 3, 4 bzw. 25 den Luftiso­ lierspalt 11 und 13 bzw. 24 eingangsflanschseitig offen zu ge­ stalten und den jeweiligen Eingangsflansch 5 mit seinem zylin­ drischen Fortsatz 28 in den Luftisolierspalt 11 und 13 bzw. 24 zu stecken, wonach das Außenrohr 10 von außen und das Innenrohr 9 von innen unter Bildung einer Kehlnaht 40 mittels eines Laser am Fortsatz 28 des Eingangsflansches 5 angeschweißt wird. Da hierbei die Zentrierung der Innenrohre 9 aller Abgasrohre 2, 3, 4 bzw. 25 in ihren Außenrohren 10 und damit das Bestehen des Luf­ tisolierspalt 11 und 13 bzw. 24 gewährleistet sein muß, muß die Montage des Abgaskrümmers 1 in folgender Weise erfolgen. Zuerst müssen die anderen Enden der Abgasrohre 2, 3, 4 bzw. 25 vorerst aneinander festgeklemmte Innenrohre 9 und Außenrohre 10 aufwei­ sen, wobei dort der Luftisolierspalt 11 und 13 bzw. 24 ge­ schlossen ist. Dann wird das jeweilige Abgasrohr 2, 3, 4 bzw. 25 am Eingangsflansch 5 befestigt, wodurch die Innenrohre 9 in den Außenrohren 10 zentrisch und somit bleibend luftspaltisoliert festgelegt sind. Danach werden die anderen Enden, wobei davon das Ende 7 des Abschlußabgasrohres 4 ausgenommen sein kann, der Abgasrohre 2, 3, 4 bzw. 25 beschnitten, so daß der jeweilige Luf­ tisolierspalt 11 und 13 bzw. 24 geöffnet wird. Nun erst erfolgt der oben bei der ersten Variante erwähnte Fügeschritt, bei dem die Innen- und die Außenrohre 9, 10 ineinander gesteckt werden und anschließend die Außenrohre 10 miteinander umlaufend laser­ verschweißt werden.

Schließlich erfolgt nach Fig. 4 das Fügen des Ausgangsflansches 8, wobei das Ende 7 des Abschlußabgasrohres 4, das vom letzten der vom Rohrbogen 2 aus in der Reihe nebeneinander angeordneten verzweigten Abgasrohre 3, 4 gebildet wird, in die Durchgangsöff­ nung 29 des Flansches 8 eingesteckt wird. Hierzu weist die Durchgangsöffnung 29 anfänglich eine stufige zylindrische Er­ weiterung 30 auf, deren Umfang dem des Außenrohres 10 des Ab­ schlußabgasrohres 4 entspricht, so daß beim Einstecken des Roh­ rendes 7 das Außenrohr 10 mit seiner Außenseite 31 am Umfang der Erweiterung 30 anliegt. Außerdem kann das Außenrohr 10 auch mit seiner Stirnseite 32 an der Stufe der Erweiterung 30 anlie­ gen, wodurch das Außenrohr 10 durch den Anschlag eine definier­ te Relativstecklage im Ausgangsflansch 8 aufweist. Das Ende 7 des Abschlußabgasrohres 4 ist derart beschnitten, daß die Klem­ mung des Rohres 4 aufgehoben ist und der Luftisolierspalt 13 geöffnet ist. Des weiteren ragt das Innenrohr 9 aus dem Außen­ rohr 10 heraus. Die Stufe der Erweiterung 30 übersteht das Au­ ßenrohr 10 radial nach innen um das Maß der Breite des Luftiso­ lierspaltes 13. An der Wandung 34 der Durchgangsöffnung 29 ist unmittelbar an die Stufe anschließend ein umlaufender Anlage­ wulst 33 ausgebildet, an dem das freie Ende 35 des Innenrohres 9 des Abgasrohres 4 mit Schiebesitz geführt ist. Das Außenrohr 10 wird nach dem Einstecken von außen mittels Laser oder ähnli­ chen Strahlschweißverfahren am Ausgangsflansch 8 umlaufend un­ ter Bildung einer Kehlnaht 36 angeschweißt.

Weiterhin ist es denkbar, im Falle von kompliziert gestalteten Bauräumen zwischen die Abgasrohre 2, 3 und 4 luftspaltisolierte Verbindungsrohre einzufügen, welche in geradliniger oder gebo­ gener Form derart ausgebildet sind, daß der Abgaskrümmer 1 an die Bauraumgegebenheiten optimal und unter nur geringem Monta­ geaufwand anpaßbar ist.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Abgas­ krümmers (1) einer Abgasanlage eines Fahrzeuges, wobei ein Doppelrohr durch Ineinanderstecken zweier geradlini­ ger Rohre gebildet wird,

• 1. eines der derart ausgebildeten Doppelrohre durch ein Biege­ verfahren in eine Biegeform des Rohrbogen (2) gebracht wird,
• 2. der Luftisolierspalt (11, 13, 24) in einem Innenhochdruck- Um­ formwerkzeug durch Aufweiten des Außenrohres (10) mittels Flui­ dinnenhochdruck gebildet, wobei das Innenrohr (9) mit dem Au­ ßenrohr (10) beiderends umfänglich verklemmt wird,
• 3. bei einem weiteren der derart ausgebildeten Doppelrohre zur Herstellung eines verzweigten luftspaltisolierten Abgasrohres (3, 4) ein doppelwandiger Abzweigstutzen (12) in einem ersten Umformschritt durch Fluidinnenhochdruck ausgeformt wird und in einem zweiten darauffolgenden Umformschritt der auch den Ab­ zweigstutzen (12) umgebende Luftisolierspalt (13) ausgebildet wird,
• 4. ein doppelwandiger Kappenabschnitt vom Ende des Abzweigstut­ zens (12) unter Beibehaltung der Klemmung zwischen Innenrohr (9) und Außenrohr (10) abgetrennt und die entstandene Durch­ gangsöffnung vom Innenrohr (9) nach außen später mit einem Ein­ gangsflansch (5) des Abgaskrümmers zusammengesteckt und verschweißt wird,
• 5. die miteinander zu verbindenden Enden der luftspaltisolierten Abgasrohre (2, 3, 4) zuerst unter "Öffnung" des jeweiligen Lufti­ solierspaltes (11, 13) beschnitten und dann ineinandergesteckt werden, wobei die Enden so ausgeformt sind, daß die Steckver­ bindungen der Außenrohre (10) und der Innenrohre (9) der zu verbindenden Abgasrohre (2, 3, 4) mit Spiel erfolgen,
• 6. die miteinander steckverbundenen Außenrohrenden (16, 17; 21, 22) der Abgasrohre (2, 3, 4) an der Stelle ihrer Steckverbindung un­ ter Bildung einer umlaufenden Kehlnaht (18, 23) miteinander ver­ schweißt werden und ein verbindungsfreies zylinderkopfabgewandtes Ende (7) ei­ nes der verzweigten Abgasrohre (4) mit einem Ausgangsflansch (8) zusammengesteckt und mit diesem verschweißt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Doppelrohr durch Ineinanderstecken zweier zu­ mindest an einem Ende aneinander liegender Rohre mit Spiel ge­ bildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegen im Innenhochdruck-Umformwerkzeug erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Umformschritt das Aufweiten des Außenrohres (10) in einem von dem des ersten Umformschrittes unterschiedlichen Innenhochdruck-Umformwerkzeug erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in Klemmlage miteinander bündig abschließenden Enden von Innen- und Außenrohr (9, 10) in die Durchgangsöffnung (38) des Eingangsflansches (5) hineingesteckt und durch einen Schweißvorgang, vorzugsweise durch Laserschweißen, unter Bil­ dung einer umlaufenden Kehlnaht (39) zwischen der Durchgangs­ öffnungswandung (37) und den Stirnseiten der Enden mit dem Eingangsflansch (5) fest verbunden werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eingangsseitige Flansch (5) mit einem seine Durchgangs­ öffnung (38) umgebenden zylindrischen Fortsatz (28) in den ge­ öffneten Luftisolierspalt (11, 13, 24) gesteckt wird, wonach das Außenrohr (10) des jeweiligen Abgasrohres (2, 3, 4, 25) unter Bil­ dung jeweils einer umlaufenden Kehlnaht (40) außen am Flansch­ fortsatz (28) und das Innenrohr (9) innen am Flanschfortsatz (28) angeschweißt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Ausgangsflansch (8) zusammenzusteckende Ende (7) des verzweigten Abschlußabgasrohres (4) beschnitten wird, wobei der Luftisolierspalt (13) zwischen Innenrohr (9) und Au­ ßenrohr (10) stirnseitig geöffnet wird, daß das beschnittene Ende (7) in die Durchgangsöffnung (29) des Ausgangsflansches (8) eingesteckt wird, wobei das Außenrohr (10) von einer kon­ zentrischen Erweiterung (30) der Durchgangsöffnung (29) aufge­ nommen und mit dem Ausgangsflansch (8) außenseitig unter Bil­ dung einer umlaufenden Kehlnaht (35) verschweißt wird, und daß das Innenrohr (9) dieses Abgasrohres (4) gleichzeitig mit der Anordnung des Außenrohres (10) im Ausgangsflansch (8) mit Schiebesitz in die Durchgangsöffnung (29) eingeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzweigstutzen (12) des verzweigten Abgasrohres (3, 4) mit einem im wesentlichen geradlinig verlaufenden luftspaltiso­ lierten Abgasrohr (25) verbunden wird, welches an seinem ande­ ren Ende (27) mit dem Eingangsflansch (5) verschweißt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das als Rohrbogen (2) ausgebildete Abgasrohr mit einem ge­ radlinig oder gebogen verlaufenden Verbindungsrohr einenends verbunden wird, das anderenends mit einem eingangsflanschabge­ wandten Ende eines verzweigten Abgasrohres (3) verbunden wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren verzweigten Abgasrohren (3, 4) diese jeweils über ein geradlinig oder gebogen verlaufendes Verbindungsrohr miteinander verbunden werden.