EP1882835A1 - Verfahren zum Verbinden einer Flanschplatte mit einem Abgas führenden Rohr und Flansch-Rohr-Verbindung - Google Patents

Verfahren zum Verbinden einer Flanschplatte mit einem Abgas führenden Rohr und Flansch-Rohr-Verbindung Download PDF

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EP1882835A1
EP1882835A1 EP07014579A EP07014579A EP1882835A1 EP 1882835 A1 EP1882835 A1 EP 1882835A1 EP 07014579 A EP07014579 A EP 07014579A EP 07014579 A EP07014579 A EP 07014579A EP 1882835 A1 EP1882835 A1 EP 1882835A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
flange
passage opening
pipe
collar
annular bead
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07014579A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Wecker
Christof Glodek
Christian Howe
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.)
Benteler Automobiltechnik GmbH
Original Assignee
Benteler Automobiltechnik GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1882835A1 publication Critical patent/EP1882835A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • 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
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • 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
    • F01N2450/00—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
    • F01N2450/20—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by mechanical joints, e.g. by deforming housing, tube, baffle plate or parts thereof

Definitions

  • the invention relates to a method for connecting a flange plate with an exhaust gas pipe according to the features in claim 1 and a flange-pipe connection according to the features in the preamble of claim 7.
  • Arrangements for guiding exhaust gases of an internal combustion engine are hollow structures with flanges usually attached at the end.
  • Such hollow structures are usually constructed with two shells and have an outer sheath and an inner sheath.
  • built exhaust manifolds are increasingly used as a substitute for cast iron manifold, which are usually joined together from a plurality of components welding technology. This also takes place against the background that in modern internal combustion engines higher Exhaust gas temperatures occur, which can cause durability issues with the currently used cast materials.
  • the use of built-in exhaust manifolds can achieve a weight reduction of about 50% compared to cast exhaust manifolds. This contributes advantageously to a reduction of the total vehicle weight and thus to the power savings.
  • a fundamental disadvantage of fusion welding is that weld spatter must adhere to the inner surfaces of the inner shell and must be subsequently removed. This is associated with a high reworking effort.
  • a welding process on the outer circumference of the shell, which is simultaneously melted by the outer shell of the inner shell, may not be controlled with the sufficient process reliability under certain circumstances.
  • the invention is based on the object to provide a method for connecting a flange plate with an exhaust gas pipe and a flange-pipe connection, which meet the desired requirements Tightness and strength under thermal cycling conditions and can be produced safely and inexpensively in mass production.
  • connection between the flange plate and the exhaust gas pipe is inexpensive to produce, avoids disadvantages that adhere to welding connections and welding connection methods and ensures high density and strength under thermal cycling conditions.
  • the method according to the invention can be applied not only to thick-walled flange plates, but also to flange plates of small wall thickness, in which the passage opening is produced by collar-pulling of a flange collar in the axial direction of the tube.
  • the edges of the passage opening are formed in this case on the one hand by a free collar of the flange collar and on the other hand by the transition region from the flange plate to the flange collar. This transition region is usually rounded, so that the flange can nestle against the rounding and therefore does not project beyond the flange plate.
  • Thicker flange plates may be provided with a chamfer for receiving the flange.
  • a sealing element can be inserted into a gap between the tube and the passage opening or the flange collar before the radial widening. Due to the axial tensile load of the tube during the radial expansion, the tube nestles with its outer side against the sealing element received in the gap. Of course, it is conceivable that the sealing element is clamped in a groove provided for this purpose in the passage opening.
  • the mold segment comprises a plurality of segments, which can be displaced outward for expansion in the radial direction, so that the outer contour of the mold with the Inside the tube comes into contact and thereby forms both the annular bead and the flange.
  • the individual segments can be displaced radially outward, for example via a cone slide. A number of 6 to 12 individual segments is considered sufficient to realize a uniform radial expansion.
  • alternative forming methods may also be used, such as e.g. Forming tools in which an elastomeric material is partially pressed radially outwards and thus ensures a flanging or annular bead in the exhaust gas pipe.
  • mechanical forming by means of individual expansion tools is a cost effective and effective alternative to hydroforming.
  • the invention also provides a flange-pipe connection made in the manner described above.
  • a flange-pipe connection between an exhaust-carrying pipe and a flange plate on the cylinder head of an internal combustion engine is characterized in that the flange plate is provided with a passage opening, in which the exhaust gas-carrying pipe is accommodated.
  • the tube is provided with an edge of the passage opening overarching annular bead and an outwardly directed curl at the other edge of the passage opening, so that the passage opening between the annular bead and the flange is clamped.
  • the annular bead and the flange are produced from the inside by means of a widening tool with mechanical widening of the exhaust-carrying tube.
  • the tube For a fixed connection, it is not necessary to reshape the tube particularly strong. Rather, it is already considered sufficient if the flange does not project beyond the outer circumference of a passage opening formed as a flange collar. The same applies to the flange, which must be dimensioned in its outer diameter not greater than the outer diameter of the flange collar to a safe, tensile and rotationally fixed grip of the exhaust gas pipe to the flange plate guarantee.
  • the degree of flanging or forming is merely to ensure that the flange-pipe connection is sufficiently strong and media-tight even under thermal cycling conditions. The degree of deformation can be adjusted so that, in particular in combination with the issued from the flange flange flange not only the tube is formed, but to a lesser extent, the flange collar, so that these components are under radially biased bias.
  • FIG. 1 shows two identical exhaust-gas-carrying tubes 1, which each engage in a passage opening 2 of a flange plate 3.
  • the flange plate 3 is in this embodiment, a head flange of an internal combustion engine.
  • the exhaust-carrying tubes 1 are surrounded by a total of an outer shell 4. It is attached to a circumferential web 5 of the flange plate 3.
  • the essence of the illustrated flange-pipe connection is that the tube 1 has an annular bead 6 and at a distance from the annular bead 6 has an end crimping 7, via which the tube 1 is held in the through hole 2 of the flange plate 3.
  • the annular bead 6 overlaps in this Embodiment, the upper edge of the thick-walled executed flange plate 3.
  • the flange 7 nestles against a lower edge 9 of the through hole 2.
  • FIG. 4 shows the sequence of the individual production steps in the time sequence from left to right.
  • the exhaust gas-carrying pipe 1 is received flush in the through hole 2 of the flange plate 11.
  • the flange plate 11 of Figure 4 differs from that of Figure 1 by their different thickness.
  • the flange plate 11 in Figure 4 is substantially thinner, so that a flange collar 12 is provided for producing a sufficiently strong flange-pipe connection, which is issued from the plane of the flange plate 11.
  • the passage opening 2 is thus formed, so to speak, by the flange collar 12, which is provided for better fixation of the exhaust-carrying pipe 1.
  • the free flange of the flange collar 12 which is uppermost in the image plane 4, forms the upper edge of the passage opening designated 8, while the transition region to the flange plate 11 forms the lower edge 9 of the passage opening 2.
  • the edges 8, 9 are used to fix the exhaust gas pipe 1.
  • FIGS. 2 and 3 After insertion of the tube 1 into the passage opening 2, the mold 10 shown in FIGS. 2 and 3 is introduced into the tube 1 from the flange plate 11.
  • Figure 2 shows the mold 10 before the beginning of the forming process.
  • a cone slide 13 is moved in the axial direction of the forming tool 10, ie in the axial direction of the tube 1, so that the forming tool 10 composed of individual segments 14 is widened in the radial direction (FIG. 3).
  • the individual segments 14 are based on the cone slide 13 and are due to the Konizietusch of Cone slide 13 pushed evenly outwards.
  • a crimping edge 15 of the forming tool 10 engages with the lower end of the tube 1 and expands it outwardly until it bears against the edge 9 of the flange plate 11.
  • the annular bead 6 is formed by a circumferential web 16 presses on the individual segments 14 above the edge 8 from the inside to the tube 1 and thereby the annular bead 6 ausformt.
  • the region of the molding tool 10 lying between the web 16 and the flanging edge 15 does not come into contact with the exhaust-carrying pipe 1 during the forming process.
  • FIG. 4 shows the flange-pipe connection produced according to this method, which is media-tight and at the same time has high strength even under thermal cycling.

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Abstract

Ein abgasführendes Rohr (1) wird mit einer Flanschplatte (3) verbunden, in dem das Rohr (1) in eine Durchgangsöffnung (2) der Flanschplatte (3) eingesetzt wird. Anschließend wird ein Formwerkzeug in das Rohr (1) eingeführt, mit welchem unter mechanischer, radialer Aufweitung eine Ringwulst (6) und eine endseitige Bördelung (7) hergestellt werden. Die Ringwulst (6) übergreift einen ersten Rand (8) der Durchgangsöffnung (2), wohingegen der Bördelung (7) den gegenüberliegenden Rand (9) der Durchgangsöffnung (2) übergreift. Auf diese Weise ist das Rohr (1) auszieh- und verdrehfest, sowie mediendicht mit der Flanschplatte (3) verbunden. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Flansch-Rohr-Verbindung, hergestellt nach diesem Verfahren, und schlägt ein geeignetes Aufweitwerkzeug vor.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden einer Flanschplatte mit einem abgasführenden Rohr gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 sowie eine Flansch-Rohr-Verbindung gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
  • Anordnungen zur Führung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine sind Hohlstrukturen mit in der Regel endseitig angefügten Flanschen. Derartige Hohlstrukturen sind in der Regel zweischalig aufgebaut und besitzen einen Außenmantel und einen Innenmantel. Für eine schnellere Aufheizung von Katalysatoren werden zunehmend als Ersatz für Gusskrümmer so genannte "gebaute Abgaskrümmer" eingesetzt, die in der Regel aus einer Mehrzahl von Bauteilen schweißtechnisch zusammengefügt werden. Dies erfolgt auch vor dem Hintergrund, dass bei modernen Verbrennungskraftmaschinen höhere Abgastemperaturen auftreten, was bei den derzeit verwendeten Gusswerkstoffen Probleme hinsichtlich der Dauerhaltbarkeit hervorrufen kann. Zudem lässt sich durch den Einsatz gebauter Abgaskrümmer eine Gewichtsreduktion von etwa 50 % gegenüber gegossenen Abgaskrümmern erzielen. Dies trägt vorteilhaft zu einer Reduzierung des Fahrzeuggesamtgewichts und damit zur Kraftersparnis bei.
  • Problematisch bei den bekannten Anordnungen, insbesondere bei luftspaltisolierten Hohlstrukturteilen mit einem Innenmantel und einem Außenmantel, ist die Anbindung an weitere Bauteile, wie zum Beispiel Flansche. Die am häufigsten für Bauteile von rohrartigen Hohlstrukturen angewandte Verbindungstechnik ist das Schmelzschweißen. Es muss jedoch ein in der Regel sehr dünnwandiger Innenmantel mit üblichen Dicken zwischen 0,3 mm bis 1,0 mm mit einem tragenden Außenmantel mit einer Dicke von etwa 1,5 mm bis 2,5 mm und natürlich mit dem Flansch verschweißt werden. Im Bereich eines Zylinderkopfs angeordnete Kopfflansche bzw. die dem Zylinderkopf angewandten Schlussflansche besitzen in üblicher Bauart Dicken von etwa 8,0 mm bis 12,0 mm.
  • Ein grundsätzlicher Nachteil beim Schmelzschweißen ist, dass Schweißspritzer auf den Innenflächen des Innenmantels anhaften und nachträglich entfernt werden müssen. Dies ist mit einem hohen Nacharbeitsaufwand verbunden. Ein Schweißvorgang am Außenumfang des Mantels, wobei gleichzeitig durch den Außenmantel der Innenmantel aufgeschmolzen wird, ist unter Umständen nicht mit der hinreichenden Prozesssicherheit beherrschbar.
  • Es sind auch Lösungen bekannt, bei denen das abgasführende Rohr nicht doppelwandig ausgeführt ist, sondern mit einem Außenmantel in Form einer Haube abgedeckt ist. Auch in diesem Fall musste das in der Regel sehr dünnwandige abgasführende Rohr mit dem Flansch verschweißt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Verbinden einer Flanschplatte mit einem abgasführenden Rohr sowie eine Flansch-Rohr-Verbindung aufzuzeigen, die den gewünschten Anforderungen hinsichtlich Dichtigkeit und Festigkeit unter thermischen Wechselbedingungen gerecht wird und sich in der Großserienanfertigung sicher und kostengünstig herstellen lässt.
  • Der verfahrensmäßige Teil der Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Maßnahmen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Der gegenständliche Teil der Aufgabe wird durch eine Flansch-Rohr-Verbindung gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 8 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche 2 bis 7 und 9 bis 13.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verbinden einer Flanschplatte mit einem abgasführenden Rohr ist vorgesehen, dass das Rohr in eine Durchgangsöffnung des Flansches eingesetzt wird. Anschließend wird ein Formwerkzeug in das Rohr eingeführt, welches dafür vorgesehen ist, das Rohr von innen bereichsweise mechanisch radial auszuweiten. Zum einen wird durch das Formwerkzeug eine, einen Rand der Durchgangsöffnung übergreifende, Ringwulst und zudem eine nach außen gerichtete Bördelung im Abstand zur Ringwulst und zwar an dem gegenüberliegenden Rand der Durchgangsöffnung hergestellt. Auf diese Weise werden die Ränder der Durchgangsöffnung zwischen der Ringwulst und der Bördelung eingeklemmt mit der Folge, dass das abgasführende Rohr unverlierbar zug- und drehfest in der Durchgangsöffnung gehalten ist.
  • Die Verbindung zwischen der Flanschplatte und dem abgasführenden Rohr ist kostengünstig herstellbar, vermeidet Nachteile, die schweißtechnischen Verbindungen sowie schweißtechnischen Verbindungsverfahren anhaften und gewährleistet hohe Dichtigkeit und Festigkeit unter thermischen Wechselbedingungen.
  • Grundsätzlich können auch mehrere abgasführende Rohre in einem Arbeitsgang mit einer Flanschplatte verbunden werden.
  • Als besonders zweckmäßig wird es angesehen, wenn die Ringwulst und die Bördelung gleichzeitig hergestellt werden. In diesem Fall kommt es zu einer axialen Zugbelastung des Rohrs in dem Bereich zwischen der Ringwulst und der Bördelung, so dass dieser Bereich durch die nach außen gerichtete Umformung fest gegen die Durchgangsöffnung gepresst wird. Auf diese Weise wird die Dichtigkeit der Verbindung gewährleistet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur bei dickwandigen Flanschplatten angewendet werden, sondern auch bei Flanschplatten geringer Wandstärke, bei denen die Durchgangsöffnung durch Kragenziehen eines Flanschkragens in Axialrichtung des Rohrs hergestellt wird. Die Ränder der Durchgangsöffnung werden in diesem Fall einerseits von einem freien Bund des Flanschkragens und andererseits von dem Übergangsbereich von der Flanschplatte zum Flanschkragen gebildet. Dieser Übergangsbereich ist in der Regel gerundet, so dass sich die Bördelung an die Rundung anschmiegen kann und daher nicht über die Flanschplatte vorsteht. Dickere Flanschplatten können zur Aufnahme der Bördelung mit einer Anfasung versehen sein.
  • Um die Dichtigkeit der formschlüssigen Verbindung zwischen dem abgasführenden Rohr und der Flanschplatte zu verbessern, kann vor der radialen Aufweitung ein Dichtungselement in einen Spalt zwischen dem Rohr und der Durchgangsöffnung bzw. dem Flanschkragen eingesetzt werden. Durch die axiale Zugbelastung des Rohrs während der radialen Aufweitung schmiegt sich das Rohr mit seiner Außenseite an das in dem Spalt aufgenommene Dichtungselement. Selbstverständlich ist es denkbar, dass das Dichtungselement in einer dafür vorgesehenen Nut in der Durchgangsöffnung geklammert ist.
  • Die radiale Aufweitung erfolgt mittels mechanischer Umformwerkzeuge, die in Art eines Dorns in das abgasführende Rohr eingesetzt werden. Eine mögliche Ausführungsform sieht vor, dass das Formwerkzeugsegment mehrere Segmente umfasst, die zur Aufweitung in Radialrichtung nach außen verlagert werden können, so dass die Außenkontur des Formwerkzeugs mit der Innenseite des Rohrs in Kontakt gelangt und dadurch sowohl die Ringwulst als auch die Bördelung ausformt. Die einzelnen Segmente können beispielsweise über einen Konusschieber radial nach außen verlagert werden. Eine Anzahl von 6 bis 12 Einzelsegmenten wird als ausreichend angesehen, um eine gleichmäßige Aufweitung in Radialrichtung zu realisieren.
  • Selbstverständlich können auch alternative Umformverfahren verwendet werden, wie z.B. Formwerkzeuge, bei welchen ein Elastomerwerkstoff bereichsweise radial nach außen gepresst wird und auf diese Weise für eine Bördelung bzw. Ringwulst in dem abgasführenden Rohr sorgt. In jedem Fall ist eine mechanische Umformung durch einzelne Aufweitwerkzeuge eine kostengünstige und effektive Alternative zur Innenhochdruckumformung.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch eine auf die vorbeschriebene Art und Weise hergestellte Flansch-Rohr-Verbindung. Eine solche Flansch-Rohr-Verbindung zwischen einem abgasführenden Rohr und einer Flanschplatte am Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die Flanschplatte mit einer Durchgangsöffnung versehen ist, in welche das abgasführende Rohr aufgenommen ist. Das Rohr ist mit einer einen Rand der Durchgangsöffnung übergreifenden Ringwulst und einer nach außen gerichteten Bördelung an dem anderen Rand der Durchgangsöffnung versehen, so dass die Durchgangsöffnung zwischen der Ringwulst und der Bördelung eingeklemmt ist. Wie zuvor beschrieben, werden die Ringwulst und die Bördelung unter mechanischer Aufweitung des abgasführenden Rohrs von innen mittels eines Aufweitwerkzeugs hergestellt.
  • Für eine feste Verbindung ist es nicht erforderlich, das Rohr besonders stark umzuformen. Vielmehr wird es bereits als ausreichend angesehen, wenn die Bördelung nicht über den Außenumfang einer als Flanschkragen ausgebildeten Durchgangsöffnung bevorsteht. Gleiches gilt auch für die Bördelung, die in ihrem Außendurchmesser nicht größer als der Außendurchmesser des Flanschkragens bemessen sein muss, um einen sicheren, zugfesten und verdrehfesten Halt des abgasführenden Rohrs an der Flanschplatte zu gewährleisten. Der Grad der Bördelung bzw. der Umformung soll lediglich sicherstellen, dass die Flansch-Rohr-Verbindung auch unter thermischen Wechselbedingungen hinreichend fest und zugleich mediendicht ist. Der Umformgrad kann dabei so eingestellt werden, dass insbesondere in Kombination mit dem aus der Flanschplatte ausgestellten Flanschkragen nicht nur das Rohr umgeformt wird, sondern in geringem Umfang auch der Flanschkragen, so dass diese Bauteile insgesamt unter radial gerichteter Vorspannung stehen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
    • Figur 1
    im Längsschnitt eine abgasführende Hohlstruktur mit einem Kopfflansch, zwei abgasführenden Rohren und einem Außenmantel;
    Figur 2
    ein Formwerkzeug zur Innenumformung eines abgasführenden Rohrs;
    Figur 3
    das Formwerkzeug der Figur 2 bei ausgefahrenem Konusschieber;
    Figur 4
    eine Abfolge von vier Prozessschritten zur Herstellung einer Flansch-Rohr-Verbindung.
  • Figur 1 zeigt zwei identische abgasführende Rohre 1, die jeweils in eine Durchgangsöffnung 2 einer Flanschplatte 3 greifen. Die Flanschplatte 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Kopfflansch einer Verbrennungskraftmaschine. Die abgasführenden Rohre 1 sind insgesamt von einer Außenschale 4 umgeben. Sie ist an einem umlaufenden Steg 5 der Flanschplatte 3 befestigt.
  • Das Wesentliche bei der dargestellten Flansch-Rohr-Verbindung ist, dass das Rohr 1 einen Ringwulst 6 sowie im Abstand zur Ringwulst 6 eine endseitige Bördelung 7 aufweist, über welche das Rohr 1 in der Durchgangsöffnung 2 der Flanschplatte 3 gehalten ist. Die Ringwulst 6 übergreift in diesem Ausführungsbeispiel den oberen Rand der dickwandig ausgeführten Flanschplatte 3. Die Bördelung 7 schmiegt sich an einen unteren Rand 9 der Durchgangsöffnung 2. Nachfolgend wird erläutert, wie die Ringwulst 6 und die Bördelung 7 hergestellt werden:
  • Die Figuren 2 und 3 zeigen eine mögliche Ausführungsform eines Formwerkzeugs 10, das zur mechanischen, radial nach außen gerichteten Aufweitung des abgasführenden Rohrs 1 verwendet wird. Figur 4 zeigt den Ablauf der einzelnen Fertigungsschritte in der zeitlichen Reihenfolge von links nach rechts. Zunächst wird das abgasführende Rohr 1 bündig in der Durchgangsöffnung 2 der Flanschplatte 11 aufgenommen. Die Flanschplatte 11 der Figur 4 unterscheidet sich von derjenigen der Figur 1 durch ihre unterschiedliche Dicke. Die Flanschplatte 11 in Figur 4 ist wesentlich dünner, so dass zur Herstellung einer hinreichend festen Flansch-Rohr-Verbindung ein Flanschkragen 12 vorgesehen ist, der aus der Ebene der Flanschplatte 11 ausgestellt ist. Die Durchgangsöffnung 2 wird dadurch gewissermaßen von dem Flanschkragen 12 gebildet, der zur besseren Fixierung des abgasführenden Rohrs 1 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform bildet der in der Bildebene 4 obere, freie Bund des Flanschkragens 12 den mit 8 bezeichneten oberen Rand der Durchgangsöffnung, während der Übergangsbereich zur Flanschplatte 11 den unteren Rand 9 der Durchgangsöffnung 2 bildet. Die Ränder 8, 9 dienen zur Fixierung des abgasführenden Rohrs 1.
  • Nach dem Einführen des Rohrs 1 in die Durchgangsöffnung 2 wird von der Flanschplatte 11 her das in den Figuren 2 und 3 dargestellte Formwerkzeug 10 in das Rohr 1 eingeführt. Figur 2 zeigt das Formwerkzeug 10 vor Beginn des Umformvorgangs. Zur Durchführung der radialen Aufweitung wird ein Konusschieber 13 in Axialrichtung des Formwerkzeugs 10 bewegt, d.h. in diesem Ausführungsbeispiel in Axialrichtung des Rohrs 1, so dass das aus einzelnen Segmenten 14 zusammengesetzte Formwerkzeug 10 in Radialrichtung aufgeweitet wird (Figur 3). Die einzelnen Segmente 14 stützen sich an dem Konusschieber 13 ab und werden auf Grund der Konizietät des Konusschiebers 13 gleichmäßig nach außen gedrängt. Dadurch gelangt eine Bördelkante 15 des Formwerkzeugs 10 mit dem unteren Ende des Rohrs 1 in Eingriff und weitet dieses nach außen auf, bis es an dem Rand 9 der Flanschplatte 11 anliegt. Gleichzeitig wird aber auch die Ringwulst 6 ausgeformt, indem ein umlaufender Steg 16 an den einzelnen Segmenten 14 oberhalb des Randes 8 von innen auf das Rohr 1 drückt und dadurch die Ringwulst 6 ausformt. Der zwischen dem Steg 16 und der Bördelkante 15 liegende Bereich des Formwerkzeugs 10 tritt während des Umformvorgangs nicht in Kontakt mit dem abgasführenden Rohr 1.
  • Die ganz rechte Darstellung in Figur 4 zeigt schließlich die nach diesem Verfahren fertig hergestellte Flansch-Rohr-Verbindung, die mediendicht ist und zugleich eine hohe Festigkeit auch unter thermischer Wechselbeanspruchung aufweist.
    • Bezugszeichen:
    • 1 -
    Abgasführendes Rohr
    2 -
    Durchgangsöffnung
    3 -
    Flanschplatte
    4 -
    Außenschale
    5 -
    Steg
    6 -
    Ringwulst
    7 -
    Bördelung
    8 -
    Rand
    9 -
    Rand
    10 -
    Formwerkzeug
    11 -
    Flanschplatte
    12 -
    Flanschkragen
    13 -
    Konusschieber
    14 -
    Segment
    15 -
    Bördelkante
    16 -
    Steg

Claims (13)

  1. Verfahren zum Verbinden einer Flanschplatte mit einem abgasführenden Rohr (1), bei welchem das Rohr (1) in eine Durchgangsöffnung (2) der Flanschplatten (3, 11) eingesetzt wird und anschließend ein Formwerkzeug (10) in das Rohr (1) eingeführt wird, mit welchem unter mechanischer radialer Aufweitung eine einen Rand (8) der Durchgangsöffnung (2) übergreifende Ringwulst (6) und eine nach außen gerichtete Bördelung (7) an dem gegenüberliegenden Rand (9) der Durchgangsöffnung (2) ausgeformt werden, so dass die Ränder (8, 9) der Durchgangsöffnung (2) zwischen der Ringwulst (6) und der Bördelung (7) eingeklemmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringwulst (6) und die Bördelung (7) gleichzeitig hergestellt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (2) durch Kragenziehen eines Flanschkragens (12) hergestellt wird, wobei die Ränder (8, 9) der Durchgangsöffnung (2) einerseits von einem freien Bund des Flanschkragens (12) und andererseits von dem Übergangsbereich zur Flanschplatte (11) gebildet werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor der radialen Aufweitung ein Dichtungselement in einen Spalt zwischen dem Rohr (1) und der Durchgangsöffnung (2) gelegt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufweitung ein aus Segmenten (14) zusammengesetztes Formwerkzeug (10) verwendet wird, dessen Segmente (14) zur Aufweitung in Radialrichtung nach außen verlagert werden, so dass die Außenkontur des Formwerkzeugs (10) die Ringwulst (6) und die Bördelung (7) ausformt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (14) über einen Konusschieber (13) radial nach außen verlagert werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formwerkzeug verwendet wird, bei welchem zum Aufweiten ein Elastomerwerkstoff radial nach außen gepresst wird.
  8. Flansch-Rohr-Verbindung zwischen einem abgasführenden Rohr (1) und einer Flanschplatte (3, 11) am Zylinderkopf einer VerbrennungsKraftmaschine, wobei die Flanschplatte (3, 11) mit einer Durchgangsöffnung (2) versehen ist, in welcher das abgasführende Rohr (1) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1) unter mechanischer Aufweitung mit einer einen Rand (8) der Durchgangsöffnung (2) übergreifenden Ringwulst (6) und einer nach außen gerichteten Bördelung (7) an dem anderen Rand (9) der Durchgangsöffnung (2) versehen ist, so dass die Durchgangsöffnung (2) zwischen der Ringwulst (6) und der Bördelung (7) eingeklemmt ist.
  9. Flansch-Rohr-Verbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (2) von einem gegenüber der Flanschplatte (11) ausgestellten Flanschkragens (12) gebildet ist, wobei die Ränder (8, 9) der Durchgangsöffnung (2) einerseits von einem freien Bund des Flanschkragens (12) und andererseits von dem Übergangsbereich zur Flanschplatte (11) gebildet sind.
  10. Flansch-Rohr-Verbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringwulst (6) nicht über den Außenumfang des Flanschkragens (12) vorsteht.
  11. Flansch-Rohr-Verbindung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bördelung (7) in ihrem Außendurchmesser nicht größer ist als der Außendurchmesser des Flanschkragens (12).
  12. Flansch-Rohr-Verbindung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Spalt zwischen dem Rohr (1) und der Durchgangsöffnung (2) ein Dichtungselement angeordnet ist.
  13. Flansch-Rohr-Verbindung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie mediendicht ist.
EP07014579A 2006-07-25 2007-07-25 Verfahren zum Verbinden einer Flanschplatte mit einem Abgas führenden Rohr und Flansch-Rohr-Verbindung Withdrawn EP1882835A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610034865 DE102006034865B4 (de) 2006-07-25 2006-07-25 Verfahren zum Verbinden einer Flanschplatte mit einem abgasführenden Rohr und Flansch-Rohr-Verbindung

Publications (1)

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