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EP0860591B1 - Verfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Abgaskrümmers - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Abgaskrümmers Download PDF

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Publication number
EP0860591B1
EP0860591B1 EP98102185A EP98102185A EP0860591B1 EP 0860591 B1 EP0860591 B1 EP 0860591B1 EP 98102185 A EP98102185 A EP 98102185A EP 98102185 A EP98102185 A EP 98102185A EP 0860591 B1 EP0860591 B1 EP 0860591B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inner pipe
sections
connection
accordance
inner tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98102185A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0860591A2 (de
EP0860591A3 (de
Inventor
Pierre Bonny
Norbert Kreutzig
Thorsten Sternal
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Publication of EP0860591A2 publication Critical patent/EP0860591A2/de
Publication of EP0860591A3 publication Critical patent/EP0860591A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0860591B1 publication Critical patent/EP0860591B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1805—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
    • F01N13/1811—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body with means permitting relative movement, e.g. compensation of thermal expansion or vibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F01N13/102—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds having thermal insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/10—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for avoiding stress caused by expansions or contractions due to temperature variations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49393—Heat exchanger or boiler making with metallurgical bonding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49398—Muffler, manifold or exhaust pipe making

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a Air gap-insulated exhaust manifold according to the preamble of the claim 1.
  • the exhaust manifold there is made up of three inner pipe sections, as well as a lower and an upper shell that the outer shell form, composed.
  • the inner tube sections which consisting of a 90 ° elbow, a T-piece and a header pipe exist in the order given in the Production line with sliding seat inserted into each other, the T-piece with one end of its crossbeam with the two other pipe sections is connected. Not with each other connected ends of the pipe sections are parallel to each other in one level and each have flanges for screwing to a cylinder head of an internal combustion engine.
  • the inner tube sections are in plug-in position inserted into the lower shell, whereupon the upper shell these put on and by means of a machine-controlled die is pressed. Then the inner tube sections welded to the outer shell at the mouth openings, wherein the centering is retained. Then the upper shell with the lower shell welded to the edges.
  • the areas of overlap of the inner tube sections are in their Longitudinal extension through the dimensions of the section ends in generally short, which makes the sections in the outer shell relatively are movable and in particular the pipe bend is unhindered can detach from this.
  • the degree of looseness significantly from the manufacturing tolerances of the inner tube sections depends in the radial direction, it can happen that due to vibration of the parts during assembly, for example when manually placing the top shell on the Lower shell and the subsequent mechanical pressing, as well by the centrifugal forces in the swiveling movement of the Rotary table during the transfer of the assembly part from the assembly occur to the welding station, the inner tube sections move, which can detach the connectors.
  • the invention has for its object a generic To further develop methods so that in a simple manner both a sliding fit of the nested inner tube sections as well as the formation of a uniform air gap insulation the inner tube sections after completion of the production the exhaust manifold is always guaranteed.
  • the inner tube remains with this weld centered immovably in the outer shell and with respect to one perfectly functioning sliding seat between the inner tube sections permanently optimally aligned. So that a sliding seat is achieved, the rigid connector after the Welding can be loosened. This will be advantageous simply by exposure to heat, under which the Lanyard that previously ensured the rigid connection dissolves.
  • the inner tube - assembled separately - as a pre-assembled unit be delivered to the production line, reducing production time is saved. The pre-assembled unit must then just inserted and welded to the outer shell become.
  • the inner tube 2 in turn consists of three sections, a Y-shaped Collecting pipe section 4, a T-piece 5 and a 90 ° elbow 6.
  • the T-bar of the T-piece 5 forms on the pipe bend side with its end 7 the sliding seat mount for the one facing it end 8 of the pipe bend 6 inserted in it.
  • To the other Side is the end 9 of the T-beam in the sliding seat holder 10 of the header piece 4 inserted, these formed by one end of the fork of the Y-shape of the pipe section 4 is.
  • the other end 11 of the fork, the free end 12 of the T-piece 5 and the free end 13 of the pipe bend 6 are mutually aligned parallel in one plane.
  • the ends 11, 12 and 13 are at their mouth openings 14 which is composed of a lower shell 15 and an upper shell Outer shell 3, only representative here the lower shell 15 is shown, forming a fillet weld welded.
  • the orifices 14 are for this purpose adjacent outlet openings 16 of the outer shell 3 set back.
  • Inlet flanges 17 are welded to them, with which the exhaust manifold 1 to a cylinder head an internal combustion engine is screwed.
  • the outer shell 3 carries an output flange 19 on which an exhaust line an exhaust system can be attached gas-tight.
  • a slotted spacer ring in the area of the sliding seat 20 postponed, by means of which the put together Inner tube 2 is centered in the outer shell 3, with an almost uniformly running heat insulating gap 21 between the Inner tube 2 and the outer shell 3 is formed.
  • the spacer rings 20 align the inner tube sections 4,5,6 with each other to avoid any eventual occurrence in later driving To avoid misjudging, however, is the production of such Spacer rings 20 are also subject to tolerances, so that the probability optimal alignment is low. moreover there must be some play around the inner tube sections 4,5,6 stuck together and to form a To ensure sliding fit.
  • the spacer rings 20 consist of a heat-volatile material, preferably made of polyethylene, making the spacer rings 20 after the inner tube 2 has been exposed to hot exhaust gas decompose and / or burn.
  • a heat-volatile material preferably made of polyethylene, making the spacer rings 20 after the inner tube 2 has been exposed to hot exhaust gas decompose and / or burn.
  • the between Inner tube 2 and outer shell 3 due to the two-sided Installation of the respective spacer 20 undesirable heat transfer prevented and on the other hand the ends 8.9 are released, after which the pipe bend 6 and the T-piece 5 there accordingly the heat load can expand freely.
  • a connecting means (in this embodiment not shown) used this by generation a frictional connection between the two plug-in partners rigid designed, creating a precisely defined arrangement of the two Plug partners to each other is made possible.
  • the lanyard can be an adhesive strip in the respective recording 7.10 of the inner tube sections 4.5 is attached circumferentially and from a material with the same properties regarding Heat acts like the spacer rings 20. The non-positive Connection is made when the Inner tube sections 4,5,6.
  • the connecting means from a elastic cuff is formed on the receiving end 7, 10 of one inner tube section 4, 5 is pushed on.
  • the end to be inserted 8.9 of the other inner tube section 5,6 is pushed through the cuff, both pushing the sleeve onto an inner tube section 4, 5 as well as pushing the end to be inserted 8.9 of other inner tube section 5.6 by the sleeve friction he follows.
  • This can consist of a rubber-like, Rigid and heat-volatile material exists and is present the respective plug-in partner closely. Axial movements of the Plug partners are compensated elastically, after which these always be returned to their original plug position.
  • the spacer rings 20 are only in terms of centering supportive for the respective lanyard.
  • FIG. 2 the ends 7, 8 and the end 9 and the sliding seat receptacle 10 rigidly with each other via a respectively pushed-on sleeve 22 connected, which consists of a heat-volatile material and after initially loosely applied under the influence of heat on the ends 7,8 or end 9 and sliding seat receptacle 10 shrunk becomes.
  • Due to the circumferential uniform thickness of the cuff 22 is the inner tube 2 in the outer shell 3 when inserting automatically centered in these, with the Insulating gap 21 sets.
  • the inner tube sections 4,5,6 is the gap-forming function of the Spacer rings 20 virtually integrated, which can be omitted.
  • the spacer rings 20 however, in other areas of the inner tube 2, advantageously be arranged in the region of the knee of the pipe bend 6.
  • the cuff 22 can also be a piece of tubing.
  • the inner tube 2 can be optimally centered when it is inserted into the lower shell 15 automatically, for example, by radial protruding spacer beads suitably arranged on the circumference Cuff 22 take place, the support of the cuff 22 in the lower shell 15 is minimized, causing surface unevenness the otherwise shrunken ones lying on a large surface Cuff 22 and manufacturing tolerances of the lower shell 15 for the centering of the inner tube 2 is no longer important.
  • the inner tube 2 is inserted into the lower shell 15, positioned and the upper shell placed on the lower shell 15.
  • a die then presses on the top shell, after which it fits snugly sits on the lower shell 15.
  • the on a Round table assembly of a welding station (Welding robot) by swiveling the rotary table.
  • the station is at the mouth openings 14 of the inner tube 2nd this with the formation of a fillet weld on the outer shell 3 on the inside all around laser welded.
  • the Input flanges 17 on the ends 11, 12, 13 of the inner tube sections 4,5,6 and the output flange 19 on the end 18 of the Collected pipe piece 4 inserted and also laser welded.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Abgaskrümmers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE 195 11 514 C1 bekannt. Der dortige Abgaskrümmer ist aus drei Innenrohrabschnitten, sowie einer Unter- und einer Oberschale, die die Außenschale bilden, zusammengesetzt. Die Innenrohrabschnitte, welche aus einem 90°- Rohrbogen, einem T-Stück und einem Sammelrohrstück bestehen, werden in der angegebenen Reihenfolge in der Fertigungslinie mit Schiebesitz ineinandergesteckt, wobei das T-Stück jeweils mit einem Ende seines Querbalkens mit den beiden anderen Rohrabschnitten verbunden ist. Die nicht miteinander verbundenen Enden der Rohrabschnitte liegen parallel zueinander in einer Ebene und weisen jeweils Flansche zur Anschraubung an einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine auf. Das in etwa Y-förmig ausgebildete Sammelrohrstück darüber hinaus noch ein zweites freies Ende, das nicht parallel zu den anderen Enden der restlichen Innenrohrabschnitten ausgerichtet ist, sondern diesen entgegengerichtet sich erstreckt. An dem zweiten freien Ende des Sammelrohrstücks ist ein Ausgangsflansch angebracht, an dem eine Abgasleitung ggf. mit Katalysator anschließbar ist. Zur vorläufigen Zentrierung der Innenrohrabschnitte während des Zusammenbaus innerhalb der späteren Außerschale - unter Bildung des gewünschten gleichförmigen Luftspaltes - werden vor dem Steckvorgang Distanzringe auf die einzelnen Abschnitte geschoben. Diese bestehen aus einem Material, das sich im späteren Betrieb der Abgasanlage durch die Hitze des Abgases auflöst, so daß die Innenrohrabschnitte sich bei den betriebsbedingten thermischen Wechselbelastungen radial frei ausdehnen können. Die Innenrohrabschnitte werden in Stecklage in die Unterschale eingelegt, worauf die Oberschale auf diese aufgesetzt und mittels eines maschinell gesteuerten Gesenkes angedrückt wird. Danach werden die Innenrohrabschnitte an den Mündungsöffnungen mit der Außenschale verschweißt, wobei die Zentrierung erhalten bleibt. Sodann wird die Oberschale mit der Unterschale an den Rändern verschweißt.
Die Überlappungsbereiche der Innenrohrabschnitte sind in ihrer Längserstreckung durch die Abmessungen der Abschnittsenden im allgemeinen kurz, wodurch die Abschnitte in der Außenschale relativ beweglich sind und insbesondere der Rohrbogen sich ungehindert aus dieser herauslösen kann. Aufgrund der lockeren Anbindung der Innenrohrabschnitte aneinander durch den gewünschten Schiebesitz in der Steckverbindung, wobei das Maß der Lockerheit erheblich von den Fertigungstoleranzen der Innenrohrabschnitte in radialer Richtung abhängt, kann es dazu kommen, daß aufgrund von Erschütterungen der Teile beim Zusammenbau, beispielsweise beim manuellen Aufsetzen der Oberschale auf die Unterschale und beim anschließenden maschinellen Andrücken, sowie durch die Zentrifugalkräfte, die in der Schwenkbewegung des Rundtisches bei der Übergabe des Zusammenbauteils von der Montage- zur Schweißstation auftreten, sich die Innenrohrabschnitte verschieben, wodurch sich die Steckverbindungen lösen können. Insbesondere geschieht dies bei dem Rohrbogenstück, das sich quasi aus der Verbindung herausdrehen kann. Durch die Lösung der Steckverbindung wird zum einen die durchgängige Abgasleitung zerstört, was später im Fahrbetrieb zu erheblichen Störungen des Abgasstromes und durch den dabei stark erhöhten Strömungswiderstand zu hohen motorischen Leistungsverlusten führt. Gleichfalls wird die Luftspaltisolierung aufgehoben, da das heiße Abgas ungehindert die Außenschale beströmen kann. Des weiteren kann es durch die losen Enden der Innenrohrabschnitte im Fahrbetrieb zu häßlichen Klappergeräuschen kommen, und zwar immer dann, wenn Abschnitte an der Außenschale anschlagen. Zum anderen ist eine Verschweißung des Rohrbogens an der Innenseite der Außenschale höchst problematisch, da dieser durch seine Herausdrehung aus der Steckverbindung an dem Befestigungsende gekippt positioniert ist, so daß der Schweißroboter, der derartige Abweichungen in der Relativlage der beiden Schweißverbindungspartner von dem einprogrammierten Sollbereich umlaufend nicht erkennen kann, nicht die richtige Stelle beaufschlagt, so daß die Schweißverbindung - falls sie überhaupt in irgendeiner Weise zustandekommen sollte - in keiner Weise mechanische Belastungen aushalten kann. Darüber hinaus kann der Rohrbogen auch derart weit aus der Steckverbindung herausgelöst sein, daß er mit seinem Ende den entsprechend gestalteten Austritt der Außenschale überdeckt, so daß eine Schweißkehlnaht in keinem Falle mehr möglich ist und somit die Fügung des Rohrbogens mit der Außenschale unterbleibt. Es ist natürlich denkbar, daß vom Monteur die Fertigungstoleranzen der Innenrohrabschnitte hinsichtlich des Lösens der Steckverbindung durch gezieltes Variieren der Einstecktiefe kompensiert werden, wonach die oben beschriebene Herstellung vollständig und qualitativ einwandfrei gelingt. Meist ist jedoch für die notwendige Sorgfalt aufgrund kurzer Prozeßtaktzeiten nicht die Zeit in ausreichendem Maße vorhanden. Weiterhin muß immer mit menschlichem Versagen gerechnet werden, wobei die Innenrohrabschnitte viel zu kurz ineinander gesteckt werden.
Weiterhin ist aus der DE 44 37 380 A1 ein luftspaltisoliertes Abgasrohr bekannt, dessen Innenrohrabschnitte über eine Distanzhülse ineinandergesteckt werden, wobei im Fahrbetrieb sich die Distanzhülse aufgrund ihres hitzeflüchtigen Materials und infolge der Hitzeentwicklung des heißen Abgases auflöst und einen ringspaltbehafteten Schiebesitz zwischen den Innenrohrabschnitten freigibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterzuentwickeln, daß in einfacher Weise sowohl ein Schiebesitz der ineinandergesteckten Innenrohrabschnitte als auch die Ausbildung einer gleichmäßgen Luftspaltisolierung der Innenrohrabschnitte nach Abschluß der Herstellung des Abgaskrümmers stets gewährleistet ist.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Dank der Erfindung wird - über den Zusammenbauablauf hinweg gesehen eine vorerst starre und später für den Fahrbetrieb im Rahmen des Spiels und der thermischen Ausdehnung bzw. Kontraktion der Innenrohrabschnitte bewegliche Steckverbindung ermöglicht. Der Hintergrund einer anfangs starren Steckverbindung liegt in der exakten Anordnung und Ausrichtung der Innenrohrabschnitte zueinander sowie der Innenrohrabschnitte zu der Außenschale. Ersteres ist notwendig, weil es anderenfalls im Betrieb der Abgasanlage zu einem Verkannten der eingesteckten Enden der Innenrohrabschnitte in ihren jeweiligen Aufnahmen kommt, so daß der erwünschte Schiebesitz der Steckverbindungen unterbunden wird. Dieser ist jedoch für eine Kompensation der Relativbewegung der Steckpartner, die durch thermische Wechselbelastungen zustandekommt, unabdingbar. Letzteres ist für die Gleichmäßigkeit des Verlaufes des Luftisolierspaltes zwischen Außenschale und Innenrohr erforderlich. Des weiteren werden manuelle Montagefehler und Verschiebungen der Steckpartner zueinander, die sich aus maschinellen Schwenkbewegungen und Erschütterungen beim Aufsetzen und Anbringen der Oberschale ergeben, wobei insgesamt die jeweilige Einstecktiefe unzulässig gering wird, durch die kraftschlüssige Verbindung vermieden. Die geringe Einstecktiefe fördert ein Verkannten der Steckpartner und kann schlimmstenfalls zur Auflösung der Steckverbindung durch Herausrutschen des eingesteckten Steckpartners führen. Weiterhin wird durch die erfindungsgemäß erreichte verrutschfreie Verbindung eine exakte Anordnung des Rohrbogenendes des Innenrohres an der Außenschale ermöglicht, so daß eine optimale Schweißung zwischen der Außenschale und dem Innenrohr in diesem Bereich ausführbar ist. Mit dieser Verschweißung bleibt das Innenrohr in der Außenschale unverrückbar zentriert und bezüglich eines einwandfrei funktionierenden Schiebesitzes zwischen den Innenrohrabschnitten bleibend optimal ausgerichtet. Damit ein Schiebesitz erzielt wird, muß die starre Steckverbindung nach der Verschweißung gelöst werden. Dies wird in vorteilhafter Weise einfach durch Einwirkung von Hitze erreicht, unter der sich das Verbindungsmittel, das die starre Verbindung bisher gewährleistet, auflöst. Somit wird durch die Erfindung zum einen eine Gewährleistung eines funktionierenden Schiebesitzes nach Herstellungsende des Abgaskrümmers erbracht und zum anderen eine gleichmäßige Luftspaltisolierung garantiert. Des weiteren kann das Innenrohr - separat zusammengebaut - als vormontierte Baueinheit an die Fertigungslinie angeliefert werden, wodurch Produktionszeit eingespart wird. Die vormontierte Baueinheit muß dann lediglich eingelegt und mit der Außenschale verschweißt werden.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt:
  • Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Abgaskrümmer ohne Verbindungsmittel an den Innenrohrabschnitten in einem seitlichen Längsschnitt,
  • Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung einen erfindungsgemäßen Abgaskrümmer mit Verbindungsmittel an den Innenrohrabschnitten und mit abgenommener Oberschale.
    • In Fig. 1 ist ein luftspaltisolierter Abgaskrümmer 1 dargestellt, der aus einem abgasführenden Innenrohr 2 und einer dem Verlauf des Innenrohres 2 angepaßten Außenschale 3 besteht. Das Innenrohr 2 besteht seinerseits aus drei Abschnitten, einem Y-förmigen Sammelrohrstück 4, einem T-Stück 5 und einem 90°-Rohrbogen 6. Der T-Balken des T-Stückes 5 bildet rohrbogenseitig mit seinem Ende 7 die Schiebesitzaufnahme für das ihm zugewandte in ihm eingesteckte Ende 8 des Rohrbogens 6. Zur anderen Seite ist das dortige Ende 9 des T-Balkens in die Schiebesitzaufnahme 10 des Sammelrohrstückes 4 eingesteckt, wobei diese von einem Ende der Gabelung der Y-Form des Rohrstückes 4 gebildet ist. Das andere Ende 11 der Gabelung, das freie Ende 12 des T-Stückes 5 und das freie Ende 13 des Rohrbogens 6 liegen zueinander in einer Ebene parallel ausgerichtet.
    An ihren Mündungsöffnungen 14 sind die Enden 11,12 und 13 mit der sich aus einer Unterschale 15 und einer Oberschale zusammensetzenden Außenschale 3, bei der hier stellvertretend nur die Unterschale 15 gezeigt ist, unter Bildung einer Kehlnaht verschweißt. Die Mündungsöffnungen 14 liegen dazu bezüglich der nebenliegenden Austrittsöffnungen 16 der Außenschale 3 zurückversetzt. An diesen sind wiederum Eintrittsflansche 17 angeschweißt, mit denen der Abgaskrümmer 1 an einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeschraubt wird. Am Fußende 18 des Sammelrohrstückes 4 ist dieses mit der Außenschale 3 ebenfalls im Bereich der Mündungsöffnung verschweißt, wobei die Außenschale 3 einen Ausgangsflansch 19 trägt, an dem ein Abgasstrang einer Abgasanlage gasdicht befestigbar ist.
    Auf dem Ende 8 des Rohrbogens 6 und dem Ende 9 des T-Stückes 5 ist im Bereich des Schiebesitzes jeweils ein geschlitzter Distanzring 20 aufgeschoben, mittels dessen das zusammengesteckte Innenrohr 2 in der Außenschale 3 zentriert wird, wobei ein nahezu gleichmäßig verlaufender Wärmeisolierspalt 21 zwischen dem Innenrohr 2 und der Außenschale 3 ausgebildet wird. Die Distanzringe 20 richten zwar die Innenrohrabschnitte 4,5,6 aufeinander aus, um ein im späteren Fahrbetrieb etwaig auftretendes Verkannten zu vermeiden, jedoch ist die Fertigung solcher Distanzringe 20 auch Toleranzen unterworfen, so daß die Wahrscheinlichkeit einer optimalen Ausrichtung gering ist. Zudem muß ein gewisses Spiel vorhanden sein um die Innenrohrabschnitte 4,5,6 ineinander zu stecken und um die Ausbildung eines Schiebesitzes zu gewährleisten.
    Die Distanzringe 20 bestehen aus einem hitzeflüchtigen Werkstoff, vorzugsweise aus Polyethylen, wodurch die Distanzringe 20 nach Beaufschlagung des Innenrohres 2 mit heißem Abgas sich zersetzen und/oder verbrennen. Dabei wird zum einen der zwischen Innenrohr 2 und Außenschale 3 aufgrund der beidseitigen Anlage des jeweiligen Distanzringes 20 unerwünschte Wärmeübergang unterbunden und zum anderen werden die Enden 8,9 freigegeben, wonach sich der Rohrbogen 6 und das T-Stück 5 dort entsprechend der Wärmebelastung frei ausdehnen können.
    Um die optimale Ausrichtung zu gewährleisten wird für die Steckverbindung ein Verbindungsmittel (in diesem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt) verwendet, das diese durch Erzeugung eines Kraftschlusses zwischen beiden Steckpartnern starr gestaltet, wodurch eine genau definierte Anordnung der beiden Steckpartner zueinander ermöglicht wird. Das Verbindungsmittel kann ein Klebestreifen sein, der in der jeweiligen Aufnahme 7,10 des Innenrohrabschnitte 4,5 umlaufend angebracht ist und aus einem Material mit den gleichen Eigenschaften bezüglich Wärmeeinwirkung besteht wie die Distanzringe 20. Die kraftschlüssige Verbindung erfolgt dabei beim Ineinanderstecken der Innenrohrabschnitte 4,5,6.
    Ebenso ist es denkbar, daß die kraftschlüssige Verbindung nach dem Einstecken der Innenrohrabschnitte 5,6 durch Umwickeln der Steckverbindung mittels eines das Verbindungsmittel bildenden verklebend wirkenden Bandes erfolgt.
    Des weiteren ist es denkbar, daß das Verbindungsmittel von einer elastischen Manschette gebildet wird, die auf das Aufnahmeende 7,10 des einen Innenrohrabschnittes 4,5 aufgeschoben wird. Das einzusteckende Ende 8,9 des anderen Innenrohrabschnittes 5,6 wird durch die Manschette hindurchgeschoben, wobei sowohl das Aufschieben der Manschette am einen Innenrohrabschnitt 4,5 als auch das Hindurchschieben des einzusteckenden Endes 8,9 des anderen Innenrohrabschnittes 5,6 durch die Manschette reibschlüssig erfolgt. Diese kann dabei aus einem gummiartigen, biegesteifen und hitzeflüchtigen Material bestehen und liegt an den jeweiligen Steckpartner eng an. Axiale Bewegungen der Steckpartner werden dabei elastisch ausgeglichen, wonach diese immer in ihre ursprüngliche Steckposition zurückgeführt werden. Die Distanzringe 20 sind dabei hinsichtlich der Zentrierung lediglich unterstützend für das jeweilige Verbindungsmittel wirksam.
    Als Alternative zum Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 sind in Fig. 2 die Enden 7,8 sowie das Ende 9 und die Schiebesitzaufnahme 10 über eine jeweils aufgeschobene Manschette 22 miteinander starr verbunden, welche aus einem hitzeflüchtigen Material besteht und nach vorerst lockerer Anlage unter Wärmeeinfluß auf die Ende 7,8 bzw. Ende 9 und Schiebesitzaufnahme 10 aufgeschrumpft wird. Aufgrund der umlaufenden gleichmäßigen Dicke der Manschette 22 ist das Innenrohr 2 in der Außenschale 3 beim Einlegen in diese automatisch zentriert, wobei sich gleichzeitig der Isolierspalt 21 einstellt. In die Manschette 22, die im wesentlichen für eine starre Verbindung zwischen. den Innenrohrabschnitten 4,5,6 sorgt, ist somit die spaltbildende Funktion der Distanzringe 20 quasi integriert, wobei diese entfallen können. Zur Unterstützung der Zentrierung können die Distanzringe 20 jedoch in anderen Bereichen des Innenrohres 2, vorteilhafterweise im Bereich des Knies des Rohrbogens 6 angeordnet sein. Die Manschette 22 kann auch ein Schlauchstück sein.
    Eine optimale Zentrierung des Innenrohres 2 kann beim Einlegen in die Unterschale 15 selbsttätig beispielsweise durch radial abstehende geeignet am Umfang angeordnete Distanzwulste der Manschette 22 erfolgen, wobei die Auflage der Manschette 22 in der Unterschale 15 minimiert wird, wodurch Oberflächenunebenheiten der anderenfalls großflächig aufliegenden geschrumpften Manschette 22 und Fertigungstoleranzen der Unterschale 15 für die Zentrierung des Innenrohrs 2 nicht mehr ins Gewicht fallen.
    Beispielhaft soll im folgenden das Herstellungsverfahren des Abgaskrümmers mit der Manschette 22 als Verbindungsmittel dargestellt werden. Zuerst wird jeweils eine Manschette 22 auf das Ende 7 des T-Stückes 5 und auf das Ende 10 des Sammelrohrstückes 4 geschoben. Danach werden die Innenrohrabschnitte 4,5,6 ineinandergesteckt, wobei das Ende 8 des Rohrbogens 6 Aufnahme im Ende 7 des T-Stückes 5 und das Ende 9 des T-Stückes 5 Aufnahme im Ende 10 des Sammelrohrstückes 4 unter jeweiliger Bildung eines Schiebesitzes findet. Das Ende 8 des Rohrbogens 6 und das Ende 9 des T-Stückes 5 werden hierbei durch die Manschette 22 hindurchgeschoben. In dieser Stecklage wird die Manschette 22 durch Wärmeeinwirkung beispielsweise mittels eines Föns auf die Enden 7,8 bzw. 9,10 aufgeschrumpft wird. Dadurch wird die Steckverbindung der aufeinander ausgerichteten Innenrohrabschnitte 4,5,6 starr festgelegt und der Schiebesitz verliert vorerst seine Wirkung.
    Danach wird das Innenrohr 2 in die Unterschale 15 eingelegt, positioniert und die Oberschale auf die Unterschale 15 gelegt. Ein Gesenk drückt dann auf die Oberschale, wonach diese paßgenau auf der Unterschale 15 sitzt. Anschließend wird der auf einem Rundtisch gefertigte Zusammenbau einer Schweißstation (Schweißroboter) durch Schwenkung des Rundtisches übergeben. In der Station wird an den Mündungsöffnungen 14 des Innenrohres 2 dieses unter Ausbildung einer Kehlnaht an der Außenschale 3 innenseitig umlaufend laserverschweißt. Abschließend werden die Eingangsflansche 17 auf die Enden 11,12,13 der Innenrohrabschnitte 4,5,6 und der Ausgangsflansch 19 auf das Ende 18 des Sammelrohrstückes 4 gesteckt und ebenfalls laserverschweißt.
    Hierauf erfolgt eine lokale Wärmebehandlung an den Stellen der aufgeschrumpften Manschetten 22, wodurch sich diese in der Steckverbindung rückstandsfrei auflöst und damit der Schiebesitz wieder freigegeben wird. Danach ist die Herstellung des Abgaskrümmers 1 abgeschlossen. Die Wärmebehandlung kann in einfacher Weise auch nachträglich durch Einwirkung der Abgaswärme im Motorbetrieb erfolgen.
    Im übrigen ist es denkbar, anstatt einer reibschlüssigen Verbindung eine Rastverbindung vorzusehen, bei der die Rastelemente ebenfalls aus einem hitzflüchtigen Material bestehen. Des weiteren ist auch eine Festlegung der Steckverbindung durch kurzzeitige Kälteeinwirkung am Ort der Steckverbindung denkbar, so daß durch Kontraktion der jeweiligen Aufnahme das zugehörige eingesteckte Ende klemmend festgehalten wird.

    Claims (9)

    1. Verfahren zur Herstellung eines luftspaltisolierten Abgaskrümmers (1), welcher aus einem sich aus einzelnen Abschnitten (4,5,6) zusammensetzenden abgasführenden Innenrohr (2) und einer in Ober- und Unterschale (15) geteilten, dem Verlauf des Innenrohres (2) entsprechend ausgebildeten Außenschale (3) besteht, wobei die Innenrohrabschnitte (4,5,6), von denen zumindest einer als Rohrbogen (6) ausgebildet ist, ineinandergesteckt werden und bei denen der Innendurchmesser des jeweiligen Aufnahmeendes (7,10) des einen Rohrabschnittes (4,5) größer ist als der Außendurchmesser des in dieses Aufnahmeende (7,10) einzusteckenden Rohrabschnittendes (8,9) des anderen Rohrabschnittes (5,6), als ein Zusammenbauteil in die Unterschale (15) der Außenschale (3) zentriert eingelegt werden, wobei dann die Oberschale auf die Unterschale (15) aufgelegt und an dieser angedrückt wird, und wobei anschließend die Verschweißung von Ober- und Unterschale (15) und der Innenrohrabschnitte (4,5,6) mit der Außenschale (3) im Bereich deren Austrittsöffnungen (16) erfolgt,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrohrabschnitte (4,5,6) vor dem Einlegen des Innenrohres (2) in die Unterschale (15) miteinander mittels jeweils eines Verbindungsmittels (22) aus hitzeflüchtigem Material kraftschlüssig verbunden werden, wobei das Verbindungsmittel (22) nach der Verschweißung der Ober- und Unterschale (15) mit den Innenrohrabschnitten (4,5,6) durch Einwirkung von Hitze aufgelöst wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Auflösung des Verbindungsmittels (22) durch Einwirkung der Abgaswärme erfolgt.
    3. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssige Verbindung beim Einstecken der Innenrohrabschnitte (4,5,6) erfolgt.
    4. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssige Verbindung nach dem Einstecken der Innenrohrabschnitte (4,5,6) durch Umwickeln der Steckverbindung mittels eines das Verbindungsmittel bildenden verklebend wirkenden Bandes erfolgt.
    5. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß auf das Aufnahmeende (7,10) des einen Innenrohrabschnittes (4,5) eine das Verbindungsmittel bildende elastische Manschette (22) aufgeschoben wird, wonach die Innenrohrabschnitte (4,5,6) ineinandergesteckt werden, wobei beim Ineinandersstecken das einzusteckende Ende (8) des Innenrohrabschnittes (6) in das Aufnahmeende (7) des anderen Innenrohrabschnittes (5) und das einzusteckende Ende (9) des anderen Innenrohrabschnittes (4) durch die Manschette (22) hindurchgeschoben wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 5,
      dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Aufschieben der Manschette (22) auf den einen Innenrohrabschnitt (4,5) als auch das Hindurchschieben des einzusteckenden Endes (8,9) des anderen Innenrohrabschnittes (5, 6) durch die Manschette (22) reibschlüssig erfolgt.
    7. Verfahren nach Anspruch 5,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (22) in Stecklage der ineinandergesteckten Innenrohrabschnitte (4,5,6) durch Wärmeeinwirkung auf diese aufgeschrumpft wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß auf die Innenrohrabschnitte (5,6) vereinzelt geschlitzte Distanzringe (20) aus einem unter Hitzeeinwirkung sich auflösenden Material gesteckt werden, mittels derer die Zentrierung der Abschnitte (4,5,6) erfolgt.
    9. Verfahren nach Anspruch 5,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrohrabschnitte (4,5,6) selbsttätig durch radial abstehende Distanzwulste der Manschette (22) beim Einlegen in die Unterschale (15) zentriert werden.
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