Abgaskrümmer

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer (1) für Kraftfahrzeugmotoren. Der Abgaskrümmer (1) ist durch Stanzen, Biegen und Schweißen von Blechen (16; 5-7) gebildet. Er besitzt an der mehrkanaligen Einströmseite einen Kopfflansch (3) und an der einkanaligen Ausströmseite einen sich zum Kopfflansch (3) rechtwinklig erstreckenden Rohrflansch (4). Die Einströmkanäle (8-10) und der Ausströmkanal (11) sind durch Stanzen und Biegen nur einer Platine (16) sowie durch Einschweißen gestanzter und gebogener Leitbleche (5-7) gebildet. Die Kanäle (8-11) können einen rechteckigen oder U-förmigen Querschnitt aufweisen. Die V-förmig gebogenen Leitbleche (6, 7) sind mit dem überwiegenden Teil ihrer Längskanten (61-68) in Trägerschlitze (31-38) des Krümmergehäuses (2) eingesetzt und entlang der Trägerschlitze (31-38) verschweißt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Bislang werden Abgaskrümmer für Kraftfahrzeugmotoren in der überwiegenden Mehrzahl aus Stahlguß gefertigt. Hiermit ist zwangsläufig ein hohes Gewicht verbunden, was dann ebenso folgerichtig zu einem hohen Gesamtgewicht der Kraftfahrzeuge führt. Außerdem ist die Wärmekapazität von dickwandigen Abgaskrümmern hoch.

[0003] Es zählen aber auch schon Abgaskrümmer zum Stand der Technik, die durch Stanzen, Biegen und Schweißen von Blechen gebildet sind. Hierbei handelt es sich um sogenannte Halbschalenkrümmer. Jede Schale setzt eine aus einem Stahlblech gestanzte Platine voraus, die anschließend unter hälftigem Ausprägen der Einströmkanäle sowie des Ausströmkanals verformt werden. Die beiden Schalen werden dann zur Bildung des Krümmergehäuses mit ihren Kanten aufeinander gelegt und anschließend entlang der Kanten verschweißt. Letztlich werden einströmseitig ein Kopfflansch und ausströmseitig ein Rohrflansch durch Schweißen befestigt.

[0004] Es liegt auf der Hand, daß die Fertigung eines solchen Abgaskrümmers mit einem relativ hohen Aufwand verbunden ist. Jede Schale erfordert ein eigenes Stanz- und Prägewerkzeug, wobei die bogenförmig gekrümmten Wände der Einströmkanäle und des dazu sich rechtwinklig erstreckenden Ausströmkanals einen zusätzlichen Aufwand bedeuten. Die Schweißnähte sind vergleichsweise lang und insbesondere zwischen den beiden außenliegenden Einströmkanälen kompliziert herzustellen.

[0005] Nach dem Schweißen werden an die mehrkanalige Einströmseite der Kopfflansch und an die einkanalige Ausströmseite der Rohrflansch geschweißt. Der Kopfflansch dient zur Befestigung des Abgaskrümmers am Motorblock, während der Rohrflansch zum Anschluß des die Abgase weiterleitenden Auspuffrohrs vorgesehen ist.

[0006] Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Abgaskrümmer zu schaffen, der durch Stanzen, Biegen und Schweißen von Blechen gebildet ist, jedoch einen geringeren Herstellungsaufwand bei verbesserter Abgasführung benötigt.

[0007] Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

[0008] Der wesentliche Gesichtspunkt der Erfindung besteht darin, daß das Gehäuse des Abgaskrümmers nunmehr komplett aus einer einzigen Platine hergestellt wird. Hierfür ist nur ein Folgewerkzeug bereitzustellen, welches zunächst die Platine aus einem Stahlblech stanzt und diese Platine dann zum Krümmergehäuse umformt. Das Krümmergehäuse weist sowohl bezüglich der Einströmkänale als auch des Ausströmkanals einen aus der Biegegeometrie resultierenden Querschnitt auf.

[0009] Nach dem Biegen des Krümmergehäuses werden die in Abhängigkeit von der Anzahl der Einströmkanäle in einem parallelen Werkzeug gefertigten Leitbleche in das Krümmergehäuse eingesetzt und mit diesem verschweißt.

[0010] Der besondere Vorteil der Erfindung liegt in der im Vergleich zu dem bekannten Halbschalenkrümmer deutlich kostengünstigeren Bauweise bei erheblich geringerer Schweißnahtlänge. Auch kann jetzt die Abgasführung gezielt optimiert werden. Infolge der kostengünstigeren Bauweise ist bei vermindertem Materialeinsatz auch das Gewicht des Abgaskrümmers reduziert worden. Seine Festigkeit ist dennoch größer, da die Schweißnahtlänge verringert worden ist.

[0011] Nach Anspruch 2 können die Einströmkanäle und der Ausströmkanal einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Denkbar sind auch voneinander abweichende Querschnitte. Ferner können die Einströmkanäle und/oder der Ausströmkanal einen U-förmigen Querschnitt haben.

[0012] Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird in den Merkmalen des Anspruchs 3 erblickt. Danach sind einige Leitbleche V-förmig gebogen, mit dem überwiegenden Teil ihrer Längskanten in Trägerschlitze der zum Krümmergehäuse gebogenen Platine eingesetzt und entlang der Trägerschlitze verschweißt.

[0013] Die V-Form der Leitbleche ermöglicht bei entsprechender Krümmung der Seitenwände eine optimale strömungstechnische Gestaltung der Einströmkanäle mit einem entsprechenden Übergang in den Ausströmkanal. Schweißarbeiten sind problemlos von außen durchzuführen und mit keinem besonderen Aufwand verbunden.

[0014] Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1

in perspektivischer Explosionsdarstellung einen Abgaskrümmer;

Figur 2

in der Draufsicht eine aus einem Stahlblech gestanzte Platine vor dem Biegen zu einem Krümmergehäuse;

Figur 3

den Abgaskrümmer der Figur 1 in der Seitenansicht;

Figur 4

einen Querschnitt durch die Darstellung der Figur 3 entlang der Linie IV-IV;

Figur 5

eine ausgestanzte Platine für ein Leitblech des Abgaskrümmers der Figuren 1 und 3 und

Figur 6

in der Draufsicht eine weitere ausgestanzte Platine für ein Leitblech des Abgaskrümmers der Figuren 1 und 3.

[0015] Mit 1 ist in den Figuren 1, 3 und 4 ein Abgaskrümmer für einen Sechszylindermotor bezeichnet. Der Abgaskrümmer 1 umfaßt ein Krümmergehäuse 2, einen Kopfflansch 3 an der mehrkanaligen Einströmseite und einen sich rechtwinklig zum Kopfflansch 3 erstreckenden Rohrflansch 4 an der einkanaligen Ausströmseite. Ferner weist der Abgaskrümmer 1 Leitbleche 5, 6, 7 auf, die zusammen mit dem Krümmergehäuse 2 drei Einströmkanäle 8, 9, 10 und einen Ausströmkanal 11 bilden. Die Einströmkanäle 8, 9, 10 fluchten mit angepaßten Aussparungen 12, 13, 14 in dem Kopfflansch 3, während der Ausströmkanal 11 mit einer Aussparung 15 im Rohrflansch 4 fluchtet.

[0016] Im Kopfflansch 3 sind Bohrungen 69 zur Festlegung des Abgaskrümmers 1 an einem Motorblock vorgesehen.

[0017] Bei der Herstellung des Krümmergehäuses 2 wird zunächst gemäß Figur 2 aus einem Stahlblech eine Platine 16 gestanzt. Die Platine 16 weist eine aus drei Stegabschnitten 17, 18, 19 bestehende zentrale Stegwand 20 und seitlich der Stegabschnitte 17, 18, 19 liegende Schenkelwände 21, 22 bzw. 23, 24 bzw. 25, 26 auf. Die Schenkelwände 21-24 sind mit von den Schenkelrändern 27-30 ausgehenden Trägerschlitzen 31-38 versehen.

[0018] Die Schenkelwände 21-26 werden anschließend um die Biegelinien 39, 40 im Winkel α von 90° zu den Stegabschnitten 17, 18, 19 abgekantet. Die Längskanten 41 sind gerundet (Figur 4).

[0019] Daraufhin werden die Schenkelwände 23 und 24 zusammen mit dem Stegabschnitt 18 um die zwischen den beiden Stegabschnitten 17, 18 liegende Biegelinie 42 so weit abgekantet, daß die Schenkelränder 43, 44 der Schenkelwände 23, 24 an die Schenkelränder 45, 46 der Schenkelwände 21, 22 stoßen.

[0020] Parallel hierzu oder in einem voraufgehenden bzw. nachfolgenden Biegevorgang werden auch die Schenkelwände 25, 26 und der Stegabschnitt 19 um die zwischen den beiden Stegabschnitten 18, 19 liegende Biegelinie 47 so weit abgekantet, daß die Schenkelränder 48, 49 der Schenkelwände 25, 26 stirnseitig an die Schenkelränder 50, 51 der Schenkelwände 23, 24 stoßen.

[0021] Um einen einwandfreien Biegevorgang zu gewährleisten, sind in den Schnittpunkten der Biegelinie 39 mit den Schenkelrändern 43, 45 bzw. den Schenkelrändern 48, 50 und in den Schnittpunkten der Biegelinie 40 mit den Schenkelrändern 44, 46 bzw. 49, 51 kreisrunde Aussparungen 52 vorgesehen.

[0022] Das Krümmergehäuse 2 hat nunmehr bereits die Konfiguration gemäß den Figuren 1, 3 und 4.

[0023] Unabhängig vom Stanzen und Biegen des Krümmergehäuses 2 werden die drei Leitbleche 5, 6 und 7 erzeugt. Das Leitblech 5 ist bogenförmig gekrümmt und wird mit den gekrümmten Schenkelrändern 53 der Schenkelwände 21, 22 verschweißt, welche die Schenkelränder 27, 28 der Schenkelwände 21, 22 mit dem U-förmigen Stirnrand 54 verbinden.

[0024] Die beiden anderen in den Figuren 5 und 6 gestreckt veranschaulichten Leitbleche 6, 7 bestehen jeweils aus drei Flächenabschnitten 55, 56, 57 bzw. 58, 59, 60, wobei die mittleren Flächenabschnitte 56, 59 schmaler als die äußeren Flächenabschnitte 55, 57 bzw. 58, 60 bemessen sind. Die Breite B der äußeren Flächenabschnitte 55, 57 bzw. 58, 60 entspricht der äußeren Breite B1 des Krümmergehäuses 2, während die Breite B2 der mittleren Flächenabschnitte 56, 59 der inneren Breite B3 des Krümmergehäuses 2 entspricht (Figuren 1 und 4).

[0025] Wie die Figuren 1 und 3 ferner erkennen lassen, werden die Leitbleche 6, 7 entsprechend den Trägerschlitzen 31, 33 bzw. 32, 34 bzw. 35, 37 bzw. 36, 38 in den Schenkelwänden 21-24 gekrümmt sowie V-förmig gebogen und anschließend mit ihren Kanten 61, 62 bzw. 63, 64 bzw. 65, 66 bzw. 67, 68 der äußeren Flächenabschnitte 55, 57, 58, 60 in die Trägerschlitze 31-38 eingesetzt. Hierbei bilden dann die V-förmig gestalteten mittleren Flächenabschnitte 56, 59 lediglich Distanzelemente zwischen den Schenkelwänden 21 und 22 bzw. 23 und 24.

[0026] Nunmehr werden die Kanten 61, 62 bzw. 63, 64 bzw. 65, 66 bzw. 67, 68 der breiteren Flächenabschnitte 55, 57, 58, 60 der Leitbleche 6, 7 von außen in den Trägerschlitzen 31-38 verschweißt.

[0027] Desweiteren werden die aneinanderstoßenden Schenkelränder 43, 45 bzw. 44, 46 bzw. 48, 50 bzw. 49, 51 der Schenkelwände 23, 21 bzw, 24, 22 bzw. 25, 23 bzw. 26, 24 miteinander verschweißt.

[0028] Nach dem Verschweißen werden der gesondert hergestellte Kopfflansch 3 und der Rohrflansch 4 stirnseitig der Einströmkanäle 8, 9, 10 sowie stirnseitig des Ausströmkanals 11 angeschweißt. Es liegt dann der fertige Abgaskrümmer 1 gemäß den Figuren 1, 3 und 4 vor.

[0029] In der Figur 4 ist in strichpunktierter Linienführung 70 noch angedeutet, daß die Einströmkanäle 8, 9 und 10 und/oder der Ausströmkanal 11 auch einen U-förmigen Querschnitt aufweisen können.

Bezugszeichenaufstellung

[0030] 

1

- Abgaskrümmer

2

- Krümmergehäuse

3

- Kopfflansch

4

- Rohrflansch

5

- Leitblech

6

- Leitblech

7

- Leitblech

8

- Einströmkanal

9

- Einströmkanal

10

- Einströmkanal

11

- Ausströmkanal

12

- Aussparung in 3

13

- Aussparung in 3

14

- Aussparung in 3

15

- Aussparung in 4

16

- Platine

17

- Stegabschnitt

18

- Stegabschnitt

19

- Stegabschnitt

20

- Stegwand

21

- Schenkelwand

22

- Schenkelwand

23

- Schenkelwand

24

- Schenkelwand

25

- Schenkelwand

26

- Schenkelwand

27

- Schenkelrand v. 21

28

- Schenkelrand v. 22

29

- Schenkelrand v. 23

30

- Schenkelrand v. 24

31

- Trägerschlitz in 21

32

- Trägerschlitz in 21

33

- Trägerschlitz in 22

34

- Trägerschlitz in 22

35

- Trägerschlitz in 23

36

- Trägerschlitz in 23

37

- Trägerschlitz in 24

38

- Trägerschlitz in 24

39

- Biegelinie

40

- Biegelinie

41

- Längskanten v. 2

42

- Biegelinie

43

- Schenkelrand v. 23

44

- Schenkelrand v. 24

45

- Schenkelrand v. 21

46

- Schenkelrand v. 22

47

- Biegelinie

48

- Schenkelrand v. 25

49

- Schenkelrand v. 26

50

- Schenkelrand v. 23

51

- Schenkelrand v. 24

52

- Aussparungen

53

- gekrümmte Schenkelränder v. 21, 22

54

- Stirnrand

55

- Flächenabschnitt v. 6

56

- Flächenabschnitt v. 6

57

- Flächenabschnitt v. 6

58

- Flächenabschnitt v. 7

59

- Flächenabschnitt v. 7

60

- Flächenabschnitt v. 7

61

- Kante v. 55

62

- Kante v. 55

63

- Kante v. 57

64

- Kante v. 57

65

- Kante v. 58

66

- Kante v. 58

67

- Kante v. 60

68

- Kante v. 60

69

- Bohrungen in 3

70

- strichpunktierte Linienführung

α

- Biegewinkel

B

- Breite v. 55, 57, 58, 60

B1

- äußere Breite v. 2

B2

- Breite v. 56, 59

B3

- innere Breite v. 2

Ansprüche

1. Abgaskrümmer, der durch Stanzen, Biegen und Schweißen von Blechen (16; 5-7) gebildet ist, an der mehrkanaligen Einströmseite einen Kopfflansch (3) und an der einkanaligen Ausströmseite einen zum Kopfflansch (3) sich rechtwinklig erstreckenden Rohrflansch (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmkanäle (8, 9, 10) und der Ausströmkanal (11) durch Stanzen und Biegen nur einer Platine (16) sowie durch Einschweißen gestanzter und gebogener Leitbleche (5, 6, 7) in die gebogene Platine (16) gebildet sind.

2. Abgaskrümmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmkanäle (8, 9, 10) und/oder der Ausströmkanal (11) einen rechteckigen oder einen U-förmigen Querschnitt aufweisen.

3. Abgaskrümmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Leitbleche (6, 7) V-förmig gebogen, mit dem überwiegenden Teil ihrer Längskanten (61-68) in Trägerschlitze (31-38) der gebogenen Platine (16) eingesetzt und entlang der Trägerschlitze (31-38) verschweißt sind.

Zeichnung