[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Abgasbehandlungseinrichtung
für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine. Die vorliegende Erfindung betrifft
außerdem eine Abgasbehandlungseinrichtung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch einen Bausatz zum Herstellen von Abgasbehandlungseinrichtungen.
[0002] Üblicherweise weist eine bei Kraftfahrzeugen zur Anwendung kommende Abgasbehandlungseinrichtung,
wie z. Bsp. ein Partikelfilter, ein Katalysator, ein Schalldämpfer oder beliebige
Kombinationen daraus, ein Gehäuse auf, das umfangsseitig einen Mantel und endseitig
jeweils einen Boden aufweist. Üblich ist es ferner, zumindest einen Anschluss, nämlich
einen Abgaseinlass bzw. einen Abgasauslass, an zumindest einem dieser endseitigen
Böden auszubilden.
[0003] Für unterschiedliche Einbausituationen, die bei verschiedenen Fahrzeugtypen bzw.
Anwendungsformen stark variieren können, ist es erforderlich, die jeweilige Abgasbehandlungseinrichtung
mit unterschiedlichen Raumlagen montieren zu können. Beispielsweise müssen hierzu
unterschiedliche Winkel zwischen einer Längsmittelachse des Gehäuses und zuführenden
bzw. abführenden Gasleitungen realisiert werden.
[0004] Hierzu ist es bspw. möglich, den jeweiligen Boden als Trichter auszugestalten, der
integral mit einem entsprechenden Anschlussstutzen hergestellt ist, wobei eine Längsmittelachse
des jeweiligen Anschlussstutzens in entsprechender Weise gegenüber der Längsmittelachse
des Gehäuses geneigt sein kann. Um nun eine Vielzahl unterschiedlicher Zuführwinkel
bzw. Abführwinkel realisieren zu können, muss eine entsprechende Anzahl an passend
konfigurierten Trichtern bereitgestellt werden. Dies ist mit einem erheblichen Aufwand
an Werkzeugen und Lagerhaltung sowie Logistik verbunden.
[0005] Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Abgasbehandlungseinrichtung
der eingangs genannten Art einen Weg aufzuzeigen, der insbesondere eine vereinfachte
Herstellung und somit eine preiswertere Fertigung ermöglicht.
[0006] Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche
gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
[0007] Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zumindest einen der
endseitigen Böden des Gehäuses als Haube auszugestalten, die kugelförmig bzw. kugelsegmentförmig
ausgebildet ist. Diese insbesondere halbkugelförmige Haube kann z.B. mit Hilfe eines
entsprechenden Werkzeugs in einer quasi beliebigen Raumlage mit einer Anschlussöffnung
versehen werden. An diese Anschlussöffnung kann dann besonders einfach ein standardisierter
Anschlussstutzen angesetzt und mit der Haube verbunden werden. Auf diese Weise kann
mit Hilfe von lediglich zwei Standard-Bauteilen, nämlich der Haube und des Anschlussstutzens,
eine quasi beliebige räumliche Ausrichtung des Anschlussstutzens bezüglich der Längsmittelachse
des Gehäuses erzielt werden, die individuell für die jeweilige Einbausituation konzipiert
ist. Die vorgeschlagene Bauweise ermöglicht es somit, Abgasbehandlungseinrichtungen
preiswert an stark variierende Einbausituationen adaptieren zu können.
[0008] Zweckmäßig kann der jeweilige Anschlussstutzen an seinem der Haube zugewandten Anschlussende
komplementär zur Außenkontur der Haube geformt sein. Hierdurch kann eine flächige
Anlage zwischen Anschlussstutzen und Haube realisiert werden. Beispielsweise ist der
Anschlussstutzen an seinem Anschlussende mit einem ringförmig umlaufenden, kugelsegmentförmigen
Kragen ausgestattet, der passend zur Kugelform bzw. Kugelsegmentform der Haube geformt
ist. Eine derartige Formgebung vereinfacht die Montage und ermöglicht gleichzeitig
einen einfachen Toleranzausgleich.
[0009] Das der Haube zugewandte Anschlussende des Anschlussstutzens kann in einer Ebene
liegen, die senkrecht zur Längsmittelachse des Anschlussstutzens verläuft. Ebenso
ist eine Ausführungsform möglich, bei welcher das Anschlussende des Anschlussstutzens
in einer Ebene liegt, die gegenüber einer senkrecht zur Längsmittelachse des Anschlussstutzens
verlaufenden Normalebene geneigt verläuft, bspw. um etwa 45°. Durch derartige schräge
bzw. abgeschrägte Anschlussstutzen ist es insbesondere möglich, einen Winkel von 90°
zwischen der Längsmittelachse des Anschlussstutzens und der Längsmittelachse des Gehäuses
zu realisieren.
[0010] An der Haube kann integral ein Kragen angeformt sein, mit dessen Hilfe die Haube
über eine Schellenverbindung lösbar am Mantel befestigt werden kann.
[0011] In einem erfindungsgemäßen Bausatz, mit dessen Hilfe die erfindungsgemäßen Abgasbehandlungseinrichtungen
hergestellt werden können bzw. mit dessen Hilfe das erfindungsgemäße Verfahren zum
Herstellen der Abgasbehandlungseinrichtungen durchgeführt werden kann, finden sich
zumindest ein Manteltyp, mit dessen Hilfe der jeweilige Mantel des jeweiligen Gehäuses
hergestellt werden kann, zumindest ein Haubentyp ohne Anschlussöffnung und passend
zum jeweiligen Manteltyp sowie zumindest ein Anschlussstutzentyp passend zur jeweiligen
Haube. Es ist klar, dass für unterschiedlich groß dimensionierte Abgasbehandlungseinrichtungen
auch unterschiedlich große Manteltypen, Haubentypen und Anschlusstypen vorgesehen
sein können.
[0012] Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,
aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
[0013] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden
Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
[0014] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen
auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
[0015] Es zeigen, jeweils schematisch,
- Fig. 1 und 2
- jeweils einen stark vereinfachten Längsschnitt durch eine Abgasbehandlungseinrichtung
im Bereich eines Bodens, bei verschiedenen Ausführungsformen,
- Fig. 3
- Längsschnitte durch eine Haube bei verschiedenen Varianten a, b, c,
- Fig. 4 bis 6
- Ansichten wie in den Fig. 1 und 2, jedoch bei unterschiedlichen Stadien eines Herstellungsverfahrens.
[0016] Entsprechend den Fig. 1 und 2 umfasst eine nur teilweise dargestellte Abgasbehandlungseinrichtung
1, die für eine Verwendung in einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine geeignet
ist, ein Gehäuse 2. Dieses Gehäuse 2 weist bezüglich einer Längsmittelachse 3 des
Gehäuses 2 einen umfangsseitig geschlossen umlaufenden Mantel 4 auf. Der Mantel 4
umschließt bzw. umhüllt dabei zumindest ein Abgasbehandlungselement 5, wobei zwischen
Mantel 4 und Abgasbehandlungselement 5 in üblicher Weise eine Lagermatte 6 angeordnet
sein kann. Ferner besitzt das Gehäuse 2 endseitig, also bezüglich seiner Längsmittelachse
3 axial zwei Endböden 7, von denen in den Fig. 1 und 2 jeweils nur einer erkennbar
ist.
[0017] Die Brennkraftmaschine, z.B. ein Dieselmotor oder Ottomotor, kann in Fahrzeugen,
in Straßenfahrzeugen, in Baufahrzeugen, in sogenannten non-road-Fahrzeugen sowie in
Wasserfahrzeugen, also in Schiffen ebenso zur Anwendung kommen wie in stationären
Einrichtungen, wie z. B. Blockheizkraftwerke oder Baumaschinen oder Stromgeneratoren.
[0018] Die Abgasbehandlungseinrichtung 1 kann bspw. als Partikelfiltereinrichtung konzipiert
sein. Dementsprechend handelt es sich dann beim Abgasbehandlungselement 5 um ein Partikelfilterelement.
Alternativ kann es sich bei der Abgasbehandlungseinrichtung 1 auch um eine Katalysatoreinrichtung
handeln, so dass das Abgasbehandlungselement 5 dann ein Katalysatorelement ist. Ebenso
sind kombinierte Einrichtungen denkbar, bei denen z. Bsp. ein Oxydationskatalysatorelement
stromauf eines Partikelfilterelements angeordnet ist.
[0019] Zumindest einer der Böden 7, hier der gezeigte Boden 7 ist als Haube 8 ausgestaltet,
die eine Kugelform bzw. Kugelsegmentform aufweist. In den gezeigten Beispielen ist
die Haube 8 als Halbkugel geformt. Die halbkugelförmige Haube 8 ist im Bereich ihres
"Äquators" an den Mantel 4 angebaut. Ferner enthält die Haube 8 eine Anschlussöffnung
9, welche die Haube 8 durchsetzt und die im fertigen Zustand der Abgasbehandlungseinrichtung
1 als Einlassöffnung oder als Auslassöffnung für Abgas dienen kann. Außerdem ist an
die Haube 8 ein Anschlussstutzen 10 (Fig. 1) bzw. 11 (Fig. 2) angebaut. Der Anschlussstutzen
10, 11 ist dabei im Bereich der jeweiligen Anschlussöffnung 9 an die Haube 8 angebaut,
so dass besagter Anschlussstutzen 10, 11 durch die jeweilige Anschlussöffnung 9 mit
dem Inneren der Haube 8 kommuniziert. In der Folge bildet der jeweilige Anschlussstutzen
10, 11 im fertigen Zustand der Abgasbehandlungseinrichtung 1 einen Einlassstutzen
bzw. einen Auslassstutzen für Abgas. Bevorzugt ist der jeweilige Anschlussstutzen
10, 11 an die Haube 8 angeschweißt. Hierzu kann der jeweilige Anschlussstutzen 10,
11 an einem der Haube 8 zugewandten Anschlussende 12 mit einem nach außen abstehenden
und bezüglich einer Längsmittelachse 13 des jeweiligen Anschlussstutzens 10, 11 in
Umfangsrichtung geschlossen umlaufenden Kragen 14 ausgestattet sein. Zweckmäßig ist
besagter Kragen 14 komplementär zur Außenkontur der Haube 8 im Bereich eines die jeweilige
Anschlussöffnung 9 einfassenden Öffnungsrands 15 geformt. Hierdurch ergibt sich eine
flächige Kontaktierung zwischen Kragen 14 und Öffnungsrand 15, was die Herstellung
einer gasdichten Verbindung zwischen Anschlussstutzen 10, 11 und Haube 8 vereinfacht.
[0020] Der jeweilige Anschlussstutzen 10, 11 kann geradlinig konfiguriert sein. Dementsprechend
besitzt er eine geradlinige Längsmittelachse 13.
[0021] Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform besitzt der Anschlussstutzen 10 einen
kegelstumpfförmigen Abschnitt, der mit zunehmenden Abstand von der Haube 8 leicht
konvergiert. Ferner ist bei dieser Ausführungsform das Anschlussende 12 des Anschlussstutzens
10 so konzipiert, dass es in einer Ebene 16 liegt, die sich senkrecht zur Längsmittelachse
13 des Anschlussstutzens 10 erstreckt.
[0022] Im Unterschied dazu zeigt Fig. 2 eine Ausführungsform, bei welcher der Anschlussstutzen
11 zylindrisch geformt ist und dementsprechend über seine gesamte Länge einen konstanten
Querschnitt aufweist. Ferner liegt bei dieser Ausführungsform das Anschlussende 12
des Anschlussstutzens 11 in einer Ebene 17, die mit einer Normalebene 18 einen Winkel
19 einschließt, also gegenüber der Normalebene 18 geneigt ist. Besagte Normalebene
18 erstreckt sich senkrecht zur Längsmittelachse 13 des Anschlussstutzens 11. Der
in Fig. 2 gezeigte Anschlussstutzen 11 ist somit anschlussseitig abgeschrägt. Hierdurch
können andere Winkelbereiche zwischen den beiden Längsmittelachsen 3, 13 des jeweiligen
Anschlussstutzens 10, 11 und des Gehäuses 2 bzw. des Mantels 4 realisiert werden.
Beispielsweise ermöglicht der abgeschrägte Anschlussstutzen 11 einen Winkel von etwa
90° zwischen der Längsmittelachse 3 des Gehäuses 2 und der Längsmittelachse 13 des
Anschlussstutzens 11.
[0023] Die Fig. 3a, 3b und 3c zeigen ergänzend drei Ausführungsformen der Haube 8. Die in
Fig. 3a gezeigte Haube 8 entspricht denjenigen der Fig. 1 und 2. In den Fig. 3b bis
3c ist die Haube 8 so gestaltet, dass sie mit Hilfe einer nicht gezeigten Schelle
am jeweiligen Mantel 4 lösbar befestigt werden kann. Hierzu ist die Haube 8 an einer
dem Mantel 4 zugewandten Seite mit einem bezüglich der Längsmittelachse 3 des Gehäuses
2 umlaufenden Kragen 21 versehen. Dieser kann optional integral an der Haube 8 ausgeformt
sein. Im Beispiel der Fig. 3c ist an der Haube 8 außerdem eine umlaufende Ringnut
22 am Übergang zum Kragen 21 ausgeformt. In diese Ringnut 22 kann die jeweilige Schelle
eingreifen, um mit dem Kragen 21 zusammenzuwirken. Es ist klar, dass auch andere Konfigurationen,
insbesondere mit angebautem Kragen, denkbar sind. Ferner ist klar, dass die jeweilige
Haube 8 üblicherweise nur eine der Anschlussöffnungen 9 enthält und nicht zwei wie
in den Fig. 3a bis 3c dargestellt. Außerdem ist den Fig. 3a bis 3c entnehmbar, dass
die Haube 8 an der dem Mantel 4 zugewandten Seite einen zylindrischen Abschnitt 23
aufweisen kann, der den Anschluss an den zylindrischen Mantel 4 vereinfacht.
[0024] Ein erfindungsgemäßer Bausatz ist in Fig. 4 global mit 20 bezeichnet. Mit Hilfe dieses
Bausatzes 20 kann die Abgasbehandlungseinrichtung 1 hergestellt werden. Er umfasst
entsprechend den Fig. 4a bis 4c zumindest einen Manteltyp zum Herstellen des Mantels
4 des Gehäuses 2 sowie zumindest einen zum jeweiligen Manteltyp passenden Haubentyp
zum Herstellen der zum Mantel 4 passenden Haube 8. Ferner umfasst der Bausatz 20 zumindest
einen Anschlussstutzentyp. In der Gesamtdarstellung der Fig. 4 sind rein exemplarisch
die beiden unterschiedlichen Anschlussstutzen 10, 11 der Fig. 1 und 2 dargestellt.
Der Anschlussstutzen 11 der Fig. 4a entspricht dem Anschlussstutzen 11 der Fig. 2,
während der Anschlussstutzen 10 der Fig. 4b dem Anschlussstutzen 10 der Fig. 1 entspricht.
Innerhalb des Bausatzes 20 ist die jeweilige Haube 8 ohne die Anschlussöffnung 9 bereitgestellt.
Es ist klar, dass der Bausatz 20 auch verschiedene Manteltypen zum Herstellen unterschiedlich
dimensionierter Mäntel 4 sowie dazu passende Haubentypen aufweisen kann. Auch können
unterschiedlich dimensionierte Anschlussstutzentypen vorhanden sein.
[0025] Ein Verfahren zum Herstellen der Abgasbehandlungseinrichtung 1 wird im Folgenden
anhand der Fig. 4 bis 6 näher erläutert.
[0026] Zunächst wird entsprechend Fig. 4 die kugelförmige oder kugelsegmentförmige bzw.
halbkugelförmige Haube 8 hergestellt bzw. im Bausatz 20 bereitgestellt. Die Haube
8 ist universell für beliebige Winkel zwischen der Längsmittelachse 3 des Gehäuses
2 und der Längsmittelachse 13 des noch zu montierenden Anschlussstutzens 10, 11 einsetzbar.
Die Haube 8 kann bspw. aus einem ebenen Blech durch Tiefziehen oder durch Drücken
hergestellt werden.
[0027] Sobald der einzuhaltende Winkel zwischen der Längsmittelachse 3 des Gehäuses 2 und
der Längsmittelachse 13 des jeweiligen Anschlussstutzens 10, 11 feststeht, wird an
einer dafür geeigneten Stelle der Haube 8 die Anschlussöffnung 9 hergestellt, was
im Zustand der Fig. 5 wiedergegeben ist. Die Anschlussöffnung 9 kann bspw. mittels
eines geeigneten Schneidwerkzeugs oder mittels eines Stanzwerkzeugs oder mittels eines
Laserschweißverfahrens hergestellt werden. Durch die Positionierung der Anschlussöffnung
9 liegt die Längsmittelachse 13 des späteren Anschlussstutzens 10, 11 bereits mehr
oder weniger fest, zumindest wenn es sich um den geradlinigen Anschlussstutzen 10
gemäß Fig. 5b handelt.
[0028] Anschließend kann der passende Anschlussstutzen, hier der geradlinige Anschlussstutzen
10 entsprechend Fig. 6 montiert werden. Hierzu wird der jeweilige Anschlussstutzen
10 im Bereich der Anschlussöffnung 9 an die Haube 8 angebaut. Wie erwähnt, lässt sich
der Anschlussstutzen 10 bspw. an die Haube 8 anschweißen oder anlöten. Der in Fig.
6c gezeigte Zustand entspricht hier der Darstellung gemäß Fig. 1.
[0029] Im gezeigten Beispiel ist die Haube 8 bereits in einem Zustand, in dem sie noch keine
Anschlussöffnung 9 aufweist, an den Mantel 4 angebaut. Es ist klar, dass die Haube
8 auch zu einem späteren Zeitpunkt, insbesondere nach dem Herstellen der Anschlussöffnung
9 und/oder nach dem Anbauen des jeweiligen Anschlussstutzens 10, 11, an den Mantel
4 angebaut werden kann.
[0030] Beim Verbinden von Haube 8 und Mantel 4 können die üblichen Herstellungsmethoden
berücksichtigt werden, insbesondere auch ein Downsizing oder Zusammendrücken des Mantels
4 im Rahmen des Canning-Prozesses, bei dem der jeweilige Abgasbehandlungseinsatz 5
in den Mantel 4 eingesetzt wird und bei dem der jeweilige Mantel 4 an die Abmessungen
des jeweiligen Abgasbehandlungseinsatzes 5 angepasst wird.
[0031] Es ist klar, dass die einzelnen Merkmale der hier gezeigten unterschiedlichen Ausführungsformen
auch beliebig miteinander kombinierbar sind, um dadurch gemischte oder neue Ausführungsformen
zu erzielen.
1. Verfahren zum Herstellen einer Abgasbehandlungseinrichtung (1) für eine Abgasanlage
einer Brennkraftmaschine,
- wobei die Abgasbehandlungseinrichtung (1) ein Gehäuse (2) aufweist, das umfangsseitig
einen Mantel (4) und endseitig zumindest einen Boden (7) aufweist,
- bei dem zumindest ein solcher Boden (7) als kugelförmige oder kugelsegmentförmige
Haube (8) hergestellt wird,
- bei dem in die Haube (8) eine Anschlussöffnung (9) eingebracht wird,
- bei dem ein Anschlussstutzen (10, 11) im Bereich der Anschlussöffnung (9) an die
Haube (8) angebaut wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlussstutzen (10, 11) an die Haube (8) angeschweißt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlussstutzen (10, 11) geradlinig konfiguriert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlussstutzen (10, 11) an seinem der Haube (8) zugewandten Anschlussende (12)
komplementär zur Außenkontur der Haube (8) geformt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlussstutzen (11) mit seinem der Haube (8) zugewandten Anschlussende (12)
in einer Ebene (17) liegt, die gegenüber einer senkrecht auf der Längsmittelachse
(13) des Anschlussstutzens (11) stehenden Normalebene (18) geneigt ist.
6. Abgasbehandlungseinrichtung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere
eines Kraftfahrzeugs,
- mit einem Gehäuse (2), das einen Mantel (4) und endseitig zumindest einen Boden
(7) aufweist,
- wobei zumindest ein solcher Boden (7) als kugelförmige oder kugelsegmentförmige
Haube (8) ausgestaltet ist,
- wobei die Haube (8) eine Anschlussöffnung (9) aufweist,
- wobei an die Haube (8) im Bereich der Anschlussöffnung (9) ein Anschlussstutzen
(10, 11) angebaut ist.
7. Abgasbehandlungseinrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlussstutzen (10, 11) an die Haube (8) angeschweißt ist.
8. Abgasbehandlungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlussstutzen (10, 11) geradlinig konfiguriert ist.
9. Abgasbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlussstutzen (10, 11) an seinem der Haube (8) zugewandten Anschlussende (12)
komplementär zur Außenkontur der Haube (8) geformt ist.
10. Abgasbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Anschlussstutzen (11) mit seinem der Haube (8) zugewandten Anschlussende (12)
in einer Ebene (17) liegt, die gegenüber einer senkrecht auf der Längsmittelachse
(13) des Anschlussstutzens (11) stehenden Normalebene (18) geneigt ist.
11. Abgasbehandlungseinrichtung n ach einem der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Haube (8) mittels einer Schelle lösbar am Mantel (4) befestigt ist.
12. Abgasbehandlungseinrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Haube (8) ein umlaufender Kragen (21) integral ausgeformt ist, der mit der
Schelle zusammenwirkt.
13. Bausatz zum Herstellen von Abgasbehandlungseinrichtungen (1) nach einem der Ansprüche
6 bis 12 und/oder zum Herstellen von Abgasbehandlungseinrichtungen (1) mit dem Verfahren
nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
- der zumindest einen Manteltyp zum Herstellen des Mantels (4) des Gehäuses (2) aufweist,
- das zumindest einen Haubentyp zum Herstellen des jeweiligen Bodens (7) des Gehäuses
(2) aufweist,
- der zumindest einen Anschlussstutzentyp zum Anbauen des jeweiligen Anschlussstutzens
(10, 11) an die mit der Anschlussöffnung (9) versehene Haube (8) aufweist.