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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1, insbesondere ein Verfahren zur Befestigung einer Querendkappe
an einem röhrenförmigen Gehäuseglied. Weiterhin
betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung solch
eines Verfahrens.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Schalldämpfer werden
dazu verwendet, Lärm
von einem Benzin-, Gas oder anderen Verbrennungsmotor zu dämpfen und
des Weiteren, die Abgase so zu behandeln, dass Schadstoffe verringert
oder daraus entfernt werden. Zweckmäßigerweise wird der Begriff
Schalldämpfer
hier zur allgemeinen Bezeichnung allgemein röhrenförmiger Glieder, durch die die
Abgase aus einem Verbrennungsmotor vor der Abführung in die Atmosphäre geleitet
werden, verwendet. In der Regel umfasst ein Schalldämpfer ein
allgemein röhrenförmiges Gehäuseglied,
in dem ein oder mehrere Behandlungselemente zur Behandlung des Gasstroms
angeordnet sind, während
er durch das röhrenförmige Glied
strömt,
zum Beispiel ein oder mehrere Filter zur Entfernung von Teilchenmaterial
aus dem Gasstrom, ein oder mehrere Katalysatoren zur Oxidierung
oder Reduzierung von schädlichen
Gasen und Schalldämpfungselemente. Der
Gasstrom in das Gehäuse,
durch das Gehäuse und
aus dem Gehäuse
heraus wird durch Queranschlussendwände oder -kappen geleitet.
Der Gasstrom kann axial durch das Gehäuse und die Behandlungselemente
von einem axialen oder radialen Einlass an einem Ende des Gehäuses zu
einem axialen oder radialen Auslass am anderen Ende des Gehäuses strömen, und
der Einlass und der Auslass befinden sich in der Regel in den Endkappen.
Als Alternative dazu sind die Behandlungselemente übereinander
geschachtelt, um zwei radial getrennte Behandlungswege in einem
einzigen Gehäuse
bereitzustellen. In diesem Fall befinden sich der Einlass und der
Auslass an oder neben einem Ende des Gehäuses, zum Beispiel beide in
der Querwand der Endkappe, und die Kappe am anderen Ende dient dazu, die
Gasströmungsrichtung
zwischen der radial inneren Reihe von Behandlungselementen und der
radial äußeren Reihe
von ringförmigen
Behandlungselementen zu leiten und umzukehren. Falls gewünscht, kann
diese Endkappe mit einem oder mehreren Einlässen für Harnstoff oder andere Reagenzien
zur Behandlung von Komponenten des Gasstroms versehen sein. Somit
können
die Endkappen einfache Querendglieder mit einem in einer Endkappe
vorgesehenen axial gerichteten Einlass und einem in der anderen
Endkappe vorgesehenen axial gerichteten Auslass sein, oder der Einlass
und der Auslass können
radial voneinander versetzt sein; sowohl in der einen Endkappe als
auch in der anderen Endkappe kann sich eine einfache Blechwand befinden,
oder sie können
auch einen Einlass dadurch aufweisen. Zweckmäßigerweise wird der Begriff
Endkappe gemäß der Verwendung
in dieser Schrift zur allgemeinen Bezeichnung einer beliebigen Form
von Querendwand eines sich axial erstreckenden röhrenförmigen Gehäuseglieds eines Schalldämpfers verwendet.
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Ein
Schalldämpfer
wird in der Regel durch Herstellen eines röhrenförmigen Körperglieds aus Stahl, rostfreiem
Stahl oder einem anderen geeigneten Material gefertigt. Die erforderlichen
Behandlungselemente werden während
der Herstellung des Körperglieds
oder danach in der gewünschten
axialen und radialen Konfiguration in das röhrenförmige Körperlied eingesetzt, und die
Konstruktion wird durch Befestigen der Endkappen an jedem Ende des röhrenförmigen Körperglieds
geschlossen.
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Die
Endkappen können
mit der ringförmigen Anschlusslippe
des Körperglieds
verschweißt
werden. Dies erfordert jedoch, dass der Umfang des Körperglieds
und der der Endkappen genau miteinander in Deckung kommen, um einen
praktisch kontinuierlichen Kontakt der einander gegenüberliegenden
Lippen des Körperglieds
und den Endkappen bereitzustellen, so dass eine gasdichte Dichtung
leicht erreicht werden kann, wenn die Schweißverbindung zwischen ihnen
hergestellt wird. Dies könnte
sich zur Erreichung durch automatisierte Großfertigungstechniken als wirtschaftlich
nicht machbar erweisen. Darüber
hinaus werden durch Schweißen
Heißspannungen
und lokale Versagen von Oberflächenschichten, zum
Beispiel der Zink- oder anderen Schutzschicht, und im geschweißten Metall
eingeführt,
die bei Verwendung zu lokaler Korrosion oder Rissbildung der Schweißverbindung
führen
können.
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Bei
der Herstellung von Metalldosen und anderen Behältern ist vorgeschlagen worden,
die einander gegenüberliegenden
Umfänge
eines zylindrischen Körperglieds
und einer Endkappe mit sich axial und/oder radial erstreckenden
Teilen zu versehen, die sich überlappende
Teile des Wandmaterials des Körpers
und der Endkappe an der vorgeschlagenen Verbindung zwischen der
Endkappe und dem Körperglied
bereitstellen. Diese sich überlappenden
Teile werden dann aufeinander gefalzt, um eine mechanische Verkeilung
zwischen dem Körperglied
und der Endkappe zu bilden. Durch Herstellen der Verkeilung um den
gesamten Umfang des Körperglieds
herum, kann eine feste mechanische Verbindung zwischen der Endkappe
und dem Körperglied
erreicht werden. Wenn die sich überlappenden
Teile mindestens einmal umgefalzt werden, kann auch eine gasdichte Dichtung
an der mechanischen Verbindung erreicht werden. Solch eine Technik
ist als Quetschen bekannt.
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Bei
der Herstellung einer Quetschverbindung wird das Umfalzen der sich überlappenden
Teile durch eine Walzwirkung erreicht, bei der eine geeignet konturierte
Walze verwendet wird, um eine statische oder sich drehende Anordnung
nach und nach mit einer Falzkraft zu beaufschlagen. Solch eine Technik
ist jedoch nicht leicht auf Behälter
anwendbar, die keinen kreisförmigen
oder fast kreisförmigen Querschnitt
aufweisen, da die Walzwirkung keinen abrupten Richtungsänderungen
Rechnung tragen kann.
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Ein
anderes Verfahren zur Herstellung einer Quetschverbindung wird in
der US-A-3385249 offenbart.
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Es
ist nun ein Verfahren zur Herstellung einer Quetschverbindung zur
Befestigung der Endkappen an dem röhrenförmigen Körperglied eines Schalldämpfers für einen
Verbrennungsmotor entwickelt worden, das die obigen Probleme vermindert
und einen einfachen und schnellen Arbeitsgang zur Herstellung der
Quetschverbindung unter Verwendung von einfachen Einrichtungen mit
geringen Investitionskosten bereitstellt.
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KURZE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Demgemäß stellt
die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Quetschverbindung
zwischen einander gegenüberliegenden,
sich überlappenden
Teilen eines röhrenförmigen Körperglieds
und einer daran zu befestigenden Endkappe bereit, wobei man bei
dem Verfahren Falzkräfte
auf die sich überlappenden
Teile ausübt,
um die Quetschverbindung herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass
die Falzkräfte
durch mehrere Formvorrichtungen ausgeübt werden, die sich um den
Umfang eines Anschlussteils des röhrenförmigen Körperglieds befinden und ohne
bedeutende Walzwirkung gegen die sich überlappenden Teile gedrängt werden.
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Die
Erfindung ist insbesondere für
Schalldämpfer
für Verbrennungsmotoren
von Interesse.
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Demgemäß stellt
die vorliegende Erfindung des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen
einer Quetschverbindung zwischen einander gegenüberliegenden, sich überlappenden
Teilen eines röhrenförmigen Körperglieds
eines Schalldämpfers
und daran zu befestigenden Endkappen bereit, bei dem man Falzkräfte auf
die sich überlappenden
Teile ausübt,
um die Quetschverbindung herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass
die Falzkräfte
durch mehrere Formvorrichtungen ausgeübt werden, die sich um den
Umfang eines Anschlussteils des röhrenförmigen Körperglieds befinden und ohne
bedeutende Walzwirkung gegen die sich überlappenden Teile gedrängt werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wirken die Formvorrichtungen im Wesentlichen linear und im Wesentlichen
senkrecht zur Ebene des zu falzenden Materials mit im Wesentlichen
keiner relativen Drehung zwischen dem Material der sich überlappenden
Teile und den Formvorrichtungen. Durch Betrieb auf diese Weise können die
einzelnen Formvorrichtungen Wirkungswegen folgen, die nicht radial zur
Drehachse des röhrenförmigen Körperglieds
gerichtet werden müssen,
wie dies beim Drehformen der Quetschverbindung der Fall ist. Darüber hinaus müssen die
geformten Flächen
der Formvorrichtungen, die gegen die sich überlappenden Teile (die Pressflächen) drücken, nicht
die gleiche oder eine gleichförmige
Konfiguration wie die sich überlappenden
Teile aufweisen. Somit können
Formvorrichtungen mit mehreren verschieden geformten Pressflächen, die
der Kurve eines Kreisbogens nicht folgen müssen, zur Bildung einer Quetschverbindung
verwendet werden, die eine komplexe radiale Konfiguration mit scharfen
Winkeln aufweist, was mit einer Drehtechnik nicht möglich ist.
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Des
Weiteren kann die Verwendung von mehreren einzelnen Formvorrichtungen
lokalen Fehlern bezüglich
der Größe und Form
oder Deckung der einander gegenüberliegenden
Umfänge
des röhrenförmigen Glieds
und der Endkappen Rechnung tragen. Das erfindungsgemäße Verfahren
gestattet somit die Herstellung einer Quetschverbindung für Schalldämpfer mit
Querschnitten, die von den herkömmlichen
Walzquetschtechniken nicht bewältigt werden
können,
und trägt
größeren Herstellungstoleranzen,
als für
Schweißtechniken
akzeptabel sind, Rechnung. Des Weiteren brauchen die Materialen, aus
denen die Endkappe und das röhrenförmige Körperglied
hergestellt sind, nicht die Gleichen zu sein, wie dies gewöhnlich dann
erforderlich ist, wenn die Verbindung durch Schweißen hergestellt
wird.
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Durch
Verwendung mehrerer Formvorrichtungen, die umfangsmäßig um die
Peripherie des Anschlussteils des röhrenförmigen Körperglieds verteilt sind, gestattet
das Verfahren die im Wesentlichen gleichzeitige Durchführung der
Falzwirkung um den Umfang. Dies kann zu einer verkürzten Zykluszeit
für die
Quetschverbindungsherstellung und somit zu geringeren Herstellungskosten
führen.
Wenn die Falzwirkung nicht im Wesentlichen gleichzeitig um den Umfang
des Körperglieds
durchgeführt
wird, können
Teile neben einem gerade gefalzten Abschnitt auf unerwünschte Weise
verformt werden. Somit kann das Verfahren zur Herstellung einer Quetschverbindung
an einem röhrenförmigen Körperglied
mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt
verwendet werden, und die sich ergebende Verbindung kann auch im
Wesentlichen kreisförmig
sein, während
eine Verbindung durch Walzen unerwünschte Verformungen enthalten
kann.
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Durch
die Verwendung von mehreren Formvorrichtungen können die sich überlappenden
Teile nach innen oder nach außen
gefalzt werden, während
das Falzen mit einer Walze und einem feststehenden Dorn nur in der
einen oder in. der anderen Richtung erfolgen kann.
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Die
einzelnen Formvorrichtungen wirken durch Anliegen an den einander
gegenüberliegenden Teilen
der Endkappen und des röhrenförmigen Körperglieds
zum Umfalzen der einander gegenüberliegenden
Teile zur Herstellung der mechanischen Verbindung dazwischen. Die
Formvorrichtungen können radial
und/oder axial oder in einem beliebigen Winkel dazwischen wirken,
so dass die Verbindung in einer Reihe von Stufen hergestellt werden
kann. Somit kann ein komplexes und wiederholtes Falzen der sich überlappenden
Teile erreicht werden, wodurch die mechanische Verkeilung und die
Dichtung zwischen den Endkappen und dem röhrenförmigen Körperglied verbessert wird.
Die Verwendung einer Formvorrichtung, die sich diagonal in einem
Winkel zwischen radial und axial bewegt, kann eine dichtere Quetschverbindung
erzeugen, als ansonsten möglich
wäre. Des
Weiteren können
die sich überlappenden
Teile anfangs bezüglich
der Längsachse
des röhrenförmigen Körperglieds
radial und/oder axial ausgerichtet werden. Dies gibt dem Konstrukteur
Flexibilität
beim Entwerfen der einzelnen Formen der Endkappen und der Endteile
des röhrenförmigen Körperglieds,
so dass jede Komponente die ideale Form gemäß den Konstruktionsanforderungen
für eine
leichte Herstellung und für
den Gasstrom erhalten kann. Jedoch wird in der Regel bevorzugt,
dass mindestens ein Teil des Umfangs der einander gegenüberliegenden
Peripherien einer Endkappe und eines zugehörigen Anschlussteils des röhrenförmigen Körperglieds zueinander
weisende Flächen
aufweisen, die in der gleichen Ebene liegen, so dass die Formvorrichtungen
zumindest anfangs quer zu der Ebene wirken können, um das Falzen des Wandmaterials
der Endkappe und des Körperglieds
einzuleiten. Vorzugsweise erstrecken sich die einander gegenübliegenden Flächen über im Wesentlichen
den gesamten Umfang des röhrenförmigen Glieds
und der Endkappe.
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Es
versteht sich, dass die Verwendung mehrerer Formvorrichtungen, die
um den Umfang des Anschlussteils des röhrenförmigen Körperglieds verteilt sind, die
Herstellung von Quetschverbindungen gestattet, die sich nicht leicht
durch andere Verfahren herstellen lassen. Zum Beispiel Quetschverbindungen,
die sich nicht vollständig
um den Umfang des Körpers
herum erstrecken, die eine absichtliche Schwächungsstelle aufweisen oder
die gemäß der Umfangsposition
variieren. Diese können
dadurch erreicht werden, dass die Bewegung einer oder mehrerer der
Formvorrichtungen verhindert oder eingeschränkt wird oder dass in Abhängigkeit
von der Umfangsposition verschiedene Formvorrichtungen verwendet
werden. Auf diese Weise kann eine nicht durchgehende Verbindung
hergestellt werden, oder die Verbindung kann um den Umfang herum
variieren. Eine nicht durchgehende Verbindung kann zum Beispiel
dann nützlich
sein, wenn die Verbindung durch einen Rohreinlass zu unterbrechen
wäre oder keine
vollständige
oder perfekte Dichtung erfordern würde. Eine um den Umfang herum
variierende Verbindung, die möglicherweise
radiale und axiale Quetschungen enthält, kann dann nützlich sein,
wenn eine Behinderung vorliegt, wie zum Beispiel eine Halterung,
um die herum die Verbindung passieren muss, oder wenn externe Ausrüstungen
vorliegen, wie zum Beispiel ein Rohr, das die Verbindung nicht störend beeinflussen
soll.
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Deshalb
stellt die Erfindung des Weiteren eine Schalldämpferanordnung mit einem röhrenförmigen Körperglied,
Behandlungselementen für
Gase, die durch die Schalldämpferanordnung
strömen sollen,
sowie Endkappen an jedem Ende davon bereit, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine der Endkappen durch eine durch das erfindungsgemäße Verfahren
hergestellte Quetschverbindung am Körperglied befestigt ist.
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Die
einander gegenüberliegenden
Flächen der
sich überlappenden
Teile der Endkappe und des röhrenförmigen Körperglieds
können
sich anfangs radial und/oder axial in im Wesentlichen der gleichen Ebene
erstrecken. Jedoch liegt es im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung,
wenn sich eine in einer anderen Ebene als die andere erstreckt,
und wenn ein anfänglicher
Falzvorgang durchgeführt
wird, um die beiden Flächen
in einer einander gegenüberliegenden
Beziehung zu bringen. Somit kann der Anschlussteil des röhrenförmigen Glieds
zum Beispiel mit einem radialen Flansch hergestellt werden, und die
Endkappe kann mit einem axialen Umfangsflansch hergestellt werden,
so dass die Endkappe schalenförmig
ist und eine Schiebepassung im Ende des röhrenförmigen Glieds bildet, um das
Ende des axialen Flansches der Kappe über das Ende des röhrenförmigen Körperglieds
hinaus als ein sich axial erstreckender Teil freigelegt zu lassen,
der radial nach außen
gefalzt wird, um ihn gegenüber
den radialen Flansch des röhrenförmigen Flansches
zu bringen, oder umgekehrt.
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Zweckmäßigerweise
wird die Erfindung im Folgenden im Hinblick auf sich überlappende
Teile der Endkappe und des Anschlussteils des Körperglieds beschrieben, die
sich bezüglich
einander im Wesentlichen in der gleichen Ebene befinden und im Wesentlichen
aneinander angrenzend und kongruent miteinander sind.
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Wie
oben erwähnt,
brauchen die Pressflächen
der Formvorrichtungen nicht alle die gleiche Konfiguration aufzuweisen,
und die Formvorrichtungen können
sich während
des Falzvorgangs über verschiedene
radiale Strecken bewegen. Deshalb brauchen die Endkappe und das
röhrenförmige Körperglied
keine kreisförmigen
Querschnitte aufzuweisen, sondern könnten einen ovalen, quadratischen, polygonalen
oder anderen Querschnitt besitzen, vorzugsweise mit abgerundeten Übergangsteilen
zwischen den planaren Seitenflächen
des Profils der Endkappe und dem röhrenförmigen Körperglied. Zweckmäßigerweise
wird die Erfindung im Folgenden im Hinblick auf Körperglieder,
die einen kreisförmigen
Querschnitt aufweisen, und Endkappen, die eine entsprechende kreisförmige Grundrissform
aufweisen, beschrieben.
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Da
die Formvorrichtungen nicht alle die gleiche Pressfläche aufweisen
zu brauchen, kann mindestens eine Formvorrichtung so ausgeführt sein, dass
sie ein anderes Verformungsmerkmal erzeugt, während sie zur Herstellung der
Quetschverbindung bewegt wird. Solch ein Merkmal kann eine Verformung
im röhrenförmigen Körperglied
zur Erleichterung des Gasstroms umfassen.
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Die
Endkappen können
mit beliebigen geeigneten Einlass-, Auslass- oder anderen Merkmalen versehen
sein. Somit kann die Fläche,
die innen liegen wird, wenn die Endkappe am Körperglied befestigt ist, ringförmige Prallflächen oder
Flügel
aufweisen, die mit Elementen im röhrenförmigen Körperglied zur Führung des
Gasstroms durch den Schalldämpfer
zusammenwirken sollen. Ebenso kann das röhrenförmige Körperglied mit radial ausgerichteten Einlässen und
Auslässen
versehen und als das Anschlussmodul einer modularen Ausführung ausgebildet
sein, in dem der Gesamtkörper
des Schalldämpfers
durch axiale Verbindung einer Reihe von Komponenten hergestellt
wird, wobei dann das erfindungsgemäße Verfahren dazu verwendet
wird, die Endkappen an den Anschlussmodulen solch einer Anordnung
zu befestigen. Zweckmäßigerweise
wird die Erfindung jedoch im Folgenden im Hinblick auf die Befestigung einer
Endkappe an einer als eine Einheit ausgebildete Körperschale
eines Schalldämpfers
beschrieben.
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Die
Endkappe kann eine beliebige gewünschte
Querschnittsform aufweisen, zum Beispiel einen im Wesentlichen flachen
oder konvex oder konkav gewölbten
Querschnitt. Zweckmäßigerweise wird
die Erfindung im Folgenden im Hinblick auf eine herkömmliche,
leicht nach außen
gewölbte
kreisförmig
gestaltete Endkappe beschrieben.
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Wie
oben erwähnt,
brauchen die Endkappe und das röhrenförmige Körperglied
nicht aus dem gleichen Material hergestellt zu sein. Zum Beispiel können das
röhrenförmige Körperglied
aus feuerverzinktem Stahl und die Endkappe aus rostfreiem Stahl hergestellt
sein. Zweckmäßigerweise
wird die Erfindung im Folgenden im Hinblick auf eine Endkappe und
ein Körperglied
aus verzinktem Weichstahl beschrieben, wie es gewöhnlich bei
der Herstellung von Schalldämpfern
verwendet wird.
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Die
einander gegenüberliegenden
Teile des Umfangs der Endkappe und des Anschlussteils des röhrenförmigen Körperglieds
können,
wie oben erwähnt,
die verschiedensten Formen aufweisen. Jedoch wird bevorzugt, dass
sie so konfiguriert sind, dass die Endkappe leicht am Körperglied
positioniert und gestützt
werden kann, so dass die anfängliche Anordnung
vor der Herstellung der Quetschverbindung eine im Wesentlichen gleichbleibende
Konfiguration annimmt. Somit ist zum Beispiel die Anschlusslippe
des Körperglieds
mit einem nach außen
gerichteten radialen Flansch und die Endkappe mit einem einen U-förmigen Querschnitt
aufweisenden, ringförmigen
Flansch ausgebildet, in den der radiale Flansch des Körperglieds
positioniert wird. Solche anfänglichen
Formen der in Eingriff gelangenden Umfänge des Körperglieds und der Endkappe
können
unter Verwendung einer beliebigen Technik getrennt oder als ein
anfänglicher
Falzvorgang unter Verwendung der geformten Formvorrichtungen des erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt werden. Zweckmäßigerweise
wird die Erfindung im Folgenden im Hinblick auf Endkappen und röhrenförmige Körperglieder
beschrieben, bei denen die erwünschten
Konfigurationen der in Eingriff gelangenden Umfänge schon hergestellt wurden.
Falls erwünscht, können die
in Eingriff gelangenden Umfänge
mit axialen oder radialen Schlitzen im Wandmaterial geschnitten
worden sein, um ihr Formen zu komplexen Gestalten zu unterstützen. Jedoch
hat sich herausgestellt, dass dies in der Regel nicht notwendig
ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren üben mehrere
Formvorrichtungen Falzkräfte
auf die sich überlappenden
Teile der Endkappe und des Körperglieds
aus. Solche Falzkräfte
können
in einer Reihe von Stufen und axial oder radial oder in einem beliebigen
Winkel dazwischen ausgeübt
werden. Anfangs können
die Falzkräfte
entweder nur auf die Endkappe oder nur auf das Körperglied ausgeübt werden,
um die einander gegenüberliegenden
Flächen
der Verbindung in eine kongruente und aneinander angrenzende Konfiguration
zu bringen. Der Falzdruck kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten
Mechanismus zum Antrieb der Formvorrichtungen, zum Beispiel mechanische,
pneumatische oder hydraulische Mechanismen, ausgeübt werden.
Es wird jedoch bevorzugt, die Formvorrichtungen an einem oder mehrere
Betätigungsköpfe anzubringen
und sie unter Verwendung von Hydraulikzylindern zu bewegen. Auf
diese Weise können
mehrere Formköpfe
vorgesehen werden, von denen jeder mit dem Verbindungsbereich in
Deckung gebracht wird, um die erwünschten Falzkräfte zur
Bildung eines Aspekts der Gesamtverbindung auszuüben. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren
gut zur Automatisierung geeignet, wobei herkömmliche Techniken zur Steuerung
des Betriebs der Formköpfe
verwendet werden.
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Wie
oben erwähnt,
können
die Formvorrichtungen verschiedene Pressflächen für die sich überlappenden Teile der Endkappe
und des Körperglieds aufweisen,
so dass die Verbindung, die hergestellt wird, eine komplexe radiale
und/oder axiale Form aufweisen kann. Darüber hinaus müssen die
Formvorrichtungen, insbesondere radial, nicht die gleiche Strecke
zurücklegen,
so dass Quetschverbindungen, die keine radiale Symmetrie aufweisen,
unter Verwendung gewöhnlicher
Formköpfe,
aber unter Einsatz verschiedener Strecken für die von diesen Köpfen getragenen
Formvorrichtungen, hergestellt werden können.
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Die
Wanddicke der Endkappe und/oder des röhrenförmigen Körperglieds kann dazu ausreichend sein,
dass die Endkappe und das Körperglied,
die montiert sind, während
des Falzvorgangs selbsttragend sind. Jedoch wird in der Regel erwünscht sein, während des
Formvorgangs irgendeine Form von mechanischer Stütze für die Anordnung vorzusehen, um
eine Verformung der Komponenten während der Herstellung der Quetschverbindung
zu verringern. Diese Stütze
liegt in der Regel in Gestalt eines geformten Dorns oder einer anderen
Stütze
für die
Anordnung vor, um eine innere und/oder äußere Abstützung für die Anordnung bereitzustellen,
kann jedoch auch aus mehreren beweglichen Dornen oder Formvorrichtungen
bestehen, die den sich um den Umfang herum befindenden mehreren
Formvorrichtungen entgegenwirken. Zum Beispiel kann ein Dorn in
das röhrenförmige Körperglied
zur Herstellung der Quetschverbindung an einem Ende des Schalldämpfers eingeführt werden,
und er kann ein äußerer Dorn sein,
wenn die Quetschverbindung am anderen Ende des Schalldämpfers hergestellt
wird. Die Erfindung findet besondere Anwendung beim Anbringen der Endkappe
an einem Ende des Körpers
eines Schalldämpfers,
in den anschließend
die erforderliche Prallfläche
oder ein anderes Behandlungselement durch das andere Ende eingeführt wird.
Dann können die
Behandlungselemente oder ein anderer äußerer Dorn die erforderliche
mechanische Abstützung
für das
Anbringen der Endkappe an dem anderen Ende unter Verwendung der
Quetschverbindungstechnik der vorliegenden Erfindung liefern. In
der Regel ist der Dorn zu der gewünschten inneren Form des Endes
des Schalldämpfers
konfiguriert und besteht aus Stahl oder einem anderen geeigneten
Material. Falls gewünscht,
kann eine Reihe von Dornen eingesetzt werden, wenn die innere Form
komplex ist und sich während
der Herstellung der Quetschverbindung ändert. Wenn ein innerer Dorn
bei der Herstellung der ersten Quetschverbindung für einen
Schalldämpfer verwendet
wird, kann dies ein einzelner, hochstehender statischer Dorn sein,
auf dem das Körperglied und
die Endkappe durch ein beliebiges geeignetes Mittel angebracht werden.
Somit dient der Dorn der Festlegung der richtigen Deckung der Endkappe
und des röhrenförmigen Körperglieds,
um einen Schalldämpfer
mit der gewünschten
axialen Abmessung zu erreichen. Der Dorn kann eine bestimmte axiale
Länge aufweisen,
so dass eine in das freiliegende Ende eines axial auf dem Dorn angebrachten
röhrenförmigen Körpers eingeführte Endkappe
auf dem freiliegenden Ende des Dorns in einem bestimmten axialen Abstand
von der Basis des Dorns und des darauf angebrachten Körperglieds
positioniert wird.
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Wie
oben erwähnt,
kann das Falzen der sich überlappenden
Teile der Endkappe und des Körperglieds
in einer Reihe von Arbeitsgängen
durchgeführt werden.
Zum Beispiel kann ein axialer Teil der Endkappe so radial nach außen oder
nach innen gefalzt werden, dass er am radialen Flansch des Körperglieds
anliegt, und dann können
die radialen Teile sowohl der Endkappe als auch das Körperglieds
zusammengefalzt werden, um eine axiale Ausrichtung als Teil des
Gesamtfalzvorgangs einzunehmen. Solche sequentiellen Arbeitsgänge können unter
Verwendung herkömmlicher
Verbindungstechniken unter Verwendung mehrerer Formköpfe durchgeführt werden.
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Die
Erfindung ist oben im Hinblick auf das Montieren der Endkappe und
des Körperglieds
mit den sich überlappenden
Teilen, die in direktem Kontakt miteinander in die Quetschverbindung
zu inkorporieren sind, beschrieben worden. Es kann jedoch erwünscht sein,
irgendeine Form von Dichtungsmaterial zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der
Endkappe und des Körperglieds
zu inkorporieren, so dass dieses in die Quetschverbindung inkorporiert
wird und die Gasdichtung verbessert und/oder das Halten der Gasdichtung
unterstützt,
wobei eine gewisse Relativbewegung zwischen den Komponenten der
Quetschverbindung im Gebrauch stattfindet, zum Beispiel wenn hohe
Betriebstemperaturunterschiede angetroffen werden. Es können sich überlappende
Teile von vielen Komponenten in der Quetschverbindung enthalten
sein, die somit eine mehrlagige Quetschverbindung bilden.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
eignet sich zur Herstellung von Quetschverbindungen für andere
Anwendungen als Schalldämpfer,
und obgleich dieses unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform
beschrieben worden ist, sollte die Erfindung nicht darauf beschränkt sein.
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Des
Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung der
offenbarten Verfahren, die Vorrichtungsteile zur Durchführung jedes
beschriebenen Verfahrensschritts enthält, sei es durch Hardware,
Software, durch Kombination der beiden oder auf irgendeine andere
Weise.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird nunmehr beispielhaft unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben, die in schematischem Querschnitt mehrere
Stufen bei der Herstellung einer Quetschverbindung zeigen und von denen 1 die
anfängliche
Anordnung einer Endkappe an einem an einem inneren Dorn angebrachten
Körperglied
zeigt, 2 eine ähnliche
an einem äußeren Dorn
angebrachte Anordnung zeigt, und die 3 bis 6 Stufen
darstellen, die die sich überlappenden
Teile der Endkappe und des Körperglieds bei
der Herstellung der Quetschverbindung durchlaufen, 7 bis 10 eine
Form eines Paars von Formvorrichtungen zur Verwendung bei der Herstellung
der Quetschverbindung und Stufen bei der Herstellung der Quetschverbindung
unter Verwendung solcher Formvorrichtungen darstellen, 11 bis 14 Schritte
beim Falzen des Hochstands wie in 7 unter
Verwendung von nur Radialbewegung zeigen, und 15 bis 18 Schritte
beim Falzen des Hochstands wie in 7 unter
Verwendung von Radial- und
Axialbewegung der Formvorrichtung zeigen.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Ein
röhrenförmiges Körperglied 1 und
eine Endkappe 2 des Schalldämpfers werden durch eine beliebige
geeignete Technik hergestellt. Das Ende des Körperglieds 1 ist mit
einem nach außen
gerichteten radialen Flansch 3 und die Endkappe mit einem ringförmigen,
U-förmigen
Umfangskanal 4 ausgebildet, in den der Flansch 3 in
Eingriff gelangt, um die Endkappe 2 auf das Ende des Körpers 1 zu
positionieren und so die lose Anordnung der Endkappe und des Körpers zu
bilden. Die Endkappe 2 ist vorzugsweise eine Schiebepassung
im Ende des Körpers 1.
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Die
auf der Endkappe 2 und dem Körper 1 bestehende
Anordnung wird in einen Dorn 10 angebracht. Wie in 1 gezeigt,
kann das offene Ende der Anordnung auf einen hochstehenden, inneren Dorn
angebracht sein, dessen Länge
D der inneren Axiallänge
des Schalldämpfers
entspricht, so dass die Endkappe 2 die gewünschte Axialposition
bezüglich
des Körpers 1 einnimmt.
Wenn ausreichende Genauigkeit bei der Bildung der Flansche 3 am
röhrenförmigen Körper in
den erwünschten
axialen Positionen erreicht werden kann, kann es sich bei dem Dorn 10 um
einen äußeren Dorn
handeln, wie in 2 gezeigt, der eine enge Passung
in der ringförmigen Schulter 5 des
U-förmigen
Kanals 4 bildet.
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Dann
werden die sich überlappenden
Teile 6 und 7 der Endkappe und des Körpers zur
Herstellung der in 6 gezeigten Endquetschverbindung 20 gefalzt,
indem der radial äußere Hochstand 8 des
U-förmigen
Kanals 4 so gefalzt wird, dass er an den Flansch 3 angrenzend
und kongruent damit liegt – 4.
Dann wird dieser radiale Vorsprung um anfangs 45° – 5, dann
um die verbleibenden 45° gefalzt,
so dass er an der Außenfläche des
Körpers 1 anliegt – 6.
Durch dieses Falzen wird eine mechanische Verkeilung der Endkappe
mit dem Körper gebildet,
und die Doppelfalzung des Wandmaterials sowohl der Endkappe als
auch des Körperglieds
erzielt eine gasdichte Dichtung.
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Die
zur Erzielung dieser Falzung erforderlichen Formvorrichtungen 30 und 40 werden
in den 7 bis 10 gezeigt. Eine erste Formvorrichtung 30 bewegt
sich horizontal, um den Hochstand 8 unter Verwendung einer
geeignet geformten Aussparung 31 in der Fläche der
Formvorrichtung radial nach innen zu falzen – siehe 7. Dann
wird die Formvorrichtung 30 zurückgezogen und zu der in 8 gezeigten
Position bewegt, wo ihre Unterseite eine Aussparung 32 für die obere
Fläche
des gefalzten Materials aufweist. Die Formvorrichtung 40 bewegt
sich vertikal zum Ineingriffbringen einer abgewinkelten Fläche 41 davon
mit dem kombinierten Material des U-förmigen Kanals 4 der
Endkappe und des Flansches 3 des Körpers 1, um das Material
in die um 45° gefalzte
Position zu biegen – siehe 9,
wobei die geeignet geformte Aussparung 32 in der Formvorrichtung 30 als
der Amboss wirkt, gegen die die Formvorrichtung 40 das
kombinierte Material drückt, um
die dicht gefalzte Konstruktion von 5 zu bilden.
Die Formvorrichtungen 30 und 40 werden zurückgezogen
und die Formvorrichtung 30 wird nach unten bewegt, um eine
geeignet geformte Aussparung 43 in Deckung mit dem teilweise
gefalzten kombinierten Material zu bringen. Dann wirkt die Formvorrichtung 30 radial
nach innen gegen den Amboss des Dorns 10, um das Falzen
des kombinierten Materials zur Bildung der in 6 gezeigten
fertiggestellten Quetschverbindung zu vervollständigen – siehe 10.
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Die
Formvorrichtungen 40 und 30 sind als mehrere bogenförmige Segmente
ausgeführt,
die zur Herstellung eines kompletten Rings um das Ende des zusammengefügten Endes
des Schalldämpfers herum
kombiniert sind, wenn sie sich in Position an der Wand des Körperglieds
bzw. dem Äußeren der Quetschverbindung
befinden. In der Regel erstreckt sich jedes bogenförmige Segment über einen
Winkel von 15 bis 60° des
Umfangs der Verbindung und ist an (nicht gezeigten) radial und axial
wirkenden Hydraulikzylindern angebracht, um die erforderliche Bewegung
der Formvorrichtungen 30 und 40 zu bewirken. Die
Verknüpfung
des Betriebs der Zylinder kann unter Verwendung einer geeigneten
elektronischen oder anderen Steuerung erreicht werden, so dass die Herstellung
der Quetschverbindung automatisch erreicht werden kann.
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In
den 11 bis 14 werden
Stufen der Falzung des Hochstands 8 unter Verwendung nur
einer Radialbewegung gezeigt. Obgleich Falzstufen gezeigt werden,
versteht sich, dass alle Stufen in einem kontinuierlichen Vorgang
stattfinden können. Eine
Formvorrichtung 130 mit einer geeigneten Aussparung 131,
die auf die sich überlappenden
Teile 6, 7 ausgerichtet ist, wird radial zu einem
Dorn 10 hinter den sich überlappenden Teilen 5, 7 bewegt 50 – 11.
Die Formvorrichtung 130 berührt den Hochstand 8 und
beginnt damit, ihn nach innen zu biegen, wobei der Dorn 10 die
erforderliche Gegenkraft bereitstellt, um eine wesentliche Bewegung
der sich überlappenden
Teile 6, 7 zu verhindern – 12. Die sich überlappenden
Teile 6, 7 und der Hochstand 8 werden
in die Aussparung 131 gezwängt und berühren sich zwecks Herstellung
der Quetschung – 13.
Die Formvorrichtung 130 wird weg bewegt 52, wobei
die Quetschung der sich überlappenden Teile 6, 7 und
des Hochstands 8 verbleibt – 14.
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In
den 15 bis 18 werden
Stufen des Falzens des Hochstands 8 unter Verwendung einer Radial-
und Axialbewegung gezeigt. Eine Formvorrichtung 230 mit
einer geeigneten Aussparung 231, die auf die sich überlappenden
Teile 6, 7 ausgerichtet ist, wird radial zu einem
Dorn 110 hinter den sich überlappenden Teilen 6, 7 bewegt 50 – 15.
Der Dorn 110 weist eine geneigte Oberseite 54 auf,
und die Aussparung 231 weist eine entsprechende geneigte
Oberseite 56 auf, die mit der geneigten Oberseite 54 des
Dorns 110 in Kontakt steht. Die Formvorrichtung 230 bewegt
sich diagonal 58 in einem Winkel zwischen radial nach innen
und axial nach oben und wird durch den Kontakt zwischen der geneigten Oberseite 54 und
Oberseite 56 der Aussparung 231 geführt. Die
Formvorrichtung 230 berührt
den Hochstand 8 und beginnt damit, ihn nach innen zu biegen, wobei
der Dorn 110 die erforderliche Gegenkraft bereitstellt,
um eine wesentliche Bewegung der sich überlappenden Teile 6, 7 zu
verhindern – 12.
Die sich überlappenden
Teile 6, 7 und der Hochstand 8 werden
in die Aussparung 231 gezwängt und kommen zur Herstellung
der Quetschung in Kontakt – 13.
Eine Axialbewegung der sich überlappenden Teile 6, 7 wird
durch den Dorn 110 verhindert. Die Axialbewegung der Formvorrichtung 230 zwängt den Hochstand 8 zu
den sich überlappenden
Teilen 6, 7 und könnte zu einer dichteren Quetschung
führen. Die
Formvorrichtung 230 wird weg bewegt 60 – 14.
Es versteht sich, dass die Bewegung der Formvorrichtung 58 durch
das Zusammenwirken zwischen den Flächen 54, 56 bestimmt
oder durch Betrieb mechanischer, hydraulischer oder pneumatischer
Zylinder gesteuert werden kann, wie oben besprochen.
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Das
Körperglied 1 kann
bereits die gewünschten
Behandlungselemente enthalten (nicht gezeigt). Wenn dies nicht der
Fall ist, werden diese nach Schließen eines ersten Endes durch
eine Endkappe eingeführt,
wie oben beschrieben. Dann kann die Schalldämpferanordnung umgewendet werden, so
dass das offene Ende wie oben beschrieben mit einer Endkappe versehen
werden kann. Falls gewünscht,
kann ein mit den gewünschten
Behandlungselementen und mit einer sich auf jedem Ende davon befindenden
Endkappe versehenes Körperglied
zwischen zwei einander gegenüberliegenden Dornen
eingeklemmt werden, so dass die Herstellung der Quetschverbindung
an jedem Ende davon gleichzeitig durchgeführt werden kann.
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Die
fertiggestellte Schalldämpferanordnung kann
an einem Verbrennungsmotor als Ersatz für einen herkömmlich gefertigten
Schalldämpfer
verwendet werden. Jedoch bietet das erfindungsgemäße Verfahren
dem Konstrukteur eine größere Flexibilität hinsichtlich
der Form des Schalldämpfers,
die er für eine
gegebene Anwendung konzipieren kann, sowie Einfachheit und Wirtschaftlichkeit
bei der Herstellung.