DE19628797C1 - Abgaskrümmer für eine Brennkraftmaschine sowie Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer für eine Brenn­ kraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 an­ gegebenen Gattung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Abgaskrümmers.

Die DE 195 11 514 C1 offenbart einen luftspaltisolierten Abgaskrümmer, welcher aus einem Innenrohr sowie einer aus zwei Halbschalen bestehenden Außenschale besteht. Zwischen dem Innenrohr und der Außenschale ist ein Raum zur Luft­ spaltisolierung gebildet. Das Innenrohr ist aus ferti­ gungstechnischen Gründen meist aus mehreren Rohrformstücken zusammengesetzt. Dabei können die Rohrformstücke zum Anschluß an Eingangs- und Ausgangsflansche des Abgas­ krümmers bogenförmig, abgewinkelt oder T-förmig abzweigend verlaufen und sind nach Art einer Muffe unter Vorsehung eines Schiebesitzes ineinandergesteckt. Das abgasführende Innenrohr verläuft mit Ausnahme der Flanschbereiche weit­ gehend ungestützt in der Außenschale, weshalb die Rohr­ formstücke sehr positionsgenau angeordnet sein müssen. Das Positionieren der Rohrformstücke beim Zusammenbau ist mittels Montageringen vorgesehen, welche zur Abstützung des Innenrohres an der Außenschale über die Rohrformstücke geschoben werden.

Die Rohrformstücke weisen zueinander keine kraft- oder formschlüssige Verbindung auf, wodurch das Einlegen in die Außenschale und das Ausrichten der Rohrformteile im Mon­ tagevorgang des Abgaskrümmers zeitaufwendig und ent­ sprechend kostenintensiv ist. Die Ausrichtung der Rohrform­ stücke ist um so komplizierter und damit zeitaufwendiger, je mehr der Querschnitt der Außenschale von dem - üblicher­ weise kreisförmigen - Querschnitt abweicht. Eine exzentrische Anordnung des Innenrohres oder etwa ein nicht kreisförmiger Querschnitt der Außenschale erfordert zur Ab­ stützung des Innenrohres an der Außenschale der Flächengeo­ metrie des im Stützquerschnitt ausgebildeten Raums zur Luftspaltisolierung entsprechend geformte Montageringe, welche radial und axial genau positioniert werden müssen. Wird der Abgaskrümmer mit hohen Stückzahlen in einer Trans­ ferstraße gefertigt, so ist durch das zeitintensive Aus­ richten der Rohrformstücke die Taktzeit der Transportein­ richtung erhöht und es treten entsprechend höhere Pro­ duktionskosten auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ab­ gaskrümmer der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Gattung derart weiterzubilden, daß eine einfache, schnelle und genaue Positionierung der Rohrformstücke beim Zusammen­ bau des Abgaskrümmers erreicht wird. Außerdem ist es Aufga­ be der Erfindung, ein Verfahren zur Vereinfachung und zur Beschleunigung der Herstellung des Abgaskrümmers zu schaf­ fen.

Diese Aufgabe wird durch einen Abgaskrümmer mit den Merkma­ len des Anspruches 1 sowie durch ein Verfahren nach den An­ sprüchen 19 oder 20 gelöst.

Durch eine Positionierschale, welche die mit Stegen verbun­ denen Ringsegmente als Distanzmittel umfaßt, ist eine Mög­ lichkeit gegeben, die Rohrformstücke ohne weiteres Ausrich­ ten zu einem Innenrohr zusammenzustecken und ein gemein­ sames Bauteil bestehend aus Positionierschale und Innenrohr mit fehlerfrei positionierten Ringsegmenten zur Abstützung an der Außenschale in die untere Halbschale einzulegen. Dabei sind die Ringsegmente in einem Umfangsbereich, wel­ cher vorteilhaft kleiner ist als ein halber Umfang, zur oberen Halbschale hin offen. Falls die Ringsegmente so ausgeführt sind, daß die Rohrumschließung mehr als 180° be­ trägt, sind das Innenrohr bzw. die Rohrformstücke durch die sich elastisch aufweitenden Öffnungen der Ringsegmente nach Art einer Clipsverbindung in die vorgesehene Position drückbar und sind somit lagegenau gehalten. Der Umfang des Innenrohrs ist von den Ringsegmenten zum größten Teil um­ schlossen, wodurch das Innenrohr nach dem Auflegen der Oberschale auf die Unterschale in dieser präzisen Position fixiert ist.

Der Vorteil einer Ausgestaltung eines luftspaltisolierten Abgaskrümmers mit einer Positionierschale zur Abstützung des Innenrohres an der Außenschale sowie zur Ausrichtung der das Innenrohr bildenden Rohrformstücke wird darin gese­ hen, daß bei einer Serienfertigung des Abgaskrümmers in einer Transferstraße das Innenrohr in der Positionierschale an einem separaten Arbeitsplatz vormontiert werden kann. Das aus Innenrohr und Positionierschale gebildete Bauteil kann in der Transferstraße der Krümmerfertigung auf ein­ fache Art in die untere Halbschale eingelegt werden, wo­ durch die Taktzeit der Transporteinrichtung verkürzt ist und die Herstellung des Abgaskrümmers kostengünstiger ist. Darüber hinaus werden in der Fertigung des Abgaskrümmers Ausschußstücke infolge fehlerhafter Positionierung einzel­ ner Rohrformstücke des Innenrohres vermieden.

Die Positionierschale ist vorteilhaft einteilig als Spritz­ gußteil ausgeführt und besteht aus einem Kunststoff­ material, welches beim erstmaligen Erreichen der Betriebs­ temperatur des Abgaskrümmers rückstandsfrei und umweltver­ träglich verbrennt. Die Ringsegmente können scheibenförmig ausgestaltet und stirnseitig mit streifenförmigen Stegen verbunden sein, wobei die Stege in radialer Richtung der unteren Halbschale gewölbt ausgestaltet sein können und zur Reduzierung der Materialmenge, welche letztlich verbrannt wird, von Aussparungen durchsetzt sein können. Vorteilhaft erstrecken sich die Aussparungen in den Stegen auf gesamter hänge zwischen den Ringsegmenten. Dabei sind die Stege als die Ringsegmente verbindende Stegstränge ausgebildet, wo­ durch bei reduziertem Materialeinsatz der Vorteil einer zu­ sammenhängenden Positionierschale erzielt ist. Eine weitere Reduzierung des Materialeinsatzes ist erzielbar, indem die Ringsegmente mit einem Hohlschlitz versehen sind, welcher parallel zu den Stirnseiten der Ringsegmente bis nahe den freien Enden reicht. Um eine formschlüssige Abstützung des Innenrohres an der Außenschale zu gewährleisten, weisen die Ringsegmente eine der jeweils vorliegenden Geometrie der Außenschale entsprechend geformte Umfangsfläche auf und füllen den Raum zur Luftspaltisolierung in einem ihrer Wandstärke entsprechenden Bereich aus, wobei sich die Ringsegmente radial weiter erstrecken als die Stege.

Die Ringsegmente sind mit Vorteil derart in der Po­ sitionierschale angeordnet, daß sie bei einem Einlegen der Positionierschale in eine untere Halbschale der Außenschale zur oberen Halbschale offen sind. Somit sind die Rohrform­ stücke des Innenrohres wahlweise in eine bereits in die un­ tere Halbschale eingelegte Positionierschale oder vor dem Einlegen eines so entstandenen, die positionierenden Di­ stanzmittel bereits aufweisenden Innenrohrbauteiles in die untere Halbschale durch die sich elastisch aufweitenden En­ den der Ringsegmente eindrückbar. Die Ringsegmente können auch derart angeordnet sein, daß bei einer in die untere Halbschale eines Abgaskrümmers eingelegten Positionier­ schale die Ringsegmente zum Rand der Halbschalen der Außen­ schale offen sind. Auf diese Weise ist nach dem Eindrücken der Rohrformstücke durch die dem Rand auf der Seite der Eingangsflansche des Abgaskrümmers zugewandten Enden der Ringsegmente ein Innenrohrbauteil in die untere Halbschale der Außenschale des Abgaskrümmers einlegbar, welches nach dem Auflegen der oberen Halbschale durch Anlage der Umfangsflächen der Ringsegmente der beiden Halbschalenteilen zu etwa gleichen Anteilen in seiner vorgesehenen Lage festgehalten ist.

Bei der Herstellung des Abgaskrümmers werden in einem ersten Herstellungsschritt die Rohrformstücke in der vorge­ sehenen Reihenfolge mit ihren endseitigen Steckabschnitten nach Art einer Muffe zusammengesteckt. Somit ist ein Innen­ rohr zusammengesetzt, welches in einem zweiten Herstel­ lungsschritt nach Art einer Clipsverbindung durch die sich aufweitenden Öffnungen der Ringsegmente gedrückt wird. Da­ bei werden die Rohrformstücke von den ihnen zugeordneten Ringsegmenten, welche Teil der Positionierschale sind, prä­ zise ausgerichtet.

Die in den ersten beiden Verfahrensschritten zur Herstel­ lung des Abgaskrümmers hergestellte Baugruppe aus Innenrohr bzw. Rohrformstücken und Positionierschale kann bei einer serienmäßigen Fertigung des Abgaskrümmers kostengünstig an einem Montageplatz abseits einer Transferstraße der Abgas­ krümmerfertigung hergestellt werden. Im dritten Verfahrens­ schritt wird die vormontierte Baugruppe mit einem einzigen Handgriff in die untere Halbschale der Außenschale des Ab­ gaskrümmers eingelegt. Im vierten Verfahrensschritt wird die obere Halbschale mit ihren Rändern flächig auf die Rän­ der der unteren Halbschale aufgelegt und schließlich im fünften Verfahrensschritt werden die Halbschalen an ihren Rändern zusammengefügt. Als Fügeverfahren wird Schweißen mit einer den Abgaskrümmer umgebenden Schweißnaht vorge­ schlagen.

Ein Vorteil des Verfahrens wird über die Einfachheit insbe­ sondere des dritten Verfahrensschrittes und die damit ver­ bundene Beschleunigung der Herstellung des Abgaskrümmers in einer hochgetakteten Transferstraße hinaus darin gesehen, daß durch die Verwendung einer Positionierschale mit bei jedem Bauteil gleich positionierten Ringsegmenten prinzip­ bedingt bei jedem hergestellten Abgaskrümmer das Innenrohr präzise positioniert ist und ein Produktionsausschuß in­ folge mangelhafter Ausrichtungen praktisch nicht auftritt.

Gemäß einem weiteren Verfahren zur Herstellung des Abgas­ krümmers wird in einem ersten Verfahrensschritt die Po­ sitionierschale in die untere Halbschale des Abgaskrümmers eingelegt. Dabei sind die Ringsegmente in der Positionier­ schale derart angeordnet, daß sie nach oben zur später auf die untere Halbschale aufzulegenden oberen Halbschale offen sind. In einem zweiten Verfahrensschritt werden die Rohr­ formstücke des Innenrohres in der vorgesehenen Reihenfolge durch die sich elastisch aufweitenden, frei zugänglichen Öffnungen der Ringsegmente nach Art einer Clipsverbindung gedrückt und mit ihren Steckabschnitten nach Art einer Muffe zusammengesteckt. Im dritten Verfahrensschritt wird die obere Halbschale mit ihren Rändern flächig auf die Ränder der unteren Halbschale aufgelegt, und im abschließenden vierten Verfahrensschritt werden die Halbschalen an ihren Rändern zusammengefügt. Dieses Verfahren schafft den Vorteil der raschen und einfachen Herstellung des Abgaskrümmers an einem einzigen Arbeitsplatz mit wenigen Herstellungsschritten, wodurch die Fertigungskosten in einer Transferstraße zur Serienfertigung des Abgaskrümmers reduziert sind.

Weitere Merkmale sind dem Ausführungsbeispiel der Erfindung entnehmbar, welches nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert ist. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen luftspaltisolierten Abgaskrümmer, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 dargestellten Ab­ gaskrümmer, mit abgenommener oberer Halbschale,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Positionier­ schale,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 1,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausfüh­ rungsform einer Positionierschale,

Fig. 7 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Ringsegmentes,

Fig. 8 eine seitliche Ansicht gemäß VIII des in Fig. 7 dargestellten Ringsegmentes.

In Fig. 1 ist die Draufsicht auf einen Abgaskrümmer 1 ge­ zeigt, der im wesentlichen aus einem das Abgas führenden Innenrohr 2 und einer das Innenrohr zur Ausbildung eines Raumes 4 zur Luftspaltisolierung mit Abstand umgebenden Außenschale 3 sowie mehreren Eingangsflanschen 5, 6, 7 zur Verbindung des Innenrohres 2 mit hier nicht dargestellten Zylinderauslaßkanälen einer Brennkraftmaschine und einem Abgangsflansch 8 zur Verbindung des Innenrohres mit wei­ teren, nicht dargestellten, abgasführenden Einrichtungen besteht. Das Innenrohr 2 umfaßt mehrere Rohrformstücke, nämlich ein mit dem Eingangsflansch 5 verbundenes Bogen­ stück 30, ein mit dem Eingangsflansch 6 verbundenes T-Stück 31, ein mit dem Eingangsflansch 7 verbundenes T-Stück 32, welches auslaßseitig einen bogenförmig abgewinkelten Rohr­ schenkel aufweist, ein Kniestück 33, welches zur Betrach­ tungsebene abgewinkelt und projiziert weitgehend geradlinig verläuft und in einem Endabschnitt bogenförmig abgewinkelt verläuft und ein mit dem Abgangsflansch 8 verbundenes Bo­ genstück 34.

Die Rohrformstücke 30 bis 34 sind nach Art einer Muffe mit­ einander verbunden, wobei ein jeweils entlang einer Strö­ mungslinie 9 des Abgaskrümmers folgendes Rohrformstück mit einem aufgeweiteten Endabschnitt auf den benachbart liegen­ den Endabschnitt eines in Richtung der Strömungslinie 9 zu­ rückliegenden Rohrformstückes gegebenenfalls mit geringem Spiel anliegend gesteckt ist.

Das Innenrohr 2 ist von mehreren Ringsegmenten 11 bis 17, welche Teil einer Positionierschale (Fig. 3) sind, umgrif­ fen, wodurch die Rohrformstücke 30 bis 34 des Innenrohres 2 (wie in den folgenden Figuren näher beschrieben) bei der Mon­ tage des Abgaskrümmers 1 positioniert und an der Außen­ schale 3 abgestützt sind. Um Wärmebrücken im Isolations­ luftspalt zu vermeiden, ist vorgesehen, die Positionier­ schale aus einem Material herzustellen, welches sich bei entsprechender Erwärmung im Betrieb des Abgaskrümmers auf­ löst. Hierfür kommen als Werkstoff Kunststoffe in Betracht, insbesondere Polyethylen bietet sich an, das rückstandsfrei und umweltverträglich verbrennt.

In Fig. 2 ist eine untere Halbschale 27 der Außenschale des in Fig. 1 gezeigten Abgaskrümmers dargestellt, in die das Innenrohr 2 als gemeinsame Baugruppe 29 mit einer die Di­ stanzringe 11 bis 17 aufweisenden Positionierschale (Fig. 3) eingelegt ist. Das Innenrohr 2 besteht aus mehreren Rohrformstücken 30 bis 34, wobei jeder flanschseitigen Öff­ nung des Innenrohres 2 ein Rohrformstück zugeordnet ist. Die Rohrformstücke 30 bis 34 sind nach Art einer Muffe mit­ einander verbunden, wobei ein T-Stück 31 mit einem aufge­ weiteten Steckabschnitt 35 auf ein Bogenstück 30, ein wei­ teres T-Stück 32 mit einem aufgeweiteten Steckabschnitt 36 auf das T-Stück 31, ein Kniestück 33 mit einem aufgewei­ teten Steckabschnitt 37 auf das T-Stück 32 und ein Bogen­ stück 34 mit einem aufgeweiteten Steckabschnitt 38 auf das Kniestück 33 aufgesteckt ist. Die flanschseitigen Öffnungen der Rohrformstücke 30, 31, 32 liegen in einer gemeinsamen Ebene und die Strömungsrichtungen der Abgasteilströme durch die eingangsflanschseitigen Abschnitte dieser Rohr­ formstücke sind weitgehend orthogonal zu der Richtung der Strömungslinie 9 des Innenrohres 2 vorgesehen.

Die Rohrformstücke 30 bis 34 sind in auf einem Umfangsab­ schnitt geöffnete Ringsegmente 11 bis 17 der Positionier­ schale eingedrückt und auf diese Weise beim Zusammenbau des Innenrohres 2 gegeneinander ausgerichtet und positioniert. Die Ringsegmente der Positionierschale umschließen das In­ nenrohr 2 formschlüssig über einen Winkel von etwa 240° und stützen das Innenrohr 2 gegen die untere Halbschale 27 und nach dem Auflegen der oberen Halbschale auf die untere Halbschale 27 gegen einen Abschnitt der oberen Halbschale ab. Die Ringsegmente 11 bis 17 sind in der Positionier­ schale derart angeordnet, daß Ringsegmente 12, 14, 16, 17 die Rohrformstücke 30 bis 34 im Bereich der Steckabschnitte 35 bis 38 stützen, und zusätzlich Ringsegmente 11, 13, 15 die Rohrformstücke 30, 31, 32 in den Eingangsflanschen be­ nachbarten Bereichen stützen. Die aus der Positionierschale 10 und den Rohrformstücken 30 bis 34 bestehende Baugruppe 29 ist in die untere Halbschale 27 eingelegt, deren Rand 28 weitgehend der Kontur des Innenrohres folgt und in Berei­ chen zwischen den eingangsflanschseitigen Abschnitten der Rohrformstücke 30, 31, 32 in einer benachbarten parallelen Ebene der eingangsflanschseitigen Öffnungen der Rohrform­ stücke 30, 31, 32 liegt. Auf den Rand 28 der unteren Halb­ schale 27 wird der Rand der oberen Halbschale flächig auf­ gelegt und mit diesem verschweißt.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Po­ sitionierschale 10, welche im wesentlichen aus in einem Um­ fangsabschnitt geöffneten Ringsegmenten 11 bis 17 mit auf­ weitbaren Enden 39 und die Ringsegmente verbindenden Stege 20 bis 23 besteht. Die Öffnungen der scheibenförmig ausge­ stalteten Ringsegmente 11 bis 17 erstrecken sich dabei über einen weniger als dem halben Umfang entsprechenden Ab­ schnitt, im vorliegenden Beispiel sind die Ringsegmente über einen Winkel von etwa 120° geöffnet. Die Stege 20 bis 23 sind in einem den Öffnungen diametral gegenüberliegenden Abschnitt an den Stirnseiten der Ringsegmente 11 bis 17 angeformt. Dabei sind die Stege 20 bis 23 als in radialer Richtung der Ringsegmente 11 bis 17 gewölbte Streifen aus­ gebildet, um eine hohe Drill- und Biegesteifigkeit der Po­ sitionierschale 10 zu erreichen. In axialer Richtung sind die Stege 20 bis 23 von Aussparungen 24 durchsetzt, um den Materialeinsatz bei der Herstellung der Positionierschale 10 gering zu halten. Die Positionierschale 10 ist einteilig aus einem elastischen Kunststoffmaterial hergestellt, welches sich bei einer Erwärmung auf Betriebstemperatur des Abgaskrümmers rückstandsfrei auflöst; hierbei kommt als Werkstoff insbesondere Polyethylen in Betracht, welches be­ züglich der Umweltverträglichkeit unbedenklich verbrennt. Die Wandstärke der Ringsegmente 11 bis 17 beträgt mehrere Millimeter, an den Ringsegmentenden 39 z. B. 5 mm, um ein Eindrücken von Rohrformstücken durch die sich aufweitenden Öffnungen der Ringsegmente zu vereinfachen.

In Fig. 4 ist in einem Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1 eine Querschnittsfläche des Abgaskrümmers gezeigt, welche in einem Bereich zwischen zwei Eingangsflanschen, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht darge­ stellt sind, liegt. Das Innenrohr 2 ist über einen Winkel von etwa 240° von dem zur oberen Halbschale 25 der Außen­ schale 3 offenen Ringsegment 14 umschlossen, welches spie­ gelsymmetrisch zur Krümmerhochachse 18 ausgebildet ist. Das Ringsegment 14 ist weitgehend kreisringförmig ausgebildet, wodurch er das Innenrohr 2 formschlüssig an der Außenschale 3 abstützt. In einem der unteren Halbschale 27 der Außen­ schale 3 zugeordneten Abschnitt ist dem Ringsegment 14 ein Steg 22 angeformt. Der Steg 22 ist von zwei Aussparungen 24 durchsetzt und erstreckt sich spiegelsymmetrisch zu der Krümmerhochachse 18 auf einem Bogenabschnitt um das Zentrum des Distanzringes 14 in dem Raum 4 zwischen dem Innenrohr 2 und der Außenschale 3.

Die obere Halbschale 25 liegt mit ihrem Rand 26 flächig auf dem Rand 28 der unteren Halbschale 27 auf. Dabei ist der den Eingangsflanschen benachbarte Randabschnitt weiter von der Krümmerhochachse 18 entfernt als der den Eingangsflan­ schen abgewandte Randbereich, wodurch der zwischen der Außenschale 3 und dem Innenraum 2 ausgebildete Raum 4 zur Luftspaltisolierung auf der den Eingangsflanschen zuge­ wandten Seite des Innenrohres 2 vergrößert ist und die Kon­ tur der Außenschale 3 annähernd die Form eines Tropfens aufweist. Durch die einfache Kontur der Ränder der Halb­ schalen (Fig. 1) des Abgaskrümmers ist durch den vergrößer­ ten Raum 4 ein verbessertes Isolierverhalten des Abgaskrüm­ mers gegeben und darüber hinaus ein einfaches Verschweißen der Ränder 26 und 28 ermöglicht.

Fig. 5 zeigt in einem Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 1 einen Krümmerquerschnitt in einem Abgangsbereich des Ab­ gaskrümmers mit elliptischer Gestalt der Außenschale 3. In der Außenschale 3 ist das abgasführende Innenrohr 2 zentrisch angeordnet und von einem Ringsegment 16 an der Außenschale 3 abgestützt. Das Ringsegment 16 umschließt das Innenrohr 2 über einen Winkel von etwa 240° und ist in sei­ nem in die untere Halbschale 27 der Außenschale 3 form­ schlüssig eingelegten Abschnitt der Geometrie der unteren Halbschale 27 bzw. der Geometrie der geschnittenen Fläche des Raums 4 zur Luftspaltisolierung folgend ausgestaltet. Der dem Ringsegment 16 angeformte streifenförmige Steg 23 erstreckt sich der Geometrie der unteren Halbschale 27 mit radialem Abstand folgend in dem Raum 4 zur Luftspaltiso­ lierung. Der Steg 23 ist von Aussparungen 24 durchsetzt, wodurch das bei Erwärmung des Abgaskrümmers auf Betriebs­ temperatur verbrennende Material der Positionierschale re­ duziert ist. Das Ringsegment 16 ist achssymmetrisch zu der Krümmerhochachse 18 ausgestaltet und folgt in den der obe­ ren Halbschale 25 zugeordneten Abschnitten der Geometrie des Innenrohres mit einem kreisringförmigen Querschnitt. Das Ringsegment 16 kann auch vorteilhaft in den der oberen Halbschale 25 zugeordneten Abschnitten der Geometrie der Außenschale 3 folgen, um die formschlüssige Abstützfläche der Positionierschale an der Außenschale 3 zu erhöhen. Die obere Halbschale 25 ist mit ihrem Rand 26 flächig auf den Rand 28 der unteren Halbschale 27 aufgelegt und ver­ schweißt, wodurch die Positionierschale in der definierten rage gehalten und somit das Innenrohr 2 stabil positioniert und an der Außenschale 3 abgestützt ist.

In Fig. 6 ist eine Positionierschale 10 dargestellt, welche zur Abstützung des abgasführenden Innenrohrs des Abgaskrüm­ mers an der Außenschale mit Stegen 20 bis 23 verbundene Ringsegmente 11, 11′, 12, 14, 16, 17 aufweist. Die Ringseg­ mente sind dabei zur Aufnahme der Rohrformstücke des Innen­ rohres entlang einer Stromlinie 9 vom außenliegenden Ein­ gangsflansch zum Abgangsflansch des Abgaskrümmers (Fig. 1) angeordnet. Jedem mit einem Eingangsflansch verbundenen Rohrformstück (Bogenstück, T-Stück, abgewinkeltes T-Stück gemäß Fig. 2) ist ein Ringsegment 12, 14, 16 zugeordnet, welches in zusammengebautem Zustand das jeweilige Rohrform­ stück benachbart der Steckverbindung mit dem entlang der Stromlinie 9 folgenden Rohrformstück umgreift. Das bezüg­ lich der Richtung der Stromlinie 9 am Ende der Positionierschale 10 angeordnete Ringsegment 17 ist zur stützenden Aufnahme des mit dem Abgangsflansch des Abgaskrümmers verbundenen Bogenformstück (Fig. 2) benachbart dessen Steckverbindung mit dem in Richtung der Stromlinie 9 vorausgehenden Rohrformstück vorgesehen. Am gegenüberliegenden Ende der Positionierschale 10 ist ein Ringsegment 11 angeordnet, welches zur Aufnahme des mit dem außenliegenden Eingangsflansch des Abgaskrümmers verbundenen Bogenstück (Fig. 1) an dessen dem Flansch benachbarten Rohrabschnitt vorgesehen ist. Das Ringsegment 11 ist mit dem Ringsegment 12 durch einen dem Verlauf der Stromlinie 9 in diesem Bereich entsprechenden bogenförmigen Steg 20 verbunden, welchem zwischen dem Ringsegment 11 und dem Ringsegment 12 ein weiteres Ringsegment 11′ zur Erhöhung der Positioniergenauigkeit eines an der Außenschale des Abgaskrümmers abzustützenden Innenrohres angeformt ist.

Die Ringsegmente weisen eine Umfangsfläche 40 auf, welche jeweils der Kontur des Abschnittes der Außenschale des Ab­ gaskrümmers entsprechend geformt ist, an den das jeweilige Ringsegment zur Abstützung der durch die elastisch aufweit­ baren Enden 39 der Ringsegmente eindrückbaren Rohrform­ stücke des Innenrohres zur Anlage bringbar ist. Die Ring­ segmente sind scheibenförmig ausgestaltet und mittels je­ weils einander zugewandten Stirnseiten angeformten Stegen 20 bis 23 miteinander verbunden. Die Stege 20 bis 23 sind von parallel zur Strömungsrichtung geführten Aussparungen 24 durchsetzt, welche jeweils von der Stirnseite eines Ringsegmentes bis zur Stirnseite des in Richtung der Strom­ linie 9 folgenden Ringsegmentes geführt sind. Bei dieser Ausgestaltung einer Positionierschale 10 bestehen die Stege 20 bis 23 aus parallelen Stegsträngen 42, wodurch bei redu­ ziertem Materialeinsatz bei der Herstellung der Po­ sitionierschale 10 die hohe Drill- und Biegesteifigkeit er­ reicht ist.

In Fig. 7 ist der Querschnitt eines in einem Bogenwinkel von etwa 110° geöffneten Ringsegmentes 16 dargestellt, zwi­ schen deren elastisch aufweitbaren Enden 39 ein Rohrform­ stück des abgasführenden Innenrohres des Abgaskrümmers ein­ drückbar ist. Zur Stützung des Innenrohres an der Außen­ schale bei gleichzeitiger exakter Positionierung des um­ griffenen Rohrformstückes bei der Herstellung des Abgas­ krümmers ist die Umfangsfläche 40 des Ringsegmentes 16 dem Abschnitt der Außenschale des Abgaskrümmers entsprechend geformt, an dem die Abstützung erfolgen soll, so daß das Ringsegment 16 positionsgenau an der Außenschale zur Anlage bringbar ist. Um die Materialmenge der Positionierschale zu reduzieren, welche bei Erwärmung der Positionierschale auf die Betriebstemperatur des Abgaskrümmers rückstandsfrei verbrennt, und überdies zur Erhöhung der Positionier­ genauigkeit sind in der Umfangsfläche 40 des für sämtliche Ringsegmente der Positionierschale beispielhaften Ringseg­ mentes 16, welches für die Anordnung in einem Bereich des Abgaskrümmers zwischen den Eingangsflanschen und dem Abgangsflansch vorgesehen ist, axial verlaufende Einsenkungen 43 eingebracht.

Ein Ringsegment 16 kann, wie aus Fig. 8 ersichtlich, zur weiteren Materialersparnis neben den axial verlaufenden Einsenkungen 43 (Fig. 7) von einem Hohlschlitz 41 durch­ setzt sein. Von dem Abschnitt der Umfangsfläche 40 des Ringsegmentes 16, welchem benachbart die Stegstränge 42 in das Ringsegment 16 münden, ist die Aushöhlung des Hohl­ schlitzes 41 bis in einen Bereich nahe den Enden 39 des Ringsegmentes geführt.

Claims (20)

1. Abgaskrümmer (1) für eine Brennkraftmaschine mit

• - einem aus mehreren Rohrformstücken (30 bis 34) bestehenden Innenrohr (2),
• - einer das Innenrohr (2) mit Abstand umgebenden Außenschale (3), welche aus mindestens zwei an ihren Rändern (26, 28) verbundenen, ein- oder mehrteilig ausgeführten Halbschalenteilen (25, 27) zusammengesetzt ist,
• - mindestens zwei an einem Zylinder befestigbaren im Abstand zueinander angeordneten Eingangsflanschen (5, 6, 7) zum Anschluß des Innenrohres (2) an mindestens zwei im Abstand zueinander angeordnete Zylinderauslaßkanäle der Brennkraftmaschine,
• - einem Abgasflansch (8) zum Anschluß eines Abgasrohres,
• - einem zwischen dem Innenrohr (2) und der Außenschale (3) gebildeten Raum (4) zur Luftspaltisolierung, wobei Distanzringe (11 bis 17) zur Abstützung des Innenrohrs (2) an der Außenschale (3) vorgesehen sind,
• - einer Positionierschale (10), die die Distanzringe als in einem Umfangsbereich geöffnete Ringsegmente (11 bis 17) über Stege (20 bis 23) miteinander verbindet, wobei die Positionierschale (10) überwiegend von der unteren Halbschale (27) der Außenschale (3) aufgenommen wird.

2. Abgaskrümmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (11 bis 17) einen Bogenwinkel von mehr als 180° aufweisen und freie Enden (39) der Ringsegmente elastisch aufweitbar sind.

3. Abgaskrümmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (11 bis 17) zur formschlüssigen Abstützung des Innenrohres (2) an der Außenschale (3) eine der Geometrie der Außen­ schale (3) entsprechend geformte Umfangsfläche (40) aufweisen.

4. Abgaskrümmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Querschnittsfläche des Raumes (4) im Bereich der Ringsegmente (11 bis 17) vollständig ausgefüllt ist.

5. Abgaskrümmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umfangsfläche (40) der Ringsegmente (11 bis 17) axial verlaufende Einsen­ kungen (43) eingebracht sind.

6. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (11 bis 17) einen Hohlschlitz (41) aufweisen, welcher parallel zu den Stirnflächen der Ringsegmente (11 bis 17) bis nahe den freien Enden (39) reicht.

7. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (11 bis 17) das Innenrohr (2) über einen Winkel von ca. 200° bis 280° formschlüssig umschließen.

8. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (20 bis 23) als in radialer Richtung der Außenschale (3) gewölbte Streifen ausgebildet sind und in Richtung einer Strom­ linie (9) des Abgaskrümmers Aussparungen (24) aufwei­ sen.

9. Abgaskrümmer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (24) die Stege (20 bis 23) auf gesamter Länge zwischen den Ring­ segmenten (11 bis 17) durchsetzen.

10. Abgaskrümmer nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (11 bis 17) scheibenförmig ausgestaltet und stirnseitig mit den Stegen (20 bis 23) verbunden sind, wobei die Ringseg­ mente (11 bis 17) sich radial über die Stege (20 bis 23) hinaus erstrecken.

11. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (11 bis 17) eine größere Wandstärke aufweisen als die Stege (20 bis 23), vorzugsweise eine Wandstärke von etwa 5 mm.

12. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Eingangsflanschen (5 bis 7) verbundenen Rohrformstücke (30 bis 32) aus­ gangsseitig benachbart einer Steckverbindung (35 bis 37) von Ringsegmenten (12, 14, 16) gestützt sind und das mit dem Abgangsflansch (8) verbundene Rohrformstück (34) eingangsseitig benachbart einer Steckverbindung (38) mit dem in Richtung der Stromlinie (9) des Abgas­ krümmers (1) voranliegenden Rohrformstück (33) von einem Ringsegment (17) gestützt ist.

13. Abgaskrümmer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem außenliegenden Eingangsflansch (5) verbundene Bogenstück (30) zusätz­ lich eingangsseitig von einem Ringsegment (11) und in Richtung der Stromlinie (9) folgend im gebogenen Rohr­ abschnitt von einem Ringsegment (11′) gestützt ist.

14. Abgaskrümmer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Eingangsflanschen (5 bis 7) verbundenen Rohrformstücke (30 bis 32) be­ nachbart den Eingangsflanschen von zusätzlichen Ring­ segmenten (11, 13, 15) gestützt sind.

15. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierschale (10) einteilig ausgeführt ist und aus einem Kunststoff­ material, vorzugsweise Polyethylen, besteht, welches bei Erwärmung auf die Betriebstemperatur des Abgaskrüm­ mers (1) rückstandsfrei verbrennt.

16. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (11 bis 17) zur oberen Halbschale (25) der Außenschale (3) offen sind.

17. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierschale (10) achssymmetrisch zu einer Querschnittshochachse (18) des Abgaskrümmers (1), welche durch den größten Abstand zwischen der oberen Halbschale (25) und der unteren Halbschale (27) der Außenschale (3) definiert ist, aus­ gestaltet ist.

18. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (11 bis 17) zum Rand (26, 28) der Halbschalen (25, 27) der Außenschale (3) offen sind.

19. Verfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Ab­ gaskrümmers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher aus einem Innenrohr (2) und einer das Innenrohr (2) mit Abstand umgebenden, aus einer oberen Halbschale (25) und einer unteren Halbschale (27) zusammenge­ setzten Außenschale (3) besteht, welches durch folgende Herstellungsschritte gekennzeichnet ist:

• a) die Rohrformstücke (30 bis 34) werden endseitig mit einander zugeordneten, muffenartig ausgebildeten Steckabschnitten (35 bis 37) in einer der Anordnung im fertigen Abgaskrümmer nahekommenden Lage zusammenge­ steckt,
• b) das aus Rohrformstücken (30 bis 34) zusammenge­ setzte Innenrohr (2) wird nach Art einer Clipsverbin­ dung durch die Enden (39) der den Rohrformstücken (30 bis 33) zugeordneten Ringsegmente (11 bis 17) gedrückt,
• c) die aus Innenrohr (2) und Positionierschale (10) gebildete Baugruppe (29) wird in die untere Halbschale (27) eingelegt,
• d) die obere Halbschale (25) wird mit ihren gebör­ delten Rändern (26) flächig auf die gebördelten Ränder (28) der unteren Halbschale (27) aufgelegt,
• e) die Halbschalen (25, 27) werden an ihren den Ab­ gaskrümmer (1) umgebenden Rändern (26, 28) gefügt.

20. Verfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Ab­ gaskrümmers nach einem der Ansprüche 1 bis 17, welches durch folgende Verfahrensschritte gekennzeich­ net ist:

• a) die Positionierschale (10) wird in die untere Halbschale (27) der Außenschale (3) des Abgaskrümmers (1) eingelegt,
• b) die Rohrformstücke (30 bis 34) werden nach Art einer Clipsverbindung durch die Enden (39) der den Rohrformstücken (30 bis 34) zugeordneten Ringsegmente (11 bis 17) gedrückt und mit einander zugeordneten, muffenartig ausgebildeten Steckabschnitten (35 bis 37) zu einem Innenrohr (2) zusammengesteckt,
• c) die obere Halbschale (25) wird mit ihren gebör­ delten Rändern (26) flächig auf die gebördelten Ränder (28) der unteren Halbschale (27) aufgelegt,
• d) die Halbschalen (25, 27) werden an ihren den Ab­ gaskrümmer (1) umgebenden Rändern (26, 28) gefügt.