本發(fā)明涉及一種用于制造具有至少一個傳感器支座的、用于車輛排氣設(shè)備的催化器殼體系統(tǒng)的方法。

背景技術(shù)：

US2007/00178026A1公開了一種催化器系統(tǒng)，在該催化器系統(tǒng)上可以設(shè)置用于傳感器(例如氣體傳感器)的傳感器支座。所述催化器系統(tǒng)在圖1中示出，且總體上用10表示。所述催化器系統(tǒng)包括催化器殼體系統(tǒng)12，所述催化器殼體系統(tǒng)具有構(gòu)造為例如帶有圓形橫截面的管狀的、也就是基本上圓柱形的殼體中心區(qū)域14，并且在殼體中心區(qū)域的兩個端部區(qū)域上分別具有一個圓錐形的殼體端部區(qū)域16、18。催化器殼體系統(tǒng)12的催化器殼體19的殼體中心區(qū)域14以及殼體端部區(qū)域16、18例如由板料制成。在催化器殼體19的內(nèi)部空間中設(shè)置兩個催化器單元20、22。每個催化器單元20、22包括例如單獨(dú)構(gòu)造的催化器塊24、26以及圍繞所述催化器塊且通過壓配合支承在殼體中心區(qū)域14中的支承襯墊28、30。通過殼體端部區(qū)域16的開口32，從內(nèi)燃機(jī)噴出的廢氣可以進(jìn)入催化器系統(tǒng)10中。通過殼體端部區(qū)域18的開口34，廢氣可以從催化器系統(tǒng)10中逸出。

在殼體中心區(qū)域14上設(shè)置例如環(huán)狀的凸肩36，構(gòu)造為內(nèi)螺紋元件的傳感器支座通過焊接固定在所述凸肩上。傳感器(例如氣體傳感器)可以擰入傳感器支座中并且由此穿過設(shè)置在催化器殼體19上的傳感器開口38接合在所述兩個催化器單元20、22之間構(gòu)成的間隙40中，并且在那里檢測氣體組成、例如氧氣含量或氮氧化物含量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種方法，用此方法可以簡單地制造允許可靠保持至少一個傳感器的用于車輛排氣設(shè)備的催化器殼體系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明，此目的通過一種用于制造具有至少一個傳感器支座的、用于車輛排氣設(shè)備的催化器殼體系統(tǒng)的方法得以實現(xiàn)，包括如下步驟：

a)提供至少一個傳感器支座-板坯，

b)通過擠孔成形在傳感器支座-板坯中這樣形成至少一個傳感器接納開口，使得開口長度大于在實施步驟b)之前傳感器支座-板坯的材料厚度，

c)在所述至少一個傳感器接納開口中產(chǎn)生內(nèi)螺紋以便提供傳感器支座。

在按照本發(fā)明的方法中，通過擠孔成形形成至少一個傳感器接納開口，在開口產(chǎn)生的同時也在包圍開口的區(qū)域中產(chǎn)生材料集聚。因此，所述開口具有大于傳感器支座-板坯的初始厚度的開口長度，從而可以提供用于產(chǎn)生足夠長的內(nèi)螺紋的材料。

此外，按照本發(fā)明的方法可以包括如下步驟：

d)提供優(yōu)選由板料制成的、具有至少一個傳感器開口的催化器殼體，

e)在步驟b)之前或在步驟c)之后或在步驟b)之后且在步驟c)之前，在催化器殼體上固定至少一個傳感器支座-板坯或傳感器支座。

因此在該操作方式中，傳感器支座-板坯還可以在產(chǎn)生開口前固定在其中或在引入內(nèi)螺紋前固定在催化器殼體系統(tǒng)上。作為替代形式，已完成的、也就是已經(jīng)設(shè)有開口和螺紋的傳感器支座可以固定在催化器殼體系統(tǒng)上。催化器殼體可以在此按照再加工的類型已經(jīng)提供為由多個部件或區(qū)域組裝而成的殼體，或者可以以還未組裝成殼體的殼體零件提供，以用于后續(xù)加工，尤其還用于安裝一個或多個傳感器支座或傳感器支座-板坯。

為了能夠保證將傳感器支座穩(wěn)定地且氣密地安裝到催化器殼體上，建議步驟e)包括通過焊接實現(xiàn)所述固定。

在此例如可以設(shè)定，步驟e)包括將至少一個傳感器支座-板坯或傳感器支座放置到催化器殼體的外表面上并且通過角焊實現(xiàn)所述固定。作為替代形式，為了使傳感器支座的過渡部與催化器殼體的外表面齊平而可以設(shè)置，步驟e)包括將至少一個傳感器支座-板坯或傳感器支座嵌入到在傳感器開口的區(qū)域中構(gòu)成在催化器殼體上的傳感器支座凹窩中以及通過I型縫焊實現(xiàn)所述固定。

步驟d)可以包括提供如下催化器殼體，所述催化器殼體具有基本上圓柱形的殼體中心區(qū)域并且在殼體中心區(qū)域的至少一個端部上具有基本上圓錐形的殼體端部區(qū)域，或/和可以包括提供在殼體中心區(qū)域中具有至少一個傳感器開口的催化器殼體。尤其是，利用板料進(jìn)行構(gòu)造可以簡單且低成本地實施并通過焊接實現(xiàn)一個或多個傳感器支座的穩(wěn)定連接。

此外，步驟d)可以包括在至少一個殼體端部區(qū)域中具有至少一個傳感器開口的催化器殼體，或/和可以包括提供在從殼體中心區(qū)域到殼體端部區(qū)域的至少一個過渡區(qū)域中具有至少一個傳感器開口的催化器殼體。

此外，本發(fā)明涉及用于車輛排氣系統(tǒng)的催化器系統(tǒng)，包括具有按照本發(fā)明的方法制造的催化器殼體系統(tǒng)。

在此優(yōu)選地，在至少一個固定在催化器殼體系統(tǒng)上的傳感器支座上通過螺紋接合承載至少一個傳感器。所述螺紋接合能夠?qū)崿F(xiàn)一方面穩(wěn)定地、另一方面氣密地將傳感器通過傳感器支座連接到催化器殼體系統(tǒng)上。

至少一個承載在所述催化器殼體系統(tǒng)上的傳感器可以是氣體傳感器，優(yōu)選是O₂傳感器或NO_X傳感器，或/和至少一個承載在所述催化器殼體系統(tǒng)上的傳感器可以是溫度傳感器。因此原則上，在催化器殼體系統(tǒng)上，多個例如不同的傳感器也可以承載在不同的位置上，以便因此能夠提供關(guān)于燃燒廢氣的狀態(tài)或組成的全面信息。

在催化器殼體系統(tǒng)中可以承載至少一個催化器單元。

附圖說明

下面將借助附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。其中：

圖1示出由現(xiàn)有技術(shù)已知的催化器系統(tǒng)的縱剖面視圖；

圖2示出傳感器支座-板坯的剖面圖；

圖3示出在實施擠孔成形過程中圖2的傳感器支座-板坯；

圖4示出在螺紋切削過程中的傳感器支座-板坯；

圖5示出在催化器殼體上的傳感器支座，其具有支承在其上的傳感器；

圖6示出用角焊縫固定在催化器殼體上的傳感器支座；

圖7示出用I型焊縫固定在催化器殼體上的傳感器支座；

圖8示出固定在殼體中心區(qū)域的區(qū)域中的傳感器支座；

圖9示出固定在從殼體中心區(qū)域到殼體端部區(qū)域的過渡區(qū)域中的傳感器支座；

圖10示出固定在殼體端部區(qū)域中的傳感器支座；

具體實施方式

在接下來開始詳細(xì)說明催化器殼體系統(tǒng)、尤其是用于其的傳感器支座的制造方法之前，要指出的是，原則上這種要制造的催化器殼體系統(tǒng)或包括該催化器殼體系統(tǒng)的催化器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以如在圖1中已示出的那樣及在先借助圖1說明的那樣設(shè)置。因此，接下來在使用開頭已用的附圖標(biāo)記的情況下也在本發(fā)明的上下文中涉及這樣的催化器殼體系統(tǒng)或催化器系統(tǒng)(如在圖1中示出的催化器殼體系統(tǒng)或催化器系統(tǒng))的基本結(jié)構(gòu)。

圖2示出總體上用42表示的傳感器支座-板坯42貼靠在催化器殼體19(這里即殼體中心區(qū)域14)的外表面44上。傳感器支座-板坯42可以通過從例如金屬板的板材基本材料上進(jìn)行分離、例如沖裁或剪切而作為首先基本上平面的構(gòu)件被提供，然后例如通過擠壓、彎曲或深拉而變形為用于后續(xù)使用的期望形狀。在此，這樣提供具有成形為貼靠在催化器殼體19上的邊緣區(qū)域46的傳感器支座-板坯42，使得所述邊緣區(qū)域46可以貼靠在包圍傳感器開口38的整個區(qū)域中的外表面44上。

在接下來以及圖3形象說明的工作步驟中，通過擠孔成形在傳感器支座-板坯42中產(chǎn)生傳感器接納開口48。擠孔成形，普遍也已知為“流動鉆孔(Flow Drilling)”或“熱摩擦鉆孔(Thermal Friction Drilling)”，在使用加熱到高溫的且圍繞其縱軸線旋轉(zhuǎn)的芯軸狀工具50的情況下實施。工具50壓到傳感器支座-板坯42上。在此，在通過工具50加載的區(qū)域中傳感器支座-板坯42的金屬材料局部融化并且朝向側(cè)面排擠。在此，在包圍傳感器接納開口48的區(qū)域中產(chǎn)生在傳感器支座-板坯42兩側(cè)的材料加厚部52，使得貫穿所述材料加厚部52的傳感器接納開口48具有開口長度L，其大于傳感器支座-板坯42的板料的初始厚度D。通過工具50，在擠孔成形時可以提供在材料加厚部52的區(qū)域中也具有用于傳感器的基本上平面的貼靠面54的傳感器支座-板坯42。如接下來還描述的那樣，貼靠面54在已完成的催化器殼體系統(tǒng)12中位于外側(cè)。

在圖4中形象說明的接下來的工作步驟中，在形成在材料加厚部52的區(qū)域中的傳感器接納開口48中切削內(nèi)螺紋56。內(nèi)螺紋56可以通過對應(yīng)的工具58直接在產(chǎn)生傳感器接納開口38后在傳感器支座-板坯42還熱的狀態(tài)中產(chǎn)生，或可以在傳感器支座-板坯42已經(jīng)基本上冷卻時產(chǎn)生。

在內(nèi)螺紋56產(chǎn)生后，傳感器支座-板坯42基本上完成加工，使得提供總體用60表示的傳感器支座。所述傳感器支座在圖5中形象說明的工作步驟中以其邊緣區(qū)域46通過焊接固定在催化器殼體19的外表面44上(在示出的、殼體中心區(qū)域14的示例中)。在圖5和圖6示出的通過焊接固定的類型中，邊緣區(qū)域46放置到基本上無臺階的、但基于殼體中心區(qū)域14的管狀構(gòu)型而彎曲的外表面44上。在邊緣區(qū)域46與外表面44之間成角度的過渡區(qū)域中，通過角縫焊可以產(chǎn)生包圍整個邊緣區(qū)域46的且所述邊緣區(qū)域因此連接到催化器殼體19上的焊縫62。因此在傳感器支座60與催化器殼體19之間產(chǎn)生穩(wěn)定的且尤其是氣密的連接。

然后，在傳感器支座60中可以擰入總體用64表示的傳感器，使得在其上設(shè)置的外螺紋66與內(nèi)螺紋56螺紋接合。傳感器64可以擰入為直到在其上例如構(gòu)造為外六角的止擋件68可能在中間放置環(huán)狀的密封元件的情況下氣密地貼靠在傳感器支座60的貼靠面54上。

在制造或固定傳感器支座60時也可以以其他時間順序來實施不同的上述工作步驟。這樣在提供具有期望形狀的傳感器支座-板坯42之后可以通過焊接將傳感器支座-板坯固定在催化器殼體19上。然后接下來可以通過擠孔成形提供傳感器接納開口48，然后在所述傳感器接納開口中產(chǎn)生內(nèi)螺紋56。作為替代形式，當(dāng)通過擠孔成形在傳感器支座-板坯中產(chǎn)生傳感器接納開口48時，但在傳感器接納開口38中切削內(nèi)螺紋56之前，傳感器支座-板坯42可以通過焊接固定在催化器殼體19上。

圖7示出傳感器支座60或傳感器支座-板坯42按照工作步驟的順序連接到催化器殼體19上的可替代形式。在此變型方案中，在催化器殼體19上、例如在殼體中心區(qū)域14上設(shè)置傳感器支座凹窩70，其圓周輪廓對應(yīng)于傳感器支座60或傳感器支座-板坯42的圓周輪廓。在傳感器支座凹窩70中嵌入傳感器支座60或傳感器支座-板坯42，使得在邊緣區(qū)域46和包圍傳感器支座凹窩70的壁72之間留有間隙。在所述間隙中引入包圍整個邊緣區(qū)域46的且基本上完全填充所述間隙的I型焊縫64，也稱為雙面全焊縫。傳感器支座60或傳感器支座-板坯42的邊緣區(qū)域46因此基本上齊平地、也就是基本上無臺階地通過焊縫74過渡到催化器殼體19的外表面44中。

圖8-10示出傳感器支座60在催化器殼體19上的定位的不同形式。在圖8中示出的定位基本上也對應(yīng)于如用于圖1結(jié)構(gòu)中的傳感器支座的定位。傳感器開口38設(shè)置在殼體中心區(qū)域14中，尤其是設(shè)置在構(gòu)造在兩個催化器單元20、22之間的間隙40的區(qū)域中。要固定在傳感器支座60上的傳感器可以接合到間隙40中或檢測在所述區(qū)域中的氣體組成或氣體溫度。

在根據(jù)圖9的構(gòu)型方式中，傳感器支座60設(shè)置在殼體中心區(qū)域14和例如殼體端部區(qū)域18之間的過渡區(qū)域76中。在該變型方案中，傳感器開口38例如部分地構(gòu)造在殼體中心區(qū)域14中并且部分地構(gòu)造在殼體端部區(qū)域18中。傳感器支座60或傳感器支座-板坯42的邊緣區(qū)域46例如通過角焊固定在催化器殼體19的外表面44上。

在圖10中示出的構(gòu)型變型方案中，傳感器支座60或傳感器支座-板坯42完全例如設(shè)置在殼體端部區(qū)域18上。傳感器開口38完全設(shè)置在殼體端部區(qū)域18的圓錐形區(qū)域中。

對于在圖9中形象說明的傳感器支座60的定位有利的是，在傳感器支座60被安裝在過渡區(qū)域76上之前，催化器殼體19的不同區(qū)域或元件、也就是殼體中心區(qū)域14和殼體端部區(qū)域16、18例如通過焊接或/和壓配合相互連接。在圖8和10中示出的定位中，在催化器殼體19的區(qū)域或元件被組裝之前或之后，傳感器支座60可以固定在催化器殼體19的相應(yīng)的區(qū)域或相應(yīng)的元件上。

對此要指出的是，在催化器殼體19上可以設(shè)置多個傳感器支座60。所以例如可以在兩個殼體端部區(qū)域16、18中的每個殼體端部區(qū)域上分別設(shè)置至少一個傳感器支座60，以便能夠例如檢測在兩個催化器單元20、22的上游區(qū)域中以及在所述催化器單元20、22的下游區(qū)域中的氣體組成或氣體溫度，或能夠分別檢測在這些區(qū)域中的不同的測量參數(shù)。替代地或附加地，也可以在殼體中心區(qū)域14上例如沿圓周方向相繼地設(shè)置多個傳感器支座60。

此外，在至少一個傳感器載體中可以設(shè)置多個傳感器接納開口，例如并排設(shè)置兩個傳感器接納開口，使得多個傳感器可以被承載在一個唯一的傳感器支座上，所述傳感器例如構(gòu)造用于檢測不同的測量參數(shù)。在這種情況中，一方面?zhèn)鞲衅髦ё约傲硪环矫媾湓O(shè)給該傳感器支座的、設(shè)置在催化器殼體上的傳感器開口能夠相應(yīng)較大地確定尺寸。進(jìn)一步可以在催化器殼體上設(shè)置不同造型的傳感器支座，以便能夠例如根據(jù)安裝地點(diǎn)為了分別要在那里配置的傳感器保證合適的安裝位置。