Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen Gehäuses einer abgasdurchströmten Abgasbehandlungseinheit für Fahrzeuge sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Abgasbehandlungseinheit für Fahrzeuge.

An Gehäuse für Abgasbehandlungseinheiten, wie Schalldämpfer, Katalysatoren- oder Partikelfilter, werden unterschiedliche, teilweise gegenläufige Anforderungen gestellt. Dabei steht die Anforderung einer hohen Steifigkeit, Akustik und Optik des Gehäuses der Anforderung eines möglichst geringen Gewichts gegenüber. Üblicherweise werden deshalb solche Gehäuse aus dünnem Blech gefertigt, das mit Rippen oder Sicken versehen ist. Auf diese Weise wird die gewünschte Steifigkeit, Akustik und Optik des Gehäuses bei geringem Materialeinsatz erzielt. Die Herstellung solcher versickten Gehäuse ist jedoch aufwendig und kostenintensiv, da sie üblicherweise in Schalenbauweise hergestellt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses einer Abgasbehandlungseinheit bereitzustellen, das sowohl kostengünstig ist als auch ein leichtes Gehäuse mit der benötigten Steifigkeit zur Verfügung stellt. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen Gehäuses einer abgasdurchströmten Abgasbehandlungseinheit für Fahrzeuge, mit den folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines flachen Blechteiles, das zumindest eine Prägung besitzt, b) Rundbiegen des Blechteils in einem Rundbiegewerkzeug durch Verfahren des Blechteils zwischen Walzen, sodass es eine zylindrische Form mit einer zu den Walzenachsen parallelen Längsrichtung erhält, wobei wenigstens eine elastische Walze verwendet wird, sodass die Prägung des Blechteils beim Rundbiegen erhalten bleibt, c) Verbinden der Längsränder des zylinderförmigen Blechteils zu einem Rohr. Hierbei bedeutet eine elastische Walze auch, dass die Umfangswand der Walze elastisch nachgiebig ist, zum Beispiel eine elastische Beschichtung aufweist. Weiterhin werden unter dem Begriff „zylindrische Form" sowohl Kreiszylinder als auch solche Zylinder mit ovalen, elliptischen oder beliebigen Grundflächen verstanden. Im Schritt b) muss der Zylinder noch nicht zwingend umfangsmäßig geschlossen sein, jedoch ist das Blech so weit gebogen, dass die gegenüberliegenden Längsränder ohne weitere plastische Umformung aneinandergedrückt werden können, um Schritt c) durchzuführen.

Dadurch, dass elastische Walzen verwendet werden, ist es möglich, Blechteile durch ein kostengünstiges Rundbiegeverfahren zu Gehäusen zu verarbeiten, die Prägungen aufweisen, welche insbesondere das Gehäuse versteifen. Dies führt zu einer einfachen und kostengünstigen Herstellung von steifen und gleichzeitig leichten Gehäusen für Abgasbehandlungseinheiten.

Vorzugsweise wird das Blechteil vor dem Rundbiegen zugeschnitten und im flachen Zustand geprägt, sodass das Gehäuse nach dem Verbinden der Längsränder bereits fertiggestellt ist. Dies ist nun möglich, da die Prägungen beim Rundbiegen erhalten bleiben. Bisher werden Prägungen teilweise nach dem Herstellen des zylindrischen Gehäuses durch aufwändige Werkzeuge eingebracht.

Das Zuschneiden und Prägen kann in einem Arbeitsschritt erfolgen, wodurch die Kosten für die Herstellung des Gehäuses weiter verringert werden.

Beispielsweise wird das Zuschneiden und Prägen in einem Stanzwerkzeug durchgeführt, wobei das Zuschneiden des Bleches und das Einbringen der Prägung im gleichen Hub erfolgen, wodurch auf bekannte und kostengünstige Fertigungsverfahren zurückgegriffen werden kann. Vorzugsweise erzeugt die Prägung eine Rippe, eine Sicke und/oder eine Wabenstruktur. Auf diese Weise trägt die Prägung zur Versteifung des Gehäuses bei.

Beispielsweise werden mehrere Prägungen in das Blechteil eingebracht, wobei alle Prägungen zur gleichen Seite des Blechteils vorstehen und zumindest eine Walze des Rundbiegewerkzeugs elastisch ausgeführt ist, die mit der vorstehenden Seite der Prägung in Kontakt kommt. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Prägung des Blechteils beim Rundbiegen erhalten bleibt.

In einer Ausführungsvariante werden beim Rundbiegen wenigstens drei Walzen mit zumindest einer Ober- und einer Unterwalze verwendet, wobei zumindest eine Walze angetrieben wird. Dabei wird das Blech mehrfach zwischen den Walzen vor- und zurückverfahren und bei den einzelnen Verfahrschritten werden wenigstens eine Ober- und wenigstens eine Unterwalze unterschiedlich voneinander beabstandet. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, zylindrische Gehäuse mit kreisförmigen, elliptischen, ovalen oder sonstigen Grundflächen herzustellen.

Vorzugsweise werden mehrere Unterwalzen verwendet, die nebeneinander, das heißt in Blechbewegungsrichtung hintereinander, und parallel zueinander angeordnet sind, wobei die äußeren der Unterwalzen relativ zueinander beim Verfahren des Blechteils verschoben werden, wodurch der lokale Biegeradius des Gehäuses eingestellt werden kann.

Beispielsweise wird eine elastische Walze verwendet, die einen Walzenkern und eine Beschichtung, insbesondere Gummierung aufweist, wobei die Beschichtung am Walzenkern befestigt, insbesondere aufvulkanisiert ist, wodurch die Walze eine lange Lebensdauer hat.

Es können Walzenkerne und/oder Walzen, die keine elastischen Walzen sind, aus Stahl verwendet werden, wodurch die Qualität des Rundbiegens verbessert wird.

In einer Ausführungsvariante wird eine Beschichtung mit einer Dicke von wenigstens 5 mm und/oder einer Shore-Härte von maximal 95 verwendet, wodurch gewährleistet ist, dass die Prägung beim Rundbiegen erhalten bleibt. Die Dicke der Beschichtung kann wenigstens 125 % der maximalen Erhebung der tiefsten Prägung betragen.

Es können drei Unterwalzen verwendet werden, die als elastische Walzen ausgeführt sind, wodurch ein besonders präzises Rundbiegeergebnis erzielt wird. In einer Ausgestaltung der Erfindung hat das Gehäuse eine Wandstärke von weniger als 1 ,25 mm, insbesondere 0,8 mm oder weniger, sodass das Gehäuse besonders leicht ist.

Vorzugsweise werden die Längsränder durch Schweißen, insbesondere Wolfram-Inertgasschweißen (WIG-Schweißen) und/oder durch Falzen miteinander verbunden, wodurch auf einfache und kostengünstige Weise das Gehäuse geschlossen werden kann.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Abgasbehandlungseinheit für Fahrzeuge, insbesondere eines Schalldämpfers, mit zusätzlich folgenden Schritten: - Herstellen eines zylindrischen Gehäuses durch das oben beschriebene Verfahren,

Einbringen eines Einsatzes in das umfangmäßig geschlossene Gehäuse, und

Anbringen von Abdeckungen an den Stirnseiten des Gehäuses. Der Einsatz kann dabei ein schalldämpfender Einsatz oder ein Monolith für

Katalysatoren- oder Partikelfilter sein. Diese können durch Stopfen in das Gehäuse eingebracht werden. Auf diese Weise kann eine Abgasbehandlungseinheit für Fahrzeuge kostengünstig hergestellt werden.

Zudem kann, im Falle einer Schalldämpfereinheit als Abgasbehandlungseinheit, Schalldämpfungsmaterial, insbesondere Wolle, in das Gehäuse eingebracht werden, wodurch die schalldämpfenden Eigenschaften des Schalldämpfers verbessert werden.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen: Figuren 1 a und 1 b schematisch zwei erfindungsgemäß hergestellte Abgasbehandlungseinheiten in Seitenansicht,

Figur 1 c die Abgasbehandlungseinheit gemäß Figur 1 a, 1 b schematisch im Schnitt entlang der Achse l-l,

Figur 2a ein Blechteil als Zwischenprodukt bei der Herstellung der Abgasbehandlungseinheit schematisch in Draufsicht,

Figur 2b das Blechteil gemäß Figur 2a in einer schematischen Schnittansicht entlang der Achse II-II,

Figur 3 das Blechteil aus Figur 2b während des Rundbiegens schematisch im Schnitt,

Figur 4a das Blechteil gemäß Figur 2a nach dem Rundbiegen in Seitenansicht,

Figur 4b das Blechteil gemäß Figur 4a im Schnitt entlang der Achse IV-IV der Figur 4a,

Figur 5 ein verfahrensgemäß hergestelltes Gehäuse im Schnitt,

Figur 6 das Gehäuse nach Figur 5 in einer Seitenansicht schematisch mitsamt einem einzusetzenden schalldämpfenden Einsatz und Schalldämpfungsmaterial, und

Figur 7 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäß hergestellten Gehäuses in Seitenansicht.

Die Figuren 1 a und 1 b zeigen jeweils eine Abgasbehandlungseinheit 10 in Seitenansicht bzw. im Schnitt.

Die Abgasbehandlungseinheit 10 ist für Fahrzeuge vorgesehen und kann beispielsweise ein Schalldämpfer, Katalysator- und/oder ein Partikelfilter sein.

Die Abgasbehandlungseinheit 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in dem Einsätze 14, beispielsweise zur Schalldämpfung, angeordnet sein können.

Zudem kann im Gehäuse 12 Schalldämpfungsmaterial 15, beispielsweise Wolle, vorgesehen sein. Das Gehäuse 12 ist aus einem Blechteil 16 hergestellt, welches Prägungen 18 aufweist.

Die Prägungen 18 stehen am Gehäuse 12 nach außen vor. Denkbar sind jedoch auch nach innen stehende Prägungen. Weiterhin ist ein Loch 20 im Gehäuse 12 vorgesehen, beispielsweise zur Befestigung des Gehäuses 12 am Fahrzeug.

Das Gehäuse 12 ist zylinderförmig und weist in der gezeigten Ausführungsform eine im Wesentlichen trapezoide Grundfläche mit abgerundeten Ecken auf. Selbstverständlich sind auch kreisförmige, ovale oder elliptische Grundflächen denkbar.

Zur Herstellung des Gehäuses 12 wird zunächst ein flaches Blechteil 16 zugeschnitten.

Das Blechteil 16 weist eine Wandstärke von weniger als 1 ,25 mm, insbesondere 0,8 mm oder weniger auf, sodass das Gehäuse 12 ebenfalls eine Wandstärke von weniger als 1 ,25 mm, insbesondere 0,8 mm oder weniger hat.

Das Blechteil 16 wird dann mit den Prägungen 18 versehen. Auch das Loch 20 wird eingebracht. Ein solches Blechteil 16 ist in den Figuren 2a und 2b dargestellt. Das Zuschneiden des Blechteils 16 sowie das Einbringen der Prägungen 18 und des Loches 20 können in einem gemeinsamen Arbeitsschritt erfolgen. Beispielsweise wird beides in einem Stanzwerkzeug (nicht gezeigt) durchgeführt. Mithilfe des Stanzwerkzeuges kann das Blechteil 16 zugeschnitten und im gleichen Hub die Prägungen 18 eingebacht werden. Die Prägungen 18 sind Rippen oder Sicken, die in den Flächen des Blechteils 16 eingebracht sind, welche die Wandungen des Gehäuses 12 bilden werden.

Beispielhaft wird in der in Figur 2b gezeigten Ausführungsform das Loch 20 durch zwei senkrecht zur Schnittebene verlaufende Prägungen 18 umfasst. Sämtliche Prägungen 18 sind derart in das Blechteil 16 eingebracht, dass sie zur gleichen Seite des Blechteils 16 vorstehen, welche im Folgenden als vorstehende Seite V bezeichnet wird.

Das geprägte Blechteil 16 wird mithilfe eines Rundbiegewerkzeugs 22 umgeformt.

Beispielhaft ist ein Rundbiegewerkzeug 22 schematisch in Figur 3 dargestellt.

Das Rundbiegewerkzeug 22 umfasst eine Oberwalze 24 sowie drei Unterwalzen 26.

Von der Oberwalze 24 und den Unterwalzen 26 ist wenigstens eine Walze angetrieben, um das eingelegte, bereits geprägte Blechteil 16 verfahren zu können.

In der gezeigten Ausführungsform ist nur die Oberwalze 24 angetrieben.

Die drei Unterwalzen 26 sind als elastische Walzen ausgeführt. Dies bedeutet, dass ihre Umfangswand elastisch nachgiebig ist. Hierzu weisen die Unterwalzen 26 einen weitgehend starren Walzenkern 28 sowie eine elastische Beschichtung 30, beispielsweise eine Gummierung, entlang ihres gesamten Umfanges auf.

Die Beschichtung 30 kann auf dem Walzenkern 28 aufvulkanisiert sein. Weiterhin kann sie eine Dicke von wenigstens etwa 5 mm und/oder eine Shore- Härte von maximal 95 aufweisen.

Die Oberwalze 24 sowie die Walzenkerne 28 der Unterwalzen 26 sind aus Stahl hergestellt.

In der Ruheposition des Rundbiegewerkzeugs sind die drei Unterwalzen 26 nebeneinander und parallel zueinander angeordnet, wobei ihre Umfangswände eine ebene Auflagefläche bilden, die eine Einführebene E definiert.

Die Walzenachsen der Oberwalze 24 sowie der Unterwalzen 26 stehen parallel zueinander und parallel zur Einführebene E.

Die mittlere der drei Unterwalzen 26 hat eine raumfeste Mittelachse, wohingegen die beiden äußeren Unterwalzen 26 senkrecht zur Einführebene E motorisch verschiebbar sind. Somit sind die beiden äußeren Unterwalzen 26 relativ zueinander in Richtung der senkrechten Pfeile in Figur 3 verschiebbar gelagert.

Die Oberwalze 24 ist auf der gegenüberliegenden Seite der Einführebene E der Unterwalzen 26 angeordnet. Genauer gesagt, bildet eine Gerade durch die Achsen der Oberwalze 24 und der mittleren Unterwalze 26 eine Senkrechte auf die Einführebene E.

Zum Rundbiegen des Blechteils 16 wird das Blechteil 16 in der Einführebene E in das Rundbiegewerkzeug 22 eingeführt. Dabei ist zu beachten, dass die vorstehende Seite V der Prägungen 18 auf der den Unterwalzen 26 zugewandten Seite der Einführebene E angeordnet sind, sodass die als elastische Walzen ausgeführten Unterwalzen 26 mit der vorstehenden Seite V der Prägungen 18 in Kontakt kommen.

Das Blechteil 16 wird zwischen der Oberwalze 24 und der mittleren Unterwalze 26 eingeführt und kann durch die angetriebene Walze, welches hier die Oberwalze 24 ist, entlang der Verfahrrichtung R vor- und zurückverfahren werden.

Um das Blechteil 16 umzuformen wird eine der äußeren Unterwalzen 26 vorgeschoben und in die Einführebene E hineinverfahren während das Blechteil 16 von der angetriebenen Oberwalze 24 mehrfach vor- und zurückverfahren wird. Das Blechteil 16 wird dabei von der vorgeschobenen Unterwalze 26 umgelenkt und verbogen.

Der Biegungswinkel bzw. der lokale Biegeradius wird vom Abstand der Oberwalze 24 zur vorgeschobenen Unterwalze 26 bestimmt. Eine Momentaufnahme eines solchen Rundbiegeprozesses ist in Figur 3 dargestellt.

Das Blechteil 16 wird durch das Rundbiegen in eine zylindrische Form gebracht, wie sie beispielsweise in den Figuren 4a und 4b dargestellt ist.

Die Längsrichtung dieser zylindrischen Form des Blechteils 16 steht dabei parallel zu den Walzenachsen der Oberwalze 24 sowie der Unterwalzen 26. Die vorstehende Seite V der Prägungen 18 kommt nur mit elastischen Walzen in Kontakt und die elastische Beschichtung 30 der elastischen Walzen, im gezeigten Falle die Gummierung der Unterwalzen 26, passen sich der Form der Prägungen 18 an. Dadurch bleiben die Prägungen 18 auch beim Rundbiegen erhalten.

In der gezeigten Ausführungsform ist das Blechteil 16 derart umgeformt worden, dass die eingebrachten Rippen an den Seitenwänden des zylinderförmigen Blechteils angeordnet sind.

Die Längsränder L des Blechteils 16 liegen nun einander gegenüber. Denkbar ist auch, dass diese sich leicht überdecken. Es ergibt sich ein im Querschnitt geschlossener oder geringfügig offener Zylinder. Die Längsränder L können aber ohne plastische weitere Umformung miteinander zur Anlage gebracht werden.

Im nächsten Schritt werden die Längsränder L des Blechteils 16 miteinander verbunden. Dies kann beispielsweise durch Schweißen, insbesondere Wolfram- Inertgasschweißen (WIG-Schweißen) erfolgen.

In Figur 5 ist das fertige Gehäuse 12 mit den durch eine Schweißnaht 32 verbundenen Längsrändern L des Blechteils 16 dargestellt.

Denkbar ist jedoch auch, dass die beiden Längsränder L des Blechteils 16 durch Falzen miteinander verbunden werden. Das Gehäuse 12 ist nun umfangsmäßig geschlossen und kann zur

Herstellung einer Abgasbehandlungseinheit 10 verwendet werden.

In das nun rohrförmige Gehäuse 12 wird ein Einsatz 14 zum Beispiel mit Wänden und mit Schalldämpfungsmaterial 15 eingebracht. Das Einbringen des Einsatzes 14 erfolgt beispielsweise durch Stopfen. Dieser Prozess ist in Figur 6 angedeutet.

Denkbar ist auch, dass der Einsatz 14 ein Monolith eines Katalysators oder Partikelfilters ist.

Anschließend werden Abdeckungen 34 an den Stirnseiten des Gehäuses 12 angebracht, wodurch die Abgasbehandlungseinheit 10, wie sie in den Figuren 1 a und 1 b dargestellt ist, fertiggestellt wird. Die Abdeckungen 34 können, wie in Figur 1 a zu sehen, radial außen am Gehäuse 12 angebracht werden.

Figur 1 b zeigt eine Ausführungsform, in der die Abdeckungen 34 radial innen am Gehäuse 12 befestigt sind. In Figur 7 ist eine zweite Ausführungsform eines Gehäuses 12 in Seitenansicht dargestellt. Diese entspricht im Wesentlichen, auch in ihrer Herstellung, der ersten Ausführungsform und gleiche oder funktionsgleiche Teile werden mit denselben Bezugszeichen versehen. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen, die aus Unterschieden in der Prägung bestehen. Im Gehäuse 12 der zweiten Ausführungsform sind die Prägungen 18 keine

Rippen, sondern erzeugen eine Wabenstruktur 36, wodurch dem Gehäuse besondere Stabilität verliehen wird.

Selbstverständlich ist diese Wabenstruktur 36 mit beliebigen Merkmalen der ersten Ausführungsform kombinierbar, auch mit anderen Prägungen, die wiederum als Rippe oder Sicke ausgebildet sein können.