EP2474722A2 - Flanschbauteil und Herstellungsverfahren - Google Patents

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EP2474722A2
EP2474722A2 EP12150601A EP12150601A EP2474722A2 EP 2474722 A2 EP2474722 A2 EP 2474722A2 EP 12150601 A EP12150601 A EP 12150601A EP 12150601 A EP12150601 A EP 12150601A EP 2474722 A2 EP2474722 A2 EP 2474722A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flange
pot
pipe section
collar
piece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12150601A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2474722A3 (de
Inventor
Markus Schmitt
Michael Schmidt
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 Exhaust Technology GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by J Eberspaecher GmbH and Co KG filed Critical J Eberspaecher GmbH and Co KG
Publication of EP2474722A2 publication Critical patent/EP2474722A2/de
Publication of EP2474722A3 publication Critical patent/EP2474722A3/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • 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
    • F01N13/1805—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
    • 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
    • F01N13/1872—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly the assembly using stamp-formed parts or otherwise deformed sheet-metal

Definitions

  • the present invention relates to a flange component for a component of an exhaust system for an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle.
  • the present invention also relates to an exhaust gas treatment device equipped with at least one such flange component and to an exhaust system equipped with at least one such flange component. Furthermore, the present invention relates to a method for producing such a flange component.
  • a flow guidance function is to be assigned to the flange
  • a pipe piece to the flange which projects from the flange with a longitudinal central axis perpendicular to a flange plane from the flange.
  • Such a pipe piece can be welded to the flange, for example.
  • the pipe section can serve, for example, as an inner wall for the realization of an air gap insulation and / or as an inlet funnel or outlet funnel.
  • the present invention is concerned with the problem of providing an improved embodiment for such a flange component or for an exhaust gas treatment device equipped therewith or for a production method suitable therefor, which is characterized in particular in that the flange component comparatively can be produced inexpensively.
  • the invention is based on the general idea to produce the flange with the flange and the pipe piece of a single piece of sheet metal by forming.
  • the thus configured as a one-piece or one-piece, integral sheet-metal molded flange component can be produced particularly easily by means of forming technology.
  • thermoforming methods are suitable for molding the flange component.
  • Such forming processes can be realized comparatively inexpensively.
  • the flange may have a ring portion which surrounds the tubular piece in a ring-shaped closed manner.
  • the annular region can be designed annular. This allows the flange to stiffen the tube at the transition to the flange.
  • the flange may have a plurality of circumferentially distributed, radially outwardly projecting mounting portions, with which the flange is fastened to a flange complementary to the flange. Since the flange in this way protrudes radially outward only in the region of the connection points to the mating flange, it otherwise builds comparatively compact, lightweight and, accordingly, inexpensive.
  • the attachment regions can each have at least one attachment opening through which, for example, a screw connection can be realized.
  • the attachment areas can protrude in particular from the ring area, expediently radially, to the outside.
  • the flange may have radially outwardly a flange collar which projects from the flange on the same side as the pipe piece.
  • a flange collar which projects from the flange on the same side as the pipe piece.
  • the tube piece axially spaced from the flange may have a closed circumferential, inwardly projecting annular step. With the help of such an annular step and the pipe section can be stabilized or stiffened distal to the flange.
  • the pipe section from the flange plane to the annular step is cylindrical or substantially cylindrical.
  • the pipe section is particularly simple and therefore inexpensive by Deep drawing can be produced.
  • a slight conicity of the pipe section can hardly be avoided due to the production, so that the pipe section is then not perfectly cylindrical, but only substantially cylindrical.
  • the pipe section may have a pipe piece collar which protrudes from the ring step on a side facing away from the flange, wherein this pipe section collar also has a longitudinal central axis perpendicular to the flange plane.
  • this pipe section collar also has a longitudinal central axis perpendicular to the flange plane.
  • the longitudinal center axes of the tube piece collar and the tube piece coincide, so that tube piece and tube piece collar are arranged coaxially. Since the tube piece collar protrudes from the, in particular radially, inwardly projecting annular step in the axial direction, the tube piece collar has at least a smaller inner cross-section than the remaining piece of pipe between annular step and flange.
  • the tube piece collar can be configured cylindrical or substantially cylindrical.
  • a slight conicity of the tube piece collar can hardly be avoided due to the production, so that the tube piece collar is then not perfectly cylindrical, but only substantially cylindrical.
  • the pipe section may be cylindrical or conical, at least between flange and ring step.
  • the pipe collar piece can be cylindrical or conical.
  • the cross section of the pipe section and / or the pipe piece collar can be configured circular or elliptical or oval.
  • a conical pipe section and / or conical pipe collar in particular a funnel shape for the pipe section can be realized.
  • a funnel configuration also results in the case when the pipe section and the Pipe collar are configured substantially cylindrical. If the flange is made by deep drawing, both the pipe section and the optionally existing pipe neck collar inevitably have a certain taper in order to facilitate a final forming of the formed flange of each thermoforming tool.
  • An inventive manufacturing method is characterized in that from a flat blank made of sheet metal by deep-drawing a pot is formed, which has a flat bottom at one axial end and a flat, radially outwardly projecting pot edge at the other axial end, wherein pot bottom and pot edge by a Tubular body forming pot wall are interconnected.
  • this intermediate product namely the pot, the flange component presented here can now be produced particularly easily.
  • an inner pot region can be cut out of the bottom of the pot, for example by a punching process, and an outer edge region can be cut off from the pot edge, for example by means of a stamping process.
  • this separation step remains from the pot a radially inwardly projecting Topfêtrest and a radially outwardly projecting edge of the pot rim.
  • this separation process can be linked to a further forming process.
  • a flange can be formed from the pot edge rest by deep drawing, which extends in a flange plane.
  • an axial end section of the tubular body can be formed from the pot bottom residue by deep drawing.
  • the abovementioned ring step and the tube piece collar can be formed on the axial end section of the tube body. This is the reshaping the pot bottom residue to the end portion expediently designed so that a radially outer region of the pot bottom rest forms an inwardly projecting annular step of the pot wall, while a radially inner region of the pot bottom rest forms a protruding from the annular step and pointing away from the flange pipe collar.
  • An exhaust gas treatment device is characterized by a housing for accommodating at least one exhaust gas treatment element from the group particle filter, catalytic converter and silencer. At least one connection is formed on this housing, through which exhaust gas can enter into the housing (inlet connection) or through which exhaust gas can exit from the housing (outlet connection).
  • a flange component of the type described above is provided at the respective connection.
  • the respective connection may have the respective flange component. It is also possible to form the respective connection by the respective flange component.
  • An exhaust system according to the invention comprises at least one exhaust gas treatment device of the aforementioned type.
  • a flange component 1 comprises a flange 2 and a pipe piece 3.
  • the flange component 1 can be used in a component of an exhaust system, for example at an inlet connection or at an outlet connection.
  • the exhaust system is used in an internal combustion engine, which may be arranged in particular in a motor vehicle, for discharging combustion exhaust gases.
  • the flange 2 extends in a flange plane 4.
  • the pipe section 3 has a longitudinal central axis 5, which is perpendicular to the flange 4. Accordingly, the pipe section 3 is on one side of the flange 4 from the flange 2 from.
  • the flange component 1 presented here is designed as an integral sheet metal body, which consists of a single, in Fig. 2 produced in the raw state sheet metal piece 6 is made by forming.
  • the flange 2 has an annular region 7, which surrounds the tubular piece 3 in an annular manner.
  • the ring portion 7 is configured annular.
  • the flange 2 also has a plurality of attachment portions 8 distributed in the circumferential direction.
  • the attachment regions 8 are also located in the flange plane 4 and project radially outwards from the annular region 7.
  • the flange 1 can be attached to a flange 2 complementary, not shown here counter flange.
  • the respective attachment region 8 may include a fastening opening 9, through which, for example, a screwing of the flange 2 with said counter flange can be realized.
  • the flange 2 also has a flange collar 10, which is formed radially on the outside of the flange 2 and protrudes on the same side as the pipe section 3 from the flange 2.
  • the flange collar 10 expediently runs closed in the circumferential direction.
  • the flange collar 10 is arranged radially outside along the annular region 7, enclosing the fastening regions 8.
  • the flange collar 10 is formed by an angled edge of the flange 4 outer edge of the flange 2.
  • the pipe section 3 adjoins the radially inner end of the annular region 7 and has axially spaced from the flange 2, that is, a distal to the flange 2 a Ring stage 11, which rotates closed in the circumferential direction and also protrudes inward.
  • the ring stage 11 is arranged coaxially to the longitudinal central axis 5.
  • a pipe piece collar 12 connects to the rest of the pipe section 3.
  • the tube piece collar 12 forms a part of the tube piece 3, namely the axial end of the tube piece 3 which is distal with respect to the flange 2.
  • Said tube piece collar 12 stands axially against a side remote from the flange 2 from the ring step 11.
  • a longitudinal central axis 13 of the tube piece collar 12 advantageously coincides with the longitudinal central axis 5 of the remaining tube piece 3.
  • the pipe section collar 12 extends coaxially with the pipe section 3.
  • the longitudinal center axis 13 of the pipe section collar 12 is perpendicular to the flange 4.
  • the pipe section 3 is cylindrical or slightly conical.
  • the pipe section collar 12 may in turn be configured cylindrical or slightly conical.
  • pipe piece 3 and pipe piece collar 12 each have circular cross-sections.
  • a dome can be formed on the pipe section 3 in a region 14, via which a probe can be connected to the flange component 1.
  • This dome can also be formed integrally on the flange component 1, for example by means of forming technology.
  • Fig. 2 shows a metal sheet 15 which is fed in a feed direction 16 a forming tool or performed by a forming tool.
  • this metal sheet 15 rectangular or square track sections 17 follow each other endlessly. These track sections 17 are dimensioned so that in each case a circular Sheet metal piece 6 is punched out of it. After punching out the sheet metal piece 6 remains in the web section 17 a complementary circular opening 18.
  • the sheet metal piece 6 forms a blank 19, which is flat in the initial state.
  • Fig. 3 is formed from the flat blank 19 by deep drawing a pot 20.
  • the pot 20 has at one axial end a flat pot bottom 21 and at the other axial end a flat, radially outwardly projecting pot edge 22.
  • Cup bottom 21 and pot rim 22 are connected by an annular or sleeve-shaped pot wall 23, which is already a basic shape of the tubular body. 3 forms.
  • the deep drawing of the pot 20 can be done in several stages. For example, shows Fig. 3 the result of a preliminary stage while Fig. 4 shows the result of a final stage, which can also be called a look-up stage. Recognizable is the pot 20 according to Fig. 4 extends the pot wall 23 in the axial direction.
  • Fig. 8 generates the mounting holes 9, whereby the flange 2 and thus also the flange 1 is completed.
  • the production of the fastening openings 9 can also be carried out simultaneously with the shaping of the flange collar 10 and / or of the tube piece collar 12.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flanschbauteil (1) für eine Komponente einer Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Flansch (2), der sich in einer Flanschebene (4) erstreckt, und mit einem Rohrstück (3), das vom Flansch (2) mit einer senkrecht auf der Flanschebene (4) stehenden Längsmittelachse (5) absteht. Eine preiswerte Herstellbarkeit ergibt sich, wenn das Flanschbauteil (1) ein aus einem einzigen Metallblechstück (6) durch Umformung hergestellter Blechformkörper ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flanschbauteil für eine Komponente einer Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine mit wenigstens einem solchen Flanschbauteil ausgestattete Abgasbehandlungseinrichtung sowie eine mit wenigstens einem solchen Flanschbauteil ausgestattete Abgasanlage. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Flanschbauteils.
  • Bei Abgasanlagen von Brennkraftmaschinen kommt es hin und wieder vor, dass einzelne Komponenten, wie zum Beispiel Abgasrohre und Gehäuse von Abgasbehandlungseinrichtungen, wie zum Beispiel Katalysatoren, Partikelfilter und Schalldämpfer, aneinander befestigt werden müssen. Hierzu können grundsätzlich Flansche zum Einsatz kommen.
  • Für den Fall, dass dem Flansch eine Strömungsführungsfunktion zugeordnet werden soll, ist es grundsätzlich möglich, am Flansch ein Rohrstück anzubringen, das vom Flansch mit einer senkrecht auf einer Flanschebene stehenden Längsmittelachse vom Flansch absteht. Ein derartiges Rohrstück kann zum Beispiel an den Flansch angeschweißt werden. Das Rohrstück kann beispielsweise als Innenwand zur Realisierung einer Luftspaltisolation und/oder als Einlauftrichter oder Auslauftrichter dienen.
  • Um das Rohrstück hinreichend prozesssicher am Flansch anschweißen zu können, benötigt es eine vergleichsweise große Wandstärke. Damit sich außerdem beim Anschweißen des Rohrstücks der Flansch nicht übermäßig verzieht, muss der Flansch ebenfalls eine vergleichsweise große Wandstärke besitzen. Insgesamt wird das aus Flansch und Rohrstück gebildete Flanschbauteil vergleichsweise teuer.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein derartiges Flanschbauteil bzw. für eine damit ausgestattete Abgasbehandlungseinrichtung bzw. für eine damit ausgestattete Abgasanlage bzw. für ein hierfür geeignetes Herstellungsverfahren eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sich das Flanschbauteil vergleichsweise preiswert herstellen lässt.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Flanschbauteil mit dem Flansch und dem Rohrstück aus einem einzigen Metallblechstück durch Umformung herzustellen. Das somit als einteiliger oder einstückiger, integraler Blechformkörper ausgestaltete Flanschbauteil lässt sich besonders einfach mittels Umformtechnik herstellen. Insbesondere eignen sich Tiefziehverfahren zum Formen des Flanschbauteils. Derartige Umformverfahren lassen sich vergleichsweise preiswert realisieren. Gleichzeitig ist es nunmehr möglich, für den Flansch und für das Rohrstück vergleichsweise geringe Wandstärken vorzusehen, wodurch das Flanschbauteil leichter und preiswerter herstellbar ist. Insgesamt ergibt sich ein enormer Kostenvorteil für das durch Umformung hergestellte leichte Flanschbauteil gegenüber einem herkömmlichen, gebauten schweren Flanschbauteil.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Flansch einen das Rohrstück ringförmig geschlossen umschließenden Ringbereich aufweisen. Insbesondere kann der Ringbereich kreisringförmig konzipiert sein, beispielsweise dann, wenn das Rohrstück einen kreisförmigen Querschnitt besitzt. Hierdurch kann der Flansch das Rohrstück am Übergang zum Flansch aussteifen.
  • Der Flansch kann mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, radial nach außen abstehende Befestigungsbereiche aufweisen, mit denen das Flanschbauteil an einem zum Flansch komplementären Gegenflansch befestigbar ist. Da der Flansch auf diese Weise nur im Bereich der Verbindungsstellen zum Gegenflansch radial nach außen absteht, baut er im Übrigen vergleichsweise kompakt, leicht und dementsprechend preiswert. Die Befestigungsbereiche können jeweils zumindest eine Befestigungsöffnung aufweisen, durch die hindurch beispielsweise eine Verschraubung realisierbar ist. Die Befestigungsbereiche können insbesondere vom Ringbereich, zweckmäßig radial, nach außen abstehen.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann der Flansch radial außen einen Flanschkragen aufweisen, der auf der gleichen Seite wie das Rohrstück vom Flansch absteht. Mit Hilfe eines derartigen Flanschkragens kann der Flansch, insbesondere der Ringbereich, intensiv ausgesteift werden. Dies gilt umso mehr, wenn der Flanschkragen gemäß einer Option in der Umfangsrichtung geschlossen umläuft.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann das Rohrstück axial beabstandet zum Flansch eine geschlossen umlaufende, nach innen vorstehende Ringstufe aufweisen. Mit Hilfe einer derartigen Ringstufe kann auch das Rohrstück distal zum Flansch stabilisiert bzw. ausgesteift werden.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich, wenn das Rohrstück von der Flanschebene bis zur Ringstufe zylindrisch bzw. im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet ist. Hierdurch ist das Rohrstück besonders einfach und somit preiswert durch Tiefziehen herstellbar. Vorzugsweise beim Tiefziehen kann eine geringfügige Konizität des Rohrstücks herstellungsbedingt kaum vermieden werden, so dass das Rohrstück dann nicht perfekt zylindrisch, sondern nur im Wesentlichen zylindrisch ist.
  • Entsprechend einer speziellen Weiterbildung kann das Rohrstück einen Rohrstückkragen aufweisen, der an einer vom Flansch abgewandten Seite von der Ringstufe absteht, wobei dieser Rohrstückkragen ebenfalls eine senkrecht auf der Flanschebene stehende Längsmittelachse besitzt. Somit fallen insbesondere die Längsmittelachsen des Rohrstückkragens und des Rohrstücks zusammen, so dass Rohrstück und Rohrstückkragen koaxial angeordnet sind. Da der Rohrstückkragen von der, insbesondere radial, nach innen vorstehenden Ringstufe in axialer Richtung absteht, besitzt der Rohrstückkragen jedenfalls einen kleineren Innenquerschnitt als das übrige Rohrstück zwischen Ringstufe und Flansch.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Rohrstückkragen zylindrisch bzw. im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet sein. Vorzugsweise beim Tiefziehen kann eine geringfügige Konizität des Rohrstückkragens herstellungsbedingt kaum vermieden werden, so dass der Rohrstückkragen dann nicht perfekt zylindrisch, sondern nur im Wesentlichen zylindrisch ist.
  • Das Rohrstück kann zylindrisch oder konisch ausgestaltet sein, zumindest zwischen Flansch und Ringstufe. Auch der Rohrstückkragen kann zylindrisch oder konisch ausgestaltet sein. Der Querschnitt des Rohrstücks und/oder des Rohrstückkragens kann dabei kreisförmig oder elliptisch oder oval konfiguriert sein.
  • Durch ein konisches Rohrstück und/oder konischen Rohrstückkragen kann insbesondere eine Trichterform für das Rohrstück realisiert werden. Eine derartige Trichterkonfiguration ergibt sich auch für den Fall, wenn das Rohrstück und der Rohrstückkragen im Wesentlichen zylindrisch konfiguriert sind. Sofern das Flanschbauteil durch Tiefziehen hergestellt ist, besitzen sowohl das Rohrstück als auch der gegebenenfalls vorhandene Rohrstückkragen zwangsläufig eine gewisse Konizität, um ein Endformen des umgeformten Flanschbauteils vom jeweiligen Tiefziehwerkzeug zu erleichtern.
  • Ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren charakterisiert sich dadurch, dass aus einem ebenen Rohling aus Metallblech durch Tiefziehen ein Topf geformt wird, der an dem einen Axialende einen ebenen Topfboden und am anderen Axialende einen ebenen, radial nach außen abstehenden Topfrand aufweist, wobei Topfboden und Topfrand durch eine einen Rohrkörper bildende Topfwand miteinander verbunden sind. Ausgehend von diesem Zwischenprodukt, nämlich dem Topf, kann nun das hier vorgestellte Flanschbauteil besonders einfach hergestellt werden.
  • Beispielsweise kann aus dem Topfboden ein innenliegender Topfbereich ausgeschnitten, zum Beispiel durch einen Stanzvorgang, und vom Topfrand ein außenliegender Randbereich abgeschnitten werden, zum Beispiel mittels eines Stanzvorgangs. Nach diesem Trennschritt verbleibt vom Topf ein radial nach innen abstehender Topfbodenrest sowie ein radial nach außen abstehender Topfrandrest. Grundsätzlich kann dieser Trennvorgang mit einem weiteren Umformvorgang verknüpft sein.
  • In einem weiteren Schritt kann aus dem Topfrandrest durch Tiefziehen ein Flansch geformt werden, der sich in einer Flanschebene erstreckt. Aus dem Topfbodenrest kann dagegen durch Tiefziehen ein axialer Endabschnitt des Rohrkörpers geformt werden. Insbesondere lässt sich beim Tiefziehen des axialen Endabschnitts die zuvor genannte Ringstufe und der Rohrstückkragen am axialen Endabschnitt des Rohrkörpers ausformen. Hierzu wird das Umformen des Topfbodenrests zum Endabschnitt zweckmäßig so gestaltet, dass ein radial außenliegender Bereich des Topfbodenrests eine von der Topfwand nach innen vorstehende Ringstufe bildet, während ein radial innenliegender Bereich des Topfbodenrests einen von der Ringstufe abstehenden und vom Flansch wegweisenden Rohrstückkragen bildet.
  • Eine erfindungsgemäße Abgasbehandlungseinrichtung charakterisiert sich durch ein Gehäuse zur Aufnahme wenigstens eines Abgasbehandlungselements aus der Gruppe Partikelfilter, Katalysator und Schalldämpfer. An diesem Gehäuse ist zumindest ein Anschluss ausgebildet, durch den Abgas in das Gehäuse eintreten kann (Einlassanschluss) oder durch den Abgas aus dem Gehäuse austreten kann (Auslassanschluss). An dem jeweiligen Anschluss ist ein Flanschbauteil der vorbeschriebenen Art vorgesehen. Dabei kann der jeweilige Anschluss das jeweilige Flanschbauteil aufweisen. Ebenso ist es möglich, den jeweiligen Anschluss durch das jeweilige Flanschbauteil zu bilden.
  • Eine erfindungsgemäße Abgasanlage umfasst wenigstens eine Abgasbehandlungseinrichtung der vorgenannten Art.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch
    • Fig. 1
    eine isometrische Ansicht eines Flanschbauteils,
    Fig. 2
    eine Draufsicht auf eine Blechbahn zur Herstellung der Flanschbauteile,
    Fig. 3-8
    isometrische Ansichten des Flanschbauteils während eines Herstellungsprozesses, bei verschiedenen Fertigungszuständen.
  • Entsprechend Fig. 1 umfasst ein Flanschbauteil 1 einen Flansch 2 und ein Rohrstück 3. Das Flanschbauteil 1 kann bei einer Komponente einer Abgasanlage Verwendung finden, zum Beispiel an einem Einlassanschluss oder an einem Auslassanschluss. Die Abgasanlage dient bei einer Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, zum Abführen von Verbrennungsabgasen.
  • Der Flansch 2 erstreckt sich in einer Flanschebene 4. Das Rohrstück 3 besitzt eine Längsmittelachse 5, die senkrecht auf der Flanschebene 4 steht. Dementsprechend steht das Rohrstück 3 an einer Seite der Flanschebene 4 vom Flansch 2 ab.
  • Das hier vorgestellte Flanschbauteil 1 ist als integraler Blechformkörper konzipiert, der aus einem einzigen, in Fig. 2 im Rohzustand gezeigten Metallblechstück 6 durch Umformung hergestellt ist.
  • Gemäß Fig. 1 weist der Flansch 2 einen Ringbereich 7 auf, der das Rohrstück 3 ringförmig geschlossen umschließt. Im Beispiel ist der Ringbereich 7 kreisringförmig ausgestaltet. Der Flansch 2 weist außerdem mehrere Befestigungsbereiche 8 auf, die in der Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Die Befestigungsbereiche 8 liegen ebenfalls in der Flanschebene 4 und stehen radial nach außen vom Ringbereich 7 ab. Mit Hilfe dieser Befestigungsbereiche 8 kann das Flanschbauteil 1 an einem zum Flansch 2 komplementären, hier nicht gezeigten Gegenflansch befestigt werden. Beispielsweise kann der jeweilige Befestigungsbereich 8 eine Befestigungsöffnung 9 enthalten, durch welche hindurch beispielsweise eine Verschraubung des Flansches 2 mit besagtem Gegenflansch realisierbar ist.
  • Im gezeigten Beispiel sind ohne Beschränkung der Allgemeinheit genau vier Befestigungsbereiche 8 am Flansch 2 ausgebildet.
  • Der Flansch 2 weist außerdem einen Flanschkragen 10 auf, der radial außen am Flansch 2 ausgeformt ist und auf der gleichen Seite wie das Rohrstück 3 vom Flansch 2 absteht. Der Flanschkragen 10 läuft zweckmäßig in der Umfangsrichtung geschlossen um. Im Beispiel ist der Flanschkragen 10 radial außen entlang des Ringbereichs 7, die Befestigungsbereiche 8 einfassend angeordnet. Insbesondere ist der Flanschkragen 10 durch einen von der Flanschebene 4 abgewinkelten Außenrand des Flansches 2 gebildet.
  • Das Rohrstück 3 schließt an das radial innenliegende Ende des Ringbereichs 7 an und besitzt axial beabstandet zum Flansch 2, also distal zum Flansch 2 eine Ringstufe 11, die in der Umfangsrichtung geschlossen umläuft und außerdem nach innen vorsteht. Die Ringstufe 11 ist dabei koaxial zur Längsmittelachse 5 angeordnet. An dieser Ringstufe 11 schließt ein Rohrstückkragen 12 an das übrige Rohrstück 3 an. Der Rohrstückkragen 12 bildet dabei einen Bestandteil des Rohrstücks 3, nämlich das bezüglich des Flansches 2 distale Axialende des Rohrstücks 3. Besagter Rohrstückkragen 12 steht dabei an einer vom Flansch 2 abgewandten Seite von der Ringstufe 11 axial ab. Eine Längsmittelachse 13 des Rohrstückkragens 12 fällt zweckmäßig mit der Längsmittelachse 5 des übrigen Rohrstücks 3 zusammen. Somit erstreckt sich der Rohrstückkragen 12 koaxial zum Rohrstück 3. In der Folge steht auch die Längsmittelachse 13 des Rohrstückkragens 12 senkrecht auf der Flanschebene 4.
  • Das Rohrstück 3 ist zylindrisch oder leicht konisch ausgestaltet. Der Rohrstückkragen 12 kann seinerseits zylindrisch oder leicht konisch ausgestaltet sein. Im Beispiel besitzen Rohrstück 3 und Rohrstückkragen 12 jeweils kreisförmige Querschnitte.
  • An das Flanschbauteil 1 kann am Rohrstück 3 in einem Bereich 14 ein Dom ausgeformt sein, über den eine Sonde an das Flanschbauteil 1 anschließbar sein kann. Auch dieser Dom kann beispielsweise mittels Umformtechnik am Flanschbauteil 1 integral ausgeformt sein.
  • Nachfolgend wird anhand der Figuren 2-8 ein Verfahren zum Herstellen des hier vorgestellten Flanschbauteils 1 näher erläutert.
  • Fig. 2 zeigt eine Blechbahn 15, die in einer Vorschubrichtung 16 einem Umformwerkzeug zugeführt bzw. durch ein Umformwerkzeug durchgeführt wird. In dieser Blechbahn 15 folgen rechteckige bzw. quadratische Bahnabschnitte 17 endlos aufeinander. Diese Bahnabschnitte 17 sind so bemessen, dass jeweils ein kreisförmiges Metallblechstück 6 daraus ausstanzbar ist. Nach dem Ausstanzen des Metallblechstücks 6 verbleibt im Bahnabschnitt 17 eine komplementäre Kreisöffnung 18. Das Metallblechstück 6 bildet einen Rohling 19, der im Ausgangszustand eben ist.
  • Gemäß Fig. 3 wird aus dem ebenen Rohling 19 durch Tiefziehen ein Topf 20 geformt. Der Topf 20 besitzt an dem einen Axialende einen ebenen Topfboden 21 und am anderen Axialende einen ebenen, radial nach außen abstehenden Topfrand 22. Topfboden 21 und Topfrand 22 sind durch eine ringförmige bzw. hülsenförmige Topfwand 23 miteinander verbunden, die bereits eine Grundform des Rohrkörpers 3 bildet.
  • Gemäß Fig. 4 kann das Tiefziehen des Topfs 20 mehrstufig erfolgen. Beispielsweise zeigt Fig. 3 das Ergebnis einer Vorstufe, während Fig. 4 das Ergebnis einer Endstufe zeigt, die auch als Nachschlagstufe bezeichnet werden kann. Erkennbar ist beim Topf 20 gemäß Fig. 4 die Topfwand 23 in der Axialrichtung verlängert.
  • Um vom Zustand gemäß Fig. 3 oder vom Zustand gemäß Fig. 4 zum Zustand gemäß Fig. 5 zu kommen, wird zum einen aus dem Topfboden 21 ein innenliegender Topfbereich ausgeschnitten, so dass an der Topfwand 23 ein radial nach innen abstehender Topfbodenrest 21' verbleibt. Zum anderen wird vom Topfrand 22 ein außenliegender Randbereich abgeschnitten, so dass nur noch ein von der Topfwand 23 radial nach außen abstehender Topfrandrest 22' verbleibt. Dementsprechend zeigt Fig. 5 einen modifizierten Topf 20', der bereits etwas an das Flanschbauteil 1 erinnert. Erkennbar sind am Topfrandrest 22' bereits Rohformen für den Ringbereich 7 und die Befestigungsbereiche 8 ausgeformt, die in Fig. 5 mit 7' bzw. 8' bezeichnet sind.
  • Beim Übergang zum Zustand gemäß Fig. 6 wird an einem in Fig. 5 noch erkennbaren Außenrand 24 des Topfrandrests 22' der Flanschkragen 10 ausgeformt. Gleichzeitig entstehen dabei der Ringbereich 7 und die Befestigungsbereiche 8. Der Flansch 2 ist dann abgesehen von den Befestigungsöffnungen 9 fertiggestellt.
  • Beim Übergang zum Zustand gemäß Fig. 7 wird nun ein Innenrand 25 des Topfbodenrests 21' aus Fig. 6 an einer vom Flansch 2 abgewandten Seite axial ausgestellt, wodurch gemäß Fig. 7 zum einen die Ringstufe 11 und zum anderen der Rohrstückkragen 12 ausgeformt werden. Hierdurch ist dann auch das Rohrstück 3 fertiggestellt. Das Ausformen des Flanschkragens 10 und des Rohrstückkragens 12 kann auch in umgekehrter Reihenfolge oder gleichzeitig erfolgen.
  • Nachfolgend werden nun gemäß Fig. 8 die Befestigungsöffnungen 9 erzeugt, wodurch der Flansch 2 und somit auch das Flanschbauteil 1 fertiggestellt ist. Das Erzeugen der Befestigungsöffnungen 9 kann auch gleichzeitig mit dem Ausformen des Flanschkragens 10 und/oder des Rohrstückkragens 12 erfolgen.

Claims (12)

  1. Flanschbauteil für eine Komponente einer Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs,
    - mit einem Flansch (2), der sich in einer Flanschebene (4) erstreckt,
    - mit einem Rohrstück (3), das vom Flansch (2) mit einer senkrecht auf der Flanschebene (4) stehenden Längsmittelachse (5) absteht,
    - wobei das Flanschbauteil (1) ein aus einem einzigen Metallblechstück (6) durch Umformung hergestellter Blechformkörper ist.
  2. Flanschbauteil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Flansch (2) einen das Rohrstück (3) ringförmig geschlossen umschließenden Ringbereich (7) aufweist.
  3. Flanschbauteil nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Flansch (2) mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, radial nach außen abstehende Befestigungsbereiche (8) aufweist, mit denen das Flanschbauteil (1) an einem zum Flansch (2) komplementären Gegenflansch befestigbar ist.
  4. Flanschbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Flansch (2) radial außen einen Flanschkragen (10) aufweist, der auf der gleichen Seite wie das Rohrstück (3) vom Flansch (2) absteht.
  5. Flanschbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Rohrstück (3) axial beabstandet zum Flansch (2) eine geschlossen umlaufende, nach innen vorstehende Ringstufe (11) aufweist.
  6. Flanschbauteil nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Rohrstück (3) von der Flanschebene (4) bis zur Ringstufe (11) im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet ist.
  7. Flanschbauteil nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Rohrstück (3) einen Rohrstückkragen (12) aufweist, der an einer vom Flansch (2) abgewandten Seite mit einer senkrecht auf der Flanschebene (4) stehenden Längsmittelachse (13) von der Ringstufe (11) absteht.
  8. Flanschbauteil nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Rohrstückkragen (12) im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet ist.
  9. Flanschbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Rohrstück (2) zylindrisch oder konisch ausgestaltet ist.
  10. Verfahren zum Herstellen eines Flanschbauteils (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    - bei dem aus einem ebenen Rohling (19) aus Metallblech durch Tiefziehen ein Topf (20) geformt wird, der an einem Axialende einen Topfboden (21) und am anderen Axialende einen radial nach außen abstehenden Topfrand (22) aufweist, wobei Topfboden (21) und Topfrand (22) durch eine den Rohrkörper (3) bildende Topfwand (23) miteinander verbunden sind,
    - bei dem aus dem Topfboden (21) ein innenliegender Topfbereich ausgeschnitten und vom Topfrand (22) ein außenliegender Randbereich abgeschnitten wird, so dass ein radial nach innen abstehender Topfbodenrest (21') und ein radial nach außen abstehender Topfrandrest (22') verbleiben,
    - bei dem aus dem Topfrandrest (22') durch Tiefziehen ein Flansch (2) geformt wird, der sich in einer Flanschebene (4) erstreckt,
    - bei dem aus dem Topfbodenrest (21') durch Tiefziehen ein axialer Endabschnitt des Rohrkörpers (3) geformt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    bei dem das Umformen des Topfbodenrests (21') zum Endabschnitt so erfolgt, dass ein radial außenliegender Bereich des Topfbodenrests (21') eine von der Topfwand (23) nach innen vorstehende Ringstufe (11) bildet, während ein radial innenliegender Bereich des Topfbodenrests (21') einen von der Ringstufe (11) abstehenden und vom Flansch (2) wegweisenden Rohrstückkragen (12) bildet.
  12. Abgasbehandlungseinrichtung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs,
    - mit einem Gehäuse zur Aufnahme wenigstens eines Abgasbehandlungselements aus der Gruppe Partikelfilter, Katalysator, Schalldämpfer,
    - mit mindestens einem am Gehäuse ausgebildeten Einlassanschluss, durch den Abgas in das Gehäuse eintreten kann,
    - mit mindestens einem am Gehäuse ausgebildeten Auslassanschluss, durch den Abgas aus dem Gehäuse austreten kann,
    - wobei zumindest einer dieser Anschlüsse ein Flanschbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist oder dadurch gebildet ist.
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