EP0919703B1 - Procédé de fabrication d'un collecteur d'échappement isolé par une couche d'air pour un véhicule - Google Patents

Procédé de fabrication d'un collecteur d'échappement isolé par une couche d'air pour un véhicule Download PDF

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EP0919703B1
EP0919703B1 EP98119975A EP98119975A EP0919703B1 EP 0919703 B1 EP0919703 B1 EP 0919703B1 EP 98119975 A EP98119975 A EP 98119975A EP 98119975 A EP98119975 A EP 98119975A EP 0919703 B1 EP0919703 B1 EP 0919703B1
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pipe
exhaust
pipes
air gap
flange
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Pierre Bonny
Thomas Hülsberg
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Daimler AG
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DaimlerChrysler AG
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    • Y10T29/49879—Spaced wall tube or receptacle

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a Air gap insulated exhaust manifold of an exhaust system of a vehicle according to the preamble of claim 1.
  • a generic method is known from DE 195 11 514 C1.
  • the production of an exhaust manifold is described, the one of several with sliding fit into one another Inner tubes and an outer sheath and input flanges and an output flange.
  • the outer jacket is in half-shell construction executed, wherein first the composite of Inner tubes (pipe bend, T-piece, branch pipe with connection to the output flange) inserted into a lower outer shell half shell and then the upper half-shell pressed on the lower one and with the lower half shell to form a hemming seam is welded between the inner tube ends.
  • the inner pipe with the branch pipe is practically never included in the mentioned manufacturing tolerances the desired defined circumferential air gap within the Outer sheath. There is an exact reproducibility here Not. When assembling, make sure that a certain minimum plug length is maintained, so that the single inner tubes do not slip apart. This compliance requires Good judgment and thus considerable effort. In the part transfer to the welding station can also shake and centrifugal forces occur which lead to a renewed Displacement of the individual inner tubes to each other and to the lower shell lead the outer shell, and this even to the dissolution of the Can lead composite.
  • the welding of the half shells to form a Flaring seams relatively expensive, especially since the transition to the section of the outer jacket for the branch pipe of the inner pipe due to edge radii a triangular gusset arises which must be welded shut for process security, which is in the practice in a meaningful way only with the help of a filler material goes.
  • the hemming seam is by their design limited mechanical load.
  • a weld forming a circumferential seam i. a circumferential fillet weld required in the end of the branch pipe, the end the inner tube of the nozzle relative to the opening of the outer shell something is set back.
  • the outer shell is otherwise straight because of the branched exhaust pipe spatially very expansive, since in the production the half-shells obtained by deep drawing no branching can be and thus for a contoured training of a Outer shell with respect to the design of the inner tube not is fit. All inner tubes are thereby from a single common outer jacket integrally enclosed, which due to the uniform conclusion of the outer shell approximately in the Level of the input flanges relatively large-volume sheet metal sections the outer shell between the adjoining the input flanges Inner tubes arise that require considerable space, increase the weight of the branched exhaust pipe and mean additional unnecessary material costs. In addition, it is characterized the training of a defined uniformly uniform Air gap at the branched exhaust pipe unreachable.
  • the invention is based on the object, a generic Further develop a method in such a way that in a simple manner a process-safe and exactly reproducing production of Space-saving air gap isolated exhaust manifolds achieved becomes.
  • a modular construction of the exhaust manifold allows, in the simplest way nested in one another Air gap isolated individual exhaust pipes with regard to their Extension and construction depth manufactured arbitrarily designed exhaust manifold can be, with the outer tubes of the individual exhaust pipes welded together and the inner tubes with each other Sliding seat are positioned.
  • the individual modules form the individual exhaust pipes, which standard components and thus cost represent reproducible mass-produced goods. So can by simple Joining common parts of the branched exhaust pipes for example, from a four-cylinder exhaust manifold a 6-or 8-cylinder exhaust manifold can be produced. By use of identical parts, the entire assembly becomes essential simplified.
  • an air gap-insulated exhaust manifold 1 is shown, the branched from a pipe bend 2, a T-shaped Exhaust pipe 3 and a likewise T-piece-shaped branched exhaust pipe 4 exists.
  • the cylinder head facing ends 6 the exhaust pipes 2, 3 and 4 are connected to input flanges 5.
  • the illustrated separate input flanges 5 can also be formed integrated in a common flange.
  • the final exhaust pipe 4, via which the exhaust gas from all three exhaust pipes 2,3,4 flows, is with his respect to its input flange 5 and the adjacent adjacent exhaust pipe 3 connecting free slightly bent down end 7 directly connected to the output flange 8, to the remaining exhaust system is connected.
  • the pipe bend first 2 For the production of the exhaust manifold 1, the pipe bend first 2, the exhaust pipe 3 and the exhaust gas pipe 4 each from a rectilinear double tube ready for assembly by means of internal high-pressure forming manufactured.
  • the double tube formed thereby consists of an inner tube 9 and this one Coaxially surrounding outer tube 10.
  • the two tubes 9 and 10 must not necessarily straightforward in their education. It must only for a uniformity of the later Heilisolierspaltes required coaxiality be ensured, wherein the two tubes 9 and 10 at least at one end to each other must be present. So can the pipes 9 and 10 after mating certainly at one end to form an annular gap be spaced.
  • the inner tube 9 is prior to insertion Perforated at its ends.
  • the inner tube 9 is made a high-temperature-resistant material, while the less Temperature-loaded outer tube 10 from a cheaper less high temperature resistant material exist can.
  • the double tube, from which the pipe bend 2 is ensteht, Pre-bent in a bending device, which is also a hydroforming forming tool can be. That in one of the hydroforming tool separate bending device pre-bent Double tube is then placed in a hydroforming tool, its engraving in its course the bending course of the bent double tube is adapted, but following the End portions of the double tube is expanded concentrically, thereby an annular space between Engraving serving as expansion space and the introduced double tube is formed. After closing of the hydroforming die becomes the double tube sealed at the end by means of axial stamping and by introduction a pressurized fluid filled via these stamp.
  • the pressurized fluid is clamped to about 700-1000 bar, whereupon the double tube expands in a simple way.
  • the inner tube 9 is circumferentially jammed with the outer tube 10 at both ends.
  • the outer tube 10 is about the pre-punched hole rim of the inner tube 9 in the area of the expansion space directly with pressurized fluid which causes it to expand and join the concentrically extended section of the engraving applies while due to the pressure equalization between inner tube 9 and outer tube 10 in this section, the shape of the inner tube 9 of a Forming remains unmolested. This will go along this Section consistently generates an annular gap, the desired Heilisolierspalt 11 forms.
  • the pressurized fluid can also waiving a previous perforation of the inner tube. 9 introduced directly into the parting line of the inner tube 9 in the outer tube 10 become. However, this is expensive - especially with the additional attachment of start gaps on the front sides of the double tube in its joint area - and deformed undesirably the end portions of the double tube. Of Further, it is conceivable that the engraving of the hydroforming forming tool in the outer contour and the diameter of the or the outer tube 10 corresponds.
  • the production of the branched exhaust pipe 3 extends in two Steps. Starting from the mentioned double tube this is not bent, but remains straight in its course.
  • the first Step is the double tube in a first hydroforming forming tool introduced, the engraving of a radial branch having. After closing the first forming tool and sealing both ends of the double tube, wherein the perforated ring of the Inner tube is also sealed, is a Pressure fluid introduced into the inner tube 9 and under high pressure set. Under high pressure loading is in accordance with the engraving from the double tube a double-walled branch 12th blown out. After formation of the branch piece 12 of the Pressure relaxed and the branched T-shaped double tube from the taken from the first hydroforming forming tool.
  • the engraving accordingly the formation of the double tube is T-shaped, but following the three end portions of the T-shaped double tube is concentrically extended.
  • the end areas are each recorded with game in the engraving.
  • the engraving is limited thus with the double tube between the end portions of a T-shaped Expansion space.
  • the second hydroforming tool is now closed and the open opposite each other End portions of the double tube sealed, with the perforation the inner tube 9 is released.
  • the outer tube 10th of the double tube with the pressurized fluid By applying an internal high pressure after filling the inner tube 9 with a pressurized fluid is about the freely accessible perforation, the outer tube 10th of the double tube with the pressurized fluid, wherein only the outer tube 10 due to the already mentioned above pressure equalization on the section lying between the end regions of the double tube is widened so that an air insulation gap 13 arises.
  • the three end portions of inner tube 9 and Outer tube 10 are of the internal high pressure against each other and against Engraving pressed, with the inner tube 9 and the outer tube 10th jam together.
  • the now air gap insulated branched Exhaust pipe 3 is after completion of forming and Relaxation and discharge of the pressure fluid and subsequent Opening the second forming tool this removed.
  • the cap portion of the branch stub 12 becomes, for example by laser cutting under opening of the inner tube 9 separated in the branch pipe 12 to the outside.
  • the Production of this opening can also be done by milling, turning, Punching, drilling or similar procedures take place. It is at the formation of the branched air gap insulated exhaust pipe 3 and 4 otherwise conceivable, the two forming steps in one single forming tool simultaneously or sequentially allow. In this case, then the forming tool would have two in process-safe Have spaced apart engraving.
  • the preparation of the final exhaust pipe 4 is the same as that of the just described branched exhaust pipe 3.
  • the exhaust tube 4 may be pre-bent beforehand or by the hydroforming in the first step according to Engraving form assume its bending shape.
  • both the final exhaust pipe 4 and the exhaust pipe 3 are by laser cutting cut so that the Heilisolierspalt 13 is opened there.
  • the pipe bend 2 is trimmed at one end, whereby the Heilisolierspalt 11 is opened at this point becomes.
  • the two outer tubes 10 are then from outside to their Overlap point to form a circumferential fillet weld 18 welded by laser welding.
  • the outer tubes 10 are at their Overlap point by laser welding to form a circumferential fillet weld 23 welded.
  • inner tube 9 and outer tube Provide 10 different lengths, after which Do not finish ends flush with each other.
  • ends 6 and 27 at the opening wall 37 of the Through opening 38 of the respective input flange 5 are only two thin welds required, each one forming a fillet weld, the inner tube 9 at its end on the inside of the outer tube 10 and the end of the outer tube 10 at the opening wall 37 of the entrance flange passage opening 38 is welded.
  • Ends 6.27 of the exhaust pipes 2.27 on a cylindrical the Through hole 38 surrounding extension 28 arguestecken and To weld from the outside circumferentially on the extension. This alternative However, it is suitable for limited use because of the weld difficult to access with the welding laser.
  • the joining of the output flange 8, wherein the end 7 of the final exhaust pipe 4, that of the last the arranged from the pipe bend 2 in the row next to each other branched exhaust pipes 3,4 is formed in the through hole 29 of the flange 8 is inserted.
  • the Through opening 29 initially a stepped cylindrical extension 30, whose circumference is that of the outer tube 10 of the final exhaust pipe 4 corresponds, so that when inserting the pipe end 7, the outer tube 10 with its outer side 31 on the circumference the extension 30 is applied.
  • the outer tube 10 also with its end face 32 abut against the step of the extension 30, whereby the outer tube 10 by the stop a defined Relative position in the output flange 8 has.

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Claims (16)

  1. Procédé de fabrication d'un collecteur d'échappement isolé par une couche d'air (1) d'une installation de gaz d'échappement pour un véhicule, qui comprend un tuyau intérieur (9) configuré comme coude tubulaire et conduisant les gaz d'échappement, au moins un tuyau intérieur ramifié raccordé au coude tubulaire et une enveloppe extérieure (10) ainsi que des brides d'entrée (5) pour la fixation du collecteur d'échappement sur une culasse d'un moteur à combustion interne et une bride de sortie (8) pour le raccordement du collecteur d'échappement sur la suite de la ligne d'échappement, le tuyau intérieur (9) configuré comme coude tubulaire étant relié à une extrémité par l'intermédiaire d'un ajustement coulissant avec une extrémité du tuyau intérieur du tuyau intérieur ramifié, l'autre extrémité du coude tubulaire et la dérivation du tuyau intérieur ramifié étant reliés fermement avec respectivement une bride d'entrée (5) et l'enveloppe extérieure (10), dans la zone de l'extrémité d'un tuyau intérieur ramifié, qui est libre d'une liaison avec une bride d'entrée (5) et avec un tuyau intérieur d'un tuyau de gaz d'échappement, avec la bride de sortie (8) et l'enveloppe extérieure (10) étant disposée avec un espacement autour des tuyaux intérieurs en formant la couche d'air d'isolation, caractérisé en ce que le collecteur d'échappement (1) est assemblé à partir de plusieurs tuyaux d'échappement (2, 3, 4) isolés par une couche d'air et composés d'un tuyau d'échappement en forme de coude tubulaire et d'au moins un tuyau d'échappement ramifié ainsi qu'à partir des brides d'entrée (5) et de la bride de sortie (8) correspondantes, les tuyaux d'échappement (2, 3, 4) étant formés avec une isolation par une couche d'air à l'aide du procédé de formage à haute pression intérieure à partir de respectivement un tuyau double se composant de deux tuyaux disposés coaxialement entre eux dans un outils de formage à haute pression intérieure en introduisant un fluide sous pression entre la paroi extérieure du tuyau intérieur (9) et la paroi intérieure du tuyau extérieur (10) du tuyau double formant l'enveloppe extérieure, en ce qu'en formant une ouverture de passage depuis le tuyau intérieur (9) vers l'extérieur une section à double paroi est détachée à l'extrémité (6) du manchon de dérivation (12), en ce que les extrémités à relier entre elles des tuyaux d'échappement isolés par une couche d'air (2, 3, 4) sont d'abord découpées en ouvrant la couche d'air d'isolation respective (11, 13) et sont ensuite emboítées l'une dans l'autre, les extrémités étant alors formées de telle façon que les liaisons par emboítement des tuyaux extérieurs (10) et des tuyaux intérieurs (9) des tuyaux d'échappement à relier (2, 3, 4) aient lieu avec du jeu, en ce que les extrémités reliées entre elles des tuyaux extérieurs (16, 17 ; 21, 22) des tuyaux d'échappement (2, 3, 4) sont soudées ensemble à l'endroit de leur liaison par emboítement en formant un cordon concave circulaire (18, 23), en ce que les extrémités (6) des tuyaux d'échappement (2, 3, 4), qui sont libres de liaisons et qui doivent être raccordées sur la culasse, sont emboítées sur les brides d'entrée respectivement correspondantes (5) et sont soudées et en ce que l'extrémité (7) libre de liaison et opposée à la culasse d'un des tuyaux d'échappement ramifiés (4) est emboítée sur la bride de sortie (8) et est soudée avec celle-ci.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tuyau double respectif est formé avec du jeu par emboítement de deux tuyaux se touchant au moins à une extrémité.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tuyau double respectif est formé par emboítement de deux tuyaux rectilignes.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'avant le formage avec une haute pression intérieure, l'un des tuyaux doubles configurés de cette façon est mis dans une forme de cintrage du coude tubulaire (2) à l'aide d'un procédé de cintrage.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le cintrage a lieu dans l'outil de formage avec une haute pression intérieure.
  6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche d'air d'isolation (11, 13, 24) est formée dans un outil de formage à haute pression intérieure au moyen d'un évasement du tuyau extérieur (10) à l'aide d'une haute pression intérieure du fluide.
  7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour la fabrication du tuyaux d'échappement ramifié isolé par une couche d'air (3, 4), un manchon de dérivation à double paroi (12) est formé dans une première étape de formage par une haute pression intérieure du fluide à partir d'un autre tuyau double introduit dans un outil de formage avec une haute pression intérieure et en ce que, dans une deuxième étape de formage qui suit, la couche d'air d'isolation (13) devant aussi entourer le manchon de dérivation (12) est configurée dans un outil de formage avec une haute pression intérieure au moyen d'un évasement du tuyau extérieur (10) réalisé à l'aide d'une haute pression intérieure du fluide.
  8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que dans la deuxième étape de formage l'évasement du tuyau extérieur (10) a lieu dans un outil de formage avec une haute pression intérieure différent de celui utilisé lors de la première étape de formage.
  9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour la formation de l'ouverture de passage, la zone du capuchon du manchon de dérivation (12) est détachée à l'aide d'une découpe au laser.
  10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tuyau d'échappement configuré comme coude tubulaire (2) est relié avec un tuyau d'échappement (25) isolé par une couche d'air et s'étendant sensiblement en ligne droite, qui est soudé à son autre extrémité (27) sur la bride d'entrée (5).
  11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon de dérivation (12) d'un tuyau d'échappement ramifié (3, 4) est relié avec un tuyau d'échappement (25) isolé par une couche d'air et s'étendant sensiblement en ligne droite, qui est soudé à son autre extrémité (27) sur la bride d'entrée (5).
  12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tuyau d'échappement configuré comme coude tubulaire (2) est relié d'un côté avec un tuyau de liaison s'étendant en ligne droite ou avec un coude, qui est relié de l'autre côté avec une extrémité opposée à la bride d'entrée d'un tuyau d'échappement ramifié (3).
  13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas de plusieurs tuyaux d'échappement ramifiés (3, 4), ceux-ci sont reliés respectivement entre eux par l'intermédiaire d'un tuyau de liaison s'étendant en ligne droite ou avec un coude.
  14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors du formage avec une haute pression intérieure pour la réalisation d'une couche d'air d'isolation (11, 13, 24), les extrémités situées du côté des brides d'entrée des tuyaux intérieurs (9) et des tuyaux extérieurs (10) des tuyaux d'échappement (2, 3, 4, 25) sont bloquées entre elles par un pressage radial l'une contre l'autre, après quoi les deux extrémités du tuyau intérieur (9) et du tuyau extérieur (10), qui sont disposées à fleurs entre elles en position de blocage, sont emboítées dans l'ouverture de passage (38) de la bride d'entrée (5) et sont reliées fermement avec la bride d'entrée (5) à l'aide d'une procédure de soudage, de préférence par un soudage au laser, en formant un cordon concave circulaire (39) entre la paroi de l'ouverture de passage (37) et les côtés frontaux des extrémités.
  15. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités situées du côté des brides d'entrée des tuyaux intérieurs (9) et des tuyaux extérieurs (10) des tuyaux d'échappement (2, 3, 4, 25) sont séparées entre elles par une découpe, la couche d'air d'isolation (11, 13, 24) étant ouverte, et en ce que la bride respective (5) est emboítée avec un prolongement cylindrique (28) entourant son ouverture de passage (38) dans la couche d'air d'isolation ouverte (11, 13, 24), après quoi le tuyau extérieur (10) du tuyau d'échappement respectif (2, 3, 4, 25) est soudé à l'extérieur sur le prolongement (28) de la bride en formant respectivement un cordon concave circulaire (40) et le tuyau intérieur (9) est soudé à l'intérieur sur le prolongement (28) de la bride.
  16. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité (7) du tuyau d'échappement de fermeture ramifié (4) à emboíter avec la bride de sortie (8) est découpée, la couche d'air d'isolation (13) entre le tuyau intérieur (9) et le tuyau extérieur (10) étant ouverte du côté frontal, en ce que l'extrémité découpée (7) est emboítée dans l'ouverture de passage (29) de la bride de sortie (8), le tuyau extérieur (10) étant repris par une extension concentrique (30) de l'ouverture de passage (29) et étant soudé du côté extérieur avec la bride de sortie (8) en formant un cordon concave circulaire (35) et en ce que le tuyau intérieur (9) de ce tuyau d'échappement (4) est introduit dans l'ouverture de passage (29) en même temps que la mise en place du tuyau extérieur (10) dans la bride de sortie (8) avec un ajustement coulissant.
EP98119975A 1997-11-28 1998-10-22 Procédé de fabrication d'un collecteur d'échappement isolé par une couche d'air pour un véhicule Expired - Lifetime EP0919703B1 (fr)

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DE19752773A DE19752773C2 (de) 1997-11-28 1997-11-28 Verfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Abgaskrümmers einer Fahrzeugabgasanlage

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