EP0780173A2 - Verfahren zur Herstellung einen Rohrteiles, insbesondere einer Krümmer-Rohrabzweigung einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage, sowie eine hiernach gefertigte Krümmer-Rohrabzweigung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einen Rohrteiles, insbesondere einer Krümmer-Rohrabzweigung einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage, sowie eine hiernach gefertigte Krümmer-Rohrabzweigung Download PDF

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    • F01N2450/22—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by welding or brazing

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a pipe part, in particular a manifold pipe branch of a motor vehicle exhaust system, and a manifold pipe branch produced by this method.
  • a manifold pipe branch To produce a manifold pipe branch, it is known to insert a straight or curved pipe with a lateral mandrel opening as a semifinished product into a calibration mold, the inner contour of which corresponds to the outside target contour of the manifold pipe branch to be produced.
  • the tube introduced into the calibration mold is closed pressure-tight at its ends, a pressure medium source being connected at least to one pressure-tight tube end.
  • a preferably liquid pressure medium, in particular a water-oil emulsion is then pressed from a pressure source into the interior of the tube under high pressure and the tube is calibrated into the mold by the internal pressure.
  • the deformed tube is then removed from the calibration mold and, if necessary, cut to the end with flat or oblique cuts.
  • the manufacturing process is generally known as the so-called high pressure process. It has the disadvantage of being comparatively complex Manufacturing and is therefore comparatively expensive. It is also only possible to produce pipe parts which are asymmetrical to a limited extent, for example an exhaust system of a motor vehicle, provided that the one-piece design is not dispensed with.
  • the object of the invention is to provide a method of the type mentioned at the outset which enables simple and reliable manufacture of a pipe part, in particular a manifold pipe branch.
  • An elbow pipe branch produced according to the invention is characterized by the features of claim 4, advantageously further developed by the features of claims 5 to 9.
  • the essence of the invention is the production of manifold pipe branches and the like according to a special winding technique while avoiding the internal high-pressure process.
  • a sheet metal coil or blank blank is deep-drawn in a progressive tool and trimmed to form a semi-finished tube part which corresponds to the developed shape of the finished tube part. Then, in further procedural steps, the semi-finished tube part is pre-bent and wound in the progressive tool and the finally bent winding part is welded gas-tight in its bent middle contact area.
  • the bent, welded winding part can possibly be subjected to a calibration process in order to obtain the final inner fit.
  • the welding process is carried out by setting in particular a continuous weld or fillet in the bent contact area of a winding part, in particular by compressing the contact area in order to overcome the restoring force in the opening direction of the pipe sections bent towards one another.
  • a manifold pipe branch of a motor vehicle exhaust system is preferably produced in the form of a welded, one-piece winding part with an essentially straight pipe section and at least one lateral pipe branch section, wherein a completely bent winding part can have two short rims in its central contact area, which are welded on the end face by means of a weld seam are.
  • a short shelf and a longer shelf can also be provided, which are welded to one another laterally by means of a fillet weld.
  • the finished bent winding part can also engage in a box shape in its middle contact area and be welded there with a fillet weld.
  • elbow pipe branch in the intermediate region between the straight pipe section and the lateral pipe section is designed to be flush with one another and has a closed contour which is provided with a weld seam. This enables a weld seam that is particularly easy to set when a weld is created gas-tight connection in a difficult welding area.
  • manifold pipe branches can be easily manufactured, which are double-walled.
  • FIGS. 1 to 3 a manifold pipe branch 1 of a motor vehicle exhaust system is shown schematically in different manufacturing stages according to FIGS. 1 to 3, with FIGS. 4 to 7 showing different details.
  • the manifold pipe branch is not manufactured according to the internal high-pressure process, but according to a special winding process.
  • a sheet metal plate / circuit board or a coil is used as the starting material, which is shaped, stamped and / or trimmed in a complex progressive tool 4, which is only shown schematically.
  • the progressive tool 4 comprises a base plate and a head plate and various interchangeable individual tools.
  • a semi-finished tube part 5 is already shown in the form of a trimmed deep-drawn part made of sheet metal, which has arisen from the board in the progressive tool.
  • the semifinished product corresponds to the developed form of the tubular part end product, namely the elbow pipe branch 1.
  • the mandrel 14 has an outer diameter which corresponds to the inner diameter of the straight pipe section 2 of the pipe branch to be manufactured.
  • a follow-up single tool (not illustrated) has one Mandrel 14 (without web) so that a complete bending is possible.
  • the middle bent contact area 7 which has the tendency to open by spring force, is held together by a tensioning device and welded in the tensioned state along the line of contact without interruption, so that a gas-tight connection is created and no exhaust gas during operation of the System can escape through a gap.
  • FIGS. 4 to 6 Different welding possibilities of the middle bent-over contact area 7 are shown in FIGS. 4 to 6.
  • Fig. 5 schematically illustrates a side fillet weld on a short and a long board touching.
  • FIG. 3 a further embodiment variant of a winding part 6 is shown in dashed lines with an intermediate region 11 between a straight pipe section 2 and a lateral pipe branch section 3, the intermediate region 11 being an overlapping area of the pipe wall lying flat against one another, the foremost contour 12 of which is closed and with a weld seam is provided in the manner of FIG. 4.
  • a simple means to close a tube part end product or winding part 6 manufacture in particular a manifold pipe branch 1 of a motor vehicle exhaust system, starting from a flat sheet metal coil or blank blank, which is deep-drawn and trimmed in a progressive tool 4 to form a semi-finished pipe part, which corresponds to the developed shape of the pipe part end product corresponds.
  • the pipe part semi-finished product is then pre-bent and wound in further process steps in the progressive tool.
  • a finished bent winding part is finally welded gas-tight in its bent central contact area 7.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Rohrteiles, insbesondere einer Krümmer-Rohrabzweigung (1) einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage, wird vorgeschlagen, daß ein Blechcoil- oder Platine-Rohteil in einem Folgeverbundwerkzeug (4) tiefgezogen und beschnitten wird zwecks Ausbildung eines Rohrteil-Halbzeuges (5), welches der abgewickelten Form des Rohrteil-Endzeuges entspricht. Das Rohrteil-Halbzeug (5) wird in weiteren Verfahrensschritten im Folgeverbundwerkzeug (4) vorgebogen und gewickelt. Ein schließlich fertiggebogenes Wickelteil (6) wird in seinem zusammengebogenen mittleren Berührungsbereich (7) gasdicht verschweißt. Ein derartiges Wickelverfahren ermöglicht eine deutlich kostengünstigere Fertigung als eine Herstellung eines vergleichbaren Teils nach dem Innenhochdruckverfahren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrteiles, insbesondere einer Krümmer-Rohrabzweigung einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage sowie eine nach diesem Verfahren gefertigte Krümmer-Rohrabzweigung.
  • Zur Herstellung einer Krümmer-Rohrabzweigung ist es bekannt, ein gerades oder gebogenes Rohr mit seitlichem Dorndurchbruch als Halbzeug in eine Kalibrierform einzubringen, deren Innenkontur der Außen-Sollkontur der zu fertigenden Krümmer-Rohrabzweigung entspricht. Das in die Kalibrierform 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, insbesondere 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 gegebenenfalls endseitig mit planen oder schrägen Schnitten zugeschnitten. Das Herstellungsverfahren ist allgemein als sog. Innenhochdruck-Verfahren bekannt. Es hat den Nachteil einer vergleichsweise aufwendigen Fertigung und ist demzufolge vergleichsweise kostenintensiv. Auch können nur begrenzt unsymmetrische Rohrteile beispielsweise einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges hergestellt werden, sofern auf die Einstückigkeit nicht verzichtet wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art, welches eine einfache und zuverlässige Fertigung eines Rohrteiles ermöglicht, insbesondere eine Krümmer-Rohrabzweigung.
  • Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch ein Verfahren der im Patentanspruch 1 angebenen Art.
  • Vorteilhaft weitergebildet wird das Verfahren nach den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3.
  • Eine erfindungsgemäß hergestellte Krümmer-Rohrabzweigung kennzeichntet sich durch die Merkmale des Patentanspruchs 4, vorteilhaft weitergebildet durch die Merkmale nach den Ansprüchen 5 bis 9.
  • Wesen der Erfindung ist die Fertigung von Krümmer-Rohrabzweigungen und dergleichen nach einer besonderen Wickeltechnik unter Vermeidung des Innenhochdruck-Verfahrens.
  • Insbesondere wird ein Blechcoil- oder Platine-Rohteil in einem Folgeverbundwerkzeug tiefgezogen und beschnitten zwecks Ausbildung eines Rohrteil-Halbzeuges, welches der abgewickelten Form des Rohrteil-Endzeuges entspricht. Dann wird das Rohrteil-Halbzeug in weiteren Verfahrensschritten im Folgeverbundwerkzeug vorgebogen und gewickelt und das schließlich fertiggebogene Wickelteil in seinem zusammengebogenen mittleren Berührungsbereich gasdicht verschweißt.
  • Eventuell kann das fertiggebogene verschweißte Wickelteil einem Kalibriervorgang unterzogen werden, um die endgültige innere Paßform zu erhalten.
  • Der Schweißvorgang erfolgt durch Setzen insbesondere einer durchgehenden Schweißnaht bzw. Kehlnaht im zusammengebogenen Berührungsbereich eines Wickelteiles, insbesondere unter Zusammenpressung des Berührungsbereichs zwecks Überwindung der Rückstellkraft in Öffnungsrichtung der aufeinanderzu gebogenen Rohrteilabschnitte.
  • Auf diese Weise entsteht vorzugsweise eine Krümmer-Rohrabzweigung einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage in Form eines verschweißten einstückigen Wickelteils mit einem im wesentlichen geraden Rohrabschnitt und zumindest einem seitlichen Rohrabzweigungsabschnitt, wobei ein fertiggebogenes Wickelteil in seinem mittleren Berührungsbereich zwei Kurzborde aufweisen kann, welche stirnseitig mittels einer Schweißnaht verschweißt sind.
  • Anstelle zweier kurzer Borde im mittleren Berührungsbereich können auch ein kurzer Bord und ein längere Bord vorgesehen sein, welche seitlich mittels einer Kehlnaht miteinander verschweißt sind.
  • Das fertiggebogene Wickelteil kann in seinem mittleren Berührungsbereich auch schachtelförmig ineinandergreifen und dort mit einer Kehlnaht verschweißt sein.
  • Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Krümmer-Rohrabzweigung im Zwischenbereich zwischen geradem Rohrabschnitt und seitlichem Rohrabschnitt flächig dicht aneinanderliegend ausgebildet ist und eine geschlossene Kontur aufweist, welche mit einer Schweißnaht versehen ist. Dies ermöglicht eine besonders einfach zu setzende Schweißnaht bei Schaffung einer gasdichten Verbindung in einem an sich schwierigen Schweißbereich.
  • Durch die Erfindung können auch Krümmer-Rohrabzweigungen einfach gefertigt werden, welche doppelwandig ausgebildet sind.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
    • Fig. 1
    ein zur Ausbildung einer Krümmer-Rohrabzweigung benötigtes in einem Folgeverbundwerkseug tiefgezogenes beschnittenes Rohrteil-Halbzeug in schematischer perspektivischer Darstellung,
    Fig. 2
    das in Fig. 1 veranschaulichte Rohrteil-Halbzeug im Folgeverbundwerkzeug nach einem Vorbiegen und Wickeln,
    Fig. 3
    das fertiggebogene verschweißte Rohrteil-Endzeug,
    Fig. 4
    zwei Kurzborde eines zusammengebogenen Berührungsbereichs des Rohrteil-Endzeugs mit stirnseitiger Schweißnaht schematisch im Querschnitt,
    Fig. 5
    der zusammengebogene Berührungsbereich des Rohrteil-Endzeugs ähnlich Fig. 4 in anderer Ausführungsvariante,
    Fig. 6
    eine dritte Ausführungsvariante des zusammengebogenen Berührungsbereichs ähnlich den Fig. 4 und 5, und
    Fig. 7
    eine vierte Ausführungsvariante eines doppelwandigen Rohrteil-Endzeugs ähnlich Fig. 4.
  • Gemäß Zeichnung ist eine Krümmer-Rohrabzweigung 1 einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage in unterschiedlichen Herstellungsstufen gemäß den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellt, wobei die Fig. 4 bis 7 verschiedene Einzelheiten zeigen.
  • Die Krümmer-Rohrabzweigung ist nicht nach dem Innenhochdruck-Verfahren, sondern nach einem besonderen Wickelverfahren gefertigt.
  • Es findet als Ausgangsmaterial eine Blechplatte / Platine oder ein Coil Verwendung, welche(r) in einem komplexen nur schematisch gezeigten Folgeverbundwerkzeug 4 formbehandelt, gestanzt und/oder beschnitten wird.
  • Das Folgeverbundwerkzeug 4 umfaßt eine Grundplatte und eine Kopfplatte und verschiedene auswechselbare Einzelwerkzeuge.
  • Gemäß Fig. 1 ist bereits ein Rohrteil-Halbzeug 5 in Form eines beschnittenen Tiefziehteils aus Blech dargestellt, welches aus der Platine im Folgeverbundwerkzeug entstanden ist. Das Halbzeug entspricht der abgewickelten Form des Rohrteil-Endzeuges, nämlich der Krümmer-Rohrabzweigung 1.
  • Das Rohrteil-Halbzeug 5 gemäß Fig. 1 wird im Folgeverbundwerkzeug 4 gemäß Fig. 2 weiterbehandelt, nämlich um ein Einzelwerkzeug des Folgeverbundwerkzeuges um dessen Achse 13 eines Dorns 14 vorgebogen und gewickelt. Der Dorn 14 besitzt einen Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser des geradlinigen Rohrabschnittes 2 der zu fertigenden Rohrabzweigung entspricht. Infolge des Steges 15 des Einzelwerkzeugs kann der seitliche, zu fertigende Rohrabzweigungsabschnitt 3 nicht vollständig zusammengebogen werden.
  • Ein (nicht veranschaulichtes) Folgeeinzelwerkzeug weist einen Dorn 14 (ohne Steg) auf, so daß ein komplettes Zusammenbiegen möglich ist. In einem separaten Schweißwerkzeug wird der mittlere zusammengebogene Berührungsbereich 7, welcher die Tendenz hat, sich durch Federkraft zu öffnen, wird durch eine Spanneinrichtung zusammengehalten und im verspannten Zustand längs der Berührungslinie ohne Unterbrechung verschweißt, so daß eine gasdichte Verbindung entsteht und kein Abgas im Betrieb der Anlage durch einen Spalt entweichen kann.
  • Verschiedene Verschweißmöglichkeiten des mittleren zusammengebogenen Berührungsbereichs 7 sind in den Fig. 4 bis 6 dargestellt.
  • Fig. 4 sieht eine Stirnschweißnaht im Bereich kurzer sich berührender Borde 9 vor.
  • Fig. 5 veranschaulicht schematisch eine seitliche Kehlnaht bei einem kurzen und einem langen Bord, die sich berühren.
  • Fig. 6 zeigt aufeinanderzu gebogene Bereiche eines Wickelteils 6, die schachtelartig ineinandergreifen und miteinander verschweißt sind.
  • In Fig. 3 ist in gestrichelter Linie eine weitere Ausführungsvariante eines Wickelteils 6 mit einem Zwischenbereich 11 zwischen geradlinigem Rohrabschnitt 2 und seitlichem Rohrabzweigungsabschnitt 3 dargestellt, wobei der Zwischenbereich 11 ein sich überdeckender, flächig aneinanderliegender Bereich der Rohrwand ist, dessen vorderste Kontur 12 geschlossen und mit einer Schweißnaht nach Art der Fig. 4 versehen ist.
  • Es wird mithin durch die Erfindung ermöglicht, ein Rohrteil-Endzeug bzw. Wickelteil 6 mit Hilfe einfacher Mittel zu fertigen, insbesondere eine Krümmer-Rohrabzweigung 1 einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage, und zwar ausgehend von einem planen Blechcoil- oder Platine-Rohteil, welches in einem Folgeverbundwerkzeug 4 tiefgezogen und beschnitten wird zwecks Ausbildung eines Rohrteil-Halbzeuges, welches der abgewickelten Form des Rohrteil-Endzeuges entspricht. Das Rohrteil-Halbzeug wird in weiteren Verfahrensschritten im Folgeverbundwerkzeug anschließend vorgebogen und gewickelt. Ein fertiggebogenes Wickelteil wird schließlich in seinem zusammengebogenen mittleren Berührungsbereich 7 gasdicht verschweißt.
  • 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 sämtliche in den gesamten Anmeldungsunterlagen enthaltenen erfinderischen Merkmale in den Schutzumfang der Erfindung.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Rohrteiles, insbesondere einer Krümmer-Rohrabzweigung (1) einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Blechcoil- oder Platine-Rohteil in einem Folgeverbundwerkzeug (4)
    - tiefgezogen und
    - beschnitten wird
       zwecks Ausbildung eines Rohrteil-Halbzeuges (5), welches der abgewickelten Form des Rohrteil-Endzeuges entspricht,
    daß das Rohrteil-Halbzeug (5) in weiteren Verfahrensschritten im Folgeverbundwerkzeug (4)
    - vorgebogen und
    - gewickelt wird, und daß das fertiggebogene Wickelteil (6) in seinem zusammengebogenen mittleren Berührungsbereich (7)
    - gasdicht verschweißt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das fertiggebogene verschweißte Wickelteil (6) zumindest einem Kalibriervorgang unterzogen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das fertiggebogene Wickelteil (6) mit einer Schweiß- oder Kehlnaht (8) versehen wird.
  4. Krümmer-Rohrabzweigung (1) einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage, gefertigt nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das fertiggebogene verschweißte einstückige Wickelteil (6) einen im wesentlichen geraden Rohrabschnitt (2) und zumindest einen seitlichen Rohrabzweigungsabschnitt (3) aufweist.
  5. Krümmer-Rohrabzweigung (1) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das fertiggebogene Wickelteil (6) in seinem mittleren Berührungsbereich (7) zwei Kurzborde (9) aufweist, welche stirnseitig mittels einer Schweißnaht (8) verschweißt sind (Fig. 4).
  6. Krümmer-Rohrabzweigung (1) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das fertiggebogene Wickelteil (6) in seinem mittleren Berührungsbereich (7) einen Kurzbord (9) und einen Langbord (10) aufweist, welche seitlich mittels einer Kehlnaht (8) miteinander verschweißt sind ( Fig. 5).
  7. Krümmer-Rohrabzweigung (1) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das fertiggebogene Wickelteil (6) in seinem mittleren Berührungsbereich (7) schachtelförmig ineinandergreift und mittels Kehlnaht verschweißt ist (Fig. 6).
  8. Krümmer-Rohrabzweigung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Zwischenbereich (11) zwischen geradem Rohrabschnitt (2) und seitlichem Rohrabzweigungsabschnitt (3) flächig dicht aneinanderliegend ausgebildet ist und eine geschlossene Kontur (12) aufweist, welche mit einer Schweißnaht versehen ist (Fig. 3).
  9. Krümmer-Rohrabzweigung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Wickelteil (6) doppelwandig ausgebildet ist (Fig. 7).
EP96119402A 1995-12-22 1996-12-04 Verfahren zur Herstellung eines Rohrteiles, insbesondere einer Krümmer-Rohrabzweigung einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage, sowie eine hiernach gefertigte Krümmer-Rohrabzweigung Withdrawn EP0780173A3 (de)

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