EP1828557B1 - Gehäuse für ein bauteil einer abgasanlage - Google Patents

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EP1828557B1
EP1828557B1 EP05850238A EP05850238A EP1828557B1 EP 1828557 B1 EP1828557 B1 EP 1828557B1 EP 05850238 A EP05850238 A EP 05850238A EP 05850238 A EP05850238 A EP 05850238A EP 1828557 B1 EP1828557 B1 EP 1828557B1
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opening
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edge portions
region
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Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49398—Muffler, manifold or exhaust pipe making

Definitions

  • the present invention relates to a housing for a component of an exhaust system, according to the preamble of claim 1.
  • Such housings are in practical use and are used for different components of the exhaust system, for example for catalysts, diesel particulate filters and in particular for silencers.
  • FIG. 1 shows by way of example a muffler 1 with a housing 10 according to the prior art.
  • the housing 10 includes a first half-shell 12 and an overlying second half-shell, which is not shown in the figure.
  • an inner tube 14 is arranged, which is surrounded in some applications by an insulating mat 16 and in which an exhaust-carrying pipe can be partially introduced.
  • the connection of the exhaust-carrying pipe to the housing 10 via an opening 18 which is disposed in the housing 10 in the region of a front side S.
  • the two half shells have two longitudinal edge portions 20, e.g. are connected by crimping or welding together. This connection of the two half shells is carried out by machine along the longitudinal edges of the two edge sections 20.
  • the edge portions 20 have over their entire length a substantially uniform width of about 8 to 10 mm (in the case of a welded housing). When folded housings, the edge portion is usually made wider.
  • a disadvantage of the described housing 10 according to the prior art is that the housing 10 in the region of the opening 18 in the horizontal direction (ie along the edge portions 20) has a significantly greater rigidity as in the vertical direction (perpendicular to the plane of the edge portions 20). This results in a jump in stiffness in this area, which leads to a limited fatigue strength under bending stress and thus to a shortened durability of the housing.
  • connection of the two half-shells along the longitudinal sides L of the housing 10 can only be carried out by machine up to a point P without difficulty.
  • the two machine hard to reach frontal edges X of the edge portions 20 of the half-shells must be re-welded under certain circumstances manually to completely close the housing 10.
  • Such a production step is comparatively complicated and therefore expensive.
  • the FR 2 617 903 A1 and the US 5,280,142 A show silencer with a housing similar to that of FIG. 1 ,
  • the housing in the US document additionally has tabs for fastening a heat shield in the area of the edge sections.
  • a generic housing wherein the muffler described is not made as usual from sheet metal, but comprises two half shells made of plastic, in particular of glass fiber reinforced polyester or epoxy resin. These two half-shells have edge portions which bear against one another in the assembled state of the muffler. The edge portions adjoin recesses of the half-shells, wherein the width of the edge portions is reduced to the recesses.
  • the EP 0 563 843 A1 describes a method for producing a muffler for motor vehicles, in which the half-shells of the muffler and connected exhaust pipes are attached without weld joint to each other.
  • the exhaust pipes are clamped in the muffler and the half shells made of sheet metal by folding connected to each other.
  • the FR 2 854 649 A1 shows a muffler, which is not composed of two half-shells, which are connected to one another via edge portions, but has a plurality of axially successively arranged pipe segments.
  • the edge segments are pot-shaped, with a bottom having connections for exhaust pipes.
  • the object of the present invention is therefore to provide a housing for a component of an exhaust system, are avoided in the stiffness jumps in the region of an opening which serves to attach an exhaust pipe, and which is also easy to produce.
  • the edge portions expire at the opening and the width of the edge portions is reduced to the opening.
  • the stiffness in the horizontal direction can be significantly reduced and thus approach the stiffness in the vertical direction.
  • an increase in the fatigue strength of the housing in the region of the opening by about 30 percent and thus a significantly improved durability is achieved, which is comparable to the durability of a housing having an additional bracing in the region of the opening.
  • in the embodiment of the invention usually eliminates the need for manual rewelding.
  • the width of the edge sections in the area of the opening can be about half the normal width of the edge sections, advantageously about one third of the normal width.
  • At least one tube is attached to the housing according to the invention, which is welded to the housing by means of a weld seam, wherein the width of the edge sections in the area of the opening is at most equal to the height of the weld seam.
  • a weld seam such an embodiment not only achieves the already described improved fatigue life, but it can also be dispensed with an expensive and expensive manual rewelding of the frontal edges of the edge portions.
  • the half-shells are thus connected to one another at the front end of the housing exclusively by the weld seam required anyway for the attachment of the exhaust gas-carrying pipe, whereby a complete closing of the housing is realized in a simple, cost-effective and time-saving manner.
  • the housing according to the invention is less susceptible to cracking in the region of the weld.
  • a particularly favorable ratio of horizontal to vertical rigidity which leads to an optimal fatigue strength of the housing in the region of the opening, results when the edge portions with the central axis of the tube form an angle of about 30 °.
  • FIG. 2 shows an inventive housing 10 of a muffler 1, the in FIG. 1 Replaced illustrated housing 10 according to the prior art.
  • corresponding components carry the same reference numerals, and it will be discussed below only on the differences of the housing 10 according to the invention to the prior art.
  • FIG. 2 it can be seen run in the housing 10, the edge portions 20 at the opening 18, and the width of the edge portions 20 is reduced to the opening 18 out.
  • the width of the edge portions 20 is selected in this area so that it is on the front side S about half, better one third of the normal width of the edge portions, that is about 2 to 4 mm.
  • a further advantage of the housing 10 according to the invention becomes apparent when an exhaust-carrying pipe 22 is attached to the housing 10 and is welded to the housing 10 by means of a weld seam 24 (FIG. FIG. 3 ).
  • the weld 24 has, as well as the opening 18, substantially the shape of the pipe cross-section. Due to the reduced width of the edge portions 20 in the region of the opening 18, in which the tube 22 is introduced, can be with the weld 24 at the same time the entire frontal areas X both edge portions 20 close, without it being necessary, the housing 10 in its end face area S to be welded separately.
  • An optimal fatigue strength of the housing 10 can be achieved in that the edge portions 20 in the region of the opening 18 with the central axis of the tube 22 form an angle ⁇ of about 30 °.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the housing 30 according to the invention, which provides two separate flow paths 32 and is used for example as a housing of a middle silencer.
  • the housing 30 consists of a (not shown) first half-shell and an overlying second half-shell 34, the longitudinal side edge portions 36, as already with respect to the FIGS. 1 to 3 described, are interconnected.
  • the edge portions 36 in the housing 30 of the invention ( FIG. 5 ) in turn expire at the two openings 38 and their width is reduced to the openings 38 out.
  • the angle that the edge portions 36 make with the center axis of a tube that can be inserted into the respective opening 38 is about 30 °. In this way, a significantly improved fatigue strength over the prior art is also achieved in the housing 30.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Bauteil einer Abgasanlage, mit einer ersten (12) und einer zweiten Halbschale, die wenigstens abschnittsweise mittels eines Randabschnittes (20) miteinander verbunden sind, und mit einer Öffnung (18) für ein Rohr (22), das mit dem Gehäuse (10) verbunden werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß die Randabschnitte (20) an der Öffnung (18) auslaufen und die Breite der Randabschnitte (20) zur Öffnung (18) hin reduziert ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein derartiges Gehäuse mit einem daran angebrachten Rohr (22), welches mittels einer Schweißnaht (24) mit dem Gehäuse (10) verschweißt ist, wobei die Breite der Randabschnitte (20) im Bereich der Öffnung (18) maximal gleich der Höhe der Schweißnaht (24) ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Bauteil einer Abgasanlage, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Gehäuse sind im praktischen Einsatz und werden für unterschiedliche Bauteile der Abgasanlage verwendet, beispielsweise für Katalysatoren, Dieselpartikelfilter und insbesondere für Schalldämpfer.
  • Figur 1 zeigt beispielhaft einen Schalldämpfer 1 mit einem Gehäuse 10 nach dem Stand der Technik. Das Gehäuse 10 umfaßt eine erste Halbschale 12 und eine darüber liegende zweite Halbschale, die in der Figur nicht gezeigt ist. Im Inneren des Gehäuses 10 ist ein Innenrohr 14 angeordnet, das bei manchen Anwendungen von einer Dämmatte 16 umgeben ist und in das ein abgasführendes Rohr teilweise eingebracht werden kann. Die Verbindung des abgasführenden Rohrs mit dem Gehäuse 10 erfolgt über eine Öffnung 18, die im Gehäuse 10 im Bereich einer Stirnseite S angeordnet ist.
  • Die beiden Halbschalen weisen zwei längsseitige Randabschnitte 20 auf, die z.B. durch Bördeln oder Verschweißen miteinander verbunden sind. Diese Verbindung der beiden Halbschalen wird maschinell entlang der Längsränder der beiden Randabschnitte 20 durchgeführt. Die Randabschnitte 20 weisen über ihre gesamte Länge eine im wesentlichen einheitliche Breite von ca. 8 bis 10 mm (im Falle eines geschweißten Gehäuses) auf. Bei gefalzten Gehäusen ist der Randabschnitt meist breiter ausgeführt.
  • Ein Nachteil bei dem beschriebenen Gehäuse 10 nach dem Stand der Technik besteht darin, daß das Gehäuse 10 im Bereich der Öffnung 18 in horizontaler Richtung (also längs der Randabschnitte 20) eine deutlich größere Steifigkeit aufweist als in vertikaler Richtung (senkrecht zur Ebene der Randabschnitte 20). Dadurch ergibt sich in diesem Bereich ein Steifigkeitssprung, der zu einer eingeschränkten Dauerfestigkeit bei Biegebeanspruchung und damit zu einer verkürzten Haltbarkeit des Gehäuses führt.
  • Hinzu kommt, daß die Verbindung der beiden Halbschalen entlang der Längsseiten L des Gehäuses 10 nur jeweils bis zu einem Punkt P problemlos maschinell erfolgen kann. Dies bedeutet, daß bei dem Gehäuse 10 gemäß dem Stand der Technik die beiden maschinell schwer zugänglichen stirnseitigen Ränder X der Randabschnitte 20 der Halbschalen unter Umständen manuell nachgeschweißt werden müssen, um das Gehäuse 10 vollständig zu verschließen. Ein solcher Produktionsschritt ist vergleichsweise aufwendig und daher teuer.
  • Die FR 2 617 903 A1 und die US 5,280,142 A zeigen Schalldämpfer mit einem Gehäuse ähnlich dem der Figur 1. Das Gehäuse in der US-Druckschrift weist im Bereich der Randabschnitte zusätzlich noch Lappen zur Befestigung eines Hitzeschilds auf.
  • In der CH 394 713 ist ein gattungsgemäßes Gehäuse offenbart, wobei der beschriebene Auspufftopf nicht wie üblich aus Metallblech gefertigt ist, sondern zwei Halbschalen aus Kunststoff, insbesondere aus glasfaserverstärktem Polyester oder Epoxydharz umfasst. Diese beiden Halbschalen weisen Randabschnitte auf, welche im zusammengesetzten Zustand des Auspufftopfs aneinander anliegen. Die Randabschnitte grenzen an Ausnehmungen der Halbschalen an, wobei sich die Breite der Randabschnitte zu den Ausnehmungen hin verringert.
  • Die EP 0 563 843 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfers für Kraftfahrzeuge, bei dem die Halbschalen des Schalldämpfers sowie angeschlossene Abgasrohre ohne Schweißverbindung aneinander befestigt sind. Insbesondere sind die Abgasrohre im Schalldämpfer festgeklemmt und die Halbschalen aus Metallblech durch Falzen miteinander verbunden.
  • Die FR 2 854 649 A1 zeigt einen Schalldämpfer, der nicht aus zwei Halbschalen zusammengesetzt ist, die über Randabschnitte miteinander verbunden sind, sondern mehrere axial hintereinander angeordnete Rohrsegmente aufweist. Die Randsegmente sind dabei topfähnlich ausgebildet, mit einem Boden, der Anschlüsse für Abgasrohre aufweist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin, ein Gehäuse für ein Bauteil einer Abgasanlage bereitzustellen, bei dem Steifigkeitssprünge im Bereich einer Öffnung, die der Anbringung eines Abgasrohrs dient, vermieden werden und das darüber hinaus einfach herstellbar ist.
  • Erfindungsgemäß ist dazu bei einem Gehäuse der eingangs genannten Art vorgesehen, daß die Randabschnitte an der Öffnung auslaufen und die Breite der Randabschnitte zur Öffnung hin reduziert ist. Auf diese Weise läßt sich die Steifigkeit in horizontaler Richtung deutlich verringern und damit an die Steifigkeit in vertikaler Richtung annähern. So wird eine Erhöhung der Dauerfestigkeit des Gehäuses im Bereich der Öffnung um rund 30 Prozent und damit eine deutlich verbesserte Haltbarkeit erreicht, die mit der Haltbarkeit eines Gehäuses vergleichbar ist, das im Bereich der Öffnung eine zusätzliche Verstrebung aufweist. Zudem entfällt bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung meist die Notwendigkeit des manuellen Nachschweißens.
  • Um eine verbesserte Dauerfestigkeit bei gleichzeitiger sicherer Verbindung der Halbschalen zu gewährleisten, kann die Breite der Randabschnitte im Bereich der Öffnung etwa die Hälfte der normalen Breite der Randabschnitte betragen, vorteilhaft beträgt sie etwa ein Drittel der normalen Breite.
  • An dem erfindungsgemäßen Gehäuse ist wenigstens ein Rohr angebracht, welches mittels einer Schweißnaht mit dem Gehäuse verschweißt ist, wobei die Breite der Randabschnitte im Bereich der Öffnung maximal gleich der Höhe der Schweißnaht ist. Durch eine solche Ausgestaltung wird nicht nur die bereits beschriebene verbesserte Dauerfestigkeit erreicht, es kann zudem auch auf ein aufwendiges und teures manuelles Nachschweißen der stirnseitigen Ränder der Randabschnitte verzichtet werden. Die Halbschalen werden also an der Stirnseite des Gehäuses ausschließlich durch die ohnehin zur Anbringung des abgasführenden Rohrs benötigte Schweißnaht miteinander verbunden, wodurch ein vollständiges Verschließen des Gehäuses auf einfache, kostengünstige und zeitsparende Weise realisiert wird. Zusätzlich ist das erfindungsgemäße Gehäuse weniger anfällig für Rißbildung im Bereich der Schweißnaht.
  • Ein besonders günstiges Verhältnis von horizontaler zu vertikaler Steifigkeit, das zu einer optimalen Dauerfestigkeit des Gehäuses im Bereich der Öffnung führt, ergibt sich, wenn die Randabschnitte mit der Mittelachse des Rohrs einen Winkel von etwa 30° einschließen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnung. In dieser zeigen:
    • Figur 1 eine Teilschnittansicht eines Schalldämpfers mit einem Gehäuse nach dem Stand der Technik;
    • Figur 2 eine Teilschnittansicht eines Schalldämpfers mit einem Gehäuse gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
    • Figur 3 eine Teilschnittansicht eines Schalldämpfers mit einem Gehäuse mit daran angebrachtem Rohr gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
    • Figur 4 ein zweites Schalldämpfergehäuse nach dem Stand der Technik; und
    • Figur 5 ein Schalldämpfergehäuse gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Gehäuse 10 eines Schalldämpfers 1, das das in Figur 1 dargestellte Gehäuse 10 nach dem Stand der Technik ersetzt. Dabei tragen entsprechende Komponenten gleiche Bezugszeichen, und es wird im folgenden nur auf die Unterschiede des erfindungsgemäßen Gehäuses 10 zum Stand der Technik eingegangen. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, laufen beim Gehäuse 10 die Randabschnitte 20 an der Öffnung 18 aus, und die Breite der Randabschnitte 20 ist zur Öffnung 18 hin reduziert. Die Breite der Randabschnitte 20 ist in diesem Bereich so gewählt, daß sie an der Stirnseite S etwa die Hälfte, besser ein Drittel der normalen Breite der Randabschnitte beträgt, also in etwa 2 bis 4 mm. Durch eine solche Ausgestaltung der Randabschnitte 20 läßt sich eine deutlich geringere Steifigkeit in horizontaler Richtung erreichen, wodurch sich die Dauerfestigkeit des Gehäuses 10 im Bereich der Öffnung 18 um rund 30 Prozent erhöht.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gehäuses 10 wird offensichtlich, wenn am Gehäuse 10 ein abgasführendes Rohr 22 angebracht und mittels einer Schweißnaht 24 mit dem Gehäuse 10 verschweißt wird (Figur 3). Die Schweißnaht 24 weist dabei, ebenso wie die Öffnung 18, im wesentlichen die Form des Rohrquerschnitts auf. Aufgrund der reduzierten Breite der Randabschnitte 20 im Bereich der Öffnung 18, in die das Rohr 22 eingebracht wird, lassen sich mit der Schweißnaht 24 zugleich die gesamten stirnseitigen Bereiche X beider Randabschnitte 20 verschließen, ohne daß es nötig wäre, das Gehäuse 10 in seinem Stirnseitenbereich S separat nachzuschweißen.
  • Eine optimale Dauerfestigkeit des Gehäuses 10 läßt sich dadurch erreichen, daß die Randabschnitte 20 im Bereich der Öffnung 18 mit der Mittelachse des Rohrs 22 einen Winkel α von etwa 30° einschließen.
  • Figur 5 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gehäuses 30, das zwei separate Strömungswege 32 vorsieht und beispielsweise als Gehäuse eines Mittelschalldämpfers zum Einsatz kommt.
  • Auch das Gehäuse 30 besteht aus einer (nicht gezeigten) ersten Halbschale und einer darüberliegenden zweiten Halbschale 34, deren längsseitige Randabschnitte 36, wie schon mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 beschrieben, miteinander verbunden sind.
  • Im Vergleich zu einem Gehäuse 30 eines Mittelschalldämpfers gemäß dem Stand der Technik, das in Figur 4 gezeigt ist, fällt auf, daß die Randabschnitte 36 beim erfindungsgemäßen Gehäuse 30 (Figur 5) wiederum an den beiden Öffnungen 38 auslaufen und ihre Breite zu den Öffnungen 38 hin reduziert ist. Auch bei dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Winkel, den die Randabschnitte 36 mit der Mittelachse eines Rohrs, das in die jeweilige Öffnung 38 eingeführt werden kann, einschließen, etwa 30°. Auf diese Weise wird auch beim Gehäuse 30 eine deutlich verbesserte Dauerfestigkeit gegenüber dem Stand der Technik erzielt.

Claims (4)

  1. Gehäuse für ein Bauteil einer Abgasanlage, mit einer ersten (12) und einer zweiten Halbschale (34), die wenigstens abschnittsweise mittels eines Randabschnittes (20; 36) miteinander verbunden sind, und mit wenigstens einer Öffnung (18; 38) für ein Rohr (22), das mit dem Gehäuse (10; 30) verbunden werden soll,
    wobei sich eine Breite der Randabschnitte (20; 36) zur Öffnung (18; 38) hin verringert und die Randabschnitte (20; 36) an der Öffnung (18; 38) auslaufen,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (22) mittels einer Schweißnaht (24) mit dem Gehäuse (10; 30) verschweißt ist, wobei die Breite der Randabschnitte (20; 36) im Bereich der Öffnung (18; 38) maximal gleich der Höhe der Schweißnaht (24) ist.
  2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Randabschnitte (20; 36) im Bereich der Öffnung (18; 38) etwa die Hälfte der normalen Breite der Randabschnitte (20; 36) beträgt.
  3. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Randabschnitte (20; 36) im Bereich der Öffnung (18; 38) etwa ein Drittel der normalen Breite der Randabschnitte (20; 36) beträgt.
  4. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass äußere Ränder der Randabschnitte (20; 36) im Bereich der Öffnung (18; 38) mit der Mittelachse des Rohrs (22) einen Winkel von etwa 30° einschließen.
EP05850238A 2004-12-09 2005-12-07 Gehäuse für ein bauteil einer abgasanlage Revoked EP1828557B1 (de)

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EP (1) EP1828557B1 (de)
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CN (1) CN100497896C (de)
DE (1) DE102004059381A1 (de)
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