DE19923557A1 - Gebauter luftspaltisolierter Abgaskrümmer einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
Gebauter luftspaltisolierter Abgaskrümmer einer Abgasanlage eines KraftfahrzeugesInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen gebauten luftspaltisolierten Abgaskrümmer einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges. Um diesen bauraum- und gewichtssparend zu gestalten und dies in einfacher Weise prozeßsicher und exakt reproduzierbar zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß dieser aus zumindest zwei Abgasrohren mit an jeweils einem Ende angebrachten am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges zu befestigenden Eingangsflansch besteht, DOLLAR A wobei die Abgasrohre einen Rohrbogen und zumindest ein mit diesem verbundenes verzweigtes Rohrstück umfassen, DOLLAR A wobei bei der Anordnung von mehreren verzweigten Rohrstücken sich diese in Reihe aneinander anschließen und das letzte Rohrstück in dieser Reihe das Sammelrohr bildet, das mit einem Ende mit dem weiterführenden Abgasstrang der Abgasanlage verbunden ist, DOLLAR A wobei der Abgaskrümmer mindestens ein Abgasrohr aufweist, das als Doppelrohr mit einer Luftspaltisolierung zwischen einem äußeren und einem inneren Rohr ausgebildet ist, und mindestens ein luftisolierspaltfreies Abgasrohr besitzt, DOLLAR A wobei das Außenrohr und das Innenrohr des luftspaltisolierten Abgasrohres an dem Ende aneinander anliegen, das mit dem zugeordneten Eingangsflansch zusammengesteckt und verschweißt ist, DOLLAR A wobei wenigstens das luftisolierspaltfreie Abgasrohr an einem Ende mit einem Einzeleingangsflansch verschweißt ist, DOLLAR A und wobei das luftisolierspaltfreie Abgasrohr an einem eingangsflanschabgewandten Ende mit dem Außenrohr eines luftspaltisolierten ...
Description
Die Erfindung betrifft einen gebauten luftspaltisolierten Ab
gaskrümmer einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges gemäß An
spruch 1 und 5 ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß An
spruch 13 und 14.
Ein gebauter luftspaltisolierter Abgaskrümmer ist beispielswei
se aus der DE 195 11 514 C1 bekannt. In diesem wird die Ferti
gung eines Abgaskrümmers beschrieben, der aus mehreren mit
Schiebesitz ineinander gesteckten Innenrohren und einem Außen
mantel sowie Eingangsflanschen und einem Ausgangsflansch be
steht. Der Außenmantel ist in Halbschalenbauweise ausgeführt,
wobei zuerst der Steckverbund der Innenrohre (Rohrbogen, T-Stück,
Verzweigungsrohr mit Anschluß zum Ausgangsflansch) in
eine untere Außenmantelhalbschale eingelegt wird und dann die
obere Halbschale auf die untere gepreßt und mit der unteren
Halbschale unter Bildung einer Bördelnaht zwischen den Innen
rohrenden verschweißt wird. Der Steckverbund der Innenrohre
wird in aufwendiger Weise durch spezielle Distanzringe, die auf
mehrere Innenrohre aufgeschoben werden, innerhalb des Außenman
tels zentriert, wobei der dabei entstehende Spalt den späteren
Luftisolierspalt bildet. Die Distanzringe bestehen aus einem
unter Hitzeeinwirkung, insbesondere im Motorbetrieb sich zer
setzenden und/oder sublimierenden Material. Da einerseits die
mit Fertigungstoleranzen behafteten Einzelrohre gegeneinander
verschieblich sind und aufgrund der Montagearbeit von Steckver
bund zu Steckverbund unterschiedliche Stecklängen aufweisen und
andererseits die Distanzringe zum einen selbst Fertigungstole
ranzen unterworfen sind und zum anderen aufgrund ihrer Gestal
tung relativ zur Ausbildung der Unterschale selten umlaufend an
dieser anliegen, ist die Fertigung des gesamten Abgaskrümmers
allein schon unter diesen Aspekten Toleranzen unterworfen. Das
Innenrohr mit dem Abzweigstutzen liegt bei den genannten Ferti
gungstoleranzen praktisch nie mit dem gewünschten definierten
umlaufenden Luftspalt innerhalb des Außenmantels. Eine exakte
Reproduzierbarkeit gibt es dabei nicht. Hierbei ist beim Zusam
menbau darauf zu achten, daß eine bestimmte minimale Stecklänge
eingehalten wird, damit die Einzelinnenrohre nicht auseinander
rutschen. Diese Einhaltung erfordert Augenmaß und damit erheb
lichen Aufwand. Bei dem Teiletransfer zur Schweißstation können
ebenfalls Erschütterungen und zentrifugale Kräfte auftreten,
die zu einer nochmaligen Verschiebung der Einzelinnenrohre zu
einander und zur Unterschale des Außenmantels führen, wobei
dies gar zur Auflösung des Steckverbundes führen kann.
Aufgrund des Rückspringverzuges der beiden Blechhalbschalen
nach dem Tiefziehen liegen die beiden Außenmantelhalbschalen
von alleine nicht durchgehend satt und damit spaltfrei aneinan
der an. In der Schweißstation wird daher die Oberschale des Au
ßenmantels auf die Unterschale gesetzt und an diese angepreßt.
Auch hierbei kommt es zu Erschütterungen des Steckverbundes
bzw. der Verschiebung der Relativlage des verzweigten Innenroh
res im Außenmantel. Schließlich werden die Schalen des Außen
mantels miteinander laserverschweißt. Nach Aufhebung der An
pressung wirken dann aufgrund der Nichtgleichförmigkeit der An
lageflächen der Halbschalen auf die Schweißnaht erhebliche Zug
kräfte, was die Dauerbelastbarkeit des Zusammenbaus, insbeson
dere des Außenmantels herabsetzt und im Betrieb des Abgasstran
ges gar zu einem Versagen des Bauteils führen kann. Die Prozeß
sicherheit der Herstellung des Abgaskrümmers ist somit insge
samt gesehen nicht in ausreichendem Maße gewährleistet.
Auch ist die Verschweißung der Halbschalen unter Bildung einer
Bördelnaht relativ aufwendig, insbesondere, da beim Übergang
zum Ausschnitt des Außenmantels für den Abzweigstutzen des In
nenrohres aufgrund von Kantenradien ein Dreieckszwickel ent
steht, der zur Prozeßsicherheit zugeschweißt werden muß, was in
der Praxis in sinnvoller Weise nur unter Zuhilfenahme eines Zu
satzwerkstoffes geht. Zudem ist die Bördelnaht durch ihre Ge
staltung begrenzt mechanisch belastbar. Für die Festlegung des
Innenrohres am Außenmantel ist zusätzlich eine Verschweißung
unter Bildung einer Rundnaht, d. h. einer umlaufenden Kehlnaht
im Endbereich des Abzweigstutzens erforderlich, wobei das Ende
des Innenrohres des Stutzens gegenüber der Öffnung des Außen
mantels etwas zurückversetzt liegt.
Der Außenmantel ist im übrigen gerade wegen des verzweigten Ab
gasrohres räumlich sehr ausladend ausgebildet, da bei der Her
stellung der Halbschalen durch Tiefziehen keine Verzweigung er
zielt werden kann und somit für eine konturtreue Ausbildung ei
nes Außenmantels bezüglich der Gestaltung des Innenrohres nicht
tauglich ist. Alle Innenrohre werden dabei von einem einzigen
gemeinsamen Außenmantel integral umschlossen, wodurch aufgrund
des gleichförmigen Abschlusses des Außenmantels etwa in der
Ebene der Eingangsflansche relativ großvolumige Blechabschnitte
des Außenmantels zwischen den an die Eingangsflansche sich an
schließenden Innenrohren entstehen, die erheblichen Bauraum er
fordern, das Gewicht des verzweigten Abgasrohres erhöhen und
zusätzlichen unnötigen Materialaufwand bedeuten. Zudem ist da
durch die Ausbildung eines definierten einheitlich gleichförmi
gen Luftspaltes beim verzweigten Abgasrohr nicht erreichbar.
Des weiteren erfordern Motoren unterschiedlicher Zylinderzahl
aufgrund des Außenmantels unterschiedlich ausgebildete Abgas
krümmer. Dies bedeutet einen hohen zusätzlichen Fertigungs- und
Werkzeugaufwand verbunden mit den entsprechenden Kosten.
Gleichfalls müssen für unterschiedlich gestaltete Bauräume neue
Varianten der Abgaskrümmerausbildung in Halbschalenbauweise er
sonnen werden, die an diese Bauräume angepaßt sind. Die Reali
sierung dazu erfordert ebenfalls einen erheblichen fertigungs
technischen Aufwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen luftspaltiso
lierten Abgaskrümmer zu schaffen, der bauraum- und gewichtsspa
rend ist, und ein Herstellungsverfahren für diesen vorzusehen,
mit dem in einfacher Weise eine prozeßsichere und exakt repro
duzierbare Ausbildung des Abgaskrümmers erreicht werden kann.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß jeweils durch die Merkmale des
Patentanspruches 1 und 5 hinsichtlich des Abgaskrümmers und je
weils durch die Merkmale des Patentanspruches 13 und 14 hin
sichtlich des Herstellungsverfahrens gelöst.
Dank der Erfindung wird eine Modulbauweise des Abgaskrümmers
ermöglicht, bei der in einfachster Weise aus ineinandergesteck
ten luftspaltisolierten Einzelabgasrohren hinsichtlich ihrer
Erstreckung und Bautiefe beliebig gestaltete Abgaskrümmer ge
fertigt werden können, wobei die Außenrohre der Einzelabgasroh
re miteinander verschweißt und die Innenrohre ineinander mit
Schiebesitz positioniert sind. Die Einzelmodule bilden die Ein
zelabgasrohre, welche Standardbauelemente und somit kostengün
stig herstellbare Massenware darstellen. So kann durch einfa
ches Aneinanderfügen von Gleichteilen der verzweigten Abgasroh
re beispielsweise aus einem Vierzylinder-Abgaskrümmer ein 6-
oder 8-Zylinderabgaskrümmer hergestellt werden. Durch die Ver
wendung von Gleichteilen wird die gesamte Montage wesentlich
vereinfacht. Durch die mittels Innenhochdruckumformen gefertig
ten Einzelabgasrohre entfallen jegliche Fertigungstoleranzen,
die aus einer während der einzelnen Montage- und Fügeschritte
auftretenden Verschiebung von im Steckverbund befindlicher In
nenrohre resultieren, so daß jeder beliebige Abgaskrümmer exakt
reproduzierbar ist. Infolge des Fehlens eines integralen Außen
mantels und der Befestigung von Außenmantelhalbschalen aneinan
der sowie des Außenmantels an den Einhangsflanschen werden die
aus mechanisch-thermischen Beanspruchungen herrührenden Schwie
rigkeiten der bisher erforderlichen Schweißnähte vermieden.
Durch die mittels des zu einem luftspaltisolierten Abgasrohr
innenhochdruckumgeformten Doppelrohres bezüglich des Innenrohr
verlaufes bzw. dessen Form konturtreue Ausbildung des Außenroh
res wird überflüssiges Material des Außenrohres im Gegensatz
zum Außenmantel der Halbschalenbauweise vermieden und dadurch
auch der Bauraum verringert. Insgesamt ist die Ausbildung des
Abgaskrümmers flexibel an die Form des vorgesehenen Bauraumes
anpaßbar, da die Einzelabgasrohre des Krümmers dem Verlauf des
Bauraumes durch geeignete Aneinanderreihung folgen können. Dem
gegenüber würde der Abgaskrümmer in Halbschalenbauweise durch
einen in die Bauraumtiefe gehenden Verlauf der abgasführenden
Rohre derart voluminös, daß ein Einbau von vornherein unmöglich
ist. Weiterhin kann durch die Fertigung der Abgasrohre mittels
Innenhochdruckumformen der Luftisolierspalt über die gesamte
Erstreckung des Abgasrohres gezielt und überall gleichförmig
eingestellt werden. Die Fügestellen der Außenrohre aneinander
werden unter Bildung einer umlaufenden mechanisch sehr hoch be
lastbaren Kehlschweißnaht vorzugsweise mittels eines Lasers zu
sammengeschweißt. Insgesamt wird durch das erfindungsgemäße
Herstellungsverfahren eine hohe Prozeßsicherheit erreicht, da
aufgrund des Innenhochdruckumformens zum einen keine steckver
bundauflösende Verschiebemöglichkeit der Innenrohre auftritt
und zum anderen die Anzahl der Schweißnähte minimiert wird, wo
bei der Abgaskrümmer so gestaltet ist, daß ausschließlich ein
fach auszuführende, umlaufende mechanisch beanspruchbare Kehl
nähte für die Befestigung der Einzelabgasrohre aneinander und
an den Eingangsflanschen sowie am Ausgangsflansch erforderlich
sind. Bei der Luftspaltisolierung von den Abgasrohren braucht
der Rohrbogen nicht innenhochdruckumgeformt zu sein, was werk
zeugtechnisch vorteilig ist. Des weiteren zeigt die teilweise
Luftspaltisolierung nach Anspruch 1 und 13 des Abgaskrümmers
Vorteile durch die wesentliche einfachere Herstellung der luf
tisolierspaltfreien Einzelabgasrohre. Aufgrund der Verringerung
der Komplexität der Ausbildung der Abgasrohre wird die Prozeß
sicherheit noch weiter verbessert. Die luftisolierspaltfreien
Abgasrohre sind natürlich nur dort zu verwenden, wo keine hit
zeempfindliche Teile des Kraftfahrzeuges in unmittelbarer Nähe
angeordnet sind. Aufgrund des Entfalls des zweiten Rohres bei
einem luftisolierspaltfreien einwandigen Abgasrohr wird zudem
der Abgaskrümmer wesentlich leichter und erfordert auch weniger
Bauraum.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran
sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand
eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles
nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt:
Fig. 1 in einem seitlichen Schnitt den erfindungsgemäßen Abgas
krummer mit angeschlossener Katalysatorhutze und mit unisolier
tem Rohrbogen und Sammelrohr,
Fig. 2 in einem seitlichen Schnitt den erfindungsgemäßen Abgas
krummer mit angeschlossener Katalysatorhutze und luftspaltiso
liertem Rohrbogen und luftisolierspaltfreien verzweigten Abgas
rohren,
Fig. 3 in einem seitlichen Schnitt den erfindungsgemäßen Abgas
krümmer mit angeschlossener Katalysatorhutze gänzlich luftspal
tisoliert.
In Fig. 1 ist ein Abgaskrümmer 1 dargestellt, der aus einem
Rohrbogen 2, einem verzweigten Sammelrohr 3 und zwei dazwi
schenliegenden verzweigten Abgasrohren, die T-Rohrstücke 4 und
5, besteht. Die vier Abgasrohre 2, 3,4, 5 sind mit einem ihrer
Enden in Einzeleingangsflanschen 6 eingesteckt und mit diesen
verschweißt. Die Eingangsflansche 6 werden an einem Zylinder
kopf einer Brennkraftmaschine befestigt. Der Rohrbogen 2 und
das Sammelrohr 3 werden jeweils durch ein einfaches Rohr gebil
det, das keine Luftspaltisolierung aufweist. Das Sammelrohr 3
kann durch Innenhochdruckumformen eines geradlinigen Rohres
hergestellt sein, dessen Abzweig 7 dabei ausgeblasen wird. Der
Abzweig 7 wird anschließend im Kappenbereich unter Öffnung ei
nes Durchgangs 8 beschnitten. Die T-Rohrstücke 4 und 5 sind als
Doppelrohre durch Ineinanderstecken zweier geradliniger Rohre,
einem Innenrohr 9 und einem Außenrohr 10, ausgebildet. Aus die
sen geradlinigen Doppelrohren wird in einem Innenhochdruck-Um
formwerkzeug ein doppelwandiger Abzweigstutzen 11 in einem
ersten Umformschritt durch Fluidinnenhochdruck ausgeformt und
in einem zweiten darauffolgenden Umformschritt ein auch den Ab
zweigstutzen 11 umgebender Luftisolierspalt 12 ausgebildet.
Aufgrund des Fluidhochdruckes und der Werkzeuggestaltung werden
das Innenrohr 9 mit dem Außenrohr 10 beiderends und im Kappen
bereich des Abzweigstutzens 11 umfänglich verklemmt. Danach
wird ein doppelwandiger Kappenabschnitt vom Ende des Abzweig
stutzens 11 unter Beibehaltung der Klemmung zwischen Innenrohr
9 und Außenrohr 10 abgetrennt, wobei eine Durchgangsöffnung 13
vom Innenrohr 9 nach außen entsteht. Das Ende des Abzweigstut
zens 11 wird sodann mit dem Eingangsflansch 6 des Abgaskrümmers
1 zusammengesteckt und verschweißt. Die miteinander zu verbin
denden Enden der verzweigten luftspaltisolierten Abgasrohre 4
und 5 werden zuerst unter "Öffnung" des jeweiligen Luftiso
lierspaltes 12 beschnitten und dann ineinandergesteckt, wobei
die Enden so ausgeformt sind, daß die Steckverbindungen der Au
ßenrohre 10 und der Innenrohre 9 der zu verbindenden Abgasrohre
mit Spiel erfolgen. Die miteinander steckverbundenen Außenroh
renden der Abgasrohre werden an der Stelle ihrer Steckverbin
dung unter Bildung einer umlaufenden Kehlnaht 27 miteinander
verschweißt, während die Inennrohre 9 mit Schiebesitz aneinan
der angeordnet sind. Am dem Rohrbogen 2 zugewandten Ende des T-Rohr
stückes 4 bleibt der Luftisolierspalt ungeöffnet, d. h. es
erfolgt an diesem Ende kein Beschnitt. Der Rohrbogen 2 wird in
das Innenrohr 9 des T-Rohrstückes 4 eingesteckt und mit Innen
rohr 9 und Außenrohr 10 dieses T-Rohrstückes 4 verschweißt. Um
die Wärmespannungen, die im Motorbetrieb auftreten können, zu
kompensieren, wird ein Gleiten der Flansche auf der Dichtfläche
des Zylinderkopfes vorgesehen, welches über ein definiertes An
zugsmoment der Flanschmuttern realisiert werden kann. Das dem
Sammelrohr 3 zugewandte Ende des T-Rohrstückes 5 wird mit sei
nem Außenrohr 10 in den einwandigen Abzweigstutzen 7 des Sam
melrohres 3 eingesteckt und mit diesem verschweißt. Das Innen
rohr 9 des T-Rohrstückes 5 ragt dabei frei in den Abzweigstut
zen 7 hinein. Das Sammelrohr ist im übrigen in eine Katalysa
torhutze 14 eingesteckt, die hier ebenfalls einwandig ausgebil
det ist. Durch den Entfall des in der Regel am Sammelrohr ange
brachten Ausgangsflansches kann der Katalysator sehr nahe an
dem Abgaskrümmer 1 angeordnet werden, so daß trotz Teil
luftspaltisolierung des Abgaskrümmers ein schnelleres Ansprin
gen des Katalysators und Aufnahme seiner Funktionstätigkeit und
somit eine Reduzierung der Schadstoffausstöße erreicht werden.
Fig. 2 zeigt eine Variante zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1.
In Abweichung zu diesem ist der Rohrbogen 15 luftspaltisoliert
und das an das Sammelrohr 16 unmittelbar angeschlossene T-Rohr
stück 17 luftisolierspaltfrei ausgebildet. Der Luftspalt 18
des Rohrbogens 15 kann dabei durch Innenhochdruckumformen eines
gebogenen Doppelrohres ausgebildet werden. Alternativ dazu ist
- wie hier dargestellt - ein Vorbiegen von Einzelrohren mög
lich, die ineinandergeschoben werden, wobei das Innenrohr 19 so
im Durchmesser dimensioniert ist, daß es umfänglich vom Außen
rohr 20 beabstandet ist. Die Positionierung des Innenrohres 19
im Außenrohr 20 kann durch aufgeschobene Distanzringe erfolgen,
wonach das eingangsflanschzugewandte Ende des Außenrohres im
Durchmesser beispielsweise durch Einrollen so weit reduziert
wird, daß es am Innenrohr 19 anliegt. Alternativ dazu ist dabei
auch denkbar, daß das Innenrohr 19 beispielsweise durch Aufdor
nen entsprechend aufgeweitet wird. Alsdann wird der Rohrbogen
15 in den Eingangsflansch 6 eingesteckt und mit diesem ver
schweißt. Die Distanzringe können nun wieder entnommen werden,
wonach der Rohrbogen 15 mit dem nächstliegenden luftspaliso
lierten T-Rohrstück 21 zusammengesteckt wird. Diese werden -
wie gehabt - am Außenrohr miteinander verschweißt. Die Inenn
rohre sind aneinander im Schiebesitz angeordnet. Das luftiso
lierspaltfreie T-Rohrstück 17 ist am anderen Ende des T-Rohr
stückes 21 mit dessen Außenrohr zusammengesteckt und ver
schweißt. Das Innenrohr des T-Rohrstückes 21 ragt nun frei in
das Ende des T-Rohrstückes 17 hinein.
Eine weitere Variante ist in Fig. 3 dargestellt. Hier sind alle
Abgasrohre 22, 23, 24, 25 und entsprechend auch die Katalysator
hutze 26 luftspaltisoliert ausgebildet. Durch die luftspaltiso
lierung letzterer wird das Einsetzen der Funktionstätigkeit des
Katalysators noch weiter beschleunigt und damit die Schadstoff
emissionen weiter herabgesetzt. Das Innenrohr des durch Innen
hochdruckumformen entsprechend der oben geschilderten Ausbil
dung der T-Rohrstücke erzeugten Sammelrohres 23 ist an einem
Ende in das T-Rohrstück 25 und am Katalysator zugewandten Ende
mit dem Innenrohr der Katalysatorhutze 26 mit Schiebesitz zu
sammengesteckt. Die Außenrohre des T-Stückes 25, des Sammelroh
res 23 und der Katalysatorhutze 26 sind entsprechend miteinan
der verschweißt. Der Rohrbogen 22 stellt hier kein Innenhoch
druckumformteil dar und wird wie ausgangs des Ausführungsbei
spieles der Fig. 2 erwähnt hergestellt.
Anstatt eines direkten Anschlusses des Sammelrohres an die Ka
talysatorhutze kann auch ein Ausgangsflansch zwischengeschaltet
sein, an dem das Sammelrohr einerseits und die Katalysatorhutze
andererseits befestigt ist und damit den Abgaskrümmer mit dem
weiterführenden Abgasstrang der Abgasanlage verbindet.
Der Ausgangsflansch kann an der Wandung seiner Durchgangsöff
nung eine zum Sammelrohr hin offene konzentrische Erweiterungs
stufe aufweisen, an der das Außenrohr des Sammelrohres auf
steht. Dabei ist das Außenrohr mit dem Ausgangsflansch ver
schweißt. An der Wandung der Durchgangsöffnung ist stromab der
Erweiterungsstufe ein radial nach innenstehender Ringwulst aus
gebildet ist, an dem das Innenrohr des Sammelrohres im Schiebe
sitz anliegt. Alternativ dazu kann das Innenrohr des Sammelroh
res im Durchmesser kleiner dimensioniert sein als die Durch
gangsöffnung des Ausgangsflansches stromab der Erweiterungsstu
fe, wobei das Innenrohr frei in die Durchgangsöffnung hinein
steht. Bei einer Luftspaltisolierung des Sammelrohres wird des
sen mit dem Ausgangsflansch zusammenzusteckende Ende beschnit
ten, wobei der Luftisolierspalt zwischen Innenrohr und Außen
rohr des Sammelrohres stirnseitig geöffnet wird. Danach wird
das beschnittene Ende in die Durchgangsöffnung des Ausgangs
flansches eingesteckt, wobei das Außenrohr von einer konzentri
schen Erweiterung der Durchgangsöffnung aufgenommen und mit dem
Ausgangsflansch außenseitig unter Bildung einer umlaufenden
Kehlnaht verschweißt wird. Das Innenrohr dieses Abgasrohres
wird gleichzeitig mit der Anordnung des Außenrohres im Aus
gangsflansch mit Schiebesitz in die Durchgangsöffnung einge
führt.
Im übrigen gibt es noch anzumerken, daß der Rohrbogen bei einer
Luftspaltisolierung in einem ersten Umformschritt durch Biegen
eines Doppelrohres gebildet wird.
Des weiteren kann beim jeweiligen innenhochdruckumzuformenden
verzweigten Abgasrohr im zweiten Umformschritt das Aufweiten
des Außenrohres in einem von dem des ersten Umformschrittes un
terschiedlichen Innenhochdruck-Umformwerkzeug erfolgen.
Weiterhin können die beiden in Klemmlage miteinander bündig ab
schließenden Enden von Innen- und Außenrohr des jeweiligen
luftspaltisolierten Abgasrohres in die Durchgangsöffnung des
Eingangsflansches hineingesteckt und durch einen Schweißvor
gang, vorzugsweise durch Laserschweißen, unter Bildung einer
umlaufenden Kehlnaht zwischen der Durchgangsöffnungswandung und
den Stirnseiten der Enden mit dem Eingangsflansch fest verbun
den sein.
Weiterhin kann der eingangsseitige Flansch einen seine Durch
gangsöffnung umgebenden zylindrischen Fortsatz aufweisen, mit
dem er in den geöffneten Luftisolierspalt des zugehörigen
luftspaltisolierten Abgasrohres gesteckt wird, wonach das Au
ßenrohr des jeweiligen Abgasrohres unter Bildung jeweils einer
umlaufenden Kehlnaht außen am Flanschfortsatz und das Innenrohr
innen am Flanschfortsatz angeschweißt wird.
Weiterhin kann der Abzweigstutzen des verzweigten Abgasrohres
mit einem im wesentlichen geradlinig verlaufenden entsprechend
der Ausbildung des verzweigten Abgasrohres hinsichtlich einer
Luftspaltisolierung gestaltetes Abgasrohr verbunden sein, wel
ches an seinem anderen Ende mit dem Eingangsflansch verschweißt
wird. Eine Luftspaltisolierung des geradlinigen Abgasrohres und
des verzweigten Abgasrohres muß jedoch nicht gegeben sein.
Des weiteren kann das als Rohrbogen ausgebildete Abgasrohr mit
einem geradlinig oder gebogen verlaufenden Verbindungsrohr
einenends verbunden sein, das anderenends mit einem eingangs
flanschabgewandten Ende eines verzweigten Abgasrohres verbunden
wird.
Schließlich können bei Anordnung mehrerer verzweigter Abgasroh
ren diese jeweils über ein geradlinig oder gebogen verlaufendes
Verbindungsrohr miteinander verbunden werden.
Claims (30)
1. Gebauter luftspaltisolierter Abgaskrümmer einer Abgasanlage
eines Kraftfahrzeuges, welcher aus zumindest zwei Abgasrohren
mit an jeweils einem Ende angebrachten am Zylinderkopf einer
Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges zu befestigenden Ein
gangsflansch besteht,
wobei die Abgasrohre einen Rohrbogen und zumindest ein mit die sem verbundenes verzweigtes Rohrstück umfassen,
wobei bei der Anordnung von mehreren verzweigten Rohrstücken sich diese in Reihe aneinander anschließen und das letzte Rohr stück in dieser Reihe das Sammelrohr bildet, das mit einem Ende mit dem weiterführenden Abgasstrang der Abgasanlage verbunden ist,
wobei der Abgaskrümmer mindestens ein Abgasrohr aufweist, das als Doppelrohr mit einer Luftspaltisolierung zwischen einem äu ßeren und einem inneren Rohr ausgebildet ist, und mindestens ein luftisolierspaltfreies Abgasrohr besitzt,
wobei das Außenrohr und das Innenrohr des luftspaltisolierten Abgasrohres an dem Ende aneinander anliegen, das mit dem zuge ordneten Eingangsflansch zusammengesteckt und verschweißt ist, wobei wenigstens das luftisolierspaltfreie Abgasrohr an einem Ende mit einem Einzeleingangsflansch verschweißt ist,
und wobei das luftisolierspaltfreie Abgasrohr an einem ein gangsflanschabgewandten Ende mit dem Außenrohr eines luftspal tisolierten Abgasrohres zusammengesteckt und verschweißt ist.
wobei die Abgasrohre einen Rohrbogen und zumindest ein mit die sem verbundenes verzweigtes Rohrstück umfassen,
wobei bei der Anordnung von mehreren verzweigten Rohrstücken sich diese in Reihe aneinander anschließen und das letzte Rohr stück in dieser Reihe das Sammelrohr bildet, das mit einem Ende mit dem weiterführenden Abgasstrang der Abgasanlage verbunden ist,
wobei der Abgaskrümmer mindestens ein Abgasrohr aufweist, das als Doppelrohr mit einer Luftspaltisolierung zwischen einem äu ßeren und einem inneren Rohr ausgebildet ist, und mindestens ein luftisolierspaltfreies Abgasrohr besitzt,
wobei das Außenrohr und das Innenrohr des luftspaltisolierten Abgasrohres an dem Ende aneinander anliegen, das mit dem zuge ordneten Eingangsflansch zusammengesteckt und verschweißt ist, wobei wenigstens das luftisolierspaltfreie Abgasrohr an einem Ende mit einem Einzeleingangsflansch verschweißt ist,
und wobei das luftisolierspaltfreie Abgasrohr an einem ein gangsflanschabgewandten Ende mit dem Außenrohr eines luftspal tisolierten Abgasrohres zusammengesteckt und verschweißt ist.
2. Abgaskrümmer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein verzweigtes Rohrstück luftspaltisoliert ist
und daß dieses Rohrstück ein Innenhochdruckumformteil ist.
3. Abgaskrümmer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrbogen luftspaltisoliert ist.
4. Abgaskrümmer nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrbogen ein Innenhochdruckumformteil ist.
5. Gebauter luftspaltisolierter Abgaskrümmer einer Abgasanlage
eines Kraftfahrzeuges, welcher aus zumindest zwei Abgasrohren
mit an jeweils einem Ende angebrachten am Zylinderkopf einer
Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges zu befestigenden Ein
gangsflansch besteht,
wobei die Abgasrohre einen Rohrbogen und zumindest ein mit die sem verbundenes verzweigtes Rohrstück umfassen,
wobei jedes der Abgasrohre luftspaltisoliert und mit Ausnahme des Rohrbogens ein Innenhochdruckumformteil ist, wobei die Ab gasrohre als Doppelrohre ausgebildet, welche aus jeweils einem Innenrohr und einem dieses mit Abstand umgebendes Außenrohr be stehen und die an dem Ende, das mit dem zugeordneten Eingangs flansch zusammengesteckt und verschweißt ist, unter Klemmung aneinanderliegen,
wobei bei der Anordnung von mehreren verzweigten Rohrstücken sich diese in Reihe aneinander anschließen und das letzte Rohr stück in dieser Reihe das Sammelrohr bildet, das mit einem Ende mit dem weiterführenden Abgasstrang der Abgasanlage verbunden ist,
und wobei die Abgasrohre mit den einander zugewandten Enden un tereinander sowohl mit dem Außenrohr als auch mit dem Innenrohr zusammengesteckt und aneinander mit dem Außenrohr verschweißt sind, wobei die Innenrohre an ihren Enden mit Schiebesitz an einander angeordnet sind.
wobei die Abgasrohre einen Rohrbogen und zumindest ein mit die sem verbundenes verzweigtes Rohrstück umfassen,
wobei jedes der Abgasrohre luftspaltisoliert und mit Ausnahme des Rohrbogens ein Innenhochdruckumformteil ist, wobei die Ab gasrohre als Doppelrohre ausgebildet, welche aus jeweils einem Innenrohr und einem dieses mit Abstand umgebendes Außenrohr be stehen und die an dem Ende, das mit dem zugeordneten Eingangs flansch zusammengesteckt und verschweißt ist, unter Klemmung aneinanderliegen,
wobei bei der Anordnung von mehreren verzweigten Rohrstücken sich diese in Reihe aneinander anschließen und das letzte Rohr stück in dieser Reihe das Sammelrohr bildet, das mit einem Ende mit dem weiterführenden Abgasstrang der Abgasanlage verbunden ist,
und wobei die Abgasrohre mit den einander zugewandten Enden un tereinander sowohl mit dem Außenrohr als auch mit dem Innenrohr zusammengesteckt und aneinander mit dem Außenrohr verschweißt sind, wobei die Innenrohre an ihren Enden mit Schiebesitz an einander angeordnet sind.
6. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß an einem Ende des Sammelrohrs ein Ausgangsflansch befestigt
ist, der den Abgaskrümmer mit dem weiterführenden Abgasstrang
der Abgasanlage verbindet.
7. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sammelrohr mit dem zum weiterführenden Abgasstrang der
Abgasanlage weisenden Ende unmittelbar mit einer Katalysator
hutze verbunden ist.
8. Abgaskrümmer nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Katalysatorhutze entsprechend der Ausbildung des Sam
melrohres hinsichtlich des Luftisolierspaltes ausgebildet ist.
9. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abgaskrümmer mehrere luftspaltisolierte Abgasrohre be
inhaltet, die nacheinander ineinandergesteckt sind, wobei so
wohl die Außenrohre als auch die Innenrohre untereinander zu
sammengesteckt sind und in der Stecklage die Außenrohre mitein
ander verschweißt und die Innenrohre im Schiebesitz angeordnet
sind.
10. Abgaskrümmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Innenrohr des mit dem luftspaltfreien Abgasrohr verbun
denen luftspaltisolierten Abgasrohr in das Verbindungsende des
luftspaltfreien Abgasrohres frei hineinragt.
11. Abgaskrümmer nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sammelrohr luftspaltisoliert ist, daß der Ausgangs
flansch an der Wandung seiner Durchgangsöffnung eine zum Sam
melrohr hin offene konzentrische Erweiterungsstufe aufweist, an
der das Außenrohr des Sammelrohres aufsteht, wobei das Außen
rohr mit dem Ausgangsflansch verschweißt ist, und daß an der
Wandung der Durchgangsöffnung stromab der Erweiterungsstufe ein
radial nach innenstehender Ringwulst ausgebildet ist, an dem
das Innenrohr des Sammelrohres im Schiebesitz anliegt.
12. Abgaskrümmer nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sammelrohr luftspaltisoliert ist, daß der Ausgangs
flansch an der Wandung seiner Durchgangsöffnung eine zum Sam
melrohr hin offene konzentrische Erweiterungsstufe aufweist, an
der das Außenrohr des Sammelrohres aufsteht, wobei das Außen
rohr mit dem Ausgangsflansch verschweißt ist, und daß das In
nenrohr des Sammelrohres im Durchmesser kleiner ist als die
Durchgangsöffnung des Ausgangsflansches stromab der Erweite
rungsstufe, wobei das Innenrohr frei in die Durchgangsöffnung
hineinsteht.
13. Verfahren zur Herstellung eines gebauten luftspaltisolier
ten Abgaskrümmers einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges,
welcher aus zumindest zwei Abgasrohren mit an jeweils einem En
de angebrachten am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine des
Kraftfahrzeuges zu befestigenden Eingangsflansch zusammengefügt
wird,
- - wobei die Abgasrohre von einem Rohrbogen und zumindest einem mit diesem verbundenen verzweigten Rohrstück gebildet werden,
- - wobei bei mehreren verzweigten Rohrstücken diese in Reihe an einander angeschlossen werden, von denen das letzte in dieser Reihe das Sammelrohr bildet, welches mit einem Ende mit dem weiterführenden Abgasstrang der Abgasanlage verbunden wird,
- - wobei mindestens ein Abgasrohr als Doppelrohr mit einer Luftspaltisolierung zwischen einem äußeren und einem inneren Rohr ausgebildet wird, welche durch Innenhochdruckumformen des Doppelrohres erfolgt, und mindestens ein Abgasrohr einwandig gestaltet ist und damit luftisolierspaltfrei bleibt,
- - wobei der Luftisolierspalt der Abgasrohre durch Innenhoch druckumformen infolge des Aufweitens des Außenrohres mittels des Fluidhochdruckes ausgebildet wird, wobei das Innenrohr mit dem Außenrohr beiderends umfänglich verklemmt wird,
- - wobei zumindest eines der derart ausgebildeten Doppelrohre zur Herstellung eines verzweigten luftspaltisolierten Abgasroh res ein doppelwandiger Abzweigstutzen in einem ersten Umform schritt durch Fluidinnenhochdruck ausgeformt wird und in einem zweiten darauffolgenden Umformschritt ein auch den Abzweigstut zen umgebender Luftisolierspalt ausgebildet wird,
- - wobei ein doppelwandiger Kappenabschnitt vom Ende des Ab zweigstutzens unter Beibehaltung der Klemmung zwischen Innen rohr und Außenrohr abgetrennt und die entstandene Durch gangsöffnung vom Innenrohr nach außen später mit einem Ein gangsflansch des Abgaskrümmers zusammengesteckt und verschweißt wird,
- - wobei die miteinander zu verbindenden Enden der verzweigten luftspaltisolierten Abgasrohre zuerst unter "Öffnung" des je weiligen Luftisolierspaltes beschnitten und dann ineinanderge steckt werden, wobei die Enden so ausgeformt sind, daß die Steckverbindungen der Außenrohre und der Innenrohre der zu ver bindenden Abgasrohre mit Spiel erfolgen,
- - wobei die miteinander steckverbundenen Außenrohrenden der Ab gasrohre an der Stelle ihrer Steckverbindung unter Bildung ei ner umlaufenden Kehlnaht miteinander verschweißt werden,
- - wobei das jeweils luftspaltisolierte Abgasrohr an einem Ende mit dem zugeordneten Eingangsflansch zusammengesteckt und ver schweißt wird,
- - wobei wenigstens das luftisolierspaltfreie Abgasrohr an einem Ende mit einem Einzeleingangsflansch verschweißt wird, und wobei das luftisolierspaltfreie Abgasrohr an einem ein gangsflanschabgewandten Ende mit dem Außenrohr eines luftspal tisolierten Abgasrohres zusammengesteckt und verschweißt wird.
14. Verfahren zur Herstellung eines gebauten luftspaltisolier
ten Abgaskrümmers einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges,
- - wobei der Abgaskrümmer durch luftspaltisolierte Einzelabgas
rohre, die einen Rohrbogen und zumindest ein verzweigtes Abgas
rohr umfassen, zusammengesetzt wird,
welche als Doppelrohre durch Ineinanderstecken zweier Rohre, einem Innenrohr und einem Außenrohr, gebildet werden, - - wobei der Luftisolierspalt der verzweigten Abgasrohre durch Innenhochdruckumformen infolge des Aufweitens des Außenrohres mittels des Fluidhochdruckes und der des Rohrbogens aufgrund eines kleineren Außendurchmessers des Ausgangsinnenrohres be züglich des Innendurchmessers des Ausgangsaußenrohres ausgebil det wird, wobei beim verzweigten Abgasrohr das Innenrohr mit dem Außenrohr beiderends umfänglich verklemmt wird,
- - wobei zumindest eines der derart ausgebildeten Doppelrohre zur Herstellung eines verzweigten luftspaltisolierten Abgasroh res ein doppelwandiger Abzweigstutzen in einem ersten Umform schritt durch Fluidinnenhochdruck ausgeformt wird und in einem zweiten darauffolgenden Umformschritt ein auch den Abzweigstut zen umgebender Luftisolierspalt ausgebildet wird,
- - wobei ein doppelwandiger Kappenabschnitt vom Ende des Ab zweigstutzens unter Beibehaltung der Klemmung zwischen Innen rohr und Außenrohr abgetrennt und die entstandene Durch gangsöffnung vom Innenrohr nach außen später mit einem Ein gangsflansch des Abgaskrümmers zusammengesteckt und verschweißt wird,
- - wobei die miteinander zu verbindenden Enden der verzweigten luftspaltisolierten Abgasrohre zuerst unter "Öffnung" des je weiligen Luftisolierspaltes beschnitten und dann ineinanderge steckt werden, wobei die Enden so ausgeformt sind, daß die Steckverbindungen der Außenrohre und der Innenrohre der zu ver bindenden Abgasrohre mit Spiel erfolgen,
- - wobei die miteinander steckverbundenen Außenrohrenden der Ab gasrohre an der Stelle ihrer Steckverbindung unter Bildung ei ner umlaufenden Kehlnaht miteinander verschweißt werden,
- - wobei das Innenrohr und das Außenrohr des Rohrbogens an einem Ende zur Anlage aneinander gebracht werden und anschließend in einen Einzeleingangsflansch eingesteckt und mit diesem ver schweißt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein verbindungsfreies zylinderkopfabgewandtes Ende eines
der verzweigten Abgasrohre, das ein Sammelrohr bildet, mit ei
nem Ausgangsflansch zusammengesteckt und mit diesem verschweißt
wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Doppelrohr durch Ineinanderstecken zweier geradliniger
Rohre gebildet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrbogen durch Biegen eines Doppelrohres gebildet
wird.
18. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Ausbildung des Rohrbogens ein Innenrohr und eine Außen
rohr separat voneinander getrennt gebogen werden und anschlie
ßend ineinandergeschoben werden.
19. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Innenrohr des Rohrbogens an seinem eingangsflanschzuge
wandten Ende vor dem Einstecken in den Eingangsflansch im Au
ßenrohr bis zur Anlage an diesem aufgeweitet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem Einstecken in den Eingangsflansch das Außenrohr des
Rohrbogens an seinem eingangsflanschzugewandten Ende im Durch
messer reduziert wird, bis das Außenrohr am Innenrohr anliegt.
21. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein verbindungsfreies zylinderkopfabgewandtes Ende eines
der verzweigten Abgasrohre, das ein Sammelrohr bildet, mit ei
nem einer luftspaltisolierten Katalysatorhutze zusammengesteckt
und mit dieser verschweißt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das jeweilige Doppelrohr durch Ineinanderstecken zweier zu
mindest an einem Ende aneinander liegender Rohre mit Spiel ge
bildet wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim jeweiligen innenhochdruckumzuformenden verzweigten Ab
gasrohr im zweiten Umformschritt das Aufweiten des Außenrohres
in einem von dem des ersten Umformschrittes unterschiedlichen
Innenhochdruck-Umformwerkzeug erfolgt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden in Klemmlage miteinander bündig abschließenden
Enden von Innen- und Außenrohr des jeweiligen luftspaltisolier
ten Abgasrohres in die Durchgangsöffnung des Eingangsflansches
hineingesteckt und durch einen Schweißvorgang, vorzugsweise
durch Laserschweißen, unter Bildung einer umlaufenden Kehlnaht
zwischen der Durchgangsöffnungswandung und den Stirnseiten der
Enden mit dem Eingangsflansch fest verbunden werden.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der eingangsseitige Flansch mit einem seine Durchgangsöff
nung umgebenden zylindrischen Fortsatz in den geöffneten Lufti
solierspalt gesteckt wird, wonach das Außenrohr des jeweiligen
Abgasrohres unter Bildung jeweils einer umlaufenden Kehlnaht
außen am Flanschfortsatz und das Innenrohr innen am
Flanschfortsatz angeschweißt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das mit dem Ausgangsflansch zusammenzusteckende Ende eines
verzweigten luftspaltisolierten Abschlußabgasrohres, also eines
Sammelrohres beschnitten wird, wobei der Luftisolierspalt zwi
schen Innenrohr und Außenrohr stirnseitig geöffnet wird, daß
das beschnittene Ende in die Durchgangsöffnung des Ausgangs
flansches eingesteckt wird, wobei das Außenrohr von einer kon
zentrischen Erweiterung der Durchgangsöffnung aufgenommen und
mit dem Ausgangsflansch außenseitig unter Bildung einer umlau
fenden Kehlnaht verschweißt wird, und daß das Innenrohr dieses
Abgasrohres gleichzeitig mit der Anordnung des Außenrohres im
Ausgangsflansch mit Schiebesitz in die Durchgangsöffnung einge
führt wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 26,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abzweigstutzen des verzweigten Abgasrohres mit einem im
wesentlichen geradlinig verlaufenden entsprechend der Ausbil
dung des verzweigten Abgasrohres hinsichtlich einer Luftspalti
solierung gestaltetes Abgasrohr verbunden wird, welches an sei
nem anderen Ende mit dem Eingangsflansch verschweißt wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 27,
dadurch gekennzeichnet,
daß das als Rohrbogen ausgebildete Abgasrohr mit einem geradli
nig oder gebogen verlaufenden Verbindungsrohr einenends verbun
den wird, das anderenends mit einem eingangsflanschabgewandten
Ende eines verzweigten Abgasrohres verbunden wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 28,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei mehreren verzweigten Abgasrohren diese jeweils über ein
geradlinig oder gebogen verlaufendes Verbindungsrohr miteinan
der verbunden werden.
30. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein luftisolierspaltfreies verzweigtes Abgasrohr aus einem
Einzelrohr durch Innenhochdruckumformen ausgebildet wird.
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