EP0737803A1 - Abgassammelrohr, insbesondere für eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Abgassammelrohr, insbesondere für eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, und Verfahren zu dessen Herstellung Download PDF

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EP0737803A1
EP0737803A1 EP96101586A EP96101586A EP0737803A1 EP 0737803 A1 EP0737803 A1 EP 0737803A1 EP 96101586 A EP96101586 A EP 96101586A EP 96101586 A EP96101586 A EP 96101586A EP 0737803 A1 EP0737803 A1 EP 0737803A1
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EP
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tube
compensator
exhaust manifold
pipe
sections
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Pierre Dipl.-Ing. Bonny
Thomas Dipl.-Ing. Hülsberg
Ralf Dipl.-Ing. Pünjer
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Daimler Benz AG
Mercedes Benz AG
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    • F01N13/1883Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly manufactured by hydroforming

Definitions

  • the invention relates to an exhaust manifold, in particular for an internal combustion engine in a motor vehicle, and a method for producing such a manifold.
  • an exhaust manifold made of heat-resistant steel sheet which consists of a manifold with several connection ports leading to the outlet openings of the cylinder head.
  • the respective pipe sections of the exhaust manifold are provided with expansion shafts, so that the manifold is axially resilient overall.
  • the expansion shafts act as compensators, which compensate for the length changes that occur as a result of temperature changes.
  • Exhaust manifolds of this type are produced by internal high-pressure forming, the tube being received in a corresponding molding tool which determines the position and size of the expansion shafts. Since in the known pipe an axial feeding of the material during the internal high-pressure forming is only insufficiently possible, a considerable weakening of the material occurs in the area of the expansion shafts. In addition, turbulence occurs in the area of the waves due to the cross-sectional changes that follow at short intervals of the exhaust gas flow, which lead to flow losses and increased noise emissions.
  • the invention is therefore based on the object of providing an exhaust manifold of the type specified in the preamble of claim 1, which can be produced in a simple manner and in which the noise emission is reduced, the flow losses are reduced and the service life of the exhaust manifold is increased. It is also the object of the invention to provide a method for producing an exhaust manifold.
  • the gas guide tube is formed in a simple manner by an extended connecting piece of a tube section, the manufacturing costs are not increased thereby.
  • the gas guide tube avoids flow losses and reduces noise emissions and also leads to an increased service life of the exhaust manifold.
  • the nozzle that forms the gas guide tube can be shaped differently, a cylindrical shape or a cone with a small angle being particularly suitable for this.
  • a preferred embodiment consists in that the socket is formed on one pipe section and the compensator on the adjacent pipe section, the free end of the compensator sealingly enclosing the other pipe section. Because of this configuration, it is possible to track the material of the pipe section in the axial direction during the shaping of the compensator, so that there is no significant weakening of the material during formation the expansion waves occur. Since the free end of the compensator bears against the outer wall of the adjacent pipe section, a gas-tight connection can be produced in a simple manner by means of a weld seam.
  • the free end of the compensator is preferably formed by a cylindrical connecting section, the inside diameter of which corresponds to the outside diameter of the adjacent pipe section.
  • the gas guide tube expediently extends at least over the axial length of the compensator, the front end of the gas guide tube protruding into the adjacent tube section. In this way it is ensured that, even when the compensator is axially elongated due to a change in temperature, the gas guide tube always extends into the cylindrical region of the subsequent tube section.
  • Different materials can be used for the exhaust manifold, and the individual pipe sections can also consist of different materials with regard to the requirements placed on them. It is considered as a preferred embodiment that the pipe section on which the compensator is formed consists of a multi-walled material with at least two material layers and the other pipe section consists of a single-walled material.
  • both pipe sections consist of a multi-walled material, the material layers of the pipe sections being formed from separate inner pipes and a common outer pipe.
  • the inner tubes at the adjacent ends of the tube sections are designed as sockets, each of which forms part of the gas guide tube, and the outer tube extends at least partially over both Pipe sections.
  • the outer tube is designed as a compensator.
  • the radially outer material layer consists of a ferritic steel and the radially inner material layer consists of an austenitic steel.
  • Pipe sections made of multi-walled material have the advantage of lower spring stiffness with the same outer contour, since this increases proportionally with the wall thickness.
  • the pipe sections and in particular the one on which the compensator is formed, preferably consists of a pipe designed by internal high-pressure forming.
  • the compensators preferably comprise two expansion shafts, the axial distance between the two outer shaft crests being approximately 1.5 times to 1.7 times the radial difference between the outer and inner shaft crests. In this way, tight radii for the formation of the expansion shafts and the resulting material expansion are avoided.
  • a different shape and number of expansion shafts can be provided.
  • FIG. 1 an exhaust manifold 1 is shown, the four connecting pieces 2, 3, 4 and 5 with associated flanges 12, 13, 14, and 15 and the connecting pieces connecting pipe sections 7, 8 and 9 and for attachment to the cylinder head of an internal combustion engine serves in a motor vehicle.
  • an exhaust pipe 6 is connected to the exhaust manifold 1 and is connected to the pipe section 9.
  • the pipe section 9 has two necklines 16 and 17 to which the connecting pieces 4 and 5 are welded.
  • the first connection piece 2 is made in one piece with the first pipe section 7 and the middle pipe section 8 has a neck 18 to which the connection piece 3 is welded.
  • a first compensator 10 is provided between the pipe sections 7 and 8 and between the pipe sections 8 and 9 a second compensator 11 is provided to compensate for expansion during temperature changes.
  • These compensators 10, 11 comprise two expansion shafts 20, 21 and are integrally formed on one of the pipe sections 8 and 9, respectively.
  • the respective adjacent pipe section 7 or 8 has a nozzle 19 which is in the compensator 10 or 11 of the other pipe section 8 or 9 protrudes and extends approximately to the distal axial end of the compensator 10 or 11 and in this way forms a gas guide tube 22.
  • FIG. 2a in FIG. 2b shows a pipe section 25 with a neck 27 and a pipe section 26 with a neck 28, the pipe section 25 on its side facing the pipe section 26 having a socket 29 which is to be regarded as an extension of the pipe section 25 with the same diameter is.
  • the tube section 25 consists of a single-wall tube, but a multi-wall tube can also be provided, as shown in the example in FIG. 2b.
  • the pipe section 26 shown in FIG. 2b consists of two wall layers, the radially outer material layer being designated 23 and the radially inner material layer 24.
  • the inner layer can consist of a heat-resistant austenitic steel and the outer layer can consist of a ferritic steel.
  • a compensator 30 is formed on the pipe section 26, which is formed from two expansion shafts 31 and 32 and has a cylindrical connecting section 33 at its front end, the inside diameter of which is adapted to the outside diameter of the connecting piece 29. Otherwise, the diameter of the pipe section 26 is larger than that of the connecting section 33.
  • FIG. 2c shows the pipe sections 25 and 26 assembled to form an exhaust manifold 35, the connecting piece 29 of the pipe section 25 being inserted so far into the pipe section 26 is that it forms a gas guide tube 36 which extends through the compensator 30 over its entire axial length.
  • the connecting section 33 is attached to the pipe section 25 in a gas-tight manner by means of a weld seam 34.
  • an exhaust manifold 40 shown in FIG. 3 comprises two pipe sections 41 and 42 made of two-layer material, the pipe sections consisting of an inner pipe 43 and 44 and an outer pipe 45 extending over the entire length.
  • the inner tubes 43, 44 are formed at their opposite ends as conical sockets 46, 47, the end faces 46 ', 47' of which are at a short distance from one another.
  • the outer tube 45 is designed as a compensator 48 which comprises two expansion shafts 49, 49 '.
  • the inner tubes 43, 44 preferably have a greater wall thickness than the outer tube.
  • the expansion shafts 49, 49 'of the compensator are preferably designed such that the axial distance A between the shaft tips 50 and 50' is approximately 1.5 to 1.7 times the radial difference D between the outer shaft tip 50 and an inner one Shaft top is 51. In this way, small bending radii and the resulting large material tensions are avoided.
  • the exhaust manifold 40 shown in FIG. 3 is provided on both pipe sections 41 and 42 with neckings 28 which correspond to the corresponding necking in FIG. 2c.
  • the gap between the two end faces 46 'and 47' of the sockets 46 and 47 is, in relation to the longitudinal axis of the exhaust manifold 40, in the same plane as the inner shaft dome 51 of the compensator 48, so that the inner shaft dome 51 as a radial covering of the gap serves.
  • the two connecting pieces 46 and 47 together form a gas guide tube 52.
  • FIG. 4a shows the outer tube 45, into which the inner tubes 43 and 44 with their conical connecting pieces 46 and 47 are inserted laterally.
  • the inner tubes 43 and 44 are pressed into the outer tube 45 by the application of force in the direction of the arrows 59.
  • the length of the inner tubes 43 and 44 is dimensioned such that when the respective outer ends of the inner tubes 43 and 44 are flush with the outer tube 45 in the middle, a distance between the end faces 46 'and 47' of the connecting pieces 46 and 47 remains this is shown in Fig. 4b.
  • the composite tube shown in FIG. 4b and consisting of the inner tubes 43, 44 and the outer tube 45 is then inserted into a mold 37 which comprises an upper part 38 and a lower part 39.
  • the upper part 38 has in the middle two sections of annular grooves 54, 55 which run in the circumferential direction of the mold, and to the side thereof there are recesses 56, 57 which have the contour of the neckings.
  • the lower part 39 is also provided with sections of the ring grooves 54, 55, so that 37 complete ring grooves 54, 55 are formed when the mold is closed.
  • the deformation of the outer tube 45 and the axial tracking of the tube sections 41 and 42 takes place until the shape of the annular grooves 54 and 55 is exactly reproduced in the molding tool 37.
  • the neckings 28 shown in FIG. 3 are also shaped by the application of internal pressure, the material of the tube wall sections 41 and 42 being pressed into the cutouts 56 and 57. The internal pressure is then completely reduced and the mandrels 53 and 58 can then be extended and the parts 38 and 39 of the molding tool 37 can be opened.

Abstract

Ein Abgassammelrohr (1) besitzt mindestens zwei Anschlußstutzen (2,3,4,5), die über Rohrabschnitte (7,8,9) miteinander verbunden sind. Zwischen den Rohrabschnitten (7,8,9) ist ein Kompensator (10,11) vorgesehen, der zum Ausgleich der Längenänderung infolge Temperaturwechsel dient. Zur Reduzierung der Herstellkosten und Verlängerung der Lebensdauer sowie Verminderung der Geräuschentwicklung wird vorgeschlagen, innerhalb des Kompensators (10,11) ein Gasführungsrohr (22) anzuordnen, das durch verlängerte Stutzen (19) von mindestens einem der Rohrabschnitte (7,8,9) gebildet wird. Das Abgassammelrohr (1) eignet sich insbesondere für Brennkraftmaschinen in einem Kraftfahrzeug. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Abgassammelrohr, insbesondere für eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sammelrohres.
  • Aus der DE 35 00 568 A1 ist ein Auspuffkrümmer aus hitzebeständigem Stahlblech bekannt, der aus einer Sammelleitung mit mehreren zu den Auslaßöffnungen des Zylinderkopfes führenden Anschlußstutzen besteht. Die jeweiligen Rohrabschnitte des Auspuffkrümmers sind mit Dehnwellen versehen, so daß der Krümmer insgesamt axial nachgiebig ausgebildet ist. Auf diese Weise wirken die Dehnwellen als Kompensatoren, welche die infolge von Temperaturwechseln auftretenden Längenänderungen ausgleichen.
  • Die Herstellung derartiger Abgassammelrohre erfolgt durch Innen-Hochdruck-Umformung, wobei das Rohr in einem entsprechenden Formwerkzeug aufgenommen wird, welches die Lage und Größe der Dehnwellen bestimmt. Da bei dem bekannten Rohr ein axiales Nachschieben des Materials während der Innen-Hochdruck-Umformung nur unzureichend möglich ist, tritt im Bereich der Dehnwellen eine erhebliche Materialschwächung auf. Außerdem treten im Bereich der Wellen durch die in kurzen Abständen folgenden Querschnittsänderungen Verwirbelungen des Abgasstromes auf, die zu Strömungsverlusten und einer erhöhten Geräuschemission führen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Abgassammelrohr der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung zu schaffen, das auf einfache Weise herstellbar ist und bei dem die Geräuschemission reduziert, die Strömungsverluste verringert und die Lebensdauer des Abgassammelrohres erhöht ist. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Abgassammelrohres anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird bezüglich des Abgassammelrohres durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 13 gelöst.
  • Da das Gasführungsrohr auf einfache Weise durch einen verlängerten Stutzen eines Rohrabschnittes gebildet wird, werden die Herstellungskosten hierdurch nicht erhöht. Das Gasführungsrohr vermeidet Strömungsverluste und reduziert die Geräuschemission und führt außerdem zu einer erhöhten Lebensdauer des Abgassammelrohres.
  • Der Stutzen, der das Gasführungsrohr bildet, kann unterschiedlich geformt sein, wobei hierfür insbesondere eine zylindrische Form oder ein Konus mit geringem Winkel geeignet sind. Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß der Stutzen an einem Rohrabschnitt und der Kompenstaor am benachbarten Rohrabschnitt ausgebildet ist, wobei das freie Ende des Kompensators den anderen Rohrabschnitt dichtend umschließt. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist es möglich, bei der Formung des Kompensators das Material des Rohrabschnittes in axialer Richtung nachzuführen, so daß keine nennenswerte Schwächung des Materials bei der Bildung der Dehnwellen auftritt. Da das freie Ende des Kompensators an der Außenwandung des benachbarten Rohrabschnitts anliegt, kann eine gasdichte Verbindung auf einfache Weise mittels einer Schweißnaht erzeugt werden. Das freie Ende des Kompensators ist dabei vorzugsweise durch einen zylindrischen Verbindungsabschnitt gebildet, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des benachbarten Rohrabschnitts entspricht.
  • Das Gasführungsrohr erstreckt sich zweckmäßigerweise mindestens über die axiale Länge des Kompensators, wobei das vordere Ende des Gasführungsrohres in den benachbarten Rohrabschnitt ragt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß auch bei axialer Verlängerung des Kompensators infolge Temperaturänderung das Gasführungsrohr stets bis in den zylindrischen Bereich des nachfolgenden Rohrabschnitts reicht. Für das Abgassammelrohr können unterschiedliche Werkstoffe verwendet werden, wobei auch die einzelnen Rohrabschnitte im Hinblick auf die an sie gestellten Anforderungen aus verschiedenen Materialien bestehen können. Als eine bevorzugte Ausführung wird dabei angesehen, daß der Rohrabschnitt, an welchem der Kompensator ausgebildet ist, aus einem mehrwandigen Material mit mindestens zwei Materialschichten und der andere Rohrabschnitt aus einem einwandigen Material besteht.
  • Eine andere Ausgestaltung des Abgasssammelrohres besteht darin, daß beide Rohrabschnitte aus einem mehrwandigen Material bestehen, wobei die Materialschichten der Rohrabschnitte aus separaten Innenrohren und einem gemeinsamen Außenrohr gebildet sind. Dabei sind die Innenrohre an den benachbarten Enden der Rohrabschnitte als Stutzen ausgeführt, die jeweils einen Teil des Gasführungsrohres bilden, und das Außenrohr reicht zumindest teilweise über beide Rohrabschnitte. Im Bereich der axialen Länge der Stutzen ist das Außenrohr als Kompensator ausgebildet. Durch eine derartige Ausführung ist das spätere Zusammenfügen der Rohrabschnitte und Herstellen einer gasdichten Verbindung nicht erforderlich.
  • Bei der Ausführung des Abgassammelrohres bzw. von Rohrabschnitten desselben aus mehrschichtigem Material wird es als vorteilhaft angesehen, daß die radial äußere Materialschicht aus einem ferritischen Stahl und die radial innere Materialschicht aus einem austenitischen Stahl besteht. Rohrabschnitte aus mehrwandigem Material haben dabei den Vorteil der geringeren Federsteifigkeit bei gleicher Außenkontur, da diese proportional mit der Wandstärke ansteigt.
  • Die Rohrabschnitte und insbesondere derjenige, an welchem der Kompensator ausgebildet ist, besteht vorzugsweise aus einem durch Innen-Hochdruck-Umformung gestalteten Rohr. Im allgemeinen dürfte es ausreichend sein, daß die Kompensatoren vorzugsweise zwei Dehnwellen umfassen, wobei der axiale Abstand zwischen den beiden äußeren Wellenkuppen etwa das 1,5-fache bis 1,7-fache der radialen Differenz zwischen äußerer und innerer Wellenkuppe beträgt. Auf diese Weise werden enge Radien zur Bildung der Dehnwellen und dadurch bedingte Materialdehnungen vermieden. Selbstverständlich kann je nach Anforderung und Konstruktionsvorgabe eine andere Form und Zahl der Dehnwellen vorgesehen werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
  • Fig. 1
    ein Abgassammelrohr mit mehreren Rohrabschnitten und zwei Kompensatoren,
    Fig. 2a
    einen Rohrabschnitt mit Gasführungsrohr im Schnitt,
    Fig. 2b
    einen Rohrabschnitt mit Kompensator im Schnitt,
    Fig. 2c
    die Rohrabschnitte der Fig. 2a und 2b im zusammen gefügten Zustand,
    Fig. 3
    eine Ausführungsvariante zu Fig. 2c,
    Fig. 4a bis 4d
    mehrere Verfahrensschritte zur Herstellung eines Abgassammelrohres gemäß Fig. 3.
  • In Fig. 1 ist ein Abgassammelrohr 1 dargestellt, das vier Anschlußstutzen 2, 3, 4 und 5 mit zugehörigen Flanschen 12, 13, 14, und 15 sowie die Anschlußstutzen verbindende Rohrabschnitte 7, 8 und 9 umfaßt und zum Anbau an den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug dient. Ausgangsseitig ist an das Abgassammelrohr 1 eine Abgasleitung 6 angeschlossen, die mit dem Rohrabschnitt 9 verbunden ist. Der Rohrabschnitt 9 weist zwei Aushalsungen 16 und 17 auf, an denen die Anschlußstutzen 4 und 5 angeschweißt sind. Der erste Anschlußstutzen 2 ist einstückig mit dem ersten Rohrabschnitt 7 ausgeführt und der mittlere Rohrabschnitt 8 weist eine Aushalsung 18 auf, an welcher der Anschlußstutzen 3 angeschweißt ist.
  • Zum Dehnungsausgleich bei Temperaturwechseln ist zwischen den Rohrabschnitten 7 und 8 ein erster Kompensator 10 und zwischen den Rohrabschnitten 8 und 9 ein zweiter Kompensator 11 vorgesehen. Diese Kompensatoren 10, 11 umfassen zwei Dehnwellen 20, 21 und sind einstückig an einem der Rohrstücke 8 bzw. 9 angeformt. Das jeweils benachbarte Rohrstück 7 bzw. 8 besitzt einen Stutzen 19, der in den Kompensator 10 bzw. 11 des anderen Rohrstückes 8 bzw. 9 ragt und etwa bis an das entfernt liegende axiale Ende des Kompensators 10 bzw. 11 reicht und auf diese Weise ein Gasführungsrohr 22 bildet.
  • In Fig. 2a in 2b sind ein Rohrabschnitt 25 mit einer Aushalsung 27 und ein Rohrabschnitt 26 mit einer Aushalsung 28 dargestellt, wobei der Rohrabschnitt 25 auf seiner dem Rohrabschnitt 26 zugewandten Seite einen Stutzen 29 aufweist, der als Verlängerung des Rohrabschnitts 25 mit gleichem Durchmesser anzusehen ist. Der Rohrabschnitt 25 besteht im dargestellten Beispiel aus einem einwandigen Rohr, es kann aber auch ein mehrwandiges Rohr vorgesehen werden, wie dies am Beispiel der Fig. 2b gezeigt ist.
  • Der in Fig. 2b dargestellte Rohrabschnitt 26 besteht aus zwei Wandschichten, wobei die radial äußere Materialschicht mit 23 und die radial innere Materialschicht mit 24 bezeichnet ist. Für die Materialschichten sind verschiedene Werkstoffkombinationen geeignet, bspw. kann die innere Schicht aus einem hitzebeständigen austenitischen Stahl und die äußere Schicht aus einem ferritischen Stahl bestehen. Auf der dem Rohrabschnitt 25 zugewandten Seite ist an dem Rohrabschnitt 26 ein Kompensator 30 angeformt, der aus zwei Dehnwellen 31 und 32 gebildet wird und an seinem vorderen Ende einen zylindrischen Verbindungsabschnitt 33 besitzt, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Stutzens 29 angepaßt ist. Im übrigen ist der Durchmesser des Rohrabschnitts 26 größer als derjenige des Verbindungsabschnitts 33.
  • Die Fig. 2c zeigt die zu einem Abgassammelrohr 35 zusammengesetzten Rohrabschnitte 25 und 26, wobei der Stutzen 29 des Rohrabschnitts 25 soweit in den Rohrabschnitt 26 gesteckt ist, daß er ein den Kompensator 30 über seine gesamte axiale Länge durchragendes Gasführungsrohr 36 bildet. Der Verbindungsabschnitt 33 ist mittels einer Schweißnaht 34 gasdicht am Rohrabschnitt 25 befestigt.
  • Die in Fig. 3 gezeigt Ausführungsform eines Abgassammelrohres 40 umfaßt zwei Rohrabschnitte 41 und 42 aus zweischichtigem Material, wobei die Rohrabschnitte aus einem Innenrohr 43 und 44 und einem sich über die Gesamtlänge erstreckenden Außenrohr 45 bestehen. Die Innenrohre 43, 44 sind an ihren sich gegenüberliegenden Enden als konische Stutzen 46, 47 ausgebildet, deren Stirnseiten 46', 47' einen geringen Abstand zueinander aufweisen. Im Bereich der axialen Länge beider Stutzen 46, 47 ist das Außenrohr 45 als Kompensator 48 ausgebildet, der zwei Dehnwellen 49, 49' umfaßt. Die Innenrohre 43, 44 besitzen vorzugsweise eine größere Wandstärke als das Außenrohr. Die Dehnwellen 49, 49' des Kompensators sind bevorzugt so gestaltet, daß der axiale Abstand A zwischen den Wellenkuppen 50 und 50' etwa das 1,5-fache bis 1,7-fache der radialen Differenz D zwischen der äußeren Wellenkuppe 50 und einer inneren Wellenkuppe 51 beträgt. Auf diese Weise werden kleine Biegeradien und die dadurch bedingten großen Materialspannungen vermieden.
  • Das in Fig. 3 gezeigte Abgassammelrohr 40 ist an beiden Rohrabschnitten 41 und 42 mit Aushalsungen 28 versehen, die der entsprechenden Aushalsung in Fig. 2c entsprechen. Der Spalt zwischen den beiden Stirnseiten 46' und 47' der Stutzen 46 und 47 befindet sich, bezogen auf die Längsachse des Abgassammelrohres 40, in derselben Ebene wie die innere Wellenkuppe 51 des Kompensators 48, so daß die innere Wellenkuppe 51 als radiale Abdeckung des Spaltes dient. Die beiden Stutzen 46 und 47 bilden gemeinsam ein Gasführungsrohr 52.
  • Die Fig. 4a zeigt das Außenrohr 45, in das seitlich die Innenrohre 43 und 44 mit ihren konischen Stutzen 46 und 47 eingeführt werden. Die Innenrohre 43 und 44 werden durch Kraftbeaufschlagung in Richtung der Pfeile 59 in das Außenrohr 45 eingepreßt. Dabei ist die Länge der Innenrohre 43 und 44 so bemessen, daß bei bündigem Abschluß der jeweiligen äußeren Enden der Innenrohre 43 und 44 mit dem Außenrohr 45 in der Mitte ein Abstand zwischen den Stirnseiten 46' und 47' der Stutzen 46 und 47 verbleibt, wie dies in Fig. 4b gezeigt ist.
  • Das in Fig. 4b dargestellte und aus den Innenrohren 43, 44 und dem Außenrohr 45 bestehende Verbundrohr wird dann in ein Formwerkzeug 37 eingelegt, das ein Oberteil 38 und ein Unterteil 39 umfaßt. Das Oberteil 38 weist in der Mitte zwei Abschnitte von in Umfangsrichtung der Form verlaufenden Ringnuten 54, 55 auf und seitlich davon sind Aussparungen 56, 57 vorgesehen, welche die Kontur der Aushalsungen aufweisen. Das Unterteil 39 ist ebenfalls mit Abschnitten der Ringnuten 54, 55 versehen, so daß bei geschlossenem Formwerkzeug 37 vollständige Ringnuten 54, 55 gebildet sind.
  • Durch Einführen von Dornen 53 und 58 in die seitlichen Enden des Verbundrohres wird dieses dichtend verschlossen. Nachdem das Oberteil 38 und das Unterteil 39 des Formwerkzeugs 37 die in Fig. 4c dargestellte geschlossene Stellung einnehmen, wird dem Innenraum des Verbundrohres Druck zugeführt, so daß sich die in Fig. 4d gezeigte Druckbeaufschlagung Pi ergibt. Da in dem Bereich der Ringnuten 54 und 55 lediglich das Außenrohr 45 vorhanden ist, bewirkt der Innendruck eine Aufweitung des Außenrohres in die Ringnuten 54 und 55 des Formwerkzeugs 37 hinein. Damit dies nicht zu einer Materialdehnung des Außenrohres führt, werden durch Kraftbeaufschlagung der Dorne 53 und 58 in Richtung der Pfeile 59 die Rohrabschnitte 41 und 42 zur Mitte hin nachgeführt, wodurch auch der Abstand der Stirnseiten der Innenrohre 43 und 44 geringer wird.
  • Die Verformung des Außenrohres 45 und das axiale Nachführen der Rohrabschnitte 41 und 42 erfolgt so weit, bis die Form der Ringnuten 54 und 55 im Formwerkzeug 37 exakt nachgebildet ist. Ebenfalls durch Innendruckbeaufschlagung erfolgt die Ausformung der in Fig. 3 dargestellten Aushalsungen 28, wobei das Material der Rohrwandabschnitte 41 und 42 in die Aussparungen 56 und 57 gedrückt wird. Der Innendruck wird dann vollständig abgebaut und anschließend können die Dorne 53 und 58 ausgefahren und die Teile 38 und 39 des Formwerkzeugs 37 geöffnet werden.

Claims (15)

  1. Abgassammelrohr (1, 35, 40) insbesondere für eine Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug mit mindestens zwei Anschlußstutzen (2, 3, 4, 5), die über Rohrabschnitte (7, 8, 9, 25, 26, 41, 42) miteinander verbunden sind und mit einem Kompensator (10, 11, 30, 48) zwischen zwei Rohrabschnitten (7, 8 bzw. 8, 9; 25, 26; 41, 42), der zum Ausgleich der Längenänderung infolge Temperaturwechsel dient, dadurch gekennzeichnet,
    daß innerhalb des Kompensators (10, 11, 30, 48) ein Gasführungsrohr (22, 36, 52) angeordnet ist, das durch verlängerte Stutzen (19, 29, 46, 47) von mindestens einem der Rohrabschnitte (7, 25, 41, 42) gebildet wird.
  2. Abgassammelrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß der das Gasführungsrohr (22, 36) bildende Stutzen (19, 29) eine zylindrische oder ovale Form aufweist.
  3. Abgassammelrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß der das Gasführungsrohr (52) bildende Stutzen (46, 47) konisch geformt ist.
  4. Abgassammelrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Stutzen (19, 29) an einem Rohrabschnitt (7, 25) und der Kompensator (10, 30) am benachbarten Rohrabschnitt (8, 26) ausgebildet ist, wobei das freie Ende des Kompensators (10, 30) den anderen Rohrabschnitt (7, 25) dichtend umschließt.
  5. Abgassammelrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
    daß das freie Ende des Kompensators (30) durch einen zylindrischen Verbindungsabschnitt (33) gebildet ist, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des benachbarten Rohrabschnitts (25) entspricht.
  6. Abgassammelrohr nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gasführungsrohr (22, 36) sich mindestens über die Länge des Kompensators (10, 30) erstreckt und das vordere Ende des Gasführungsrohres (22, 36) in den benachbarten Rohrabschnitt (8, 26)ragt.
  7. Abgassammelrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Rohrabschnitt (26), an welchem der Kompensator (30) ausgebildet ist, aus einem mehrwandigen Material mit mindestens zwei Materialschichten (23, 24) und der andere Rohrabschnitt (25) aus einwandigem Material besteht.
  8. Abgassammelrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß beide Rohrabschnitte (41, 42) aus einem mehrwandigen Material bestehen, wobei die Materialschichten der Rohrabschnitte (41, 42) aus separaten Innenrohren (43, 44) und einem gemeinsamen Außenrohr (45) gebildet sind und die Innenrohre (43, 44) an den benachbarten Enden der Rohrabschnitte (41, 42) als Stutzen (46, 47) ausgeführt sind, die jeweils einen Teil des Gasführungsrohres (52) bilden und das Außenrohr (45) zumindest teilweise über beide Rohrabschnitte (41, 42) reicht und über die axiale Länge der Stutzen (46, 47) als Kompensator (48) ausgebildet ist.
  9. Abgassammelrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stirnseiten (46', 47') der Stutzen (46, 47) beider Rohrabschnitte (41, 42) in geringem Abstand zueinander angeordnet sind.
  10. Abgassammelrohr nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
    daß die radial äußere Materialschicht (23) aus einem ferritischen Stahl und die radial innere Materialschicht (24) aus einem austenitischen Stahl besteht.
  11. Abgassammelrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß zumindest der Rohrabschnitt (8, 26, 41, 42), an welchem der Kompensator (10, 30, 48) ausgebildet ist, aus einem durch Innen-Hochdruck-Umformung gestalteten Rohr besteht.
  12. Abgassammelrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Kompensator (10, 11, 30, 48) zwei Dehnwellen (20, 21; 31, 32; 49, 49') umfaßt, wobei der axiale Abstand (A) zwischen den beiden äußeren Wellenkuppen (50, 50') etwa das 1-fache bis 2-fache der radialen Differenz (D) zwischen äußerer und innerer Wellenkuppe (50 und 51) beträgt.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Abgassammelrohres (40) mit einem zwei Rohrabschnitte (41, 42) verbindenden Kompensator (48), wobei die Rohrabschnitte (41, 42) aus mehrwandigem Material bestehen, dadurch gekennzeichnet,
    daß in ein Außenrohr (45) von jeder Seite ein Innenrohr (43, 44) so weit eingebracht wird, daß ein vorgegebener Abstand zwischen den Stirnseiten (46', 47') der Innenrohre (43, 44) verbleibt, die Innenrohre (43, 44) mit radialer Pressung an der Innenwand des Außenrohres (45) anliegen und ein Verbundrohr bilden, welches in ein Formwerkzeug (37) eingelegt und an den seitlichen Enden dichtend verschlossen wird, wobei das Formwerkzeug (37) im Bereich des Abstandes zwischen den Innenrohren (43, 44) die Kontur des zu bildenden Kompensators (48) aufweist, und daß durch Innendruckbeaufschlagung des Verbundrohres und gleichzeitiger axialer Kraftbeaufschlagung der Enden des Verbundrohres gegeneinander das Außenrohr (45) an die Wand des Formwerkzeugs (37) gedrückt wird und deren Kontur nachbildet.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrohre (43, 44) mittels Einpressen oder Einschrumpfen in das Außenrohr (45) eingebracht werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,
    daß durch die Innendruckbeaufschlagung der Rohrabschnitte (41, 42) in durch das Formwerkzeug (37) vorgegebene Aussparungen (56, 57) eine Verformung des Innenrohres (43, 44) und des Außenrohres (45) erfolgt und auf diese Weise gleichzeitig Aushalsungen (28) geformt werden.
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