Verfahren zur Herstellung eines Abgaskatalysators

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Abgaskatalysators (10), welcher ein Gehäuse (12) mit zwei Anschlussstutzen (24) sowie einen im Gehäuse (12) angeordneten Katalysatoreinsatz (14) aufweist. Bei dem Verfahren wird ein das Gehäuse (12) bildendes Rohr (30) an einem Zwischenabschnitt (36) zwischen seinen beiden Enden (32,34) eingezogen und das Rohr (30) im Bereich des eingezogenen Zwischenabschnitts (36) abgetrennt, wobei zwei Einzelwerkstücke (46) gebildet werden. Anschließend wird in jedes Einzelwerkstück (46) der Katalysatoreinsatz (14) eingeführt und anschliessend das Einzelwerkstück (46) an seinem Einführende (34) eingezogen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Abgaskatalysators nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Abgaskatalysatoren der eingangs genannten Art werden unter anderem in Kraftfahrzeugen zur Reinigung von Abgasen eingesetzt. Der Abgaskatalysator ist üblicherweise aus einem Metallgehäuse gebildet, in dem ein Katalysatoreinsatz angeordnet ist. Als Katalysatoreinsatz wird meist ein Keramikkörper, ein sogenannter Monolith verwendet, der von einer Vielzahl Strömungskanälen durchzogen und an seiner Oberfläche mit einer katalytisch wirksamen Substanz beschichtet ist. Häufig weist der Katalysatoreinsatz eine Polsterwatte auf, mit der der Keramikkörper umwickelt in das Gehäuse eingesetzt ist.

[0003] Aus der DE 197 34 198 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Abgaskatalysators bekannt, bei dem aus einem Blech zunächst das Gehäuse des Abgaskatalysators tiefgezogen wird, wobei gleichzeitig der erste Anschlussstutzen des Abgaskatalysators am Gehäuse ausgeformt wird. Anschließend wird der Katalysatoreinsatz in das Gehäuse eingesetzt und der zweite Anschlussstutzen durch Rollieren eingezogen.

[0004] Die DE 197 23 939 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Abgaskatalysators, bei dem als Ausgangsmaterial ein Rohr verwendet wird, dessen eines offenes Ende zunächst durch spanloses Umformen eingezogen wird. Anschließend wird in das noch offene Einführende des Rohrs der Katalysatoreinsatz eingeführt. Nach der Montage des Katalysatoreinsatzes wird das noch offene Einführende zum Bilden des zweiten Anschlussstutzens des Abgaskatalysators durch spanloses Umformen eingezogen.

[0005] Das aus der DE 197 23 939 A1 bekannte Verfahren zeichnet sich bereits durch eine hohe Produktivität aus. Das Gehäuse des Abgaskatalysators wird aus vergleichsweise dünnen Blechen gefertigt wird, üblich sind Blechstärken von ca. 1,5 mm. Dabei besteht beim Ausformen des Anschlussstutzens am Gehäuse die Gefahr der Faltenbildung durch zu hohe tangentiale Druckspannungen. Ferner werden die Gehäuse von Abgaskatalysatoren häufig aus schwer verformbaren Werkstoffen, insbesondere nichtrostenden Stählen gefertigt, die gleichfalls zur Faltenbildung neigen.

[0006] Um dies zu vermeiden, wird bei diesem bekannten Verfahren das Rohr von innen her mit Hilfe eines Innendorns beim Einziehen des Anschlussstutzen abgestützt. Trotz dieser Maßnahme kann das spanlose Umformen bei diesem bekannten Verfahren häufig jedoch nur stufenweise durchgeführt werden, um die Faltenbildung zu vermeiden. Bei Verwendung eines Drückwalzverfahrens zum Einziehen der Anschlussstutzen ist also eine Vielzahl von Rollenüberläufen erforderlich, um die Anschlussstutzen auszuformen. Dadurch ergibt sich eine relativ lange Fertigungsdauer.

[0007] Bei der Ausformung des zweiten Anschlussstutzens am Gehäuse besteht darüber hinaus das Problem, dass der Anschlussstutzen üblicherweise nicht gegen einen Innendorn geformt werden kann. Folglich ist eine verglichen mit der Ausformung des ersten Anschlussstutzens noch größere Anzahl an Umformschritten erforderlich, die mit noch geringeren Umformgeschwindigkeiten ausgeführt werden müssen, um die Bildung von Falten zu vermeiden.

[0008] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein besonders effizientes Verfahren zur Herstellung eines Abgaskatalysators anzugeben.

[0009] Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung sowie den abhängigen Ansprüchen.

[0010] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Rohr in seiner Länge so bemessen, dass aus dem Rohr ein Doppelwerkstück gefertigt werden kann. In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Zwischenabschnitt des Rohrs zwischen dessen beiden Enden eingezogen, wodurch das Doppelwerkstück ausgebildet wird. Auf diese Weise werden an zwei Werkstücken gleichzeitig zwei Anschlussstutzen ausgeformt, wodurch sich die Fertigungszeit verglichen mit den bekannten Verfahren deutlich reduziert. Gleichzeitig wird die Bildung von Falten beim Einziehen des Zwischenabschnittes des Rohrs vermieden, da der Rohrwerkstoff zu beiden Seiten des Zwischenabschnittes den Rohrwerkstoff im Umformbereich des Zwischenabschnittes stützt. Hierdurch wird die Knickstabilität des Rohrwerkstoffes im Umformbereich gegenüber den beim Umformen wirkenden tangentialen Druckspannungen so weit erhöht, dass eine Faltenbildung im Zwischenabschnitt beim Umformen verhindert ist. Durch die Tatsache, dass bei diesem Verfahrensschritt eine Faltenbildung am Rohr nahezu ausgeschlossen ist, kann das Rohr mit einer verglichen mit den bekannten Verfahren sehr viel höheren Umformgeschwindigkeit im Zwischenabschnitt eingezogen werden. Beim Einziehen kann die Kontur der Anschlussstutzen in einer einzigen Zustellung geformt werden, wodurch sich eine zusätzliche Verkürzung der Fertigungszeit ergibt.

[0011] Anschließend wird das Rohr im Bereich des eingezogenen Zwischenabschnittes abgetrennt, wobei die beiden Einzelwerkstücke aus dem Doppelwerkstück gebildet werden. Nach dem Einführen der Katalysatoreinsätze in die Werkstücke, das Einführen der Katalysatoreinsätze kann vor oder nach dem Trennen des Zwischenabschnittes vorgenommen werden, wird jedes Einzelwerkstück an seinem Einführende zur Bildung des zweiten Anschlussstutzens eingezogen.

[0012] Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Zwischenabschnitt des Rohrs symmetrisch zwischen dessen Enden ausgeformt, so dass die nach dem Trennen gebildeten Einzelwerkstücke zumindest annähernd identische Abmessungen zeigen. Auf diese Weise ist es möglich, aus einem Rohr gleichzeitig jeweils zwei identische Einzelwerkstücke zu fertigen.

[0013] Um den Fertigungsprozess insgesamt zu beschleunigen, ist es ferner von Vorteil, das Rohr unmittelbar nach dem Einziehen des Zwischenabschnittes abzutrennen, da das Einführen der Katalysatoreinsätze in die Einzelwerkstücke vereinfacht ist und das Einziehen der Einführenden der Einzelwerkstücke an getrennten Bearbeitungsstationen gleichzeitig erfolgen kann. Des Weiteren ist es bei dieser Verfahrensvariante von Vorteil, wenn das Einziehen des Zwischenabschnittes und das Trennen des Doppelwerkstücks in die zwei Einzelwerkstücke in einer einzigen Aufspannung erfolgt, so dass das Rohr nach dem Einziehen des Zwischenabschnittes nicht ausgespannt und in eine nachfolgende Bearbeitungseinrichtung zum Trennen erneut eingespannt werden muss. Hierdurch ergibt sich eine besonders hohe Fertigungsgenauigkeit, da die verschiedenen Bearbeitungsschritte auf ein und derselben Maschine durchgeführt werden können.

[0014] Das Umformen des Rohrs erfolgt bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante mit Hilfe mindestens zweier Umformrollen. Durch die Verwendung der Umformrollen ergibt sich einerseits der Vorteil, dass bei entsprechender Verstellung der Umformrollen eine entsprechend große Gestaltungsfreiheit bei der Ausformung insbesondere der Rohrübergänge in die Anschlussstutzen gegeben ist. Andererseits wird durch den Einsatz der Umformrollen ein besonders schonendes Einziehen der Anschlussstutzen am Rohr erreicht. Bei dieser Verfahrensvariante ist insbesondere der Einsatz von drei Umformrollen von Vorteil, die gleichmäßig über den Umfang des Rohres verteilt angeordnet sind, da durch diese Anordnung die Umformkräfte, die zu einem Verbiegen des Rohrs während des Umformens führen könnten, von den Umformrollen gegenseitig aufgenommen und damit ausgeglichen werden.

[0015] Insbesondere bei Verwendung von Rohren mit geringer Wandstärke wird ferner vorgeschlagen, beim Einziehen des Zwischenabschnittes das Rohr von der Innenseite des Rohrs her abzustützen, um dem Zwischenabschnitt mit noch höheren Umformgeschwindigkeiten auszuformen, da ein Ausknicken des Rohres durch die Innenabstützung nahezu ausgeschlossen ist. Zum Abstützen des Zwischenabschnitts wird vorzugsweise die Verwendung eines Innendorns vorgeschlagen, der in das Rohr eingeführt wird. Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante werden in beide Enden des Rohrs zwei Innendorne eingeführt, die im Bereich des Zwischenabschnittes aneinander zur Anlage kommen. Die Verwendung eines Innendorns hat ferner den Vorteil, dass bei entsprechender Gestaltung der Außenkontur des Innendorns die Innenkontur des aus dem Rohr zu fertigenden Gehäuses des Abgaskatalysators definiert ausgeformt werden kann.

[0016] Des Weiteren wird vorgeschlagen, auch das Einführende des Rohrs beim Einziehen des Anschlussstutzens von der Innenseite her abzustützen, um auch bei diesem Verfahrensschritt eine unerwünschte Faltenbildung zu vermeiden. Auch bei dieser Verfahrensvariante kann zum Abstützen des Rohrs vorzugsweise ein Innendorn verwendet, der in das Einführende des Rohrs beim Einziehen der zweiten Anschlussstutzen eingeführt wird.

[0017] Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird zum Einziehen des Einführendes mindestens eine Umformrolle verwendet, die gegen einen zumindest abschnittsweise konisch ausgebildeten Dorn geformt wird. Durch eine axiale und radiale Zustellbewegung der Umformrolle wird dabei der umzuformende Werkstückbereich jeweils zwischen einem Abschnitt des konischen Dorns und der Umformrolle geführt.

[0018] Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung dieser Verfahrensvariante wird der konische Dorn synchronisiert mit der Zustellbewegung der Umformrolle axial verfahren, so dass der Rand des umzuformenden Werkstückbereiches abgestützt und zeitweise zwischen dem Dorn und der Umformrolle geführt ist. Hierdurch können Falten vermieden oder entstandene Falten glatt gewalzt werden.

[0019] Des Weiteren wird bei Verwendung eines Dorns vorgeschlagen, einen Dorn mit einem zylindrischen Abschnitt einzusetzen, der beim Einziehen des Rohrs zur Bildung eines zylindrischen Rohrabschnittes, beispielsweise zur Bildung des Anschlussstutzens, führt.

[0020] Bei einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens wird ferner vorgeschlagen, beim Einziehen des Rohrs die eingezogenen Rohrabschnitte zu den fertigen Anschlussstutzen auszuformen. Hierdurch kann auf nachträgliche Bearbeitungsschritte zur Endbearbeitung der Anschlussstutzen verzichtet werden.

[0021] Da Abgaskatalysatoren über vielfältigste Querschnittsformen verfügen, wird ferner vorgeschlagen, nicht nur im Querschnitt kreisrunde Rohre als Ausgangsmaterial zu verwenden, sondern entsprechend dem Endquerschnitt des zu fertigenden Gehäuses des Abgaskatalysators Rohre einzusetzen, die im Querschnitt nicht rotationssymmetrisch sind. So werden insbesondere im Querschnitt ovale oder ellipsenförmige Rohre als Ausgangsmaterial verwendet.

[0022] Des Weiteren kann es bei Abgaskatalysatoren erforderlich sein, dass die Anschlussstutzen versetzt zur Längsachse des Gehäuses verlaufen. Um auch derartige Abgaskatalysatoren mit dem erfindungsgemäßen Verfahren fertigen zu können, wird bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante vorgeschlagen, das Rohr beim Umformen um eine Rotationsachse zu rotieren, wobei das Rohr mit seiner Längsachse parallel versetzt zur Rotationsachse verläuft. Die Anschlussstutzen des Gehäuses werden dann konzentrisch um die Rotationsachse des Rohrs ausgeformt, so dass die Anschlussstutzen nach dem Einziehen des Rohres versetzt zur Längsachse des Rohrs an diesem ausgeformt sind.

[0023] Alternativ ist es auch möglich, das Rohr mit seiner Längsachse unter einem vorgegebenen Winkel geneigt zur Rotationsachse verlaufen zu lassen, so dass die beim Einziehen des Rohrs entstehenden Anschlussstutzen unter einem Winkel geneigt zur Längsachse des Rohrs verlaufend an diesem ausgeformt sind.

[0024] Ferner wird vorgeschlagen, die beim Einziehen auszubildenden Anschlussstutzen so auszuformen, dass sie mit ihren Symmetrieachsen versetzt zueinander verlaufen.

[0025] Bei einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zum Umformen des Rohrs gleichzeitig mehrere Umformrollen eingesetzt, wobei die Umformrollen radial und gegebenenfalls gleichzeitig auch axial zugestellt werden. Die Umformrollen können in ihrer Außenkontur dabei so gestaltet sein, dass das durch das Umformen gebildete Außenprofil des Rohrs in seiner Gestalt der endgültigen Gestalt des Abgaskatalysators entspricht. Gleichzeitig wird durch die Verwendung von Umformrollen ein äußerst schonendes und wirtschaftliches Fertigen der Abgaskatalysatoren möglich.

[0026] Damit bei Verwendung mindestens einer Umformrolle zum Umformen des Rohrs auch Rohre mit nicht rotationssymmetrischen Querschnittsformen ausgeformt werden können, wird ferner vorgeschlagen, die Umformrolle beim Einziehen des Rohres zwischen einer maximalen und einer minimalen Zustellposition radial zu verstellen. Dieses Verfahrens zur spanlosen Fertigung nicht rotationssymetrischer Teile ist grundsätzlich bekannt.

[0027] Nach dem Verfahren ist vorgesehen, zum Ausbilden einer definierten Abweichung von der Rotationssymmetrie die Umformrolle während einer einzelnen Umdrehung des Rohres zwischen der maximalen und der minimalen Zustellposition radial zu verstellen, wobei das radiale Verstellen der Umformrolle während einer einzelnen Umdrehung von dem Drehwinkel des Rohres abhängt.

[0028] Zum Zustellen der Umformrolle wird bei diesem Verfahren insbesondere ein elektronisch ansteuerbares Stellorgan verwendet, das von einer elektronischen Steuereinheit gesteuert wird, welche einen Zustellweg für die Umformrolle aus dem Drehwinkel des Rohrs, vorgegebenen Geometriedaten des Rohrs sowie des zu formenden Abgaskatalysators (Solldaten) und einem Korrekturfaktor ermittelt.

[0029] Sollen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Rohre aus höherfesten Werkstoffen umgeformt werden, wird ferner vorgeschlagen, vor und gegebenenfalls auch während des Umformens des Rohrs das Rohr auf eine Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Rohrwerkstoffes zu erwärmen, wodurch der Rohrwerkstoff dem Umformen geringere Widerstandskräfte entgegensetzt.

[0030] Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand dreier Ausführungsvarianten unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1

eine geschnittene Seitenansicht eines Abgaskatalysators;

Fig. 2

eine geschnittene Seitenansicht eines Rohrs beim Ausformen eines Doppelwerkstücks zur Fertigung zweier Gehäuse zweier Abgaskatalysatoren;

Fig. 3

eine geschnittene Seitenansicht, in der die Fertigung eines zweiten Anschlussstutzens eines der Gehäuse gezeigt ist;

Fig. 4

eine geschnittene Seitenansicht, in der die Fertigung des zweiten Anschlussstutzens eines der Gehäuse unter Verwendung eines zylindrischen Innendorns gezeigt ist;

Fig. 5

eine geschnittene Seitenansicht, in der die Fertigung des zweiten Anschlussstutzens eines der Gehäuse unter Verwendung eines konischen Innendorns gezeigt ist;

Fig. 6

eine geschnittene Seitenansicht eines nicht rotationssymmetrischen Rohrs nach dem Ausformen zu einem Doppelwerkstück;

Fig. 7

eine geschnittene Vorderansicht des Rohrs nach Fig. 6;

Fig. 8

eine geschnittene Vorderansicht eines im Querschnitt ovalen Rohrs nach dem Ausformen der Anschlussstutzen;

Fig. 9

eine Seitenansicht, in der das Ausformen des Doppelwerkstücks nach einer zweiten Verfahrensvariante gezeigt ist, bei der die Anschlussstutzen versetzt zur Längsachse des Rohrs an diesem ausgeformt werden;

Fig. 10

eine Vorderansicht, in der die verschiedenen Verfahrensschritte beim Ausformen des Doppelwerkstücks gezeigt sind;

Fig. 11

eine geschnittene Seitenansicht eines Abgaskatalysators mit ovalem Querschnitt, der nach dem Verfahren nach Fig. 9 gefertigt worden ist;

Fig. 12

eine Vorderansicht des Abgaskatalysators nach Fig. 11; und

Fig. 13

eine geschnittene Seitenansicht, in der eine dritte Verfahrensvariante zum Fertigen eines Abgaskatalysators gezeigt ist.

[0031] In Fig. 1 ist in geschnittener Seitenansicht ein Abgaskatalysator 10 gezeigt, der beispielsweise in Kraftfahrzeugen zum Reinigen von Abgasen eingesetzt wird. Der Abgaskatalysator 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das aus einem nichtrostenden Stahl gefertigt ist. In dem Gehäuse 12 ist ein Katalysatoreinsatz 14 aufgenommen. Der Katalysatoreinsatz 14 ist aus einem Keramikmonolyten 16 gebildet, in dem eine Vielzahl Strömungskanäle ausgebildet sind, durch die das Abgas strömt, und dessen Oberfläche mit einer katalytisch wirksamen Substanz beschichtet ist. Um den Keramikmonolyten 16 ist eine Polstermatte 18 gelegt, die den Keramikmonolyten 16 vollständig umschließt und diesen im Gehäuse 12 in einer definierten Lage hält. Der Gehäuseabschnitt 20, in dem der Katalysatoreinsatz 14 aufgenommen ist, geht an jeder seiner Enden unter Bildung einer Übergangskontur 22 jeweils in einen Anschlussstutzen 24 über. Die Anschlussstutzen 24 dienen als Einlass bzw. Auslass für den Abgaskatalysator 10, wobei die einzelnen nicht dargestellten Abgasrohre der Abgasanlage an den Anschlussstutzen 24 in bekannter Weise lösbar befestigt werden.

[0032] In Fig. 2 ist eine erste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des in Fig. 1 gezeigten Abgaskatalysators 10 dargestellt. Zur Fertigung des Abgaskatalysators 10 wird ein Rohr 30 aus einem nichtrostenden Stahl verwendet, aus dem das Gehäuse 12 des Abgaskatalysators 10 durch das erfindungsgemäße Verfahren ausgeformt wird. Das Rohr 30 ist dabei in seiner Länge so bemessen, dass aus dem Rohr insgesamt zwei Abgaskatalysatoren 10 gefertigt werden können, wie später noch erläutert wird.

[0033] Das Rohr 30 wird zunächst mit seinen beiden Enden 32 und 34 in die Spindeln (nicht dargestellt) einer Drückwalzmaschine eingesetzt. Anschließend wird ein Zwischenabschnitt 36, der symmetrisch zwischen den beiden Enden 32 und 34 ausgebildet ist, mit Hilfe einer ersten Umformrolle 38 eingezogen. Die Umformrolle 38 wird kontinuierlich radial zugestellt, während gleichzeitig das Rohr 30 um eine Rotationsachse R in Drehung versetzt wird. Die Außenkontur 40 der Umformrolle 38 ist dabei so gestaltet, dass durch die Außenkontur 40 der Umformrolle 38 die Übergangskonturen 22 und die Anschlussstutzen 24 zweier Gehäuse 12 gefertigt werden, die mit ihren Anschlussstutzen 24 ineinander übergehen. Dabei wird die hohlzylindrische Gestalt der Anschlussstutzen 24 durch eine zylindrische Umfangsfläche 42 ausgeformt, die symmetrisch zwischen den Stirnseiten der Umformrolle 38 an der Außenkontur 40 abgebildet ist.

[0034] Durch dieses Verfahren wird ein Doppelwerkstück 44 ausgeformt, bei dem gleichzeitig die Enden 32 zweier Gehäuse 12 jeweils in deren endgültige Gestalt ausgeformt werden. Dabei wird durch die Gestalt des Rohrs 30 eine Faltenbildung im Zwischenabschnitt 36 verhindert, da der Rohrwerkstoff im Umformbereich des Zwischenabschnitts 36 vom Rohrwerkstoff zu beiden Seiten des Zwischenabschnitts 36 gestützt wird, wodurch die Knickstabilität im Umformbereich vergleichsweise hoch ist.

[0035] Nach dem Ausformen des Zwischenabschnitts 36 wird das Doppelwerkstück 44 mit Hilfe einer Schneidrolle (nicht dargestellt) in zwei Einzelwerkstücke 46 geteilt, die nachfolgend einer getrennten Bearbeitung zugeführt werden.

[0036] Bei einer Weiterbildung der zuvor beschriebenen Verfahrensvariante wird das Rohr 30 beim Ausformen des Zwischenabschnitts 36 zusätzlich von innen her abgestützt. Zu diesem Zweck werden in die beiden offenen Enden 32 und 34 des Rohrs 30 Innendorne 48 eingeführt, die im Bereich des Zwischenabschnitts 36 mit ihren Stirnseiten aneinander zur Anlage kommen. Die Innendorne 48 sind dabei so gestaltet, dass deren Außenkontur 49 der späteren Innenkontur des Rohrs 30 entspricht. Nach dem Positionieren der Innendorne 48 wird die Umformrolle 38 radial zugestellt und das Rohr 30 mit dem zuvor beschriebenen Verfahrensschritt eingezogen. Nach dem Einziehen werden die Innendorne 48 wieder aus dem Rohr 30 herausgezogen und das gebildete Doppelwerkstück 44 mit Hilfe einer Schneidrolle in die zwei Einzelwerkstücke 46 getrennt.

[0037] Die Innendorne 48 können durchmessergrößere Absätz 49 aufweisen, an denen die Rohrenden 32, 34 zur Anlage kommen. Beim Zusammenfahren der Innendorne 48 kann eine Stauchung zur Materialanhäufung im Zwischenabschnitt 36 erfolgen. Umgekehrt ist auch eine Verdünnung durch entsprechende Zustellung der Umformrolle 38 möglich.

[0038] Nach dem Trennen des Rohrs 30 wird in jedes Einzelwerkstück 46 zunächst der mit der Matte 18 umwickelte Keramikmonolyt 16 durch das noch unverformte Ende 34 des Rohrs 30 in das Rohr 30 eingeführt. Anschließend wird das Rohr 30 mit seinem verformten Ende in die Spindel (nicht dargestellt) einer weiteren Drückwalzmaschine eingesetzt.

[0039] Wie Fig. 3 zeigt, wird nach dem Spannen des Rohrs 30 in der Spindel das noch unverformte Ende 34, durch das der Katalysatoreinsatz 14 eingeführt wurde, mit Hilfe einer zweiten Umformrolle 50 zu der Übergangskontur 22 und dem zweiten Anschlussstutzen 24 ausgeformt. Auch hier ist die Außenkontur 52 der Formrolle 50 mit einer zylindrischen Umfangsfläche 54 versehen, so dass der Anschlussstutzen 24 fertig ausgeformt wird, ohne das eine nachfolgende weitere Bearbeitung des Anschlussstutzen 24 erforderlich ist.

[0040] In Fig. 4 ist ein abgewandelter Verfahrensschritt im Schnitt gezeigt, bei dem beim Einziehen des zweiten Endes 34 des Rohrs 30 zusätzlich ein Innendorn 56 verwendet wird, der in das offene Ende 34 des Rohrs 30 beim Einziehen eingeführt wird. Der Innendorn 56 weist eine zylindrische Stützfläche 58 sowie einen radial von dieser abstehenden Bund 60 auf. Mit Hilfe der zylindrischen Stützfläche 58 wird die Innenkontur des Anschlussstutzens 24 definiert ausgebildet, während der Bund 60 ein axiales Fließen des Rohrwerkstoffs begrenzt.

[0041] In Fig. 5 ist eine alterenative Ausführungsvariante des Verfahrensschrittes zum Einziehen des zweiten Endes 34 des Rohrs 30 im Schnitt gezeigt. Bei dieser Verfahrensvariante wird das zweite Ende 34 mit Hilfe einer dritten Umformrolle 62 umgeformt, bei der entgegen den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten an der Außenumfangsfläche der Drückrolle 62 nur eine radial umlaufende Umformkante 64 ausgebildet ist. Des weiteren wird bei dieser Ausführungsvariante ein konischer Dorn 66 verwendet, der eine kegelförmige Stützfläche 68 und eine sich an diese anschließende zylindrische Stützfläche 70 aufweist. Die zylindrische Stützfläche 70 ist dabei an der Stirnseite des konischen Dorns 66 vorgesehen und geht in die sich erweiternde kegelförmige Stützfläche 68 über.

[0042] Zum Umformen des zweiten Endes 34 des Rohrs 30 wird der konische Dorn 66 mit seiner zylindrischen Stützfläche 70 in das offene zweite Ende 34 des Rohrs 30 eingeführt. Anschließend wird die dritte Umformrolle 62 radial zugestellt und gleichzeitig axial verfahren. In gleicher Weise wird der konische Dorn 66 synchronisiert mit der Zustellbewegung der Umformrolle 62 axial verfahren, wobei zur Faltenvermeidung der umzuformende Werkstückbereich zumindest zeitweise zwischen der Umformkante 64 der dritten Umformrolle 62 und einem Oberflächenabschnitt der zylindrischen Stützfläche 68 des konischen Dorns 66 geführt wird, wie Fig. 5 zeigt. Die Zustellbewegungen zwischen der Umformrolle 62 und dem konischen Dorn 66 werden dabei solange fortgeführt, bis die Umformrolle 62 in den Bereich der zylindrischen Stützfläche 70 gelangt. Ab diesem Zeitpunkt wird die Umformrolle 62 nurmehr axial bezüglich des konischen Dorns 66 verstellt, wodurch der hohe zylindrische Anschlussstutzen 24 ausgeformt wird, wie die gestrichelte Linienführung in Fig. 5 zeigt.

[0043] Die zuvor unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 beschriebenen Verfahrensvarianten können auch zum Umformen von Rohren 30a und 30b mit nicht rotationssymmetrischen Querschnitten eingesetzt werden, wie sie in Fig. 6 bis 8 dargestellt sind. So weist das in den Fig. 6 und 7 gezeigte Rohr 30a eine im Querschnitt O-förmige Gestalt auf. Das in Fig. 8 dargestellte Rohr 30b zeigt dagegen eine ovale Gestalt, wie sie insbesondere bei Abgaskatalysatoren 10 üblich ist.

[0044] Zum Einziehen der Anschlussstutzen 24 wird bei diesen Rohren 30a und 30b mit nicht rotationssymmetrischen Querschnitten ein Verfahren zum spanlosen Umformen nicht rotationssymmetrischer Teile eingesetzt. Bei diesem Verfahren wird die Umformrolle 38, 50 bzw. 62 gesteuert zugestellt, so dass aus dem zunächst nicht rotationssymmetrischen Rohrquerschnitt der hohlzylindrische Anschlussstutzen 24 ausgeformt wird, während gleichzeitig die Übergangskontur 22 entsteht.

[0045] In den Fig. 9 und 10 ist eine Verfahrensvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Bei dieser Verfahrensvariante wird das Rohr 30 mit seiner Längsachse S um den Betrag X versetzt zur Rotationsachse R in die Drückwalzmaschine (nicht dargestellt) eingesetzt. Anschließend wird der Zwischenabschnitt 36 am Rohr 30 durch insgesamt drei Umformrollen 38 ausgeformt, während sich das Rohr 30 um die Rotationsachse R dreht. Die Umformrollen 38 werden, dabei mit unterschiedlichem Betrag radial zugestellt, wie Fig. 10 zeigt, wodurch der eingezogene Zwischenabschnitt 36 achsversetzt bezüglich der Längsachse L des Rohrs 30 an diesem ausgeformt wird, wie Fig. 9 zeigt. Anschließend wird das so entstandene Doppelwerkstück 44 in der zuvor beschriebenen Weise in zwei Einzelwerkstücke 46 geteilt, in jedes Einzelwerkstück 46 der Katalysatoreinsatz 14 eingesetzt und das noch unverformte Ende 34 jedes Einzelwerkstücks 46 in entsprechender Weise zu dem Abgaskatalysator 10a umgeformt.

[0046] In den Fig. 11 und 12 ist ein Abgaskatalysator 10b gezeigt, der mit dem oben beschriebenen Verfahren aus einem im Querschnitt ovalen Rohr 30b gefertigt worden ist. Bei diesem Abgaskatalysator 10b wurde das Einzelwerkstück 46 zum Ausformen des zweiten Anschlussstutzen 24 jedoch parallel versetzt in die Drückwalzmaschine eingesetzt, so dass die beiden fertigen Anschlussstutzen 24 versetzt zueinander und versetzt zur Längsachse des Rohrs 30b an diesem ausgeformt sind.

[0047] Fig. 13 zeigt eine dritte Verfahrensvariante, bei der das Rohr 30 mit seiner Längsachse L unter einem vorgegebenen Winkel α geneigt zur Rotationsachse R in die Spindel 72 der Drückwalzmaschine eingesetzt und der Zwischenabschnitt 36 ausgeformt worden ist. Anschließend wird das so gebildete Doppelwerkstück 44 in der zuvor beschriebenen Weise getrennt, in die entstehenden Einzelwerkstücke 46 Katalysatoreinsätze 14 eingesetzt und die noch offenen Enden 34 der Einzelwerkstücke 46 eingezogen. Auch hier wird das jeweils umzuformende Einzelwerkstück 46 mit seiner Längsachse L unter einem vorgegebenen Winkel α geneigt zur Rotationsachse R der Spindel 72 in diese eingesetzt. Das zweite Ende 34 wird anschließend mit Hilfe einer Umformrolle 74 so umgeformt, dass der beim Einziehen des zweiten Endes 34 entstehende Anschlussstutzen 24 unter dem Winkel α geneigt zur Längsachse L des Rohrs 30 bzw. des Einzelwerkstücks 46 verlaufend an diesem ausgeformt wird.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Abgaskatalysators (10), welcher ein Gehäuse (12) mit zwei Anschlussstutzen (24) sowie einen im Gehäuse (12) angeordneten Katalysatoreinsatz (14) aufweist, wobei:

- der Katalysatoreinsatz (14) in ein das Gehäuse (12) bildendes Rohr (30) eingeführt wird und

- die Enden (32, 34) des Rohrs (30) zum Bilden der Anschlussstutzen (24) durch spanloses Umformen eingezogen werden,

dadurch gekennzeichnet,

- dass das Rohr (30) in seiner Länge so bemessen wird, dass ein Doppelwerkstück (44) gefertigt werden kann,

- dass das Rohr (30) an einem Zwischenabschnitt (36) zwischen seinen beiden Enden (32,34) eingezogen wird,

- dass das Rohr (30) im Bereich des eingezogenen Zwischenabschnittes (36) abgetrennt wird, wobei zwei Einzelwerkstücke (46) gebildet werden, und

- dass jedes Einzelwerkstück (46) nach dem Einführen des Katalysatoreinsatzes (14) an seinem Einführende (34) eingezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zwischenabschnitt (36) des Rohrs (30) symmetrisch zwischen dessen Enden (32, 34) ausgeformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

- dass das Rohr (30) unmittelbar nach dem Einziehen des Zwischenabschnittes (36), insbesondere durch eine Schneidrolle, abgetrennt wird und

- dass das Einziehen des Zwischenabschnittes (36) und das Abtrennen insbesondere in einer Aufspannung erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Umformen des Rohrs (30) durch mindestens zwei Umformrollen (38, 50, 62) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,

- dass der Zwischenabschnitt (36) beim Einziehen von der Innenseite des Rohrs (30) her abgestützt wird und

- dass zum Abstützen des Zwischenabschnittes (36) mindestens ein Innendorn (48) in das Rohr (30) eingeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,

- dass zumindest der Rand des Einführendes (34) des Rohrs (30) beim Einziehen von der Innenseite des Rohrs (30) her abgestützt wird und

- dass zum Abstützen ein Dorn (56, 66) verwendet wird, der in das Einführende (34) eingeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Einführende (34) beim Einziehen von mindestens einer Umformrolle (62) gegen den zumindest abschnittsweise konisch ausgebildeten Dorn (66) gedruckt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der konische Dorn (66) synchronisiert mit der Zustellbewegung der Umformrolle (62) axial verfahren wird, so dass der umzuformende Werkstückbereich abgestützt und zumindest zeitweise zwischen dem konischen Dorn (66) und der Umformrolle (52) geführt ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Dorn (48, 56, 66) einen zylindrischen Abschnitt (42, 54, 70) aufweist, der beim Einziehen des Rohrs (30) zur Bildung eines zylindrischen Rohrabschnittes (24) führt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass beim Einziehen des Rohrs (30) die eingezogenen Rohrabschnitte zu den fertigen Anschlussstutzen (24) ausgeformt werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein im Querschnitt nicht rotationssymmetrisches, insbesondere ovales Rohr (30) verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anprüche,
dadurch gekennzeichnet,

- dass das Rohr (30) beim Umformen um eine Rotationsachse (R) rotiert,

- dass das Rohr (30) mit seiner Längsachse (L) parallel versetzt zur Rotationsachse (R) verläuft und

- dass die beim Einziehen des Rohrs (30) um die Rotationsachse (R) entstehenden Anschlussstutzen (24) versetzt zur Längsachse (L) des Rohrs (30) an diesem ausgeformt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,

- dass das Rohr (30) beim Umformen um eine Rotationsachse (R) rotiert,

- dass das Rohr (30) mit seiner Längsachse (L) unter einem vorgegebenen Winkel (α) geneigt zur Rotationsachse (R) verläuft und

- dass die beim Einziehen des Rohrs (30) um die Rotationsachse (R) entstehenden Anschlussstutzen (24) unter dem Winkel (α) geneigt zur Längsachse (L) des Rohrs (30) verlaufend an diesem ausgeformt werden.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die eingezogenen Anschlussstutzen (24) mit ihren Symmetrieachsen (S) versetzt zueinander verlaufen.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

- dass zum Umformen des Rohrs (30) gleichzeitig mehrere Umformrollen (38, 50, 62) eingesetzt werden und

- dass die Umformrollen (38, 50, 62) radial und gegebenenfalls gleichzeitig auch axial zugestellt werden.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

- dass zum Umformen des Rohrs (30) mindestens eine Umformrolle (38, 50, 62) eingesetzt wird,

- dass zum Ausbilden einer definierten Abweichung von der Rotationssymmetrie die Umformrolle (38, 50, 62) während einer einzelnen Umdrehung des Rohrs (30) zwischen einer maximalen und einer minimalen Zustellposition radial verstellt wird und

- dass das radiale Verstellen der Umformrolle (38, 50, 62) während einer einzelnen Umdrehung von dem Drehwinkel des Rohrs (30) abhängt.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rohr (30) vor dem Umformen auf eine Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Rohrwerkstoffes erwärmt wird.

Zeichnung