DE102008049925A1

DE102008049925A1 - Verbindungsverfahren für rohrförmige Bauteile

Info

Publication number: DE102008049925A1
Application number: DE102008049925A
Authority: DE
Inventors: Georg Wirth
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2010-04-08
Also published as: US20100083482A1; US10859189B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von zwei Bauteilen (2, 3), von denen zumindest eines rohrförmig ist, insbesondere einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine.
Die Verbindung lässt sich einfacher mit erhöhter Güte herstellen, wenn ein ringförmiges Verbindungselement (4), das zumindest an einer Axialseite einen Außenkonus (5) aufweist, mit seinem Außenkonus (5) axial in einen axialen Endabschnitt (7) des einen rohrförmigen Bauteils (2) entlang des Außenkonus (5) aufweitet, wenn an einem axialen Ende (9) des aufgeweiteten Endabschnitts (7) und am Verbindungselement (4) eine umlaufende Schweißnaht (8) angebracht wird und wenn das andere Bauteil (3) an einem axialen Endabschnitt (10) mit dem Verbindungselement (4) verbunden wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von zwei Bauteilen, von denen zumindest eines rohrförmig ist, insbesondere bei einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft außerdem eine Baugruppe, insbesondere für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, mit zwei Bauteilen, von denen zumindest eines rohrförmig ist und die miteinander verbunden sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verbindungselement für ein derartiges Verbindungsverfahren bzw. für eine derartige Baugruppe.
Bei der Herstellung von Abgasbehandlungseinrichtungen, wie zum Beispiel Partikelfilter und Katalysatoren, ist es üblich, einen keramischen Einsatz, nämlich der jeweilige Katalysator oder Partikelfilter, beim sogenannten „Canning” zusammen mit einer den Einsatz umschließenden Lagermatte in ein rohrförmiges Gehäuse axial einzuschieben. Die Herstellung der keramischen Einsätze ist mit relativ großen Formtoleranzen behaftet, so dass es üblich ist, das Gehäuse hinsichtlich seines Innenquerschnitts so groß zu dimensionieren, dass der Einsatz mit Lagermatte auch beim größten erwarteten Außenquerschnitt einführbar ist. Anschließend wird das Gehäuse kalibriert, das heißt, der Querschnitt des Gehäuses wird in Abhängigkeit des Querschnitts des darin eingesetzten Einsatzes soweit reduziert, bis eine vorbestimmte radiale Vorspannung bzw. Verpressung der Lagermatte erreicht ist. Alternativ ist es auch möglich, den Einsatz vorab zu vermessen und das Gehäuse vor dem Einschieben des Einsatzes zu kalibrieren. In beiden Fällen hat diese Vorgehensweise zur Folge, dass der Querschnitt des kalibrierten Gehäuses in einem großen Bereich variiert. Beim Verbinden des Gehäuses zum Beispiel mit einem Anschlusstrichter muss nun dieser variierende Querschnitt des kalibrierten Gehäuses mit einem vorbestimmten Querschnitt des Trichters gasdicht verbunden werden, der nur in vergleichsweise engen Maßtole ranzen variiert. Dabei entstehen zwangsläufig mehr oder weniger große Spalte, die mit Schweißnähten geschlossen werden müssen. Dies ist maschinell schwierig zu realisieren, so dass insbesondere manuell nachgearbeitet werden muss. Ferner kann dies zu vergleichsweise großen axialen Übergangsbereichen führen, die bei der Blechumformung für Werkzeuge und bei Axialtoleranzen der Bauteile bei üblichen Verformungen vorgehalten werden müssen. Da der äußere Bauraum bei Fahrzeuganwendungen regelmäßig begrenzt ist, kann versucht werden, diese Übergänge in das Lagerrohr, also in das Gehäuse der Abgasbehandlungseinrichtung einzubauen, und zwar über dem jeweiligen keramischen Einsatz. Hierdurch wird insbesondere bei axial kleinen Einsätzen die tragende Lagerungslänge der Lagermatte, die sich durch einen konstanten, engen Spalt entlang der Lagermatte kennzeichnet, verkürzt, was zu einer Schwächung der zuvor aufwändig kalibrierten Lagerung führt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Verbindungsverfahren der eingangs genannten Art bzw. für eine Baugruppe mit zwei miteinander verbundenen Bauteilen eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass eine automatisierte Fertigung bei hoher Qualität der Verbindung vereinfacht realisiert werden kann.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Verbindung zwischen den beiden Bauteilen mit Hilfe eines ringförmigen Verbindungselements herzustellen, das zumindest einen Außenkonus besitzt, mit dem es in einen axialen Endabschnitt des einen, rohrförmig ausgestalteten Bauteils einpressbar ist, derart, dass sich der Endabschnitt des einen Bauteils entlang dieses Außenkonus aufweitet. An diesem aufgeweiteten Endabschnitt kann nun eine umlaufende Schweißnaht angebracht werden, die das Verbindungselement mit dem einen Bauteil verbindet. Das jeweilige andere Bauteil kann dann an der vom einen Bauteil abgewandten Seite am Verbindungselement angebracht werden. Durch den vorbestimmten Außenkonus des Verbindungselements kann für den damit aufgeweiteten Endabschnitt des einen Bauteils eine ringförmig geschlossene Kontaktierung zwischen dem Verbindungselement und dem einen Bauteil realisiert werden, in dem der aufgeweitete Endabschnitt zwangsläufig flächig am Außenkonus des Verbindungselements anliegt. Durch die spielfreie und flächige Anlage kann vergleichsweise einfach eine qualitativ hochwertige Schweißverbindung hergestellt werden, die ein axiales Ende des aufgeweiteten Endabschnitts mit dem Verbindungselement verbindet. Die Verwendung des Verbindungselements vereinfacht somit die maschinelle bzw. automatisierte Herstellung einer qualitativ hochwertigen Verbindung zwischen den beiden Bauteilen. Das andere Bauteil kann – je nach Ausgestaltung – ebenfalls über einen solchen Außenkonus mit dem Verbindungselement verbunden werden oder auf konventionelle Weise, zum Beispiel über einen vorbestimmten Anschlussquerschnitt des Verbindungselements oder über einen am Verbindungselement ausgebildeten Flansch.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann das Verbindungselement mit seinem Außenkonus soweit axial in den Endabschnitt des einen Bauteils eingepresst sein bzw. eingepresst werden, bis das axiale Ende des Endabschnitts einen vorbestimmten Querschnitt erreicht bzw. bis das axiale Ende des Endabschnitts an einem am Verbindungselement ausgebildeten Axialanschlag zur Anlage kommt. Hierdurch wird am aufgeweiteten Endabschnitt eine vorgegebene Abmessung erzeugt. In der Folge kann die Schweißnaht an diesen vorbestimmten Querschnitt angebracht werden, was insbesondere die automatische Herstellung der qualitativ hochwertigen Schweißverbindung vereinfacht. Der Axialanschlag bewirkt dabei zusätzlich zur Definierung des vorbestimmten Quer schnitts für das aufgeweitete axiale Ende des einen Bauteils eine Definition der axialen Lage der Schweißnaht am Verbindungselement. Auch dies vereinfacht die automatische Herstellung der qualitativ hochwertigen Schweißverbindung.
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,
1 einen stark vereinfachten Längsschnitt durch eine Baugruppe vor dem Herstellen einer Verbindung,
2 eine Schnittansicht wie in 1, jedoch während der Herstellung der Verbindung,
3 eine Schnittansicht wie in den 1 und 2, jedoch nach der Herstellung der Verbindung,
3' eine Ansicht wie in 3, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
4 eine vereinfachte Schnittansicht der Baugruppe beim Einschieben eines Verbindungselements in einen Endabschnitt eines Bauteils,
5 eine Darstellung wie in 4, jedoch bei einer anderen Konfiguration,
6 eine Schnittansicht durch die montierte Baugruppe, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
7–9 Schnittansichten wie in 6, jedoch bei weiteren Ausführungsformen.
Entsprechend den 1–9 umfasst eine Baugruppe 1 zwei Bauteile 2, 3, von denen zumindest das eine Bauteil 2 rohrförmig ausgestaltet ist. Das andere Bauteil 3 kann ebenfalls rohrförmig ausgestaltet sein, es kann jedoch auch eine grundsätzlich beliebige andere Ausgestaltung aufweisen. Beispielsweise kann es sich gemäß 7 beim anderen Bauteil 3 um einen Übergangstrichter handeln oder um einen Flansch oder um eine Wand. Das eine Bauteil 2 wird im Folgenden auch als erstes Bauteil 2 bezeichnet, während das andere Bauteil 3 im Folgenden auch als zweites Bauteil 3 bezeichnet wird.
Um die beiden Bauteile 2, 3 fest und insbesondere gasdicht miteinander verbinden zu können, umfasst die Baugruppe 1 außerdem ein ringförmiges Verbindungselement 4. Das Verbindungselement 4 weist zumindest an einer Axialseite einen Außenkonus 5 auf. Mit diesem Außenkonus 5 ist das Verbindungselement 4 in einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Axialrichtung 6 in einen axialen Endabschnitt 7 des ersten Bauteils 2 einpressbar bzw. im montierten Zustand der Baugruppe 1 eingepresst. 1 zeigt das Verbindungselement 4 vor dem Einpressen seines Außenkonus 5 in den Endabschnitt 7 des ersten Bauteils 2. 2 zeigt dann den eingepressten Zustand. Erkennbar wird der Endabschnitt 7 beim Einpressen des Außenkonus 5 aufgeweitet. Um nun das Verbindungselement 4 mit dem ersten Bauteil 2 zu verbinden, wird eine umlaufende Schweißnaht 8 hergestellt, und zwar an einem axialen Ende 9 des Endabschnitts 7 und am Verbindungselement 4. Zur Vervollständigung der Baugruppe 1 wird außerdem das zweite Bauteil 3 mit einem axialen Endabschnitt 10 am Verbindungselement 4 montiert.
Durch die Aufweitung des Endabschnitts 7 des ersten Bauteils 2 am Außenkonus 5 kommt es zu einer flächigen und spielfreien Anlage zwischen erstem Bauteil 2 und Verbindungselement 4. Allein hierdurch wird bereits die Herstellung der Schweißnaht 8 erheblich vereinfacht. Zum Beispiel kann die Schweißnaht 8 besonders einfach mit hoher Güte sowie gasdicht realisiert werden. Insbesondere lässt sich eine automatische Herstellung der Schweißnaht 8 vereinfachen, da kein Ringspalt zwischen erstem Bauteil 2 und Verbindungselement 4 verschlossen muss, der entlang des Umfangs außerdem eine variierende Spaltbreite aufweisen kann. Vorzugsweise erfolgt das Einpressen des Verbindungselement 4 in den Endabschnitt 7 derart, dass das axiale Ende 9 des Endabschnitts 7 auf einen vorbestimmten Querschnitt aufgeweitet wird. Dies ist insbesondere für eine automatisierte Herstellung der Schweißnaht 8 von Vorteil. Besonders günstig ist die hier gezeigte Variante, bei der am Verbindungselement 4 ein Axialanschlag 11 ausgebildet ist, wobei das Einpressen des Verbindungselements 4 so durchgeführt wird, dass das axiale Ende 9 des sich aufweitenden Endabschnitts 7 an besagtem Axialanschlag 11 zur Anlage kommt. Bei Erreichen des Axialanschlags 11 liegt auch der vorbestimmte Querschnitt für das axiale Ende 9 des sich aufweitenden Endabschnitts 7 vor. Gleichzeitig wird hierbei eine Axialposition zwi schen erstem Bauteil 2 und Verbindungselement 4 definiert. Insoweit vereinfacht der Axialanschlag 11 eine automatisierte Herstellung reproduzierbarer Schweißnähte 8 hoher Güte.
Bei den hier dargestellten bevorzugten Ausführungsformen ist das erste Bauteil 2 ein zylindrisches Gehäuse einer Abgasbehandlungseinrichtung, bei der es sich insbesondere um einen Partikelfilter oder um einen Katalysator handeln kann. Das erste Bauteil 2 bzw. das Gehäuse 2 dient zur Aufnahme wenigstens eines Einsatzes 12 zur Abgasnachbehandlung. Bei diesem Einsatz 12 handelt es sich bevorzugt um ein Partikelfilterelement bzw. um ein Katalysatorelement. Der Einsatz 12 besteht bevorzugt aus einem Keramikmaterial, wie zum Beispiel Cordierit, und kann bevorzugt als Monolith hergestellt sein, beispielsweise durch Extrusion. Der Einsatz 12 ist mit einer Lagermatte 13 umhüllt. Das Gehäuse 2 bzw. das erste Bauteil 2 ist kalibriert, das heißt, sein Querschnitt ist im Hinblick auf die Abmessungen des Einsatzes 12 und der Lagermatte 13 abgestimmt. Diese Abstimmung bzw. Kalibrierung erfolgt dabei regelmäßig derart, dass durch eine Querschnittsreduzierung des mantelförmigen ersten Bauteils 2 ein vorbestimmtes radiales Spaltmaß zwischen dem Einsatz 12 und dem ersten Bauteil 2 hergestellt wird, um eine vorbestimmte radiale Verpressung bzw. Vorspannung der Lagermatte 13 zu realisieren. Da die Einsätze 12 nur mit vergleichsweise großen Formtoleranzen bzw. Maßtoleranzen herstellbar sind, variieren nach dem Kalibriervorgang auch die Querschnitte der ersten Bauteile 2. Der Außenkonus 5 des Verbindungselements 4 sorgt nun beim axialen Einpressen des Außenkonus 5 in den axialen Endabschnitt 7 des ersten Bauteils 2 dafür, dass das jeweilige axiale Ende 9 spaltfrei sowie flächig am Verbindungselement 4 anliegt und insbesondere den vorbestimmten Querschnitt besitzt. Je nach Größe des kalibrierten Querschnitts des ersten Bauteils 2 fällt die Aufweitung des Endabschnitts 7 beim Einpressen des Verbindungselement 4 mehr oder weniger groß aus. 4 zeigt eine Konfiguration, bei welcher der Endabschnitt 7 vergleichsweise stark aufgewei tet werden muss, bis sein axiales Ende 9 am Anschlag 11 zur Anlage kommt. Im Unterschied dazu zeigt 5 eine Konfiguration, bei welcher der Endabschnitt 7 vergleichsweise geringfügig aufgeweitet werden muss, damit sein Ende 9 am Anschlag 11 zur Anlage kommt. Die Darstellungen der 4 und 5 machen dabei deutlich, dass unabhängig vom Querschnitt des kalibrierten ersten Bauteils 2 nach dem Einpressen des Verbindungselements 4 am axialen Ende 9 stets der gleiche Querschnitt vorliegt, an dem dann besonders einfach eine qualitativ hochwertige Schweißnaht 8 angebracht werden kann.
Entsprechend den 1–3 kann es sich beim zweiten Bauteil 3 beispielsweise um einen Rohrkörper handeln. Dieser besitzt an seinem, dem ersten Bauteil 2 zugewandten Endabschnitt 10 einen vorbestimmten Querschnitt. Das Verbindungselement 4 ist an diesen vorbestimmten Querschnitt adaptiert, wodurch besonders einfach auf konventionelle Weise eine qualitativ hochwertige Schweißverbindung zwischen dem zweiten Bauteil 3 und dem Verbindungselement 4 hergestellt werden kann. Beispielsweise ist gemäß 3 hierzu ebenfalls eine umlaufende Schweißnaht 14 geeignet. Da bei der Herstellung des Verbindungselements 4 und des zweiten Bauteils 3 vergleichsweise enge Toleranzen eingehalten werden können, kann hier auf einen Außenkonus 5 zur Erzielung definierter Querschnitte verzichtet werden.
Für die Anbindung des zweiten Bauteils 3 weist das Verbindungselement 4 bei dieser Ausführungsform an seiner vom Außenkonus 5 abgewandten anderen Axialseite einen entsprechenden Anschlussbereich 15 auf, der die Anbindung des als Rohrkörper ausgebildeten zweiten Bauteils 3 vereinfacht. Beispielsweise kann dieser Anschlussbereich 15 eine ringförmige Aufnahmenut 16 aufweisen, in welche das zweite Bauteil 3 axial eintaucht. Im Beispiel ist der Anschlussbereich 15 als Flansch 15 ausgestaltet.
Alternativ dazu kann das zweite Bauteil 3 gemäß 3' an seinem dem ersten Bauteil 2 zugewandten Ende einen Flansch 19 aufweisen oder durch einen solchen Flansch 19 gebildet sein. Der Flansch 19 ist komplementär bzw. symmetrisch zum Flansch 15 ausgestaltet. Im Beispiel sind die Flansche 15, 19 mittels einer Schelle 20, insbesondere einer V-Bandschelle 20, miteinander verbunden. Ebenso ist eine Verschraubung denkbar. In dieser Flanschverbindung kann ein geschlossen ringförmig umlaufendes Dichtelement 21 angeordnet sein.
Entsprechend 6 kann es sich beim zweiten Bauteil 3 auch um ein rohrförmiges Gehäuse handeln, das ebenfalls zur Aufnahme wenigstens eines Abgasbehandlungseinsatzes 12 dient und das ebenfalls hinsichtlich seines Querschnitts kalibriert sein kann. Da somit auch hier variierende Querschnitte auftreten können, weist das Verbindungselement 4 bei dieser Ausführungsform an seiner anderen Axialseite ebenfalls einen Außenkonus 17 auf, der in den axialen Endabschnitt 10 des zweiten Bauteils 3 eingepresst wird, um auch hier eine Aufweitung des Endabschnitts 10 zu erreichen. Im Beispiel ist am Verbindungselement 4 auch ein zweiter Axialanschlag 18 ausgebildet, der die Axialposition und den aufgeweiteten Querschnitt des axialen Endabschnitts 10 definiert. Zweckmäßig ist das Verbindungselement 4 bei der in 6 gezeigten Ausführungsform spiegelsymmetrisch ausgestaltet, und zwar bezüglich einer Symmetrieebene, die senkrecht zur Axialrichtung 6 verläuft. Das Verbindungselement 4 dient in diesem Beispiel zum Verbinden von zwei Bestandteilen 2, 3 einer Abgasbehandlungseinrichtung.
Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform besitzt das Verbindungselement 4 wie bei der in 6 gezeigten Ausführung zwei Außenkonusse 5, 17, wobei hier angedeutet ist, dass nicht immer eine Spiegelsymmetrie der beiden Außenkonusse 5, 17 erforderlich ist. Bei dieser Ausführungsform ist das zweite Bauteil 3 als Übergangstrichter ausgestaltet, mit dessen Hilfe das erste Bauteil 2 an einen hier nicht gezeigten Rohrkörper anschließbar ist, wobei besagter Rohrkörper an seinem, dem zweiten Bauteil 3 zugewandten Endabschnitt einen vorbestimmten Querschnitt aufweisen kann, an den der komplementäre Endabschnitt des Übergangstrichters, also des zweiten Bauteils 3 angepasst ist. Bei dieser Ausführungsform ermöglicht der zweite Außenkonus 17 die Herstellung des zweiten Bauteils 3 mit größeren Maßtoleranzen im Bereich des dem ersten Bauteil 2 zugewandten Endabschnitts 10.
Alternativ ist außerdem eine Ausführungsform denkbar, bei welcher das zweite Bauteil 3 als Flansch ausgestaltet ist, mit dem das erste Bauteil zum Beispiel an einem Rohrkörper mit vorbestimmtem Querschnitt oder an einer Wand befestigbar ist. Ebenso ist es möglich, das zweite Bauteil 3 selbst als Wand auszubilden, die eine Öffnung zum Anschließen des ersten Bauteils besitzt, wobei diese Öffnung einen vorbestimmten Querschnitt aufweisen kann. Sofern ein vorbestimmter Öffnungsquerschnitt vorliegt, kann mit dem Verbindungselement 4, das einen komplementären Anschlussabschnitt 15 besitzt, die gewünschte ordnungsgemäße Verbindung zwischen den beiden Bauteilen 2, 3 realisiert werden. Sofern jedoch der Öffnungsquerschnitt in einem vergleichsweise großen Toleranzintervall variieren kann, kann die in den 6 und 7 gezeigte Variante des Verbindungselements 4 verwendet werden, die zwei Außenkonusse 5, 17 aufweist.
Bei den hier gezeigten Ausführungsformen besitzt der jeweilige Außenkonus 5, 17 in den dargestellten Axialschnitten jeweils ein geradliniges Profil, das gegenüber der Axialrichtung 6 geneigt ist. Hierdurch ergibt sich eine Art Rampenkontur mit konstanter Steigung. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Profile für den jeweiligen Außenkonus 5, 17 denkbar. Beispielsweise kann der jeweilige Außenkonus 5, 17 im Axialschnitt ein zum jeweiligen Bauteil 2, 3 hin konkav gekrümmtes Profil aufweisen. Mit anderen Worten, die jeweilige Rampenkontur besitzt ent lang ihrer Länge eine variierende und in der Einsteckrichtung ansteigende Steigung.
Bei den in den 1–7 gezeigten Ausführungsformen besitzt das Verbindungselement 4 die Funktion, die beiden Bauteile 2, 3 miteinander zu verbinden. Bei den Ausführungsformen der 8 und 9 besitzt das Verbindungselement 4 zusätzlich zu dieser Verbindungsfunktion eine Zusatzfunktion. Bei der in 8 gezeigten Ausführungsform ist das Verbindungselement 4 als Übergangstrichter ausgestaltet, der somit eine Querschnittsänderung zwischen den beiden Bauteilen 2, 3 realisiert. Bei der in 9 gezeigten Ausführungsform ist das Verbindungselement 4 als Wand ausgebildet, durch die das erste Bauteil 2 innerhalb des zweiten Bauteils 3 positionierbar ist. Beispielsweise handelt es sich beim zweiten Bauteil 3 um ein Gehäuse, das mit Hilfe der jeweiligen Wand 4 bzw. mit Hilfe des jeweiligen Verbindungselements 4 ausgesteift bzw. sektioniert sein kann. Zumindest bei den Ausführungsformen der 8 und 9 kann es sich beim Verbindungselement 4 um ein dickwandiges Blechformteil handeln. Beispielsweise ist eine Wandstärke des Verbindungselements 4 bei diesen Ausführungsformen mindestens doppelt so groß wie die Wandstärke des ersten Bauteils 2 und/oder des zweiten Bauteils 3. Das Blechformteil kann beispielsweise mittels Innenhochdruckumformung hergestellt werden. Beim Verbindungselement 4 kann es sich, insbesondere entsprechend den Ausführungsformen der 1–7, zweckmäßig auch um ein Sinterteil oder um ein Drehteil oder um ein Gussteil handeln. Das Verbindungselement 4 kann aus einem Ferrit-Stahl oder aus einem Austenit-Stahl hergestellt sein. Die beiden Bauteile 2, 3 sind dann zweckmäßig ebenfalls aus Ferrit bzw. aus Austenit hergestellt. Sofern das eine Bauteil 2, 3 aus Ferrit und das andere Bauteil 2, 3 aus Austenit hergestellt sind, kann das Verbindungselement 4 entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform aus einem Duplex-Material hergestellt sein, bei dem es sich insbesondere um ein Zwei-Phasen-Material handelt, das in seinem Gefüge eine Ferrit-Phase und eine Austenit-Phase enthält. Durch eine derartige Bauweise können thermisch bedingte Spannungen zwischen dem Ferrit-Bauteil und dem Austenit-Bauteil signifikant reduziert werden, was die Dauerhaltbarkeit der Baugruppe 1 erheblich verbessert.
Bei den gezeigten Ausführungsformen ist das Verbindungselement 4 nur an einer axialen Seite des ersten Bauteils 2 angeordnet, um dieses mit einem zweiten Bauteil 3 zu verbinden. Es ist jedoch klar, dass grundsätzlich auch an der anderen axialen Seite des ersten Bauteils 2 ein weiteres Verbindungselement 4 vorgesehen sein kann, um das erste Bauteil 2 dort mit einem hier nicht gezeigten dritten Bauteil zu verbinden. Bevorzugt wird die hier vorgestellte Verbindungstechnik dazu verwendet, eine Abgasbehandlungseinrichtung herzustellen bzw. in eine Abgasanlage einzubinden. Die hier gezeigten rohrförmigen bzw. ringförmigen Bauteile, also insbesondere das erste Bauteil 2, das zweite Bauteil 3 und das Verbindungselement 4 besitzen zylindrische Querschnitte, insbesondere kreiszylindrische Querschnitte oder beliebige andere gerundete Querschnitte.

Claims

Verfahren zum Verbinden von zwei Bauteilen (2, 3), von denen zumindest eines rohrförmig ist, insbesondere einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, – bei dem ein ringförmiges Verbindungselement (4), das zumindest an einer Axialseite einen Außenkonus (5) aufweist, mit seinem Außenkonus (5) axial in einen axialen Endabschnitt (7) des einen rohrförmigen Bauteils (2) eingepresst wird, wodurch sich der Endabschnitt (7) des einen Bauteils (2) entlang des Außenkonus (5) aufweitet, – bei dem an einem axialen Ende (9) des aufgeweiteten Endabschnitts (7) und am Verbindungselement (4) eine umlaufende Schweißnaht (8) angebracht wird, – bei dem das andere Bauteil (3) an einem axialen Endabschnitt (10) mit dem Verbindungselement (4) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (4) mit seinem Außenkonus (5) soweit axial in den Endabschnitt (7) des einen Bauteils (2) eingepresst wird, bis das axiale Ende (9) des Endabschnitts (7) einen vorbestimmten Querschnitt erreicht und/oder bis das axiale Ende (9) des Endabschnitts (7) an einem am Verbindungselement (4) ausgebildeten Axialanschlag (11) zur Anlage kommt, so dass die Schweißnaht (8) am vorbestimmten Querschnitt angebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Bauteil (2) zumindest einen Einsatz (12) zur Abgasbehandlung enthält und eine bezüglich des wenigstens einen Einsatzes (12) kalibrierten Querschnitt besitzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass das andere Bauteil (3) zumindest einen Einsatz (12) zur Abgasbehandlung enthält und einen bezüglich des wenigstens einen Einsatzes (12) kalibrierten Querschnitt besitzt, oder – dass das andere Bauteil (3) als Übergangstrichter oder als, insbesondere mittels einer Verschraubuhg oder mittels einer V-Bandschelle verbindbarer, Flansch, ausgestaltet ist, mit dem das eine Bauteil (2) an einen Rohrkörper anschließbar ist, der an seinem, dem einen Bauteil (2) zugewandten Endabschnitt einen vorbestimmten Querschnitt aufweist, oder – dass das andere Bauteil (3) ein Rohrkörper ist, der an seinem, dem einen Bauteil (2) zugewandten Endabschnitt (10) einen vorbestimmten Querschnitt und/oder einen insbesondere mittels einer Verschraubung oder mittels einer V-Bandschelle verbindbarer, Flansch aufweist, oder – dass das andere Bauteil (3) eine Wand mit einer Öffnung zum Anschließen und/oder Einsetzen des einen Bauteils (2) ist, wobei die Öffnung einen vorbestimmten Querschnitt aufweisen kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (4) an seiner anderen Axialseite einen weiteren Außenkonus (17) aufweist, so dass das zum Herstellen der Verbindung zwischen dem einen Bauteil (2) und dem Verbindungselement (4) vorgesehene und/oder durchgeführte Verfahren auch zum Herstellen der Verbindung zwischen dem anderen Bauteil (3) und dem Verbindungselement (4) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (4) an seiner anderen Axialseite einen Anschlussbereich (15) aufweist, der an einen vorbestimmten Querschnitt des anderen Bauteils (3) adaptiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, – dass der jeweilige Außenkonus (5, 17) im Axialschnitt ein geradliniges, gegenüber der Axialrichtung (6) geneigtes Profil aufweist, oder – dass der jeweilige Außenkonus (5, 17) im Axialschnitt ein zum jeweiligen Bauteil (2, 3) hin konkav gekrümmtes Profil aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (4) als Übergangstrichter oder als Flansch oder als Wand ausgestaltet ist, mit dem/der das eine Bauteil (2) an das als Rohrkörper ausgestaltete andere Bauteil (3) anschließbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Schweißnaht (8) so angebracht wird, dass sie ringförmig geschlossen umläuft.
Baugruppe, insbesondere für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, mit zwei Bauteilen (2, 3), von denen zumindest eines rohrförmig ist, die, insbe sondere mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, über ein ringförmiges Verbindungselement (4) miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungselement (4) zumindest an einer Axialseite einen Außenkonus (5) aufweist, der in einen axialen Endabschnitt (7) des einen Bauteils (2) eingepresst ist und mit einer umlaufenden Schweißnaht (8) mit einem axialen Ende (9) dieses Endabschnitts (7) verbunden ist, wobei das andere Bauteil (3) an einem axialen Endabschnitt (10) mit dem Verbindungselement (4) verbunden ist.
Verbindungselement für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder für eine Baugruppe (1) nach Anspruch 10.