DE4444759A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Abgaseinlaßstutzens für einen Kraftfahrzeug-Katalysator ("Fischer-Trichter") - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Abgaseinlaßstutzen für Kraftfahrzeug- Katalysatoren, welche insbesondere als sog. "Fischer-Trich­ ter" bekannt sind.

Fischer-Trichter sind Abgaseinlaßstutzen, welche das von einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs kommende Abgas aus einem Rohr mit vergleichsweise kleinem Querschnitt groß­ flächig einer Katalysatorbeschichtung der Abgasnachbehand­ lungseinrichtung zuführen. Als düsenartige Übergangsstücke weisen sie einen konisch sich erweiternden Trichter und aus­ laßseitig einen Schrägschnitt des Bauteils auf. Bekannter­ maßen werden sie als Blechformteile bestehend aus zwei Halbschalen hergestellt, welche im zusammengesetzten Zustand miteinander verschweißt sind. Entsprechend verschweißt sind die Fischer-Trichter auch am Katalysator und am Rohrstück in Richtung Krümmer selbst.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit dem kostengünstig, insbesondere in der Serienfertigung, ein voll funktionsfähiger Fischer-Trichter auf einfache Weise herge­ stellt werden kann.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen.

Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die in den Unteransprüchen genannten Merkmale.

Es findet also ein einstückiges, geradliniges oder gebogenes Rohr als Halbzeug Verwendung, welches in eine Kalibrierform, insbesondere bestehend aus einer Ober- und einer Unterscha­ le, die zusammensetzbar sind, eingebracht wird. Die Kali­ brierform besitzt in ihrem Inneren die Sollkontur zumindest eines Abgaseinlaßstutzens als Negativform. Das in die Kali­ brierform eingebrachte Rohr wird an seinen Enden druckdicht verschlossen, wobei zumindest an einem druckdichten Rohrende eine Druckmittelquelle angeschlossen wird. Sodann wird unter hohem Druck ein vorzugsweise flüssiges Druckmittel, insbeson­ dere eine Wasser-Öl-Emulsion, aus einer Druckquelle in das Rohrinnere gepreßt und das Rohr durch den Innendruck in die Werkzeugform kalibriert. Anschließend wird das verformte Rohr aus der Kalibrierform entnommen und endseitig mit pla­ nen Schnitten dergestalt versehen, daß auf der einen Seite ein axialer Querschnitt und auf der anderen Seite ein Schräg­ schnitt ausgebildet ist. Letztgenannter Schrägschnitt ist die größere Trichteröffnung und weist in Richtung Katalysa­ tor.

Vorzugsweise wird der Umfangsrand zumindest der katalysator­ zugewandten stirnseitigen Öffnung des Abgaseinlaßstutzens durch geeignete Mittel angeformt, beispielsweise durch ein Rollverfahren.

Besonders zweckmäßig ist es, die Kalibrierform für zwei Abgaseinlaßstutzen auszulegen, die gleichzeitig durch ein einziges Rohr druckmittel-verpreßt werden. Die beim Druckmit­ telverpressen entstehende innere Ausbauchung bzw. Aufkali­ brierung des Rohres wird durch einen einzigen zentralen Schrägschnitt getrennt, welcher dann nach entsprechender Nachbehandlung die katalysatorzugewandten Trichteröffnungen sind.

Erfindungsgemäß können auch bevorzugt doppelwandige Rohre druckmittel-verpreßt werden.

Eine Vorrichtung zur Herstellung derartiger Abgaseinlaß­ stutzen sieht eine Kalibrierform vor, welche Dichtdorne aufweist, die an jedem Rohrende für einen druckdichten Ab­ schluß sorgen, wobei zumindest einer der Dichtdorne an die Druckquelle angeschlossen ist und Druckmittel in das Rohr­ innere zugeführt werden kann.

Die Dichtdorne können sich zweckmäßigerweise axial in der Kalibrierform geringfügig in einem Paßsitz verschieben, um das bei der Aufkalibrierung im Innern der Kalibrierform be­ nötigte Material von außen "nachzuliefern".

Durch die Erfindung werden also mit verblüffend einfachen Mitteln insbesondere zwei Abgaseinlaßstutzen gleichzeitig hergestellt. Die Rohrverformung erfolgt insbesondere hydro­ statisch und verlangt keine komplizierten Halbzeuge oder vorgefertigte Halbschalen wie nach dem Stand der Technik. Während nach dem Stand der Technik zumeist belastungskriti­ sche Querschnitte durch eine Schweißnaht geschwächt sind, sind die Abgaseinlaßstutzen gemäß der Erfindung aus einem einzigen Stück hergestellt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 ein zur Ausbildung zweier Abgaseinlaßstutzen benötig­ tes Halbzeug in Form eines geradlinigen Rohres,

Fig. 2 das in eine Kalibrierform eingebrachte Halbzeug gemäß Fig. 1 mit endseitigen Dichtdornen und schema­ tischer Druckdarstellung bei einem Umformvorgang,

Fig. 3 das in der Kalibrierform gemäß Fig. 2 verformte Rohr gemäß Fig. 1,

Fig. 4 einen der beiden Abgaseinlaßstutzen, geschnitten aus dem verformten Rohr gemäß Fig. 3, und

Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf den Abgaseinlaß­ stutzen gemäß Fig. 4 nach einer Randanformung.

Zur Herstellung eines Abgaseinlaßstutzens 1 nach dem Innen­ hochdruckverfahren wird ein geradliniges Rohr 2 gemäß Fig. 1 als Halbzeug in eine in Fig. 2 schematisch veranschaulichte Kalibrierform 3 eingebracht, welche aus zwei Halbschalen be­ steht.

Der innere Hohlraum der zusammengesetzten Kalibrierform 3 bestimmt die Sollkontur zweier Abgaseinlaßstutzen 1, deren Rohrenden 4 axial zueinander ausgerichtet sind und deren Trichterende in der Mitte der Kalibrierform 3 liegt.

Insbesondere weist das Innere der Kalibrierform 3 eine Aus­ bauchung auf, welche bezüglich der Mitte M zentral symme­ trisch ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

In den Rohrenden 4 sind druckdicht Dichtdorne 9 eingesetzt, welche eine zentrale Anschlußöffnung besitzen, die mit einer nicht veranschaulichten Druckquelle verbunden ist.

Für eine hydrostatische Umformung des Rohres 2 gemäß Fig. 1 in der Kalibrierform 3 wird Druckmittel in Form einer Was­ ser-Öl-Emulsion in das Rohrinnere eingeleitet und ein hoher Druck pi aufgebaut, so daß das Rohr 2 gemäß Fig. 1 in der Kalibrierform 3 im Innenbereich aufkalibriert bzw. aufge­ weitet wird und sich die Rohrwand exakt an die Sollkontur der Kalibrierform 3 anlegt. Bei einem hydrostatischen Umform­ vorgang bewegen sich die Dichtdorne 9 geringfügig in Rich­ tung Mitte M. Das für den hydrostatischen Umformvorgang be­ nötigte Material wird also von außen nach innen "nachgelie­ fert".

Nach der hydrostatischen Umformung gemäß Fig. 2 wird das ver­ formte Rohr aus der Kalibrierform 3 genommen und an den Rohr­ enden 4 mit axialen planen Querschnitten 8 versehen, welche den kleinsten Querschnitt des Abgaseinlaßstutzens 1 bestim­ men.

In der Mitte wird das verformte Rohr gemäß Fig. 3 zentral durch einen planen Schrägschnitt 7 geteilt, durch welchen die stirnseitige Öffnung 5, d. h. die größere Trichteröffnung in Richtung Katalysator, festgelegt wird.

Letztgenannte stirnseitige Öffnung 5 kann, falls erforder­ lich, umfangsmäßig durch ein geeignetes Verfahren, beispiels­ weise ein Rollverfahren, umgebogen, um den Umfangsrand eines Abgaseinlaßstutzens 1 anzuformen.

Ersichtlich wird durch die Erfindung mit Hilfe eines hydro­ statischen Umformverfahrens auf einfache Weise ein Abgasein­ laßstutzen 1 gemäß Fig. 5 insbesondere in Serie hergestellt, wobei gleichzeitig zwei Abgaseinlaßstutzen 1 herstellbar sind. Ein derartiger Abgaseinlaßstutzen 1 ist nicht aus Halb­ schalen hergestellt und besitzt mithin gute Festigkeits- und Körperschalleigenschaften.

Es sei noch angemerkt, daß in den Unteransprüchen enthaltene selbständig schutzfähige Merkmale trotz der vorgenommenen formalen Rückbeziehung auf den Hauptanspruch entsprechenden eigenständigen Schutz haben sollen. Im übrigen fallen sämt­ liche in den gesamten Anmeldungsunterlagen enthaltenen erfin­ derischen Merkmale in den Schutzumfang der Erfindung.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Abgaseinlaßstutzen für Kraftfahrzeug-Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstückiges Rohr (2) in eine der Sollkontur zumindest eines Abgaseinlaßstutzens (1) entsprechende Kalibrierform (3) eingebracht wird, daß die Enden (4) des Rohres (2) druckdicht verschlossen werden und zu­ mindest ein druckdichtes Rohrende (4) an eine Druck­ quelle angeschlossen wird, daß unter hohem Druck ein vorzugsweise flüssiges Druckmittel aus der Druckquelle in das Rohrinnere gepreßt wird, und daß anschließend beide stirnseitigen Öffnungen (6, 7) des Abgaseinlaß­ stutzens (1) in das aus der Kalibrierform (3) entnommene verformte Rohr plangeschnitten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsrand zumindest der stirnseitigen Öffnung (5) angeformt wird, welche dem Katalysator zugewandt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Abgaseinlaßstutzen (1) gleichzeitig in der ent­ sprechend konfigurierten Kalibrierform (3) druckmittel­ verpreßt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die druckmittel-verpreßten Abgaseinlaßstutzen (1) durch einen einzigen zentralen Schrägschnitt (7) ge­ trennt werden, durch welchen beide katalysatorzuge­ wandten stirnseitigen Öffnungen (5) der Abgaseinlaß­ stutzen (1) ausgebildet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die druckmittel-verpreßten Abgaseinlaßstutzen (1) an den Rohrenden (4) mit einem axialen Querschnitt (8) ver­ sehen werden, durch welchen die katalysatorabgewandte andere stirnseitige Öffnung (6) des Abgaseinlaßstutzens (1) ausgebildet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein doppelwandiges Rohr druckmittel-verpreßt wird, wobei Druckmittel ins Rohrinnere und in den Zwischenraum der Doppelwand eingebracht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein gerades oder gebogenes einstückiges Rohr verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittel eine Wasseremulsion verwendet wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierform (3) aus einer Oberschale und einer Unterschale besteht, die miteinander verbindbar sind, und daß an jedem Rohrende (4) ein Dichtdorn (9) vorge­ sehen ist, durch den jeweils das druckdichte Ver­ schließen der Enden des Rohres erfolgt, wobei durch min­ destens einen der Dichtdorne (9) das Druckmittel dem Rohr zuführbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtdorne (9) in einem axial verschieblichen Paßsitz in der Kalibrierform (3) geführt sind.