EP1229222A1 - Platine für ein Abgas-Gehäuseteil eines Kraftfahrzeuges sowie Verfahren zur Herstellung des Abgas-Gehäuseteils - Google Patents

Platine für ein Abgas-Gehäuseteil eines Kraftfahrzeuges sowie Verfahren zur Herstellung des Abgas-Gehäuseteils Download PDF

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EP1229222A1
EP1229222A1 EP01129484A EP01129484A EP1229222A1 EP 1229222 A1 EP1229222 A1 EP 1229222A1 EP 01129484 A EP01129484 A EP 01129484A EP 01129484 A EP01129484 A EP 01129484A EP 1229222 A1 EP1229222 A1 EP 1229222A1
Authority
EP
European Patent Office
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exhaust gas
blanks
circuit board
wall
board according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01129484A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Klein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by J Eberspaecher GmbH and Co KG filed Critical J Eberspaecher GmbH and Co KG
Publication of EP1229222A1 publication Critical patent/EP1229222A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1872—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly the assembly using stamp-formed parts or otherwise deformed sheet-metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1838—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly characterised by the type of connection between parts of exhaust or silencing apparatus, e.g. between housing and tubes, between tubes and baffles
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    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1888—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly the housing of the assembly consisting of two or more parts, e.g. two half-shells

Definitions

  • This task is accomplished by a board according to the independent Claim 1 solved.
  • the essence of the invention is a special structure of a multi-part PCB in a prefabrication for one to be manufactured Exhaust muffler, exhaust gas catalytic converter, exhaust funnel, exhaust gas cylinder jacket, Exhaust nozzle or the like in half-shell or winding or jacket construction.
  • the second cut can be a wall strip with a rectangular or Be square, which is the wall area of the local reinforcement of an exhaust gas cylinder to be manufactured or one to be manufactured Forms half-shell.
  • the second blank can preferably also be an axially symmetrical, Wall strips extended or restricted in the middle with two opposite convexes or concaves Edges of the wall area of the local reinforcement a half-shell of an exhaust silencer to be manufactured or an exhaust gas catalyst.
  • the wall area of the local reinforcement of the two blanks the third basic design variant can also have a stripe shape with opposite in plan view convex or concave edges and flared or restricted center, trapezoidal or rectangular or square according to the exhaust housing part to be manufactured (Half-shell, funnel, cylinder or nozzle).
  • the individual cuts of the multi-part board are in firmly connected to each other, namely preferably at least partially in the edge area of adjacent blanks by laser welding with the special advantage of a technically and optically perfect narrow laser weld seam.
  • Tack welding is another connection technique Welding solder or filler metal or spot welding or electrical resistance welding preferred.
  • a method for manufacturing an exhaust housing part provides especially a prefabrication of a special board.
  • a local reinforcement of the exhaust gas housing part to be manufactured placed flat on top of each other or positioned arranged overlapping or at least two prefabricated blanks different wall thicknesses at least partially edge-to-edge form-fitting butted together, whereby the cut with the larger wall thickness or the overlap area two cuts the wall reinforcement area of the exhaust gas housing part to be manufactured.
  • the invention is particularly suitable for bowl-shaped Parts for exhaust silencers and catalytic converters, however also for other parts where different Wall thickness while respecting the requirements regarding structure-borne noise, Heat shielding and durability a weight reduction is possible. So it is preferably half-shell-shaped Parts of an exhaust system partially on selected Places to maintain function, strength and heat shielding strengthened.
  • the boards will be in front of you Embossing or wrapping into the final shape from cut additional sheets assembled and preferably laser welded.
  • the high-quality weld seam keeps the embossing or Bending process of the board into the final shape. Also the Function of the manufactured exhaust gas housing part improved.
  • the exhaust muffler 2 in half-shell construction has one upper and a lower half-shell 6, in their horizontal Parting plane by means of a circumferential fold or an edge weld 20 are firmly connected.
  • the second blank 11 is an axially symmetrical centrally expanded (or alternatively more restricted) Wall strips with two opposite convex curved ones Edges 7 of the wall area of the local reinforcement one Half shell of an exhaust silencer to be manufactured 2 or an exhaust gas catalyst.
  • the two blanks 10, 11 lie flat according to FIG close together, with the second blank 11 over the entire length of the half-shell 6 to be produced extends and in the transverse direction in the middle with respect to the first blank 10 is located so that according to Figure 2 left and on the right a perfect section of the first blank 10 remains in the embossed final shape of the board the two curved side walls of the half-shell 6 in the area of the circumferential fold or the edge weld 20 form.
  • the two blanks 10, 11 are at the curved edges 7 firmly together by tack welding 17 using a Melting agent or solder or an additional material connected.
  • Both the first and the second blank 10, 11 are according to the requirements of the half-shell to be manufactured 6 in terms of size, shape and thickness and relative arrangement the blanks 10, 11 are designed accordingly to each other. Also can several blanks 11 lying one above the other or "as Islands "to be arranged on or under the blank 10.
  • circuit board 1 is suitable not only for the production of half shells 6 of exhaust gas silencers in half-shell construction, but also for manufacturing other exhaust housing parts such as exhaust funnel, Exhaust nozzle, exhaust cylinder or jacket sections of exhaust gas catalysts, etc. in a wound construction.
  • the second blank 11 can also be a wall strip with a rectangular or square shape that is not only the wall area of the local reinforcement to be manufactured Half shell 6, but also the wall reinforcement area of a cylindrical jacket section to be manufactured Can form exhaust gas catalyst in a wound construction.
  • the second blank 11 is with the first blank 10 by means of Spot welding 18 firmly connected.
  • the second blank 11 can also be a trapezoidal wall area of an isosceles trapezoid be the wall area of the local reinforcement for example of an exhaust funnel or exhaust nozzle to be manufactured can train.
  • the second blank 11 is with the first blank 10 firmly connected by means of laser welding 16.
  • the board 1 according to Figures 7 and 8 a first and a second blank 12, 13 of the same (or different) Wall thickness, which is in the wall area of the local reinforcement overlap on the edge side and at least partially on the edge side are firmly connected.
  • the edges of the two blanks 12, 13 are in the overlap area welded.
  • Laser welding is the welding method 16 and / or spot welding 18 or resistance welding in question. If necessary, one of the two welds be replaced by tack welding 17.
  • the wall area of the local reinforcement or the overlap area of the two blanks 12, 13 can be seen from above Strip shape with opposite convex or concave Edges 7 or 8 and widened or restricted center, Trapezoidal or rectangular or square shape accordingly of the exhaust gas housing part to be manufactured (half shell, funnel, Cylinder or nozzle).
  • the board 1 according to FIGS. 9 to 13 at least two Blanks 14, 15 of different wall thicknesses, which on one Butt the edge form-fit and firmly in the joint area S. are interconnected, the blank 15 with the larger wall thickness S1 the wall area of the local reinforcement of the exhaust gas housing part to be manufactured.
  • too Wall area of the local reinforcement of the two blanks 14, 15 in plan view strip shape with opposite convex or concave edges 7 or 8 and flared or restricted center, trapezoidal or rectangular or square according to the exhaust housing part to be manufactured (Half-shell, funnel, cylinder or nozzle).
  • a method for producing an exhaust housing part in Half-shell construction using the aforementioned boards 1 now sees before that for a prefabrication a partially reinforced Circuit board 1 at least two prefabricated blanks 10, 11; 12 13 with the same or different wall thickness in a wall area of a local reinforcement of the to be manufactured
  • Such a pre-fabricated board 1 is in a tool 14 in the final shape of a half-shell 6 according to Figures 3, 4 and 10, 11 coined.
  • the tool comprises a die 3, a retaining ring 4 and one Stamp 5.
  • the prefabricated circuit board 1 is placed on the holding ring 4 in advance positioned. Then the die 3 closes in the direction of the retaining ring 4 to clamp the prefabricated flat board 1. in the The stamp is connected to it in the direction of the arrow P according to FIG 14 moves upwards and the embossing process of the half-shell 6 carried out from the semi-finished product of the prefabricated board 1, whereby for embossing also the die 3 together with the holding ring 4 against the then stationary stamp 5 can be moved down.
  • the board 1 After completion of the stamping process, the board 1 receives the in Figure 14 in the die 3 drawn shape. During the stamping process the welds of the two blanks of the board remain unharmed.
  • the shapes of a half-shell 6 made of blanks 1 shown in FIGS 15 shows a half-shell 6 made of a circuit board 1 according to the third embodiment variant
  • 16 shows a half-shell 6 from a circuit board 1 according to the second embodiment
  • 17 shows a half-shell 6 from a circuit board 1 according to the first embodiment.
  • the above-mentioned blanks 1 can not only be an embossing process, but as a prefabricated semi-finished product in a corresponding Tool also undergo a wrapping process to get wound Exhaust housing parts in a winding or jacket design to be manufactured with partial jacket reinforcement.
  • the coiled Shells, pipes or jackets are preferably made with a Longitudinal weld according to the type of welding of the individual blanks self-provided, namely with a laser welding, Tack welding or spot welding.

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Abstract

Als Platine (1) für ein Abgas-Gehäuseteil eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für einen Abgas-Schalldämpfer (2) oder einen Abgas-Katalysator eines Personenkraftfahrzeuges, die nach einem Prägevorgang in einem Werkzeug (3, 4, 5) eine obere Halbschale oder eine untere Halbschale eines Halbschalen-Schalldämpfers oder -Katalysators oder nach einem Abwickelvorgang in einem Werkzeug einen gewickelten Abgas-Trichter oder -Zylinder, oder einen Abgas-Anschlußstutzen ausbildet, werden zumindest zwei zusammengesetzte Zuschnitte (10, 11; 12, 13; 14, 15) vorgeschlagen, die fest miteinander verbunden sind und die in Kombination oder allein das gefertigte Abgas-Gehäuseteil (Halbschale, Trichter, Zylinder oder Stutzen) zumindest in einem Wandbereich örtlich verstärken. Die Zuschnitte werden insbesondere durch Laserschweißen (16), durch Heftschweißen (17) oder durch Punktschweißen (18) fest miteinander verbunden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Platine für ein Abgas-Gehäuseteil eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für einen Abgas-Schalldämpfer oder einen Abgas-Katalysator eines Personenkraftfahrzeuges, die nach einem Prägevorgang in einem Werkzeug eine obere Halbschale oder eine untere Halbschale eines Halbschalen-Schalldämpfers oder -Katalysators oder nach einem Abwikkelvorgang in einem Werkzeug einen gewickelten Abgas-Trichter oder -Zylinder, oder einen Abgas-Anschlußstutzen ausbildet. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Abgas-Gehäuseteils mit der Platine.
Gehäuse von Abgas-Schalldämpfern oder Abgas-Katalysatoren für Kraftfahrzeuge in Halbschalen- oder Wickel- bzw. Mantelbauweise, sowie Abgas-Gehäuseteile wie Anschlußrohre, -stutzen oder -Trichter werden nach dem Stand der Technik bei erhöhten Ansprüchen an die Festigkeit, Formstabilität und Qualität aus Platinen entweder einwandig mit großer Wandstärke oder aus zwei Platinen doppelwandig ausgebildet. Gegebenfalls sorgen zusätzliche Versteifungsrippen oder Sicken im Gehäuseteil für zusätzliche Stabilität. Die Herstellung sowohl doppelwandiger Gehäuseteile als auch einwandiger Gehäuseteile mit vergleichsweise großer Wandstärke einer Platine ist aufwändig. Auch benötigt man für eine hinreichend stabile Bauweise eines Abgasgehäuses oder Abgas-Gehäuseteils viel Material. Von Nachteil sind hohe Materialkosten, erhöhtes Gewicht der Abgasanlage, sowie hoher Benzinverbrauch des Kraftfahrzeuges.
Aufgabe der Erfindung ist Schaffung einer Platine für ein zu fertigendes Abgas-Gehäuseteil eines Kraftfahrzeuges der eingangs genannten Art, sowie ein Herstellungsverfahren einer Platine bzw. eines Abgas-Gehäuseteils, welche bzw. welches eine hohe Festigkeit und eine hohe Formstabilität aufweist und gleichwohl leichtgewichtig ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Platine nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 15.
Ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren einer Platine bzw. eines Abgas-Gehäuseteils kennzeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 16.
Wesen der Erfindung ist ein besonderer Aufbau einer mehrteiligen Platine in einer Vorfertigung für einen zu fertigenden Abgas-Schalldämpfer, Abgas-Katalysator, Abgas-Trichter, Abgas-Zylindermantel, Abgas-Stutzen oder dergleichen in Halbschalen- oder Wickel- bzw. Mantelbauweise.
Insbesondere kennzeichnet sich eine Platine für ein Abgas-Gehäuseteil eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für einen Abgas-Schalldämpfer oder einen Abgas-Katalysator eines Personenkraftfahrzeuges, die nach einem Prägevorgang in einem Werkzeug eine obere Halbschale oder eine untere Halbschale eines Halbschalen-Schalldämpfers oder -Katalysators oder nach einem Abwickelvorgang in einem Werkzeug einen gewickelten Abgas-Trichter oder -Zylinder, oder einen Abgas-Anschlußstutzen ausbildet, durch zumindest zwei zusammengesetzte Zuschnitte, die fest miteinander verbunden sind und die in Kombination oder allein das gefertigte Abgas-Gehäuseteil (Halbschale, Trichter, Zylinder oder Stutzen) zumindest in einem Wandbereich örtlich verstärken.
In einer grundsätzlichen ersten Ausführungsvariante sind ein erster Zuschnitt entsprechend der Gesamterstreckung des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils und zumindest ein zweiter kleinerer Zuschnitt vorgesehen, der den Wandbereich der örtlichen Verstärkung des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils ausbildet.
Der zweite Zuschnitt kann ein Wandstreifen mit Rechteck- oder Quadratform sein, der den Wandbereich der örtlichen Verstärkung eines zu fertigenden Abgas-Zylinders oder einer zu fertigenden Halbschale ausbildet.
Vorzugsweise kann der zweite Zuschnitt auch ein axial-symmetrischer, mittig erweiterter oder eingeschränkter Wandstreifen mit zwei entgegengesetzten konvexen bzw. konkaven Rändern sein, der den Wandbereich der örtlichen Verstärkung einer zu fertigenden Halbschale eines Abgas-Schalldämpfers oder eines Abgas-Katalysators ausbildet.
Der zweite Zuschnitt kann vorteilhafterweise auch ein trapezförmiger Wandbereich eines gleichschenkligen Trapezes sein, der den Wandbereich der örtlichen Verstärkung eines zu fertigenden Abgas-Trichters ausbildet.
Der erste und der zweite Zuschnitt besitzen vorzugsweise eine gleiche Wandstärke und können demzufolge aus dem gleichen Grundmaterial zugeschnitten werden.
Der erste und der zweite Zuschnitt können aber auch unterschiedliche Wandstärke besitzen.
Die Zuschnitte liegen vorzugsweise plattig dicht aufeinander und sind zumindest teilweise randseitig fest miteinander verbunden
In einer zweiten grundsätzlichen Ausführungsvariante sieht eine Platine einen ersten und einen zweiten Zuschnitt vorzugsweise gleicher Wandstärke vor, die sich im Wandbereich der örtlichen Verstärkung randseitig überlappen und zumindest teilweise randseitig fest miteinander verbunden sind.
Der Wandbereich der örtlichen Verstärkung bzw. der Überlappungsbereich der beiden Zuschnitte kann in Draufsicht Streifenform mit entgegengesetzten konvexen oder konkaven Rändern und aufgeweiteter bzw. eingeschränkter Mitte, Trapezform oder Rechteck- oder Quadratform entsprechend des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils (Halbschale, Trichter, Zylinder oder Stutzen) besitzen.
In einer dritten grundsätzlichen Ausführungsvariante kennzeichnet sich die Platine durch zumindest zwei Zuschnitte unterschiedlicher Wandstärke, die an einem Rand formschlüssig aneinanderstoßen und im Stoßbereich fest miteinander verbunden sind, wobei der Zuschnitt mit der größeren Wandstärke den Wandbereich der örtlichen Verstärkung des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils ausbildet.
Dann sind drei formschlüssig aneinanderstoßende, randseitig fest miteinander verbundene Zuschnitte einer Platine von Vorteil, nämlich zwei seitliche Zuschnitte mit einer kleineren Wandstärke und in Zwischenordnung ein mittlerer Zuschnitt mit einer größeren Wandstärke, der den Wandbereich mit der örtlichen Verstärkung des zu fertigen Abgas-Gehäuseteils ausbildet.
Die zwei seitlichen Zuschnitte mit der kleineren Wandstärke sind vorzugsweise gleich ausgebildet.
Der Wandbereich der örtlichen Verstärkung der beiden Zuschnitte der dritten grundsätzlichen Ausführungsvariante kann in Draufsicht ebenfalls Streifenform mit entgegengesetzten konvexen oder konkaven Rändern und aufgeweiteter bzw. eingeschränkter Mitte, Trapezform oder Rechteck- oder Quadratform entsprechend des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils (Halbschale, Trichter, Zylinder oder Stutzen) besitzen.
Die einzelnen Zuschnitte der mehrteiligen Platine werden in besonderer Weise fest miteinander verbunden, nämlich vorzugsweise zumindest teilweise im Randbereich benachbarter Zuschnitte durch Laserschweißen mit dem besonderen Vorteil einer technisch und optisch einwandfreien schmalen Laserschweißnaht.
Als weitere Verbindungstechniken sind Heftschweißen mittels Schweißlot oder Zusatzwerkstoff oder Punktschweißen bzw. elektrisches Widerstandsschweißen bevorzugt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Abgas-Gehäuseteils sieht insbesondere eine Vorfertigung einer besonderen Platine vor.
Für eine Vorfertigung einer partiell verstärkten Platine werden zumindest zwei vorgefertigte Zuschnitte mit einer gleichen oder unterschiedlichen Wandstärke in einem Wandbereich einer örtlichen Verstärkung des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils platt positioniert aufeinander gelegt oder positioniert überlappend angeordnet oder zumindest zwei vorgefertigte Zuschnitte unterschiedlicher Wandstärke zumindest teilweise randseitig formschlüssig Stoß an Stoß aneinander gelegt, wobei der Zuschnitt mit der größeren Wandstärke oder der Überlappungsbereich zweier Zuschnitte den Wandverstärkungsbereich des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils ausbildet.
Dann werden die Zuschnitte im Randbereich fest miteinander durch Laserschweißen, durch Heftschweißen oder durch Punktschweißen verbunden.
Anschließend wird die aus zumindest zwei Zuschnitten zusammengesetzte und geschweißte Platine in einem Prägewerkzeug bestehend zumindest aus Stempel und Matrize geprägt, um insbesondere eine (obere oder untere) Halbschale auszubilden. Es versteht sich, daß Stempel und/oder Matrize des Prägewerkzeuges für die partiell dickere Platine entsprechend konfiguriert bzw. ausgespart ist/sind.
Durch die Erfindung sind mit Vorteil Abgas-Gehäuseteile, insbesondere geprägte Halbschalen von Abgas-Schalldämpfern und Abgas-Katalysatoren, in Leichtbauweise gestaltbar, ohne Einbußen an Festigkeit oder an Formstabilität hinnehmen zu müssen. Die Abgas-Gehäuseteile sind nur an denjenigen Stellen, an denen besondere Forderungen an Festigkeit gestellt werden, in der Wanddicke durch Doppelanordnung von Einzelblechen oder Überlappung von Einzelblechen oder durch Anordnung eines dort dickeren Einzelbleches partiell verstärkt. An allen anderen Stellen ist die Wandstärke der Platine bzw. der Einzelbleche gering, so daß sich mit der dortigen Wandreduzierung insgesamt eine Gewichtsreduzierung und Materialeinsparung ergeben. Nach dem Stand der Technik müßte bei einwandiger Ausbildung eines Abgas-Gehäuseteils auch dort eine an sich nicht benötigte größere Dicke eines Einzelbleches bzw. einer Platine gestaltet oder auf Doppelwand-Bauweise übergegangen werden.
Die Erfindung eignet sich insbesondere bei schalenförmigen Teilen für Abgas-Schalldämpfer und Abgas-Katalysatoren, aber auch bei anderen Teilen, bei denen durch unterschiedliche Wanddicke unter Wahrung der Ansprüche hinsichtlich Körperschall, Hitzeabschirmung und Dauerhaltbarkeit eine Gewichtsreduzierung möglich ist. Es werden also vorzugsweise halbschalenförmige Teile einer Abgasanlage partiell an ausgewählten Stellen zur Erhaltung der Funktion, Festigkeit und Wärmeabschirmung verstärkt. Die Platinen werden noch vor einem Prägen oder Wickeln in die Endform aus zugeschnittenen Zusatzblechen zusammengesetzt und vorzugsweise laserverschweißt. Die hochwertige Schweißnaht hält dem Präge- oder Biegevorgang der Platine in die Endform stand. Auch wird die Funktion des gefertigten Abgas-Gehäuseteils verbessert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben; es zeigen:
Figur 1
in einer ersten Ausführungsvariante eine zweiteilige Platine zur Herstellung einer einwandigen Halbschale eines Abgas-Schalldämpfers in einem schematischen Querschnitt,
Figur 2
die Platine nach Figur 1 in einer schematischen Draufsicht,
Figur 3
die Platine nach Figur 1 in ihrer Endform einer geprägten Halbschale,
Figur 4
einen mit Platinen nach den Figuren 1 und 2 gefertigten Abgas-Schalldämpfer in einer perspektivischen Ansicht,
Figuren 5
und 6 weitere Zuschnitte von Platinen in einer Draufsicht ähnlich Figur 2,
Figur 7
in einer zweiten grundsätzlichen Ausführungsvariante eine andere Platine in einem schematischen Querschnitt ähnlich Figur 1,
Figur 8
die Platine nach Figur 7 in einer Draufsicht ähnlich Figur 2 der ersten Ausführungsvariante,
Figur 9
in einer dritten grundsätzlichen Ausführungsvariante eine weitere Platine in einer schematischen perspektivischen Ansicht,
Figur 10
ein Halbschalen-Gehäuses eines Abgas-Schalldämpfers, gefertigt mit Platinen nach Figur 9, in einem schematischen Querschnitt,
Figur 11
den Abgas-Schalldämpfer nach Figur 10 in einer schematischen perspektivischen Ansicht,
Figuren 12 und 13
weitere Zuschnitte von Platinen in einer schematischen Draufsicht,
Figur 14
ein Prägewerkzeug zur Fertigung von HalbschalenGehäusen aus Platinen nach den Figuren 1 bis 13, und
Figuren 15, 16 und 17
Endformen von geprägten Platinen bzw. gefertigte Halbschalen in einem schematischen Querschnitt.
In der Zeichnung sind Abgas-Gehäuseteile von Abgas-Schalldämpfern 2 für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs sowie die zur Fertigung benötigten Platinen 1 in unterschiedlichen Ausführungsvarianten nebst Herstellungswerkzeug dargestellt.
Der Abgas-Schalldämpfer 2 in Halbschalen-Bauweise besitzt eine obere und eine untere Halbschale 6, die in ihrer horizontalen Trennebene mittels eines Umfangsfalzes oder einer Randschweißung 20 miteinander fest verbunden sind.
Die Platine 1 für das Abgas-Gehäuseteil des Kraftfahrzeuges, insbesondere für den Abgas-Schalldämpfer 2 oder einen Abgas-Katalysator eines Personenkraftfahrzeuges, die nach einem Prägevorgang in einem Werkzeug 3, 4, 5 eine obere Halbschale oder eine untere Halbschale eines Halbschalen-Schalldämpfers oder -Katalysators oder nach einem Abwickelvorgang in einem Werkzeug einen gewickelten Abgas-Trichter oder -Zylinder, oder einen Abgas-Anschlußstutzen ausbildet, besitzt einen besonderen Aufbau.
Insbesondere umfaßt die Platine 1 zumindest zwei zusammengesetzte Zuschnitte 10, 11; 12, 13; 14, 15 die fest miteinander verbunden sind und die in Kombination oder allein das gefertigte Abgas-Gehäuseteil (Halbschale, Trichter, Zylinder oder Stutzen) zumindest in einem Wandbereich örtlich verstärken.
Gemäß einer ersten grundsätzlichen Ausführungsvariante umfaßt die Platine 1 gemäß den Figuren 1 bis 6 einen ersten Zuschnitt 10 entsprechend der abgewickelten Gesamterstreckung des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils, nämlich einer Halbschale 6, und einen zweiten kleineren Zuschnitt 11, der den Wandbereich der örtlichen Verstärkung des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils ausbildet.
Der zweite Zuschnitt 11 ist gemäß Figur 2 ein axial-symmetrischer, mittig erweiterter (oder alternativ eingeschränkter) Wandstreifen mit zwei entgegengesetzten konvexen gebogenen Rändern 7, der den Wandbereich der örtlichen Verstärkung einer zu fertigenden Halbschale eines Abgas-Schalldämpfers 2 oder eines Abgas-Katalysators ausbildet.
Der erste und der zweite Zuschnitt 10, 11 besitzen gleiche Wandstärke.
Die beiden Zuschnitte 10, 11 liegen gemäß Figur 1 plattig dicht aufeinander, wobei sich der zweite Zuschnitt 11 über die gesamte Länge der zu fertigenden Halbschale 6 erstreckt und in Querrichtung in der Mitte bezüglich des ersten Zuschnittes 10 gelegen ist, so daß gemäß Figur 2 links und rechts jeweils ein einwandinger Restabschnitt des ersten Zuschnittes 10 verbleibt, die in der geprägten Endform der Platine die beiden gewölbten Seitenwände der Halbschale 6 im Bereich des Umfangsfalzes bzw. der Randschweißung 20 bilden.
Die beiden Zuschnitte 10, 11 sind bei den gebogenen Rändern 7 fest miteinander durch Heftschweißung 17 unter Verwendung eines Schmelzmittels bzw. Schmelzlotes oder eines Zusatzwerkstoffes verbunden.
Sowohl der erste als auch der zweite Zuschnitt 10, 11 sind entsprechend den Erfordernissen der zu fertigenden Halbschale 6 hinsichtlich Größe, Form und Dicke und relative Anordnung der Zuschnitte 10, 11 zueinander entsprechend gestaltet. Auch können mehrere Zuschnitte 11 übereinander liegend oder "als Inseln" auf oder unter dem Zuschnitt 10 angeordnet sein.
Der vorgenannte besondere Aufbau einer Platine 1 eignet sich nicht nur zur Fertigung von Halbschalen 6 von Abgas-Schalldämpfern in Halbschalenbaueweise, sondern auch zur Fertigung anderer Abgas-Gehäuseteile wie zum Beispiel Abgas-Trichter, Abgas-Stutzen, Abgas-Zylinder bzw. Mantelabschnitte von Abgas-Katalysatoren, etc. in Wickelbauweise.
Der zweite Zuschnitt 11 kann gemäß Figur 6 auch ein Wandstreifen mit Rechteck- oder Quadratform sein, der nicht nur den Wandbereich der örtlichen Verstärkung einer zu fertigenden Halbschale 6, sondern auch den Wandverstärkungsbereich eines zu fertigenden zylinderischen Mantelabschnittes eines Abgas-Katalysators in Wickelbauweise ausbilden kann. Der zweite Zuschnitt 11 ist mit dem ersten Zuschnitt 10 mittels Punktschweißung 18 fest verbunden.
Der zweite Zuschnitt 11 kann auch gemäß Figur 5 ferner ein trapezfömiger Wandbereich eines gleichschenkligen Trapezes sein, der den Wandbereich der örtlichen Verstärkung beispielsweise eines zu fertigenden Abgas-Trichters oder AbgasStutzens ausbilden kann. Der zweite Zuschnitt 11 ist mit dem ersten Zuschnitt 10 mittels Laserschweißung 16 fest verbunden.
Gemäß einer zweiten grundsätzlichen Ausführungsvariante umfaßt die Platine 1 gemäß den Figuren 7 und 8 einen ersten und einen zweiten Zuschnitt 12, 13 gleicher (oder unterschiedlicher) Wandstärke, die sich im Wandbereich der örtlichen Verstärkung randseitig überlappen und zumindest teilweise randseitig fest miteinander verbunden sind.
Die Ränder der beiden Zuschnitte 12, 13 sind im Überlappungsbereich verschweißt. Als Schweißverfahren kommen Laserschweißen 16 und/oder Punktschweißen 18 bzw. Widerstandsschweißen in Frage. Gegebenenfalls kann eine der beiden Schweißnähte durch Heftschweißen 17 ersetzt sein.
Der Wandbereich der örtlichen Verstärkung bzw. der Überlappungsbereich der beiden Zuschnitte 12, 13 kann in Draufsicht Streifenform mit entgegengesetzten konvexen oder konkaven Rändern 7 bzw. 8 und aufgeweiteter bzw. eingeschränkter Mitte, Trapezform oder Rechteck- oder Quadratform entsprechend des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils (Halbschale, Trichter, Zylinder oder Stutzen) besitzen.
Gemäß einer dritten grundsätzlichen Ausführungsvariante umfaßt die Platine 1 gemäß den Figuren 9 bis 13 zumindest zwei Zuschnitte 14, 15 unterschiedlicher Wandstärke, die an einem Rand formschlüssig aneinanderstoßen und im Stoßbereich S fest miteinander verbunden sind, wobei der Zuschnitt 15 mit der größeren Wandstärke S1 den Wandbereich der örtlichen Verstärkung des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils ausbildet.
Im besonderen Ausführungsbeispiel der Zeichnung sind drei formschlüssig aneinanderstoßende, randseitig fest miteinander verbundene Zuschnitte 14, 15 vorgesehen, nämlich zwei seitliche Zuschnitte 14 mit einer kleineren Wandstärke S2 und in Zwischenordnung ein mittlerer Zuschnitt 15 mit der größeren Wandstärke S1, der den Wandbereich mit der örtlichen Verstärkung des zu fertigen Abgas-Gehäuseteils ausbildet. Die zwei seitlichen Zuschnitte 14 mit der kleineren Wandstärke S2 sind gleich ausgebildet.
Auch in der dritten Ausführungsvariante der Platine kann der Wandbereich der örtlichen Verstärkung der beiden Zuschnitte 14, 15 in Draufsicht Streifenform mit entgegengesetzten konvexen oder konkaven Rändern 7 bzw. 8 und aufgeweiteter bzw. eingeschränkter Mitte, Trapezform oder Rechteck- oder Quadratform entsprechend des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils (Halbschale, Trichter, Zylinder oder Stutzen) besitzen.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Abgas-Gehäuseteils in Halbschalenbauweise mittels vorgenannter Platinen 1 sieht nun vor, daß für eine Vorfertigung einer partiell verstärkten Platine 1 zumindest zwei vorgefertigte Zuschnitte 10, 11; 12, 13 mit einer gleichen oder unterschiedlichen Wandstärke in einem Wandbereich einer örtlichen Verstärkung des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils platt positioniert aufeinander gelegt oder positiniert überlappend angeordnet oder zumindest zwei vorgefertigte Zuschnitte 14, 15 unterschiedlicher Wandstärke zumindest teilweise randseitig formschlüssig Stoß an Stoß aneinander gelegt werden, wobei der Zuschnitt 15 mit der größeren Wandstärke den Wandbereich der örtlichen Verstärkung des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils ausbildet, und daß die Zuschnitte 10, 11; 12, 13; 14, 15 im Randbereich fest miteinander durch Laserschweißen 16, durch Heftschweißen 17 oder durch Punktschweißen 18 verbunden werden.
Eine dergestalt vorgefertigte Platine 1 wird in einem Werkzeug nach Figur 14 in die Endform einer Halbschale 6 gemäß den Figuren 3, 4 und 10, 11 geprägt.
Das Werkzeug umfaßt eine Matrize 3, einen Haltering 4 und einen Stempel 5.
Vorab wird die vorgefertigte Platine 1 auf dem Haltering 4 positioniert. Dann schließt die Matrize 3 in Richtung Haltering 4, um die vorgefertigte ebene Platine 1 einzuklemmen. Im Anschluß hieran wird der Stempel in Pfeilrichtung P gemäß Figur 14 nach oben bewegt und der Prägevorgang der Halbschale 6 aus dem Halbzeug der vorgefertigten Platine 1 durchgeführt, wobei zum Prägen auch die Matrize 3 nebst Haltering 4 gegen den dann stationären Stempel 5 nach unten bewegt werden kann.
Nach Abschluß des Prägevorgangs erhält die Platine 1 die in Figur 14 in der Matrize 3 eingezeichnete Form. Beim Prägevorgang bleiben die Schweißnähte der beiden Zuschnitte der Platine unverletzt.
Beim Prägevorgang entstehen beispielsweise die in den Figuren 15, 16 und 17 angegebenen Formen einer Halbschale 6 aus Platinen 1, nämlich
gemäß Figur 15 eine Halbschale 6 aus einer Platine 1 nach der dritten Ausführungsvariante,
gemäß Figur 16 eine Halbschale 6 aus einer Platine 1 nach der zweiten Ausführungsvariante, und
gemäß Figur 17 eine Halbschale 6 aus einer Platine 1 nach der ersten Ausführungsvariante.
Vorgenannte Platinen 1 können nicht nur einem Prägevorgang, sondern als vorgefertigtes Halbzeug in einem entsprechenden Werkzeug auch einem Wickelvorgang unterzogen werden, um gewickelte Abgas-Gehäuseteile in Wickel- bzw. Mantelbauweise mit partieller Mantelverstärkung herzustellen. Die gewickelten Schalen, Rohre oder Mantel werden vorzugsweise mit einer Längsschweißnaht nach Art der Verschweißung der einzelnen Zuschnitte selbst versehen, nämlich mit einer Laserschweißung, Heftschweißung oder Punktschweißung.

Claims (16)

  1. Platine (1) für ein Abgas-Gehäuseteil eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für einen Abgas-Schalldämpfer (2) oder einen Abgas-Katalysator eines Personenkraftfahrzeuges, die nach einem Prägevorgang in einem Werkzeug (3, 4, 5) eine obere Halbschale oder eine untere Halbschale eines Halbschalen-Schalldämpfers oder -Katalysators oder nach einem Abwickelvorgang in einem Werkzeug einen gewickelten Abgas-Trichter oder -Zylinder, oder einen Abgas-Anschlußstutzen ausbildet,
    gekennzeichnet durch
    zumindest zwei zusammengesetzte Zuschnitte (10, 11; 12, 13; 14, 15), die fest miteinander verbunden sind und die in Kombination oder allein das gefertigte Abgas-Gehäuseteil (Halbschale, Trichter, Zylinder oder Stutzen) zumindest in einem Wandbereich örtlich verstärken.
  2. Platine nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch
    einen ersten Zuschnitt (10) entsprechend der Gesamterstreckung des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils und zumindest einen zweiten kleineren Zuschnitt (11), der den Wandbereich der örtlichen Verstärkung des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils ausbildet.
  3. Platine nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zuschnitt (11) ein Wandstreifen mit Rechteck- oder Quadratform ist, der den Wandbereich der örtlichen Verstärkung eines zu fertigenden gewickelten Abgas-Zylinders oder einer zu fertigenden Halbschale (6) eines Abgas-Schalldämpfers (2) oder Abgas-Katalysators ausbildet.
  4. Platine nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zuschnitt (11) ein axial-symmetrischer, mittig erweiterter oder eingeschränkter Wandstreifen mit zwei entgegengesetzten konvexen bzw. konkaven Rändern (7 bzw. 8) ist, der den Wandbereich der örtlichen Verstärkung einer zu fertigenden Halbschale eines Abgas-Schalldämpfers (2) oder eines Abgas-Katalysators ausbildet.
  5. Platine nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zuschnitt (11) ein trapezfömiger Wandbereich eines gleichschenkligen Trapezes ist, der den Wandbereich der örtlichen Verstärkung eines zu fertigenden Abgas-Trichters ausbildet.
  6. Platine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Zuschnitt (10, 11) gleiche Wandstärke besitzen.
  7. Platine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Zuschnitt unterschiedliche Wandstärke besitzen.
  8. Platine nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschnitte (10, 11) plattig dicht aufeinander liegen und zumindest teilweise randseitig fest miteinander verbunden sind.
  9. Platine nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    gekennzeichnet durch
    einen ersten und einen zweiten Zuschnitt (12, 13) vorzugsweise gleicher Wandstärke, die sich im Wandbereich der örtlichen Verstärkung randseitig überlappen und zumindest teilweise randseitig fest miteinander verbunden sind.
  10. Platine nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Wandbereich der örtlichen Verstärkung bzw. der Überlappungsbereich der beiden Zuschnitte (12, 13) in Draufsicht Streifenform mit entgegengesetzten konvexen oder konkaven Rändern (7 bzw. 8) und aufgeweiteter bzw. eingeschränkter Mitte, Trapezform oder Rechteck- oder Quadratform entsprechend des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils (Halbschale, Trichter, Zylinder oder Stutzen) besitzt.
  11. Platine nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch
    zumindest zwei Zuschnitte (14, 15) unterschiedlicher Wandstärke, die an einem Rand formschlüssig aneinanderstoßen und im Stoßbereich (S) fest miteinander verbunden sind, wobei der Zuschnitt (15) mit der größeren Wandstärke (S1) den Wandbereich der örtlichen Verstärkung des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils ausbildet.
  12. Platine nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß drei formschlüssig aneinanderstoßende, randseitig fest miteinander verbundene Zuschnitte (14, 15) vorgesehen sind, nämlich zwei seitliche Zuschnitte (14) mit einer kleineren Wandstärke (S2) und in Zwischenordnung ein mittlerer Zuschnitt (15) mit der größeren Wandstärke (S1), der den Wandbereich mit der örtlichen Verstärkung des zu fertigen Abgas-Gehäuseteils ausbildet.
  13. Platine nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß die zwei seitlichen Zuschnitte (14) mit der kleineren Wandstärke (S2) gleich ausgebildet sind.
  14. Platine nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Wandbereich der örtlichen Verstärkung der beiden Zuschnitte (14, 15) in Draufsicht Streifenform mit entgegengesetzten konvexen oder konkaven Rändern (7 bzw. 8) und aufgeweiteter bzw. eingeschränkter Mitte, Trapezform oder Rechteck- oder Quadratform entsprechend des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils (Halbschale, Trichter, Zylinder oder Stutzen) besitzt.
  15. Platine nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschnitte (10, 11; 12, 13; 14, 15) zumindest teilweise im Randbereich durch Laserschweißen (16), durch Heftschweißen (17) oder durch Punktschweißen (18) fest miteinander verbunden sind.
  16. Verfahren zur Herstellung eines Abgas-Gehäuseteils mit einer Platine nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet, daß für eine Vorfertigung einer partiell verstärkten Platine (1) zumindest zwei vorgefertigte Zuschnitte (10, 11; 12, 13) mit einer gleichen oder unterschiedlichen Wandstärke in einem Wandbereich einer örtlichen Verstärkung des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils platt positioniert aufeinander gelegt oder positioniert überlappend angeordnet oder zumindest zwei vorgefertigte Zuschnitte (14, 15) unterschiedlicher Wandstärke zumindest teilweise randseitig formschlüssig Stoß an Stoß aneinander gelegt werden, wobei der Zuschnitt (15) mit der größeren Wandstärke den Wandbereich der örtlichen Verstärkung des zu fertigenden Abgas-Gehäuseteils ausbildet, und daß die Zuschnitte (10, 11; 12, 13; 14, 15) im Randbereich fest miteinander durch Laserschweißen (16), durch Heftschweißen (17) oder durch Punktschweißen (18) verbunden werden.
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