Fahrzeugbetriebsmittel

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betriebsmittelein- heit, umfassend einen Behälter mit einem darin enthaltenen temperaturempfindlichen Fahrzeugbetriebsmittel, insbesondere zur Abgasbehandlung, mit einem zumindest einseitig offenen Behältermantel, in den das Fahrzeugbetriebsmittel eingebracht und dessen Öffnung mittels eines Behälterdeckels verschlossen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Behälters.

Moderne Fahrzeuge benötigen in zunehmendem Maße Behälter mit temperaturempfindlichen Betriebsmitteln, wie Katalysatoroder Abgasbehandlungsstoffen auf Metallhydrid- oder Ammoniakba- sis, die meist in granulärer Form oder Pulverform vorliegen. Zur Fertigung solcher Einheiten sind dichte Fügeverbindungen erforderlich, welche nach dem Stand der Technik durch Schmelzschweißen oder Kleben hergestellt werden. Schmelzschweißen hat jedoch den Nachteil einer hohen Wärmeeinbringung, die das tem- peraturempfindliche Betriebsmittel schädigen kann. Kleben ist hingegen ein sehr zeitintensiver Prozeß, der keinen raschen Fertigungstakt gestattet.

Die Erfindung setzt sich zum Ziel, eine Betriebsmitteleinheit der genannten Art zu schaffen, welche auf rasche und für das darin enthaltene Betriebsmittel schonende Art und Weise hergestellt werden kann.

Dieses Ziel wird in einem ersten Aspekt der Erfindung mit einer Betriebsmitteleinheit der einleitend genannten Art erreicht, die sich gemäß der Erfindung dadurch auszeichnet, daß der Behälterdeckel mit dem Behältermantel durch Reibrührschweißen, Magnetimpulsschweißen oder Magnetimpulskrimpen verbunden ist.

Auf diese Weise wird eine rasche Fertigung unter größtmöglicher Schonung des temperaturempfindlichen Fahrzeugbetriebs- mittels erreicht. Reibrührschweißen (friction stir welding, FSW) verursacht eine wesentlich geringere Wärmeentwicklung als herkömmliches Schmelzschweißen. Magnetimpulsschweißen (magnetic puls welding, MPW) und Magnetimpulskrimpen (magnetic puls crim- ping, MPC) sind Verfahren mit besonders geringer Wärmeentwick- lung und damit besonders schonend für das Fahrzeugbetriebsmittel.

Bevorzugt wird vorgesehen, daß die Verbindungsnaht einen Abstand zum enthaltenen Fahrzeugbetriebsmittel hat. Insbesondere beim Reibrührschweißen wird durch die Einhaltung eines sol- chen Abstands zum Behälterinneren auch jedwede geringe Wärmeentwicklung noch abgebaut, bevor sie das Fahrzeugbetriebsmittel erreichen kann.

Eine aus demselben Grund besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Behälter- deckel mit dem Behältermantel durch Magnetimpulskrimpen unter Zwischenlegung eines Dichtungsrings in eine Nut des Behältermantels und/oder -deckeis verbunden ist. Dadurch werden die Vorteile des Magnetimpulskrimpens, welches nahezu keine Wärmeentwicklung verursacht, unter Erreichung einer ausgezeichneten Abdichtung ausgenützt.

Bevorzugt liegt die Verbindungsnaht in einem von der Behälteröffnung nach außen wegweisenden Rand des Behälterdeckels mit Abstand zum Behälterinneren. Dadurch kann eine gute thermische Beabstandung zwischen Verbindungsnaht und Behälterinnerem erreicht werden.

In der bevorzugten Ausführungsform des Magnetimpulskrimpens ist es besonders günstig, wenn der Rand außenumfangsseitig profiliert ist, bevorzugt verjüngt, um so eine formschlüssige Verrastung beim Aufkrimpen des Behältermantels zu bilden. Bevorzugt ist der Behälterdeckel aus Blech und der Rand durch Umformung oder Umbördeln gefertigt; alternativ ist der Behälterdeckel bevorzugt aus Kunststoff- oder Metallguß und der Rand durch Gußformung gefertigt. Beide Varianten ergeben eine kostengünstige Fertigung. In einem zweiten Aspekt erreicht die Erfindung ihre Ziele mit einem Verfahren zum Herstellen eines ein temperaturempfindliches Fahrzeugbetriebsmittel enthaltenden Behälters, insbesondere zur Abgasbehandlung, mit den Schritten Bereitstellen eines zumindest einseitig offenen Behältermantels, Einbringen des Fahrzeugbetriebsmittels in den Behältermantel, und Verschließen der Behältermantelöffnung mittels eines Behälterdeckels, das sich dadurch auszeichnet, daß der Behälterdeckel mit dem Behältermantel durch Reibrührschweißen, Magnetimpulsschweißen oder Magnetimpulskrimpen verbunden wird.

Hinsichtlich der Vorteile und weiterer Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die obigen Ausführungen zur Betriebsmitteleinheit verwiesen ^" .

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beige- schlossenen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Betriebsmitteleinheit im Halbschnitt, die durch Reibrührschweißen gefertigt wird; die Fig. 2a und 2b eine zweite Ausführungsform der Betriebsmitteleinheit der Erfindung während zweier aufeinanderfolgender Fertigungsschritte mittels Magnetimpulsschweißens, u.zw. jeweils im Halbschnitt; und die Fig. 3a und 3b eine dritte Ausführungsform der Be- triebsmitteleinheit der Erfindung während zweier aufeinanderfolgender Fertigungsschritte mittels Magnetimpulskrimpens, ebenso jeweils im Halbschnitt.

Fig. 1 zeigt eine Betriebsmitteleinheit 1 aus einem Behälter 2 mit einem darin enthaltenen temperaturempfindlichen Fahr- Zeugbetriebsmittel 3, z.B. granulärem Ammoniaksalz. Das Fahrzeugbetriebsmittel 3 kann auch nur einen Teil des Behälters 2 einnehmen; bevorzugt ist es jedoch fest in diesen eingepreßt.

Der Behälter 2 setzt sich aus einem hier etwa zylindrischen Behältermantel 4 und einem Behälterdeckel 5 zusammen, der in eine stirnseitige Öffnung 6 des Behältermantels 4 abdichtend eingesetzt ist. Der Behältermantel 4 kann beliebigen Querschnitt haben und auch mehr als eine Behälteröffnung 6 mit jeweils einem Behälterdeckel 5 haben. Übliche Anschlüsse des Behälters 2 sind zur Vereinfachung nicht dargestellt. Der Behälterdeckel 5 besitzt einen von der Behälteröffnung 6 nach außen wegweisenden, umgebogenen Rand 7, mit dem er eng am Innenumfang des Mündungsbereichs des Behältermantels 4 anliegt. In diesem Bereich wird eine Verbindungsnaht 8 zwischen Behältermantel 4 und Behälterdeckel 5 erzeugt, und zwar durch Reibrührschweißen mittels einen Reibrühr-Schweißwerkzeuges 9 unter Gegenhalten mit einem Anlageblock 10. Die Verbindungsnaht 8 hält dabei bevorzugt einen Abstand A zum Behälterinneren und damit zu dem darin enthaltenen Fahrzeugbetriebsmittel 3. Der Abstand A liegt bevorzugt im Bereich von 1 bis 50 mm, besonders bevorzugt 3 bis 20 mm.

Alternativ ist es auch möglich, den Behälterdeckel 5 umgekehrt, d.h. mit nach innen weisendem Rand 7 in den Behältermantel 4 einzusetzen, in welchem Fall der Abstand A entfällt.

Die Fig. 2a und 2b zeigen eine weitere alternative Ausfüh- rungsform und ein alternatives Fertigungsverfahren für die Betriebsmitteleinheit 1. Der Behälterdeckel 5 ist hier ein Kunststoff- oder Metallgußteil mit einem angeformten oder durch Fräsen ausgebildeten, außenumfangsseitig geringfüg konisch verjüngtem Rand 7. Durch Verschweißen des Mündungsbereichs des Be- hältermantels 4 mit dem Rand 7 mittels eines Magnetimpulsschweißverfahrens (magnetic puls welding, MPW) wird wieder eine Verbindungsnaht 8 erzielt, die bevorzugt einen Abstand A zum Fahrzeugbetriebsmittel 3 einhält.

Die Fig. 3a und 3b zeigen eine weitere Ausführungsform, bei welcher die Außenseite des Randes 7 in Richtung von der Behälteröffnung 6 wegweisend profiliert, insbesondere verjüngt ist und die Verbindungsnaht 8 durch formschlüssiges Umformen des Mündungsbereichs des Behältermantels 4 auf den profilierten Rand 7 mittels eines Magnetimpulskrimpverfahrens (magnetic puls crimping, MPC) gebildet wird. Aufgrund des Umkrimpen des Mün- dungsrands des Behältermantels 4 ergibt sich hier auch ein geringer Abstand A zum Fahrzeugbetriebsmittel 3.

Zur Abdichtung des Behälters 2 kann bei dieser Ausführungsform und Verfahrensvariante ein O-Dichtring zwischen Be- hältermantel 4 und Behälterdeckel 5 zwischengelegt werden, und zwar in eine Nut 12 des Behältermantels 4 und/oder des Randes 7. Anstelle eines gesonderten O-Dichtrings kann der Behälterdeckel 5 z.B. auch mit einer angeformten Dichtlippe versehen werden. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfaßt alle Varianten und Modifikationen, die in den Rahmen der angeschlossenen Ansprüche fallen.