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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Befestigung von Zubehörteilen wie Haken an Abgasvolumen mit dünnen Wänden.
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Die
FR 2 853 949 beschreibt ein Abgasleitungselement mit einem Rohr, an dem ein Stift über eine Strebe befestigt ist. Eine derartige Befestigung muss eine hohe Anzahl an Anforderungen erfüllen. Das Anschweißen der Strebe am Rohr darf insbesondere nicht zu einer übermäßigen Wärmeübertragung auf das Rohr führen, damit dieses nicht beschädigt wird. Das Anschweißen muss eine ausreichende Beständigkeit, und dies für die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs gewährleisten.
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Darüber hinaus muss die Korrosion im Schweißbereich begrenzt werden, wiederum um die Haltbarkeit der Befestigung für die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs zu gewährleisten.
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In diesem Kontext bezieht sich die Erfindung auf ein Abgasleitungselement, wobei das Element Folgendes umfasst:
- - ein Abgasvolumen mit einer Metallhülle mit einer Dicke von weniger als 1 mm;
- - mindestens eine Metallplatte mit einer Dicke zwischen 0,5 und 5 mm, die einen Mittelabschnitt ohne Kontakt mit der Metallhülle und zwischen 2 und 4 mit dem Mittelabschnitt fest verbundene Befestigungslaschen aufweist, wobei jede Befestigungslasche durch Punkttransparentschweißen an der Metallhülle angeschweißt ist.
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Dadurch, dass lediglich die Befestigungslaschen an der Metallhülle angeschweißt sind, und dies durch Punkttransparentschweißen, wird die Übertragung der Wärme auf die Metallhülle des Abgasvolumens zum Zeitpunkt des Schweißen extrem begrenzt.
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Dadurch, dass lediglich zwei bis vier Befestigungslaschen vorgesehen werden, ist es möglich, einen guten Kontakt zwischen der Metallplatte und der Hülle des Abgasvolumens zum Zeitpunkt des Schweißens zu gewährleisten. Dies ist sehr wichtig, um die Schweißqualität und somit die mechanische Festigkeit der Verbindung zwischen der Platte und der Metallhülle nach dem Schweißen zu gewährleisten. Wenn nämlich die Metallplatte mehr als vier Befestigungslaschen aufweist, ist es aus isostatischen Gründen schwierig sicherzustellen, dass alle Laschen in Kontakt mit der Metallhülle angeordnet sind.
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Dadurch, dass der Mittelbereich der Platte keinen Kontakt mit der Metallhülle hat, kann ferner die Kontaktfläche zwischen der Metallplatte und der Metallhülle stark verringert werden. Das Korrosionsrisiko, insbesondere einer Spaltkorrosion wird verringert.
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Die Baugruppe kann auch eines oder mehrere der nachfolgenden Merkmale aufweisen, die einzeln oder in allen technisch möglichen Kombinationen herangezogen werden:
- - die Befestigungslaschen werden in einem WIG-Verfahren angeschweißt;
- - die Befestigungslaschen haben eine Form, die derart ausgewählt ist, dass sie ohne Spalt mit der Metallhülle in Kontakt sind;
- - das Abgasleitungselement weist ein Zubehörteil zur Befestigung an einer Kraftfahrzeugstruktur auf, das an der Metallplatte angeschweißt ist;
- - das Abgasleitungselement weist eine Führung auf, die so angeordnet ist, dass sie dem Befestigungszubehörteil vor dem Anschweißen einen Translationsfreiheitsgrad in einer Richtung, die zu einem unter der Metallplatte liegenden Bereich der Metallhülle im Wesentlichen senkrecht verläuft, und mindestens zwei, vorzugsweise drei Rotationsfreiheitsgrade in Bezug auf die Metallplatte verleiht;
- - die Metallplatte trägt einen Identifizierungsverweis, der in der Metallplatte vertieft ist;
- - die Metallplatte ist einstückig ausgebildet;
- - das Abgasleitungselement weist eine zweite Platte auf, die über eine flexible Materialbrücke mit der Metallplatte verbunden ist, wobei die zweite Platte eine Dicke zwischen 0,5 und 5 mm hat und einen zweiten Mittelabschnitt ohne Kontakt mit der Metallhülle und zwischen 2 und 4 mit dem zweiten Metallabschnitt fest verbundene zweite Befestigungslaschen aufweist, wobei jede zweite Befestigungslasche durch Punkttransparentschweißen an der Metallhülle angeschweißt ist;
- - die Metallplatte und die zweite Platte sind einstückig ausgebildet;
- - das Abgasleitungselement weist ein Zubehörteil zur Befestigung an einer Kraftfahrzeugstruktur auf, das an der Metallplatte und an der zweiten Platte angeschweißt ist;
- - das Abgasleitungselement weist eine zweite Platte auf, die von der Metallplatte vollkommen unabhängig ist, wobei die zweite Platte eine Dicke zwischen 0,5 und 5 mm hat und einen zweiten Mittelabschnitt ohne Kontakt mit der Metallhülle und zwischen 2 und 4 mit dem zweiten Metallabschnitt fest verbundene zweite Befestigungslaschen aufweist, wobei jede zweite Befestigungslasche durch Punkttransparentschweißen an der Metallhülle angeschweißt ist, wobei das Abgasleitungselement ferner ein Zubehörteil zur Befestigung an einer Kraftfahrzeugstruktur aufweist, das an der Metallplatte und an der zweiten Platte angeschweißt ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Fahrzeugabgasleitung, die mit einem Element mit den oben genannten Merkmalen ausgestattet ist.
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Gemäß einem dritten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Fertigung eines Abgasleitungselements, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- - Herstellen eines Abgasvolumens mit einer Metallhülle mit einer Dicke von weniger als 1 mm;
- - Herstellen einer Metallplatte mit einer Dicke zwischen 0,5 und 5 mm, die einen Mittelabschnitt ohne Kontakt mit der Metallhülle und zwischen 2 und 4 mit dem Mittelabschnitt fest verbundene Befestigungslaschen aufweist;
- - Punkttransparentschweißen jeder Befestigungslasche an der Metallhülle.
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Das Abgasvolumen wird vorteilhafterweise vor dem Anschweißen der Befestigungslaschen mit einem Werkzeug in Bezug auf die Metallplatte positioniert, wobei das Werkzeug mindestens eine, vorzugsweise drei relative Rotationsbewegungen und eine relative Translationsbewegung der Metallhülle in Bezug auf die Metallplatte gestattet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung, die nachfolgend zur Veranschaulichung und keineswegs einschränkend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen angegeben ist. Darin zeigen:
- - 1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Abgasleitungselements, wobei der Schnitt entlang der Achse des Abgasvolumens und des Zubehörteils betrachtet wird;
- - 2 eine Querschnittansicht des Abgasleitungselements entlang den Pfeilen II aus 1;
- - 3 bis 5 perspektivische Darstellungen von Metallplatten mit zwei, drei bzw. vier Befestigungslaschen;
- - 6 und 7 eine perspektivische Ansicht bzw. eine Schnittansicht einer Befestigungslasche nach dem Punkttransparentschweißen;
- - 8 eine perspektivische Explosionsansicht, die die Metallplatte und ein Zubehörteil zeigt, das für die Befestigung des Abgasleitungselements an einer Kraftfahrzeugstruktur vorgesehen ist;
- - 9 die möglichen Bewegungen der Metallplatte in Bezug auf die Metallhülle des Abgasvolumens;
- - 10 die möglichen Bewegungen des Zubehörteils in Bezug auf die Metallplatte;
- - 11 eine perspektivische Ansicht einer Metallplatte, die einen Identifikationsverweis trägt; und
- - 12 und 13 perspektivische Ansichten von Ausführungsvarianten, in denen das Abgasleitungselement zwei an der Metallhülle des Abgasvolumens angeschweißte Platten aufweist, wobei die beiden Platten jeweils über eine flexible Materialbrücke und vollkommen unabhängig voneinander miteinander verbunden sind.
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Das in den 1 und 2 gezeigte Element 1 ist dazu vorgesehen, in einer Abgasleitung integriert zu werden. Diese Abgasleitung ist üblicherweise eine Abgasleitung, die dazu vorgesehen ist, die aus einem Verbrennungsmotor stammenden Abgase aufzufangen und zu behandeln.
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Üblicherweise ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug wie ein Personenwagen oder ein Lastkraftwagen mit der Abgasleitung ausgestattet.
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Wie in den 1 und 2 zu sehen ist, weist das Abgasleitungselement 1 ein Abgasvolumen 3 und mindestens eine Metallplatte 5 auf.
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Das Abgasvolumen 3 weist eine Metallhülle 7 mit einer Dicke von weniger als 1 mm auf.
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Das Abgasvolumen 3 ist z.B. für die Reinigung der Abgase vorgesehen.
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Wie in 1 gezeigt, weist es in diesem Fall ein Abgasreinigungsorgan 9 auf, das in der Metallhülle 7 angeordnet ist, sowie eine Rückhaltesicht 11, die zwischen dem Reinigungsorgan 9 und der Metallhülle 7 angeordnet ist.
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Das Reinigungsorgan 9 ist jeglicher geeigneten Art. Es handelt sich z.B. um einen Dreiwegekatalysator, einen Oxidationskatalysator, einen SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction, selektive katalytische Reduktion) oder einen Partikelfilter usw.
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Die Metallhülle 7 hat üblicherweise eine Rohrform mit einer Mittelachse C.
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Die Rückhalteschicht 11 liegt in Bezug auf die Mittelachse C in radiale Richtungen zwischen der Seitenfläche 13 des Reinigungsorgans und der Innenfläche 15 der Metallhülle. Die Rückhalteschicht ist dazu vorgesehen, das Reinigungsorgan 9 in Bezug auf die Metallhülle 7 axial und radial in Position zu halten. Sie liegt zwischen der Metallhülle 7 und dem Reinigungsorgan 9 und übt auf das Reinigungsorgan 9 einen zur Mittelachse C gerichteten Druck aus. Sie besteht üblicherweise aus Glasfasern und einem organischen Bindemittel.
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Die Metallplatte 5 liegt entlang der Mittelachse C üblicherweise auf gleicher Höhe wie die Rückhalteschicht 11.
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Als Variante ist das Abgasvolumen 3 ein weiteres Organ mit dünner Wand der Abgasleitung. Das Volumen 3 ist beispielsweise ein Abgasrohrabschnitt oder ein Schalldämpfer oder jegliches andere Organ der Abgasleitung.
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Wie oben angegeben, hat die Metallhülle 7 eine Dicke von weniger als 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,8 mm, weiter vorzugsweise zwischen 0,6 und 0,8 mm.
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Die Metallhülle besteht z.B. aus ferritischem Stahl der Klasse 1.4509 oder auch aus rostfreiem Stahl 1.4301.
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Bei der Metallplatte 5 handelt es sich üblicherweise um eine Metallplatte mit starker Dicke, die genauer gesagt eine Dicke zwischen 0,5 und 5 mm hat. Die Metallplatte 5 hat üblicherweise eine Dicke zwischen 1 und 2,5 mm.
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Die Metallplatte besteht aus einem Material wie etwa aus ferritischem Stahl 1.4509 oder 1.4510 oder auch aus rostfreiem Stahl 1.4301.
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Unter „Platte“ ist hier ein Teil zu verstehen, das hinsichtlich seiner Oberfläche eine geringe Dicke hat.
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Die Platte ist üblicherweise einstückig ausgebildet. Sie wird mit jeder Art Verfahren in Form gebracht: Biegen, Tiefziehen usw.
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Als Variante besteht die Platte aus mehreren Stücken, die aneinander befestigt sind.
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Wie in den 2 bis 5 zu sehen ist, weist die Metallplatte 5 einen Mittelabschnitt 17 ohne Kontakt mit der Metallhülle und zwischen zwei und vier mit dem Mittelabschnitt 17 fest verbundene Befestigungslaschen 19 auf.
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Die 3 bis 5 veranschaulichen Beispiele für eine Metallplatte, die zwei Befestigungslaschen, drei Befestigungslaschen bzw. vier Befestigungslaschen 19 aufweist.
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Der Metallabschnitt 17 hat jede mögliche Form: eine rechteckige, kreisförmige, ovale Form usw.
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Er wird durch einen Umfangsrand 20 begrenzt. Der Umfangsrand 20 trägt vorzugsweise die Befestigungslaschen 19.
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Die Befestigungslaschen 19 sind üblicherweise um den Mittelabschnitt 17 verteilt.
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Bei den dargestellten Beispielen hat der Mittelabschnitt 17 eine im Wesentlichen rechteckige Form, wobei der Umfangsrand 20 zwei Längsränder 21 und zwei die beiden Längsränder 21 miteinander verbindende Querränder 23 aufweist.
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Die Befestigungslaschen 19 sind an den Längsrändern 21 befestigt.
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Wenn die Metallplatte 5 lediglich zwei Laschen aufweist, trägt ein Längsrand 21 eine Lasche (s. 3).
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Wenn die Platte drei Befestigungslaschen 19 aufweist, trägt einer der Längsränder 21 zwei Befestigungslaschen 19 und der andere eine Befestigungslasche 19 (4). Die beiden Befestigungslaschen 19 liegen dann vorzugsweise an den beiden entgegengesetzten Enden des entsprechenden Längsrands 21. Die dritte Befestigungslasche 19 liegt in diesem Fall in der Mitte des anderen Längsrands 21.
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Wenn die Metallplatte 5 vier Befestigungslaschen 19 aufweist, trägt jeder Längsrand 21 zwei Befestigungslaschen 19, die an seinen beiden entgegengesetzten Enden angeordnet sind.
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Als Variante, wenn die Platte drei oder vier Befestigungslaschen 19 aufweist, können diese Laschen jeweils an einem anderen Rand des Mittelabschnitts liegen.
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Der Mittelabschnitt 17 berührt die Metallhülle 7 nicht. Er ist durch einen durchgehenden Luftzwischenraum von der Metallhülle 7 getrennt. Die Metallplatte 5 ist somit lediglich über die Befestigungslaschen 19 mit der Metallhülle 7 in Kontakt.
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Jede Befestigungslasche 19 ist durch Punkttransparentschweißen an der Metallhülle 7 angeschweißt.
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Darunter ist zu verstehen, dass jede Befestigungslasche 19 über einen oder mehrere Schweißpunkte und nicht mit einer durchgehenden Schweißlinie an der Metallhülle 7 befestigt ist. Üblicherweise ist jede Befestigungslasche 19 über einen einzigen Schweißpunkt 25 an der Metallhülle befestigt (s. 6 und 7).
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Die Länge L des oder jedes Schweißpunkts (7) an der Grenzfläche zwischen der Metallhülle 7 und der Befestigungslasche 19 beträgt vorzugsweise mehr als das Doppelte der Mindestdicke der Metallhülle 7 und der Befestigungslasche 19. Die Dicke der Metallhülle 7 ist insgesamt geringer als die der Metallplatte 5. In diesem Fall beträgt die Länge L an der Grenzfläche zwischen der Metallhülle 7 und der Befestigungslasche 19 mehr als das Doppelte der Dicke der Metallhülle 7.
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Das Schweißen erfolgt transparent, insofern als jeder Schweißunkt 25 von den Rändern der Lasche 19 beabstandet in einem massiven Bereich der Lasche 19 erfolgt. Das Metall, aus dem die Lasche 19 besteht, wird geschmolzen und umspült das Metall, aus dem die Metallhülle 7 besteht. Die zugeführte Wärme für das Schweißen verbreitet sich in dem Metall, aus dem die Hülle 7 besteht und das seinerseits teilweise schmilzt. Das Metall, aus dem die Lasche 19 besteht, und das Metall, aus dem die Metallhülle 7 besteht, vermischen sich. Nach dem Abkühlen ist die Lasche 19 an der Hülle 7 befestigt.
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Die Befestigungslaschen 19 werden vorzugsweise mit einem WIG-Verfahren (Wolfram-Inertgas, engl. Tungsten Inert Gas) angeschweißt. Ein derartiges Schweißverfahren eignet sich gut für das Punkttransparentschweißen. Dadurch kann die zugeführte Energiemenge zur Durchführung des Schweißens reduziert werden, wodurch das Risiko reduziert wird, dass die Rückhalteschicht 11 übermäßig erwärmt wird. Wenn nämlich die Schicht 11 übermäßig erwärmt wird, wird sie entgast, da das Bindemittel, aus dem die Schicht besteht, sublimiert und der durch den Schweißvorgang erwärmte Bereich einem erhöhten Gasdruck ausgesetzt ist, der an der genauen Position der Schweißnaht zu einer Verringerung der Dicke der Metallhülle 7 führen kann. Auf Dauer führt dies zu einer Schwächung der Befestigung der Metallplatte an der Hülle 7. Ein derartiges Risiko wird deutlich verringert, wenn das Schweißen der Befestigungslaschen 19 mit dem WIG-Verfahren erfolgt und es sich um ein Punkttransparentschweißen handelt.
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Die Befestigungslaschen 19 haben vorteilhafterweise eine Form, die so ausgewählt ist, dass sie ohne Zwischenraum mit der Metallhülle 7 in Kontakt sind.
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Die Befestigungslaschen 19 sind für die Anordnung an vorbestimmten Bereichen 27 der Metallhülle vorgesehen (2). Die Metallplatte 5 wird somit derart hergestellt, dass vor der Befestigung am Abgasvolumen jede Lasche 19 eine Form hat, die derjenigen des Bereichs 27 entspricht, an dem sie positioniert wird.
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Bei dem dargestellten Beispiel hat die Metallhülle 7 eine im Wesentlichen zylindrische Form. Die Laschen 19 haben somit jeweils die gebogene Form eines Zylindersektors mit einer Krümmung, die der Krümmung der Bereiche 27 entspricht.
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Als Variante sind die Laschen 19 dazu vorgesehen, an ebenen Bereiche 27 der Metallhülle in Anlage zu gelangen. In diesem Fall haben die Laschen 19 eine ebene Form.
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Durch das Fehlen eines Zwischenraums zwischen den Laschen 19 und der Metallhülle 7 kann eine hervorragende Schweißqualität erreicht werden.
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Bei den Befestigungslaschen 19 handelt es sich üblicherweise um Teile der Metallplatte 5, die jeweils eine geringe Fläche gegenüber der Gesamtfläche der Metallplatte haben.
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Jede Befestigungslasche 19 steht von dem Umfangsrand 20 des Mittelabschnitts 17 hervor. Die Laschen 19 sind auf eine Höhe unter derjenigen des Mittelabschnitts 17 verschoben. Sie liegen nicht in der Ebene des Mittelabschnitts 17. Im Gegenteil, sie sind durch einen Rücksprung, der eine Stufe 29 bildet, mit diesem Mittelabschnitt verbunden. Die Stufe 29 hat eine beliebige Höhe. Bei dem Beispiel aus 3 ist diese Höhe vergleichsweise größer. Bei den Beispielen aus den 4 und 5 ist die Höhe vergleichsweise geringer.
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Das Abgasleitungselement 1 weist vorteilhafterweise ein Zubehörteil 31 zur Befestigung an einer Kraftfahrzeugstruktur auf, das an der Metallplatte 5 angeschweißt ist. Dieses Zubehörteil ist insbesondere in den 8, 9 und 10 veranschaulicht.
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Das Zubehörteil 31 ist z.B. zur Befestigung am Fahrgestell des Fahrzeugs vorgesehen. Es ermöglicht die Aufhängung der Abgasleitung an der Fahrzeugstruktur.
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Das Zubehörteil 31 ist jeglicher geeigneten Art.
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Das Zubehörteil 31 hat z.B. eine im Wesentlichen zylindrische Form, wie in den 8, 9 und 10 gezeigt ist.
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Als Variante kann das Zubehörteil 31 auch im Wesentlichen quaderförmig sein.
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Das Zubehörteil 31 weist einen unteren Abschnitt 33 auf, der zur Befestigung an der Metallplatte 5 bestimmt ist, und ein Befestigungsmittel 35, das zur Befestigung an der Fahrzeugstruktur vorgesehen ist.
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Bei dem gezeigten Beispiel handelt es sich bei dem Befestigungsmittel 35 um eine Öffnung, die in einer oberen Fläche 37 des Zubehörteils 31 ausgebildet ist. Als Variante ist das Befestigungsmittel eine Lasche.
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Wie oben angegeben kann dadurch, dass die Metallplatte zwischen zwei und vier Befestigungslaschen aufweist, die Verbindung der Metallplatte mit der Hülle 7 zu einer isostatischen Verbindung und somit ein Kontakt zwischen jeder Lasche 19 und der Hülle 7 erhalten werden.
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Dies kann problemlos erreicht werden, wenn die Metallplatte 5 und die Hülle 7 eine ideale Geometrie haben.
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Die Metallplatte 5 und die Metallhülle 7 können jedoch geringe Formfehler haben. Aus diesem Grund, und um die Isostatik trotz kleiner Formfehler zu gewährleisten, ermöglicht das Werkzeug, mit dem das Abgasvolumen 3 vor dem Schweißen in Bezug auf die Metallplatte 5 positioniert wird, mindestens eine, vorzugsweise drei relative Rotationsbewegungen RA1, RA2, RA3 und eine relative Translationsbewegung TA der Metallhülle 7 in Bezug auf die Metallplatte 5 ( 9).
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Dadurch kann die Metallplatte 5 in Bezug auf die Metallhülle 7 in einem Bereich von Endpositionen verschoben werden, wobei das Anschweißen der Metallplatte 5 an der Metallhülle 7 in jeder Endposition des Bereichs möglich ist.
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Bei einer rohrförmigen Metallhülle erfolgt die Translationsbewegung TA üblicherweise in eine zur Mittelachse C im Wesentlichen senkrechte Richtung und im Wesentlichen parallel zur Ebene des Befestigungszubehörteils 31. Die Rotation RA3 erfolgt üblicherweise um die Mittelachse C. Die Rotationen RA1 und RA2 erfolgen um zwei Achsen, die senkrecht zur Mittelachse C und senkrecht zueinander verlaufen.
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Das Abgasleitungselement 1 weist vorteilhafterweise eine Führung 39 auf, die so angeordnet ist, dass sie dem Zubehörteil 31 vor dem Anschweißen einen Translationsfreiheitsgrad TB und mindestens zwei Rotationsfreiheitsgrade in Bezug auf die Platte 5 verleiht.
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Die Führung 39 ist vorteilhafterweise so angeordnet, dass sie dem Befestigungszubehörteil 31 vor dem Anschweißen drei Rotationsfreiheitsgrade RB1, RB2, RB3 in Bezug auf die Platte 5 verleiht, wie in 10 veranschaulicht ist.
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Die Translationsrichtung TB verläuft im Wesentlichen senkrecht zu dem unter der Platte 5 liegenden Bereich der Metallhülle 7. Diese Richtung TB ist in 10 veranschaulicht.
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Die Rotation RB3 erfolgt üblicherweise um die Richtung TB. Die Rotationen RB1 und RB2 erfolgen um zwei Achsen, die senkrecht zur Richtung TB und senkrecht zueinander verlaufen.
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Dadurch kann das Befestigungszubehörteil 31 in Bezug auf die Metallplatte 5 in eine zeichnerisch vorgegebene Endposition bewegt werden, wobei das Anschweißen des Befestigungszubehörteils 31 an der Metallplatte 5 unabhängig von den Formfehlern, die die Metallhülle 7, die Metallplatte 5 und das Befestigungszubehörteil 31 aufweisen, möglich ist.
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Die Führung 39 ermöglicht das Gleiten des Befestigungszubehörteils 31 unter Beibehaltung des Kontakts mit der Metallplatte 5 vor dem Befestigen.
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Somit besitzt das Befestigungszubehörteil 31 insgesamt vorzugsweise mindestens sechs Freiheitsgrade in Bezug auf die Metallhülle 7: die Translationen TA und TB, die Rotationen RB1, RB2 und RB3 und eine der Rotationen RA1, RA2 oder RA3.
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Die Führung 39 weist z.B. eine im Mittelabschnitt 17 der Metallplatte 5 ausgestanzte Öffnung 41 auf, deren Form derjenigen des unteren Abschnitts 33 des Zubehörteils 31 zugeordnet ist. Bei dem gezeigten Beispiel ist diese Form kreisförmig.
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Als Variante kann diese Form rechteckig oder quadratisch oder jegliche andere Form sein.
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Wenn die Öffnung 41 kreisförmig ist, wird die Führung 39 als kreisförmig bezeichnet und ist so angeordnet, dass sie wie oben beschrieben einen Translationsfreiheitsgrad und drei Rotationsfreiheitsgrade verleiht.
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Wenn die Öffnung 41 nicht kreisförmig und z.B. rechteckig ist, ist die Führung 39 so angeordnet, dass sie dem Befestigungszubehörteil 31 vor dem Schweißen einen Translationsfreiheitsgrad TC und zwei Rotationsfreiheitsgrade RC1, RC2 in Bezug auf die Platte 5 verleiht, wie in 12 veranschaulicht ist.
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Die Translationsrichtung TC verläuft im Wesentlichen senkrecht zu dem unter der Platte 5 liegenden Bereich der Metallhülle 7.
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Die Rotationen RC1 und RC2 erfolgen üblicherweise um zwei Achsen, die senkrecht zur Richtung TC und senkrecht zueinander verlaufen.
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Die Öffnung 41 ist von einem hochgezogenen Rand 43 umgeben, der in Bezug auf den Mittelabschnitt 17 entgegengesetzt zur Metallhülle 7 hervorsteht. Der hochgezogene Rand 43 steht zu den Laschen 19 entgegengesetzt hervor.
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Der untere Abschnitt 33 des Zubehörteils greift in die Öffnung 41 ein. Vor der starren Befestigung des Zubehörteils an der Metallplatte 5 kann durch Rotations- und Translationsbewegungen des Zubehörteils 5 in der Öffnung 41 die Position des Zubehörteils in Bezug auf die Metallplatte 5 eingestellt werden.
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Das Zubehörteil 31 wird mit jeglichem geeigneten Verfahren an der Metallplatte 5 angeschweißt. Es wird z.B. durch ein MIG- oder MAG-Verfahren (Metal Inert Gas oder Metal Activ Gas) an dem hochgezogenen Rand 43 angeschweißt.
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Es ist wichtig hervorzuheben, dass die Erfindung die exakte Positionierung des Befestigungsmittels 35 in Bezug auf das Volumen 3 ermöglicht, da sie der aus dem Befestigungsmittel 35, der Metallplatte 5 und dem Volumen 3 bestehenden Gruppe zahlreiche Freiheitsgrade ermöglicht. Diese zahlreichen Freiheitsgrade (TA, RA1, RA2, RA3 sowie TB, RB1, RB2 und RB3 oder TC, RAC1 oder RC2) sind in den 9, 10 und 12 veranschaulicht.
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Darunter ist zu verstehen, dass die Position des Befestigungsmittels 35 in Bezug auf die Metallplatte 5 mit drei oder vier möglichen Freiheitsgraden eingestellt werden kann, wobei die Metallplatte 5 mit zwei bis vier möglichen Freiheitsgraden in Bezug auf das Abgasvolumen 3 eingestellt wird.
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Dadurch kann insbesondere das Befestigungsmittel 35 in Bezug auf das Abgasvolumen 3 exakt positioniert werden, auch wenn die Metallhülle 7 und/oder die Metallplatte 5 einen lokalen Formfehler aufweist bzw. aufweisen. Der Formfehler der Hülle 7 entspricht z.B. einem Unrundwerden der Hülle 7 zum Zeitpunkt des Anordnens des Reinigungsorgans 9 und der Rückhalteschicht 11 innerhalb der Hülle 7. Wenn es sich bei dem Befestigungszubehörteil um ein Teil mit der Platte 5 handelt oder es keine Freiheitsgrade der Metallplatte 5 in Bezug auf die Metallhülle 7 gäbe, könnte eine derartige lokale Verformung zu einem Fehler hinsichtlich der Position des Befestigungsmittels 35 führen.
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Die Platte 5 trägt vorteilhafterweise einen Identifikationsverweis 45, der in der Platte 5 vertieft ist.
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Ein derartiger Identifikationsverweis 45 ist in 11 gezeigt. Dieser Verweis ist z.B. die Seriennummer, die der Hersteller dem Abgasleitungselement zuordnet.
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Dieser Identifikationsverweis 45 wird üblicherweise mit jeglichem geeigneten Mittel in die Metallplatte 5 geprägt.
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Der Identifikationsverweis muss mindestens 15 Jahre lang sichtbar sein, um die geltenden Gesetzesvorschriften einzuhalten. Dementsprechend muss der Identifikationsverweis 45 mit einer Tiefe von mindestens 0,15 mm vertieft werden.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn dieser Identifikationsverweis in der Metallplatte 5 und nicht direkt in der Metallhülle 7 vertieft ist. Aufgrund der Tiefe der Vertiefung von mindestens 0,15 mm wäre die Restdicke des Metalls in der Metallhülle 7 verringert. Es wäre nicht möglich, eine langfristige Korrosionsbeständigkeit und Unversehrtheit des Abgasvolumens zu gewährleisten.
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Es ist möglich, dass die Metallplatte 5 lediglich den Identifikationsverweis 45 ohne das Befestigungszubehörteil 31 trägt. Als Variante trägt sie das Befestigungszubehörteil 31 ohne Identifikationsverweis 45. Gemäß einer weiteren Variante trägt sie sowohl das Befestigungszubehörteil 31 als auch den Identifikationsverweis 45.
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Das Abgasleitungselement 1 weist vorteilhafterweise eine zweite Platte 47 auf, die über eine flexible Materialbrücke 49 mit der Metallplatte 5 verbunden ist (s. 12).
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Die zweite Platte 47 hat eine Dicke, die zwischen 0,5 und 5 mm beträgt. Sie weist vorteilhafterweise einen zweiten Mittelabschnitt 51 ohne Kontakt mit der Metallhülle 7 und zwischen zwei und vier Befestigungslaschen 53 auf, die mit dem zweiten Mittelabschnitt 51 fest verbunden sind. Jede zweite Befestigungslasche 53 ist durch Punkttransparentschweißen an der Metallhülle 7 angeschweißt.
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Mit anderen Worten hat die zweite Platte 47die gleichen Merkmale wie die oben beschriebene Metallplatte 5.
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Dadurch, dass die Metallplatte 5 und die zweite Platte 47 jeweils zwischen zwei und vier Befestigungslaschen aufweisen, umfasst die aus den beiden Platten bestehende Unterbaugruppe insgesamt zwischen vier und acht Befestigungslaschen.
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Dadurch kann die Beständigkeit der Befestigung der Unterbaugruppe an der Metallhülle 7 erhöht werden.
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Die Verbindung zwischen der Metallplatte 5 und der Metallhülle 7 bleibt isostatisch, da die Metallplatte 5 zwischen zwei und vier Befestigungslaschen aufweist und die Verbindung zwischen der Metallplatte 5 und der zweiten Metallplatte 47 flexibel ist. Es ist somit weiterhin möglich, die Position der Metallplatte 5 in Bezug auf die zweite Platte 47 zu verändern.
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Die gleiche Situation gilt für die zweite Platte 47, die isostatisch bleibt. Dies wird durch die Nachgiebigkeit der Verbindung mit der Metallplatte 5 und durch die Anzahl der Befestigungslaschen, mit denen die zweite Platte 47 ausgestattet ist, erreicht.
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Ein Befestigungszubehörteil 31 ist dazu vorgesehen, sowohl an der Metallplatte 5 als auch an der zweiten Platte 47 angeschweißt zu werden.
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Die Führung 39 weist dazu zusätzlich zu der in der Metallplatte 5 ausgebildeten Öffnung 41 eine Öffnung 55 auf, die in der zweiten Platte 47 ausgebildet ist. Das Befestigungszubehörteil 31 hat somit vor dem Schweißen einen Translationsfreiheitsgrad TC und zwei Rotationsfreiheitsgrade RC1 und RC2 in Bezug auf die Metallplatte 5 und in Bezug auf die zweite Platte 47 (12).
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Bei dem in 12 gezeigten Beispiel sind die Öffnung 41 und die Öffnung 55 jeweils teilweise von einem hochgezogenen Rand umgeben, der mit den Bezugszeichen 43 bzw. 57 versehen ist. Die hochgezogenen Ränder 43 und 57 erstrecken sich auf zwei oder drei aufeinanderfolgende Seiten der entsprechenden Öffnung. Sie erstrecken sich nicht entlang der Seite der Öffnungen 41 und 55, die einander gegenüberliegen.
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Die Metallplatte 5 und die zweite Platte 47 sind vorzugsweise einstückig miteinander ausgebildet. Als Variante werden die Metallplatte 5 und die zweite Platte 47 unabhängig voneinander hergestellt und werden anschließend mit der Materialbrücke 49 aneinander befestigt.
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Bei einer Ausführungsvariante sind die Metallplatte 5 und die zweite Platte 47 vollkommen unabhängig voneinander (s. 13). Auch hier ist die zweite Platte 47 vom gleichen Typ wie die oben beschriebene Metallplatte 5 und hat die gleichen Merkmale. Das Befestigungszubehörteil 31 ist an den beiden Platten angeschweißt.
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Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, eine hervorragende Anpassung der Position jeder Platte 5, 47 an mögliche Verformungen der Metallhülle 7 zu ermöglichen. Beim Anschweißen jeder Platte 5, 47 an der Metallhülle 7 ist es jedoch erforderlich, die jeweiligen Positionen der beiden Platten zueinander ordentlich zu kontrollieren.
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Gemäß einem zweiten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Fertigung eines Abgasleitungselements. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- - Herstellen eines Abgasvolumens 3 mit einer Metallhülle 7 mit einer Dicke von weniger als 1 mm;
- - Herstellen einer Metallplatte 5 mit einer Dicke zwischen 0,5 und 5 mm, die einen Mittelabschnitt 17 ohne Kontakt mit der Metallhülle 7 und zwischen zwei und vier mit dem Mittelabschnitt 17 fest verbundene Befestigungslaschen 19 aufweist;
- - Anschweißen jeder Befestigungslasche 19 an der Metallhülle 7 durch Punkttransparentschweißen.
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Das Fertigungsverfahren ist insbesondere dazu ausgelegt, ein Abgasleitungselement der oben beschriebenen Art zu fertigen.
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Das Abgasvolumen 3 und insbesondere seine Metallhülle 7 weist die oben genannten Merkmale auf.
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Die Metallplatte 5 ist der oben beschriebenen Art.
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Das oben beschriebene Abgasleitungselement 1 ist somit besonders für die Fertigung mit dem erfindungsgemäßen Fertigungsverfahren geeignet.
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Das Abgasvolumen 3 wird vorteilhafterweise vor dem Anschweißen der Befestigungslaschen 19 mit einem Werkzeug in Bezug auf die Metallplatte 5 positioniert, wobei das Werkzeug mindestens eine, vorzugsweise drei relative Rotationsbewegungen RA1, RA2, RA3 und eine relative Translationsbewegung TA der Metallhülle 7 in Bezug auf die Metallplatte 5 gestattet (9).
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Für eine rohrförmige Metallhülle verläuft die Translation TA üblicherweise in eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse C und im Wesentlichen parallel zur Ebene des Befestigungselements 31 verläuft.
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Die Metallplatte 5 ist üblicherweise entsprechend mindestens einer der Rotationsbewegungen RA1, RA2 oder RA3 oder entsprechend der Richtung TA verschiebbar.
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Das Verfahren umfasst vorzugsweise einen Schritt zum Anschweißen der Metallplatte 5 eines Befestigungszubehörteils 31 an einer Kraftfahrzeugstruktur.
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Vor dem Schweißschritt umfasst das Verfahren einen Schritt zur Anpassung der Position des Befestigungszubehörteils 31 in Bezug auf die Platte 5 mit einer Translationsbewegung in Richtung TB und in einer Rotationsbewegung um mindestens zwei Rotationsachsen.
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Üblicherweise wird bei dem Anpassungsschritt die Position des Befestigungszubehörteils 31 in Bezug auf die Platte 5 in einer Rotationsbewegung um drei Rotationsachsen RB1, RB2, RB3 angepasst.
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Die Translationsrichtung TB verläuft im Wesentlichen senkrecht zu dem unter der Platte 5 liegenden Bereich der Metallhülle 7.
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Üblicherweise verläuft die Rotation RB3 um die Richtung TB. Die Rotationen RB1 und RB2 verlaufen um zwei Achsen, die senkrecht zur Richtung TB und senkrecht zueinander verlaufen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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