DE19857445A1 - Luftspaltisoliertes Abgasrohr und Verfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Abgasrohres - Google Patents

Abstract

Das luftspaltisolierte Abgasrohr besteht aus einem Außenrohr und einem Innenrohr, wobei das Innenrohr über einen Schiebesitz verfügt. Zur Erzielung eines hohen Freiheitsgrades in bezug auf Formgebung und Formverlauf ist das Außenrohr mittels Innenhochdruckumformung in seine Endform gebracht.

Description

Die Erfindung betrifft ein luftspaltisoliertes Abgasrohr nach der Gattung des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Abgasrohres nach der Gattung des Anspruches 5.

Aus der DE 44 37 380 A1 sind ein luftspaltisoliertes Abgasrohr und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt, bei dem das Abgasrohr aus einem Außenrohr und einem aus mindestens zwei Rohrabschnitten bestehenden Innenrohr ausgebildet ist. Die Rohrabschnitte des Innenrohres sind dabei über einen Schiebesitz miteinander verbunden. Das darin beschriebene Abgasrohr ist nach dem Zusammensetzen von Innen- und Außenrohr durch Biegen in seine endgültige Form gebracht.

Aus der DE 44 44 760 A1 ist weiterhin ein luftspaltisolierter Abgaskrümmer bekannt, bei dem das Innenrohr durch Innenhochdruckumformung in seine Endform gebracht wird. Das Außenrohr des Krümmers ist aus zwei vorgeformten Halbschalen zusammengesetzt, in die das Innenrohr eingelegt ist.

Aus der DE 195 46 509 A1 ist weiterhin ein doppelwandiger Abgaskrümmer bekannt, bei dem die Außenschale und die Innenschale durch Innenhochdruckumformung eines Duplex-Rohres gebildet sind. Dabei werden sowohl die Außenschale als auch die Innenschale verformt.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein luftspaltisoliertes Abgasrohr und ein Verfahren zu seiner Herstellung so weiterzubilden, daß eine kostengünstige Herstellung bei einem hohen Freiheitsgrad im Hinblick auf die Formgebung bzw. den Formverlauf des Abgasrohres möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 5 gelöst.

Wird bei einem luftspaltisolierten Abgasrohr, dessen Innenrohr einen Schiebesitz aufweist, das Außenrohr durch Innenhochdruckumformung in seine Endform gebracht, ist trotz der Ausbildung eines Schiebesitzes am Innenrohr ein hoher Freiheitsgrad im Hinblick auf die Formgebung des Außenrohres bzw. des Gesamt-Abgasrohres gegeben. Ein derartiges luftspaltisoliertes Abgasrohr ist trotz des relativ zeitaufwendigen Innenhochdruckumform-(IHU)-Vorganges schnell herstellbar. Gleichzeitig bietet ein derartiger Aufbau ein sehr kostengünstiges Verfahren für die Herstellung eines luftspaltisolierten Abgasrohres mit einem tragenden Außenrohr. Darüber hinaus ist durch die Innenhochdruckumformung des Außenrohres das Einhalten definierter Luftspalte über den gesamten Rohrverlauf auf besonders vorteilhafte Weise möglich.

Bei einem derartigen luftspaltisolierten Abgasrohr lassen sich auf einfache und kostengünstige Weise Radiallagerungen für das Innenrohr ausbilden, indem diese Radiallagerung durch eingedrückte Abschnitte des Außenrohres gebildet wird. Diese eingedrückten Abschnitte können auf besonders vorteilhafte Weise vor dem IHU-Vorgang durch Eindrücken des Außenrohres vorgeformt und während des IHU-Vorganges in ihre endgültige Form gebracht werden.

Die Isolierung des Abgasrohres ist besonders wirksam, wenn die durch eingedrückte Abschnitte des Außenrohres gebildete Radiallagerung des Innenrohres nur partiell über den Umfang verteilt ausgebildet ist, so daß die den Luftspalt überbrückenden Abschnitte sehr klein gehalten werden. Eine sichere und ausreichende Fixierung des Innenrohres kann dabei erzielt werden, wenn die Radiallagerung durch drei um jeweils etwa 120° zueinander versetzte eingedrückte Abschnitte ausgebildet ist.

Eine kostengünstige und schnelle Herstellung eines luftspaltisolierten Abgasrohres mit Schiebesitz am Innenrohr mit einem hohen Freiheitsgrad im Hinblick auf Formgebung und Formverlauf des Rohres ist durch die nachfolgenden Verfahrensschritte möglich:

• - Zusammensetzen der mit Schiebesitzanformungen vorgeformten Rohrabschnitte des Innenrohres,
• - Zusammensetzen von Innen- und Außenrohr,
• - Biegen der zusammengesetzten Rohre,
• - Einsetzen des vorgebogenen Abgasrohres in eine Umformeinrichtung,
• - Auffüllen von Innenrohr und Ringraum mit Druckmedium und
• - Aufbringen von Hochdruck auf das Druckmedium.

Durch das Auffüllen von Innenrohr und Ringraum zwischen Innen- und Außenrohr mit Druckmedium und anschließendem Aufbringen von Hochdruck wird nur das Außenrohr umgeformt. Das Innenrohr behält aufgrund des Druckgleichgewichtes zwischen Rohrinnerem und Rohräußerem bzw. Ringraum seine Form bei.

Das Auffüllen des Ringraumes zwischen Innenrohr und Außenrohr kann dabei auf vorteilhafte Weise über den als Leckagespalt wirkenden Schiebesitz erfolgen.

Eine einfache und kostengünstige Radiallagerung des Innenrohres im Außenrohr, die insbesondere ohne zusätzliche Bauteile bzw. Materialien auskommt, wird durch definiertes Eindrücken des Außenrohres zum Innenrohr gebildet.

Eine minimale Unterbrechung des Luftspaltes zwischen Innen- und Außenrohr im Bereich der Radiallagerungen wird erreicht, wenn die vor dem IHU-Vorgang umlaufend eingedrückten Abschnitte des Außenrohres partiell wieder aufgebogen werden.

Mit einem derartigen Verfahren lassen sich auf besonders vorteilhafte Weise mehrere Abgasrohre in einem einzigen IHU-Vorgang umformen, die nach diesem Vorgang zu einzelnen Abgasrohren auseinandergeschnitten werden. Mit einem derartigen Umformvorgang für mehrere Abgasrohre läßt sich die Gesamtfertigungszeit trotz der relativ langen Umformzeit noch einmal deutlich verringern.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in

Fig. 1 eine Vorstufe des erfindungsgemäßen Abgasrohres vor dem IHU-Vorgang,

Fig. 2 eine vereinfachte Ansicht des erfindungsgemäßen Abgasrohres in seiner Endform,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Abgasrohr entlang der Linie III-III nach Fig. 2 und

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Abgasrohr entlang der Linie IV-IV nach Fig. 3.

Das in den Fig. 2 bis 4 näher dargestellte Abgasrohr 1 besteht im wesentlichen aus einem Außenrohr 2, das ein Innenrohr 3 unter Ausbildung eines Ringspaltes 4 umfaßt. Das Innenrohr 3 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei Rohrabschnitten 5 und 6, die unter Ausbildung eines an sich bekannten Schiebesitzes 7 miteinander verbunden sind. Im Bereich des Schiebesitzes 7 sind die beiden Rohrenden 8 bzw. 9 der Rohrabschnitte 5 bzw. 6 ineinandergesteckt. Die Innen- bzw. Außendurchmesser der zusammengesteckten Rohrenden sind so aufeinander abgestimmt, daß ein relativ enger, klapperfreier Sitz ausgebildet wird, der eine axiale Verschiebung der beiden Rohrabschnitte 5 und 6 relativ zueinander ermöglicht.

Die freien Rohrenden 9 bzw. 10 der Rohrabschnitte 5 bzw. 6 sind im Bereich der Rohrenden 12 bzw. 13 des Außenrohres 2 fest mit diesem verbunden, z. B. verschweißt. Dazu sind die Rohrenden 12 bzw. 13 des Außenrohres 2 mit geringerem Durchmesser relativ zum übrigen Außenrohr ausgebildet.

Das Abgasrohr 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel als zweifach abgebogenes Rohr ausgebildet, wobei die beiden gebogenen Rohrabschnitte 14 und 15 in diesem Ausführungsbeispiel gegensinnig zueinander gebogen sind, so daß die freien Rohrenden des Abgasrohres annähernd parallel zueinander verlaufen.

Das Innenrohr 3 wird zusätzlich zu den Verbindungen im Bereich der freien Rohrenden im Bereich des Schiebesitzes 7 radial zum Außenrohr geführt. Dazu hat das Außenrohr benachbart zum Schiebesitz 7 drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Eindrückungen 15a bis 15c, die zur Anlage an das Innenrohr 3 bzw. den Rohrabschnitt 6 kommen.

Zur Herstellung des Abgasrohres werden die Rohrabschnitte 5 bzw. 6 des Innenrohres, die in diesem ersten Verfahrensschritt noch als gerade Rohrabschnitte vorliegen, mit den Anformungen zur Ausbildung des Schiebesitzes 7 versehen. Anschließend werden die Rohrabschnitte 5 und 6 zusammengefügt und in das Außenrohr 2, das ebenfalls noch als gerades Rohr vorliegt, eingesetzt. Es ist jedoch auch möglich, das Zusammenfügen der Rohrabschnitte 5 und 6 beim Einsetzen in das Außenrohr 2 vorzunehmen. Daran anschließend wird das Innenrohr in bezug auf das Außenrohr kalibriert bzw. in seine lagerichtige Position gebracht. Dazu werden - wie in Fig. 1 ersichtlich - Rohrabschnitte 16, 17 ringförmig eingedrückt, so daß das Außenrohr in diesen Bereichen am Innenrohr anliegt. Die freien Rohrenden des Innenrohres und des Außenrohres werden anschließend fest miteinander verbunden, z. B. verschweißt. Im daran anschließenden Verfahrensschritt werden das Innen- und das Außenrohr gemeinsam entsprechend dem Rohrverlauf des fertigen Abgasrohres gebogen. Das gebogene Rohrpaket aus Innenrohr und Außenrohr wird daran anschließend in eine Aufblasvorrichtung (IHU-Vorrichtung) eingelegt. Das Innenrohr und der Ringraum zwischen Innenrohr und Außenrohr werden mit Druckmedium befüllt. Dabei kann die Befüllung über ein Rohrende des Innenrohrs erfolgen, der Ringspalt bzw. Ringraum zwischen Innen- und Außenrohr wird in diesem Ausführungsbeispiel über den Schiebesitz des Innenrohres mit aufgefüllt. Nach Verschließen der Rohrenden wird das Druckmedium auf an sich bekannte Weise auf den entsprechenden Umformdruck gebracht, so daß das Außenrohr 2 so verformt wird, daß es an der Wandung der nicht näher dargestellten Außenform der IHU-Vorrichtung anliegt. Bei diesem Umformvorgang werden auch die Rohrabschnitte 16 und 17 partiell wieder aufgeweitet, so daß die am Innenrohr 3 anliegenden Eindrückungen 15a bis 15c verbleiben. Nach der erfolgten IHU-Umformung wird das Abgasrohr aus der Form entnommen und das Druckmedium entfernt. Das in Fig. 1 dargestellte Rohr wird im Bereich des Trennschnittes 18 in zwei Abgasrohre getrennt, wobei anschließend an den Trennvorgang die abschließende Formung der freien Rohrenden erfolgt.

Claims (8)

1. Luftspaltisoliertes Abgasrohr (1) mit einem Außenrohr (2) und einem aus mindestens zwei Rohrabschnitten (5, 6) bestehenden Innenrohr (3), dessen Rohrabschnitte (5, 6) über einen Schiebesitz (7) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (2) durch Innenhochdruckumformung geformt ist.

2. Luftspaltisoliertes Abgasrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (3) über mindestens eine Radiallagerung (15a bis 15c) im Außenrohr (2) geführt ist, und daß die Radiallagerung durch eingedrückte Abschnitte (15a bis 15c) des Außenrohres (2) gebildet ist.

3. Luftspaltisoliertes Abgasrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eingedrückten Abschnitte (15a bis 15c) des Außenrohres (2) umlaufend und mit Abstand zueinander angeordnet sind.

4. Luftspaltisoliertes Abgasrohr nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radiallagerung (15a bis 15c) des Innenrohres in der Nähe des Schiebesitzes (7) erfolgt.

5. erfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Abgasrohres (1) mit einem Außenrohr (2) und einem aus mindestens zwei Rohrabschnitten (5, 6) gebildeten Innenrohr (3), dessen Rohrabschnitte (5, 6) über einen Schiebesitz (7) miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Zusammensetzen der mit Schiebesitzanformungen vorgeformten Rohrabschnitte (5, 6) des Innenrohres (3),
• - Zusammensetzen von Innenrohr (3) und Außenrohr (2),
• - gemeinsames Biegen von Innenrohr (3) und Außenrohr (2),
• - Einsetzen des vorgebogenen Abgasrohres in eine Umformvorrichtung,
• - Auffüllen von Innenrohr (3) und Ringraum (4) mit Druckmedium, Aufbringen von Hochdruck auf das Druckmedium und Umformen des Außenrohres,
• - Entnehmen des umgeformten Abgasrohres und Entfernen des Druckmediums.

6. Verfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Abgasrohres nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (2) nach dem Zusammensetzen von Innen- und Außenrohr durch radial umlaufendes definiertes Eindrücken in einem definierten Abschnitt (15, 16) zur Anlage an das Innenrohr (3) gebracht wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Abgasrohres nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Rohrenden des Innenrohres vor dem Einsetzen in die Umformvorrichtung am Außenrohr befestigt werden.

8. Verfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Abgasrohres nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Abgasrohre durch einen gemeinsamen Hochdruckumformschritt geformt werden, und daß das gemeinsam umgeformte Rohrelement nach diesem Umformschritt in die einzelnen Abgasrohre getrennt wird.