WO2015193244A1 - Vorrichtung und verfahren zum kalibrieren - Google Patents

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WO2015193244A1
WO2015193244A1 PCT/EP2015/063345 EP2015063345W WO2015193244A1 WO 2015193244 A1 WO2015193244 A1 WO 2015193244A1 EP 2015063345 W EP2015063345 W EP 2015063345W WO 2015193244 A1 WO2015193244 A1 WO 2015193244A1
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WO
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pipe
tool
pipe wall
exhaust pipe
wall
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/063345
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English (en)
French (fr)
Inventor
Benedikt Mercker
Jésus Michel Lopez-Ratouis
Original Assignee
Tenneco Gmbh
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Publication date
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    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1883—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly manufactured by hydroforming
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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 high-pressure forming and prestressing of a tube wall of an exhaust pipe of an internal combustion engine against a body arranged in the exhaust pipe by applying a tool which can be applied against an outside of the pipe wall by the following method steps:
  • the invention further relates to a device for biasing a tube wall of an exhaust pipe of an internal combustion engine against a body arranged in the exhaust pipe with an applicable against an outside of the pipe wall tool with a tool having an axis of symmetry horrin-, wherein the tool at least two of the shape of the outside of Exhaust pipe after trained recordings, which can be applied directly or indirectly against the pipe wall.
  • the invention relates to an exhaust pipe for use in a high pressure forming process for high pressure forming of at least a portion of the exhaust pipe.
  • a method for calibrating exhaust pipes for the purpose of assembling a catalyst body from EP 1 138 892 A2 is already known.
  • the exhaust pipe is pressed from outside in the radial direction by means of a pressing jaw in such a way that the exhaust pipe assumes the shape of the pressing jaw.
  • the shape of the pressing jaw is determined inter alia by the outer diameter of the catalyst body and the thickness or type of mat used.
  • nendruckes is radially expanded, the shape to be obtained is achieved by an externally applied tool.
  • the object of the invention is to design and arrange a device and a method such that catalyst bodies of different sizes can be calibrated with mats of different construction.
  • the object is achieved according to the invention also by the fact that the tool has on its inside a extending in the radial direction R to the axis of symmetry recess, which is arranged in the axial direction a to the axis of symmetry between the two shots, and that the tool has a pressure medium channel through the tool wall leads and opens into the recess. Due to the concave shape of the tool and the pressure medium channel leading to the outside, a pressure chamber, which is arranged circumferentially around the exhaust gas pipe, is formed, via which a pressurization of the exhaust pipe according to the invention is possible.
  • the fluid may also be a gas. - -
  • the deformation thus the partitioning takes place in the region of the inserted body in order to form the desired bearing force of the body.
  • the pressure is increased to a desired pressure, as a result of which the tube wall collapses.
  • the bearing force corresponds to the contact force between the pipe wall and the body or the bearing element. For this purpose, it may be necessary to keep the target pressure for a certain period of time until the deformation of the tube is completed.
  • the bias on the body or the bearing force is adapted to the local conditions of the body or the bearing element individually.
  • the equilibrium of forces is always the same regardless of deviations in the diameter or in the structure of the bearing element.
  • At least a part of the section of the pipe wall is heated via at least one heating element.
  • the modulus of elasticity of the pipe wall is reduced by up to 99%.
  • a lesser pressure is sufficient to deform the tube wall.
  • the heating takes place at least within the pressure chamber and can take place before and / or during and / or after the pressure increase. Heating may alternatively or additionally also take place outside the pressure chamber.
  • At least one local deformation V of the tube wall within the subsection is generated by a deformation aid, as a starting point for the desired high-pressure forming.
  • the pipe wall Due to the local deformation V of the pipe wall, there is a deviation of the cross section from the symmetrical circular shape, so that the pipe wall collapses from this deformation by the externally applied pressure.
  • a pulse in the form of a pressure, shock or impact mechanics A local sound generator is also conceivable.
  • a pulsation superimposed on the pressurization could be generated.
  • the deviation from the circular shape can also be initiated by a vibration transmitter, by means of which the pipe wall is caused to resonate at least locally and at least for a short time.
  • the pulse generator is disposed within the pressure chamber and acts at least point or line on the pipe wall.
  • the vibration generator could also be placed outside the pressure chamber, depending on how far the resonance vibration is imaged through the pipe wall.
  • the local deformation V can be generated before and / or during and / or after the pressure increase. The same applies to heating, d. H. the local deformation V can take place before and / or during and / or after the heating.
  • the impact or impact mechanism may be formed as a firing pin or deformation hammer with an operatively connected actuator, such as a motor or a biasing means, such as a gas spring, an elastomeric spring or a metal spring.
  • the spring or the actuator can work together with a firing pin, over which the deformation is generated.
  • In a simple embodiment can also be considered as a pressure mechanism guided in the pipe wall screw, which is biased by appropriate rotation axially against the pipe wall.
  • the bearing element is held or prestressed with respect to an axial direction a of the exhaust pipe or at least one holding part is provided, via which the bearing element in the axial direction a can be fixed or prestressed.
  • a sufficient clamping in the radial direction R of the bearing element is achieved.
  • the exhaust pipe undergoes a transformation before the high-pressure forming, wherein a pipe cross-section Q of the exhaust pipe is brought at least at one point of the portion to be formed in a shape deviating from the circle.
  • the deformation of the exhaust pipe can also be carried out in advance of the high-pressure forming, for example in connection with the pre-assembly.
  • cross sections may be generated that are per se out-of-round, for example, with a flat or polygonal cross-section or random shapes. In the case of flattening, there is a flat area where the deformation starts as a weak point. In the case of a polygonal cross-section, there are several weak points around the circumference at which the deformation can start.
  • the pipe cross-section Q of the exhaust gas pipe has a shape deviating from the circle, at least at one point of the section to be reshaped.
  • Figure 1 is a schematic diagram of a tool with inserted pipe wall
  • Figure 2 is a schematic diagram of Figure 1 with deformed pipe wall.
  • FIGS. 3a, 3b show a tube wall with local deformation
  • Figures 4a, 4b a tube wall with non-circular cross-sectional shape.
  • a tool 3 has two housing halves 3a, 3b with an axis of symmetry 3.2, which can be applied against a pipe wall 1.1 of an exhaust pipe 1.
  • the housing halves 3a, 3b have a cross-section Q of the pipe wall 1.1 corresponding receptacle 3.4, 3.5, which is indirectly according to Figure 1 via a seal 3.9 against the pipe wall 1.1 sealingly applied.
  • the respective housing half 3a, 3b or the tool 3 also has a recess 3.7 - -
  • the pipe wall can be deformed 1.1 by applying the same with pressure radially inward, so that it can be prestressed against a catalyst body 2 (Figure 2).
  • the catalyst body 2 is mounted within the exhaust pipe 1 via a bearing element 2.1 designed as a bearing mat.
  • the diameter or the size of this assembly consisting of catalyst body 2 and bearing element 2.1 is selected so that it can be inserted into the undeformed tube 1 according to FIG.
  • the assembly gets a tight fit within the exhaust pipe 1, the pipe wall is 1.1 by applying pressure to the pressure chamber 3.1, thus with a gas or fluid 4, which is fed via a pressure medium channel 3.8 in the pressure chamber 3.1, deformed or squeezed ( Figure 2).
  • the deformation of the pipe wall 1.1 takes place in the radial direction R.
  • the deformation of the pipe wall 1.1 is facilitated if it is heated before, during or after the pressurization.
  • said heating elements 5.1, 5.2 are provided within the pressure chamber 3.1.
  • the heating elements 5.1, 5.2 are arranged in the region of an inner side 3.6 of the pressure chamber 3.1.
  • a deformation aid 6 is provided, here in the form of a firing pin 6, the use of a corresponding drive 6.1 such as a gas spring or an electric drive against the pipe wall 1.1 mobile is.
  • a local deformation V can be generated via the deformation aid 6.
  • FIGS. 3a, 3b two tube cross-sections Q with a local pre-deformation V in the form of a notch according to FIG. 3a and in the form of a flat position according to FIG. 3b are shown.
  • a deformation aid 6 according to FIGS. 1 and 2 is no longer necessary.
  • a deformation of the pipe wall 1.1 in the radial direction R, thus applying to the Katalysator Economics- bearing element assembly is based on the deformation V.
  • the pipe wall 1.1 could also deviate from the circle cross-sectional shape Q according to Embodiment 4a, 4b, so polygonal, oval, or (not shown) any non-circular freeform, have. Also in this case, the radial deformation takes place due to the pressure load. The latter starting from the respective flat point according to FIG. 4a or starting from the zone with a larger tube radius according to FIG. 4b.
  • heating elements 5.1, 5.2 it can also be provided to supply a hot gas or a hot fluid into the pressure chamber 3.1 and thereby avoid the arrangement of the heating elements 5.1, 5.2.
  • Deformation aids firing pin, deformation hammer.1 Actuator, motor, spring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Werkzeug zum Hochdruckumformen und Vorspannen einer Rohrwand (1.1) eines Abgasrohres (1) einer Brennkraftmaschine gegen einen im Abgasrohr (1) angeordneten Körper (2) durch Anwendung eines gegen eine Außenseite (1.2) der Rohrwand (1.1) anlegbaren Werkzeugs (3), durch das Einbringen des Körpers (2) in das Abgasrohr (1), wobei der Körper (2) mittelbar über ein Lagerelement (2.1) oder unmittelbar gegen die Rohrwand (1.1) zumindest teilweise zur Anlage gebracht wird und/oder das Einlegen des Abgasrohres (1) in das Werkzeug (3). Dabei wird zumindest ein Abschnitt (1.3) der Außenseite (1.2) der Rohrwand (1.1) gegenüber der Atmosphäre mittels des Werkzeugs (3) und der Bildung einer Druckkammer (3.1) zwischen der Außenseite (1.2) der Rohrwand (1.1) und dem Werkzeug (3) abgeschottet, Zuführen von Gas und/oder Fluid (4) in die Druckkammer (3.1) zugeführt, die Rohrwand (1.1) in radialer Richtung (R) plastisch verformt sowie der Druck abgelassen und das Abgasrohr (1) aus dem Werkzeug (3) entnommen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Kalibrieren
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Hochdruckumformen und Vorspannen einer Rohrwand eines Abgasrohres einer Brennkraftmaschine gegen einen im Abgasrohr angeordneten Körper durch Anwendung eines gegen eine Außenseite der Rohrwand anlegbaren Werkzeugs durch folgende Verfahrensschritte:
- Einbringen des Körpers in das Abgasrohr, wobei der Körper mittelbar über ein Lagerelement oder unmittelbar gegen die Rohrwand zumindest teilweise zur Anlage gebracht wird;
- Einlegen des Abgasrohres in das Werkzeug.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zum Vorspannen einer Rohrwand eines Abgasrohres einer Brennkraftmaschine gegen einen im Abgasrohr angeordneten Körper mit einem gegen eine Außenseite der Rohrwand anlegbaren Werkzeug mit einer eine Symmetrieachse aufweisenden Werk- zeugwand, wobei das Werkzeug mindestens zwei der Form der Außenseite des Abgasrohres nach ausgebildete Aufnahmen aufweist, die unmittelbar oder mittelbar gegen die Rohrwand anlegbar sind.
Zudem bezieht sich die Erfindung auf ein Abgasrohr zur Verwendung in einem Hochdruckumformverfahren zwecks Hochdruckumformung von zumindest ei- nem Abschnitt des Abgasrohres.
Es ist bereits ein Verfahren zum Kalibrieren von Abgasrohren zwecks Montage eines Katalysatorkörpers aus der EP 1 138 892 A2 bekannt. Hierbei wird das Abgasrohr nach dem Einsetzen des mit einer Matte umwickelten Katalysatorkörpers von außen mittels einer Pressbacke in radialer Richtung derart ge- presst, dass das Abgasrohr die Form der Pressbacke annimmt. Die Form der Pressbacke bestimmt sich unter anderem nach dem Außendurchmesser des Katalysatorkörpers und der Dicke bzw. Art der verwendeten Matte.
Aus der DE 101 01 482 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Katalysatorpatrone bekannt, bei dem ein rohrförmiges Element unter Anwendung eines In- - -
nendruckes radial aufgeweitet wird, wobei die zu erhaltende Form durch ein von außen angelegtes Werkzeug erreicht wird.
Aus der DE 44 46 986 A1 ist ein Verfahren zum Vereinigen eines von einer Lagermatte umgebenen Behandlungskörpers mit einer Ummantelung aus Blech bekannt. Hierzu werden die vorverformten Blechzuschnitte mittels eines Formwerkzeuges gegen den von den Lagermatten umgebenen Abgasbehandlungskörper gedrückt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren derart auszubilden und anzuordnen, dass Katalysatorkörper verschiedener Größe mit Matten unterschiedlichen Aufbaus kalibriert werden können.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch
- Abschotten von zumindest einem Abschnitt der Außenseite der Rohrwand gegenüber der Atmosphäre mittels des Werkzeugs und Bildung einer Druckkammer zwischen der Außenseite der Rohrwand und dem Werkzeug;
- Zuführen von Fluid in die Druckkammer;
- plastisches Verformen der Rohrwand in radialer Richtung R;
- Ablassen des Druckes und Entnehmen des Abgasrohres aus dem Werkzeug.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß auch dadurch, dass das Werkzeug auf seiner Innenseite eine sich in radialer Richtung R zur Symmetrieachse erstreckende Ausnehmung aufweist, die in axialer Richtung a zur Symmetrieachse zwischen den beiden Aufnahmen angeordnet ist, und dass das Werkzeug einen Druckmittelkanal aufweist, der durch die Werkzeugwand führt und in der Ausnehmung mündet. Durch die konkave Ausprägung des Werkzeugs und den nach außen führenden Druckmittelkanal wird eine zirkumferenziell um das Ab- gasrohr angeordnete Druckkammer gebildet, über die eine erfindungsgemäße Beaufschlagung des Abgasrohres mit Druck möglich ist.
Bei dem Fluid kann es sich auch um ein Gas handeln. - -
Die Umformung, mithin die Abschottung erfolgt im Bereich des eingelegten Körpers zwecks Bildung der gewünschten Lagerkraft des Körpers. Durch das Zuführen von Gas und/oder Fluid erfolgt eine Erhöhung des Drucks auf einen Solldruck, aufgrund dessen die Rohrwand kollabiert. Durch den Druck kommt es zu einer Reduktion des Durchmessers, bis ein Gleichgewicht zwischen der Druckkraft einerseits und der Gegenkraft, gebildet aus elastischer Verformung der Rohrwand und der Lagerkraft des Körpers, andererseits hergestellt ist. Die Lagerkraft entspricht der Anlagekraft zwischen der Rohrwand und dem Körper bzw. dem Lagerelement. Hierfür kann es erforderlich sein, den Solldruck über eine gewisse Zeitspanne zu halten, bis die Verformung des Rohres vollzogen ist.
Somit wird die Vorspannung auf den Körper bzw. die Lagerkraft an die lokalen Gegebenheiten des Körpers bzw. des Lagerelements individuell angepasst. Das Kräftegleichgewicht stellt sich unabhängig von Abweichungen des Durch- messers oder im Aufbau des Lagerelements immer gleich ein.
Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn zumindest ein Teil des Abschnitts der Rohrwand über mindestens ein Heizelement erwärmt wird. Durch die Erwärmung, beispielsweise auf eine Solltemperatur Ts zwischen 0 - 1500°C, insbesondere 300 °C bis 600 °C wird das Elastizitätsmodul der Rohrwand um bis zu 99 % reduziert. Somit ist ein geringerer Druck ausreichend, um die Rohrwand zu verformen. Die Erwärmung erfolgt zumindest innerhalb der Druckkammer und kann vor und/oder während und/oder nach der Druckerhöhung stattfinden. Eine Erwärmung kann alternativ oder ergänzend auch außerhalb der Druckkammer stattfinden. Diese Vorteile werden auch erreicht, wenn innerhalb der Ausnehmung mindestens ein Heizelement vorgesehen ist, mittels dessen das Abgasrohr erwärmbar ist. Die Erwärmung kann auch durch Zufuhr eines entsprechend temperierten Fluids erreicht werden.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn durch ein Verformungshilfsmittel zumindest eine lokale Verformung V der Rohrwand innerhalb des Teilabschnitts er- zeugt wird, als Startpunkt für die gewünschte Hochdruckumformung. Vorrich- tungsseitig kann es vorteilhaft sein, wenn in der Ausnehmung ein Verformungs- - -
hilfsmittel vorgesehen ist, das zwecks lokaler Verformung der Rohrwand zumindest punkt- oder linienförmig gegen die Rohrwand anlegbar ist.
Durch die lokale Verformung V der Rohrwand kommt es zu einer Abweichung des Querschnitts von der symmetrischen Kreisform, so dass die Rohrwand ausgehend von dieser Verformung durch den außen anliegenden Druck kollabiert. Als Verformungshilfsmittel kommt zum einen in Frage ein Impulsgeber in Form einer Druck-, Stoß- oder Schlagmechanik. Ein lokaler Schallgeber ist auch denkbar. Hierzu könnte eine der Druckbeaufschlagung überlagerte Pulsation generiert werden. Alternativ kann die Abweichung von der Kreisform auch durch einen Schwingungsgeber eingeleitet werden, durch den die Rohrwand zumindest lokal und zumindest kurzzeitig in Resonanzschwingung versetzt wird. Der Impulsgeber ist innerhalb der Druckkammer angeordnet und wirkt zumindest punkt- oder linienförmig auf die Rohrwand ein. Der Schwingungsgeber könnte auch außerhalb der Druckkammer platziert werden, je nachdem wie weitreichend die Resonanzschwingung durch die Rohrwand abgebildet wird. Die lokale Verformung V kann vor und/oder während und/oder nach der Druckerhöhung erzeugt werden. Gleiches gilt in Bezug auf die Erwärmung, d. h. die lokale Verformung V kann vor und/oder während und/oder nach der Erwärmung stattfinden. Die Stoß- bzw. Schlagmechanik kann ausgebildet sein als Schlagbolzen oder Verformungshammer mit einem in Wirkverbindung stehenden Aktor, beispielsweise ein Motor oder ein Vorspannmittel, wie eine Gasfeder, eine Elastomer- Feder oder eine Metallfeder. Die Feder oder der Aktor kann zusammen wirken mit einem Schlagbolzen, über den die Verformung generiert wird. In einfacher Ausführung kann als Druckmechanik auch in Betracht kommen eine in der Rohrwand geführte Schraube, die durch entsprechende Rotation axial gegen die Rohrwand vorspannbar ist.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn das Lagerelement in Bezug auf eine axiale Richtung a des Abgasrohres gehalten oder vorgespannt wird bzw. zumindest ein Halteteil vorgesehen ist, über das das Lagerelement in axialer Richtung a fixierbar oder vorspannbar ist. Somit wird eine ausreichende Klemmung in radialer Richtung R des Lagerelements erreicht.
Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Abgasrohr vor dem Hochdruckumformen eine Umformung erfährt, wobei ein Rohrquerschnitt Q des Abgasrohres zumindest an einer Stelle des umzuformenden Abschnitts in eine vom Kreis abweichende Form gebracht wird. Die Umformung des Abgasrohres kann auch im Vorfeld der Hochdruckumformung, beispielsweise im Zusammenhang mit der Vormontage erfolgen. Somit können Querschnittte erzeugt werden, die per se unrund, beispielsweise mit einer Abflachung oder polygonale Querschnitte oder regellose Formen, sind. Im Fall der Abflachung ist eine Flachstelle gegeben, an der als Schwachstelle die Umformung startet. Im Fall eines polygonalen Querschnitts sind mehrere Schwachstellen über den Umfang gegeben, an denen die Umformung starten kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Abgasrohr weist der Rohrquerschnitt Q des Ab- gasrohres zumindest an einer Stelle des umzuformenden Abschnitts eine vom Kreis abweichende Form auf.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 eine Prinzipskizze eines Werkzeugs mit eingelegter Rohrwand; Figur 2 eine Prinzipskizze nach Fig. 1 mit verformter Rohrwand;
Figuren 3a, 3b eine Rohrwand mit lokaler Verformung;
Figuren 4a, 4b eine Rohrwand mit unrunder Querschnittsform.
Ein Werkzeug 3 weist zwei Gehäusehälften 3a, 3b mit einer Symmetrieachse 3.2 auf, die gegen eine Rohrwand 1.1 eines Abgasrohrs 1 anlegbar sind. Hierzu weisen die Gehäusehälften 3a, 3b eine dem Querschnitt Q der Rohrwand 1.1 entsprechende Aufnahme 3.4, 3.5 auf, die gemäß Figur 1 mittelbar über eine Dichtung 3.9 gegen die Rohrwand 1.1 dichtend anlegbar ist. Die jeweilige Gehäusehälfte 3a, 3b bzw. das Werkzeug 3 weist zudem eine Ausnehmung 3.7 - -
auf, die als Druckkammer 3.1 ausgebildet ist. Innerhalb der Druckkammer 3.1 sind mehrere Heizelemente 5.1 , 5.2 vorgesehen.
Mittels der Druckkammer 3.1 kann die Rohrwand 1.1 durch Beaufschlagung derselben mit Druck radial nach innen verformt werden, so dass diese gegen einen Katalysatorkörper 2 vorspannbar ist (Figur 2). Hierzu ist der Katalysatorkörper 2 über ein als Lagermatte ausgebildetes Lagerelement 2.1 innerhalb des Abgasrohrs 1 gelagert. Der Durchmesser bzw. die Größe dieser Baugruppe bestehend aus Katalysatorkörper 2 und Lagerelement 2.1 ist so gewählt, dass diese in das unverformte Rohr 1 gemäß Figur 1 einschiebbar ist. Damit die Baugruppe einen festen Sitz innerhalb des Abgasrohres 1 bekommt, wird die Rohrwand 1.1 über die Beaufschlagung der Druckkammer 3.1 mit Druck, mithin mit einem Gas bzw. Fluid 4, welches über einen Druckmittelkanal 3.8 in die Druckkammer 3.1 zugeführt wird, verformt bzw. gequetscht (Figur 2). Die Verformung der Rohrwand 1.1 erfolgt in radialer Richtung R. Die Verformung der Rohrwand 1.1 wird erleichtert, wenn diese vor, während oder nach der Druckbeaufschlagung erhitzt wird. Hierzu sind innerhalb der Druckkammer 3.1 besagte Heizelemente 5.1 , 5.2 vorgesehen. Die Heizelemente 5.1 , 5.2 sind in dem Bereich einer Innenseite 3.6 der Druckkammer 3.1 angeordnet. Damit die Verformung des Abgasrohres 1 leichter vonstattengeht, insbesondere bei Abgasrohren 1.1 mit kreisrundem Querschnitt Q, ist ein Verformungshilfsmittel 6 vorgesehen, hier in Form eines Schlagbolzens 6, der unter Anwendung eines entsprechenden Antriebs 6.1 wie beispielsweise eine Gasfeder oder ein Elektroantrieb gegen die Rohrwand 1.1 fahrbar ist. Somit ist eine lokale Verfor- mung V über das Verformungshilfsmittel 6 generierbar. Letzteres derart, dass die Rohrwand 1.1 lokal verformt, so dass ausgehend von dieser lokalen Verformung (Figur 1) unter Anwendung des Druckes sowie ergänzend vorteilshaft- erweise der Erwärmung der Rohrwand 1.1 die umfassende Verformung der Rohrwand 1.1 , mithin das Anliegen der Rohrwand 1.1 gegen die Baugruppe bestehend aus Katalysatorkörper 2 und Lagerelement 2.1 gewährleistet wird (Figur 2). Zusätzlich sind stirnseitig innerhalb des Abgasrohres 1 Halteteile 7.1 , 7.2 vorgesehen, über die das Lagerelement 2.1 und mittelbar der Katalysatorkörper 2 in axialer Richtung a gehalten werden. Ergänzend hierzu sind stirnseitig Spreizdorne 8.1 , 8.2 vorgesehen, über die die ursprüngliche Form der Rohrwand 1.1 gehalten bzw. gewährleistet wird. Mithin erfolgt die Verformung der Rohrwand 1.1 nur innerhalb der Druckkammer 3.1 und im Bereich zwischen den beiden Spreizdornen 8.1 , 8.2, letzteres mit Bezug auf die axiale Richtung a.
Nach Figuren 3a, 3b sind zwei Rohrquerschnitte Q mit einer lokalen Vorverformung V in Form einer Kerbe nach Figur 3a und in Form einer Flachstelle ge- mäß Figur 3b gezeigt. Bei Anwendung einer solchen Rohrwand 1.1 ist ein Verformungshilfsmittel 6 gemäß den Figuren 1 und 2 nicht mehr notwendig. Bei Anwendung des vorbenannten Druckes erfolgt eine Verformung der Rohrwand 1.1 in radialer Richtung R, mithin ein Anlegen an die Katalysatorkörper- Lagerelement-Baugruppe ausgehend von der Verformung V. Alternativ könnte die Rohrwand 1.1 auch eine vom Kreis abweichende Querschnittsform Q gemäß Ausführungsbeispiel 4a, 4b, also polygonal, oval, oder auch (nicht dargestellt) eine beliebige unrunde Freiform, haben. Auch in diesem Fall erfolgt die radiale Verformung aufgrund der Druckbelastung. Letzteres ausgehend von der jeweiligen Flachstelle nach Figur 4a bzw. ausgehend von der Zone mit größerem Rohrradius gemäß Figur 4b.
Alternativ zu der Variante mit Heizelementen 5.1 , 5.2 kann es auch vorgesehen sein, ein heißes Gas bzw. ein heißes Fluid in die Druckkammer 3.1 zuzuführen und dadurch die Anordnung der Heizelemente 5.1 , 5.2 zu vermeiden. Bezugszeichenliste
Abgasrohr
.1 Rohrwand
.2 Außenseite
.3 Abschnitt
.4 Stelle
Körper, Katalysatorkörper
.1 Lagerelement
Werkzeug
a Gehäusehälfte
b Gehäusehälfte
.1 Druckkammer
.2 Symmetrieachse
.3 Werkzeugwand
.4 Aufnahme
.5 Aufnahme
.6 Innenseite
.7 Ausnehmung
.8 Druckmittelkanal
.9 Dichtung
Gas / Fluid
.1 Heizelement
.2 Heizelement
Verformungshilfsmittel, Schlagbolzen, Verformungshammer.1 Aktor, Motor, Feder
.1 Halteteil
.2 Halteteil
.1 Spreizdorn
.2 Spreizdorn o
axiale Richtung
Rohrquerschnitt
radiale Richtung
Verformung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Hochdruckumformen und Vorspannen einer
Rohrwand (1.1) eines Abgasrohres (1) einer Brennkraftmaschine gegen einen im Abgasrohr (1) angeordneten Körper (2) durch Anwendung eines gegen eine Außenseite (1.2) der Rohrwand (1.1) anlegbaren Werkzeugs (3), durch folgende Verfahrensschritte:
- Einbringen des Körpers (2) in das Abgasrohr (1), wobei der Körper (2) mittelbar über ein Lagerelement (2.1) oder unmittelbar gegen die Rohrwand (1.1) zumindest teilweise zur Anlage gebracht wird;
- Einlegen des Abgasrohres (1) in das Werkzeug (3),
gekennzeichnet durch
- Abschotten von zumindest einem Abschnitt (1.3) der Außenseite (1.2) der Rohrwand (1.1) gegenüber der Atmosphäre mittels des Werkzeugs (3) und Bildung einer Druckkammer (3.1) zwischen der Außenseite (1.2) der Rohrwand (1.1) und dem Werkzeug (3);
- Zuführen von Fluid (4) in die Druckkammer (3.1);
- plastisches Verformen der Rohrwand (1.1) in radialer Richtung R;
- Ablassen des Druckes und Entnehmen des Abgasrohres (1) aus dem Werkzeug (3).
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Teil des Abschnitts (1.3) der Rohrwand (1.1) über mindestens ein Heizelement (5.1) erwärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch ein Verformungshilfsmittel (6) zumindest eine lokale Verformung Vder Rohrwand (1.1) innerhalb des Abschnitts (1.3) erzeugt wird, als Startpunkt für die gewünschte Hochdruckumformung.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Lagerelement (2.1) in Bezug auf eine axiale Richtung a des Ab- gasrohres (1) gehalten oder vorgespannt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Abgasrohr (1) vor dem Hochdruckumformen eine Umformung erfährt, wobei ein Rohrquerschnitt Q des Abgasrohres (1) zumindest an einer Stelle (1.4) des umzuformenden Abschnitts (1.3) in eine vom Kreis abweichende Form gebracht wird.
6. Abgasrohr (1) zur Verwendung in einem Hochdruckumformverfahren
zwecks Hochdruckumformung von zumindest einem Abschnitt (1.3) des Abgasrohres (1),
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rohrquerschnitt Q des Abgasrohres (1) zumindest an einer Stelle (1.4) des umzuformenden Abschnitts (1.3) eine vom Kreis abweichende Form aufweist.
7. Werkzeug (3) zum Vorspannen einer Rohrwand (1.1) eines Abgasrohres (1) einer Brennkraftmaschine gegen einen im Abgasrohr (1) angeordneten Körper (2) aufweisend eine gegen eine Außenseite (1.2) der Rohrwand (1.1) anlegbare, eine Symmetrieachse (3.2) aufweisende Werkzeugwand (3.3) und mindestens zwei der Form der Außenseite (1.2) des Abgasrohres (1) nach ausgebildete Aufnahmen (3.4, 3.5), die unmittelbar oder mittelbar gegen die Rohrwand (1.1) anlegbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Werkzeug (3) auf seiner Innenseite (3.6) eine sich in radialer Richtung R zur Symmetrieachse (3.2) erstreckende Ausnehmung (3.7) aufweist, die in axialer Richtung a zur Symmetrieachse (3.2) zwischen den beiden Aufnahmen (3.4, 3.5) angeordnet ist, und dass das Werkzeug (3) einen Druckmittelkanal (3.8) aufweist, der durch die Werkzeugwand (3.3) führt und in der Ausnehmung (3.7) mündet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass innerhalb der Ausnehmung (3.7) mindestens ein Heizelement (5.1) vorgesehen ist, mittels dessen das Abgasrohr (1) erwärmbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Halteteil (7.1, 7.2) vorgesehen ist, über das das Lagerelement (2.1) in axialer Richtung a fixierbar oder vorspannbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Ausnehmung (3.7) ein Verformungshilfsmittel (6) vorgesehen ist, das zwecks lokaler Verformung der Rohrwand (1.1) zumindest punkt- oder linienförmig gegen die Rohrwand (1.1) anlegbar ist.
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