DE10149946B4

DE10149946B4 - Trennwandanordnung für Auspuffvorrichtungen

Info

Publication number: DE10149946B4
Application number: DE10149946A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Wako Furudate
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2021-10-11
Also published as: DE10149946A1; US20020040579A1; JP2002115541A; US6557343B2; JP3497809B2

Abstract

Trennwandanordnung für einen Abgasrohrabschnitt (4), der eine Trennwand (13) enthält, die den Rohrabschnitt (4) in zwei Längsdurchgänge unterteilt, wobei die Trennwand (13) umfasst:
ein Hauptplattenelement (15), das sich diametral über eine Innenumfangsfläche des Rohrabschnitts (4) und längs über eine gewisse Länge des Rohrabschnitts (4) erstreckt, um ein Paar von Längsdurchgängen innerhalb des Rohrabschitts (4) zu definieren, die jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt haben; und
zwei Verstärkungsplattenelemente (20, 21), die auf entgegengesetzten Seiten einer Hauptfläche der Trennwand (13) angeordnet und angebracht sind;
dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsplattenelemente (20, 21) einen relativ breiten stromaufwärtigen Abschnitt (27, 28) und einen relativ schmalen stromabwärtigen Abschnitt (29, 30) aufweisen, wobei die stromaufwärtigen Abschnitte (27, 28) der beiden Verstärkungsplattenelemente (20, 21) einander weiter überlappen als die stromabwärtigen Abschnitte (29, 30).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trennwandanordnung für ein Abgasrohr zum Teilen des Rohrinneren in ein Paar von sich längs erstreckenden Durchgängen, und insbesondere eine Trennwandanordnung für ein Paar von Abgasrohren, die durch eine flexible Kupplung, wie etwa eine Kugelkupplung, miteinander gekuppelt sind.
Manchmal sind ein Abgasrohr am Zusammenflussende eines Auspuffkrümmers für einen Mehrzylindermotor und ein Abgasrohr unmittelbar stromab des Auspuffkrümmers durch eine entsprechende Trennwand jeweils in ein Paar langgestreckter Durchgänge getrennt, zu dem Zweck, eine gegenseitige Abgasstörung zu vermeiden. Eine solche Trennwand ist der hohen Temperatur des Abgases ausgesetzt, und muss daher der resultierenden thermischen Beanspruchung widerstehen können (siehe JP-09-4451 A ).
Auch um die Vibrationsübertragung des Motors von dem Zusammenflussende des Auspuffkrümmers zu dem stromabwärtigen Abgasrohr, das fest an der Fahrzeugkarosserie angebracht ist, zu isolieren, ist manchmal eine Kugelkupplung zwischen dem Zusammenflussende des Auspuffkrümmers und dem Abgasrohr angeordnet. Der Motor ist typischerweise auf Gummilagern gelagert, um die Vibrationsbewegung des Motors aufzunehmen. In diesem Fall sind die gegenüberliegenden Ränder der Trennwände des Zusammenflussendes des Auspuffkrümmers und des Abgasrohrs mit Abstand voneinander angeordnet, um die relative Biegebewegung der zwei Teile aufzunehmen, die durch die Kugelkupplung miteinander verbunden sind. Daher entsteht ein kleiner Spalt zwischen den gegenüberliegenden Rändern der Trennwände.
Wenn die Ränder der zwei Trennwände einander gegenüberliegen und Abgas mit hoher Geschwindigkeit entlang der Trennwände fließt, könnte die Trennwand an der stromabwärtigen Seite als Membrane vibrieren. Diese Tendenz ist noch ausgeprägter, wenn der Abgasstrom eine pulsierende Komponente enthält. Dies verursacht eine wiederholte Belastung der Trennwand, und sie könnte, in Kombination mit der Wirkung der hohen Temperatur des Abgases, die Haltbarkeit der Trennwand ernsthaft beeinträchtigen.
Aus der EP 0 321 343 B1 ist eine Trennwandordnung für einen Abgasrohrabschnitt nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Dort überdecken die beiden Verstärkungsplatten beide Seiten einer dazwischen aufgenommenen Trennwand, wobei die Verstärkungsplatten die Trennwand über deren volle Länge überdecken.
Die DE 1 602 262 zeigt ein U-förmiges Verstärkungselement, dass über den stromaufwärtigen Rand der Trennwand herumgebogen ist, so dass es beide Seiten der Trennwand überdeckt, wobei die stromabwärtigen Enden dieses Verstärkungselements von den Seitenrändern zur Mitte hin verjüngt sind.
Aus der DE 35 03 148 C2 und der EP 0 879 986 A2 ist es bekannt, an der Trennwand und im Verstärkungselementseitenflansche vorzusehen, zur Abstützung an der Innenseite der Rohrwand.
Schließlich ist es aus der DE 27 10 357 C2 bekannt, einander gegenüberliegende Trennwände komplimentär auszubilden.
Im Hinblick auf diese Probleme vom Stand der Technik ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Trennwandanordnung für Abgasvorrichtungen anzugeben, die durch Beseitigung von Membranvibrationen eine verbesserte Haltbarkeit hat.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Trennwandanordnung für Abgasvorrichtungen anzugeben, die von nachteiligen Wärmeeinflüssen des Abgases relativ frei ist.
Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine besonders dauerhafte Trennwandanordnung anzugeben, die leicht und wirtschaftlich herzustellen ist.
Nach der vorliegenden Erfindung können gemäß Anspruch 1 diese Aufgaben durch Angabe einer Trennwandanordnung für einen Abgasrohrabschnitt gelöst werden, der eine Trennwand enthält, die den Rohrabschnitt in zwei Längsdurchgänge unterteilt, wobei die Trennwand umfasst: ein Hauptplattenelement, das sich diametral über eine Innenumfangsfläche des Rohrabschnitts und längs über eine gewisse Länge des Rohrabschnitts erstreckt, um ein Paar von Längsdurchgängen innerhalb des Rohrabschitts zu definieren, die jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt haben; und zwei Verstärkungsplattenelemente, die auf entgegengesetzten Seiten einer Hauptfläche der Trennwand, bevorzugt in einem dem stromaufwärtigen Rand des Hauptplattenelements benachbarten Teil, angeordnet und angebracht sind.
Die Verstärkungsplattenelemente haben die Wirkung, die Trennwand zu verstärken, und heben die Resonanzfrequenz der Trennwand an. Dies verhindert eine Vibration der Trennwand auch dann, wenn der Abgasstrom pulsierende Komponenten enthält, und verbessert die Haltbarkeit der Trennwand. Weil die Verstärkung der stromaufwärtigen Ränder des Verstärkungsplattenelements besonders wirkungsvoll ist, die Vibration zu steuern, weist das Verstärkungsplattenelement einen relativ breiten stromaufwärtigen Abschnitt und einen relativ schmalen stromabwärtigen Abschnitt auf, um die Zunahme im Gesamtgewicht der Anordnung zu minimieren.
Weil der stromaufwärtige Rand der Trennwand dem Wärmeeinfluss des Abgases am meisten ausgesetzt ist, ist es bevorzugt, eine Randabdeckung vorzusehen, die um stromaufwärtige Endränder eines Verstärkungsplattenelements und des Hauptplattenelements herumgelegt ist. Die Randabdeckung kann aus einem Flansch oder einer Verlängerung des Verstärkungselements bestehen. Eine solche Randabdeckung ist auch günstig darin, den Randabschnitt der Trennwand zu verstärken und die Größe des Spalts zwischen den gegenüberliegenden Rändern der Trennwände der zwei Rohrabschnitte, die miteinander verbunden sind, zu steuern. Die Größenverringerung des Spalts trägt dazu bei, die Motorleistung zu erhöhen und Geräusche durch Wechselwirkungen der Druckpulsationen zwischen den verschiedenen Zylindern des Motors zu reduzieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nun wird die vorliegende Erfindung im Folgenden in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
1 ist eine Perspektivansicht einer Auspuffvorrichtung, die die vorliegende Erfindung enthält;
2 ist eine Längsschnittansicht eines Teils der Auspuffvorrichtung, die ein flexibles Gelenk enthält, das zwei Rohrabschnitte aneinander koppelt;
3 ist eine Längsschnittansicht entlang einer zur Schnittebene von 2 orthogonalen Ebene;
4 ist eine Endansicht eines der Auspuffrohrabschnitte, gesehen vom Flanschende her; und
5 ist eine Explosions-Längsschnittansicht eines in 4 gezeigten Auspuffrohrabschnitts.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
In Bezug auf 1 ist ein Mehrzylindermotor 1 für ein Automobil mit einem Auspuffkrümmer 2 versehen. Das Zusammenflussende des Auspuffkrümmers 2 weist einen stromaufwärtigen Auspuffrohrabschnitt 3 auf, der über eine Kugelkupplung 7 mit einem stromabwärtigen Auspuffrohrabschnitt 4 verbunden ist. Der Auspuffkrümmer 2 enthält eine Mehrzahl von Zweigrohren 5, die nicht nur Abgas von den jeweiligen Zylindern zu dem Zusammenflussende leiten, sondern auch den Krümmer 2 an dem Motor 1 mechanisch sichern. Der stromabwärtige Auspuffrohrabschnitt 4 ist an einem Fahrzeugkarosserieteil (in der Zeichnung nicht gezeigt) über einen Beschlag 6 angebracht.
In Bezug auf 2 weist das Kugelgelenk 7 einen Dichtring 8 auf, der eng auf den stromaufwärtigen Rohrabschnitt 3 aufgesetzt ist und an seiner Außenfläche mit einer Kugelgleitfläche versehen ist. Das gegenüberliegende Ende des stromabwärtigen Rohrabschnitts 4 ist mit einem radialen Flansch 9 versehen, der aus einem konisch erweiterten Abschnitt eines Rohrelements besteht, das an das stromaufwärtige Ende des stromabwärtigen Rohrabschnitts 4 geschweißt ist. Auf den stromaufwärtigen Rohrabschnitt 3 ist, stromauf der Dichtung 8, ein Klemmring 10 aufgesetzt. Die Innenfläche des Flansches 9 stützt die Kugelgleitfläche des Dichtrings 8 in komplementärer Weise ab, und der Flansch 9 und der Klemmring 10 werden durch federbelastete Gewindebolzen, die den Flansch 9 und den Klemmring 10 durchsetzen, zusammengezogen. Die Dichtung 8 dichtet das Innere der zwei Rohrabschnitte 3 und 4 nach außen ab, und die Kugelgleitfläche nimmt eine gegenseitige Biege- oder Schwenkbewegung der zwei Rohrabschitte 3 und 4 in alle Richtungen auf.
Die zwei Rohrabschnitte sind mit Trennwänden 12 und 13 versehen, die die entsprechenden Rohrabschnitte in zwei Längsdurchgänge teilen, die jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt haben. Wie in 3 gezeigt, sind diese Trennwände 12 und 13 zueinander ausgerichtet und sind mit gegenüberliegenden Rändern 37 und 38 versehen, die mit einem kleinen Spalt d voneinander getrennt sind, um die gegenseitige Biegebewegung der zwei Rohrabschnitte 3 und 4 aufzunehmen. Insbesondere ist der gegenüberliegende Rand 38 der Trennwand 12 des stromaufwärtigen Rohrabschnitts 3 mit einer konvexen Kreisbogenform versehen, wohingegen der gegenüberliegende Rand 37 der Trennwand 13 des stromabwärtigen Rohrabschnitts 4 mit einer konkaven Kreisbogenform versehen ist, die der konvexen Bogenform der anderen Trennwand 13 im Wesentlichen komplementär ist. Diese Anordnung nimmt die gegenseitige Biegebewegung der zwei Rohrabschnitte 3 und 4 auf, während sie die Gasverbindung zwischen den zwei Längspassagen minimiert.
Die Trennwand 13 des stromabwärtigen Rohrabschnitts 4 weist ein Plattenelement 15 auf, das aus einem einfachen Plattenelement besteht, das sich diametral über den Innenraum des Rohrabschnitts 4 erstreckt und mit einem Paar von Seitenflanschen 17 und 18 versehen ist, die entlang jedem Seitenrand in einander entgegengesetzte Richtungen gebogen sind, so dass sie an die gegenüberliegende Innenumfangsfläche des Rohrabschnitts 4 angepasst sind. Diese Seitenflansche 17 und 18 stützen die gegenüberliegende Fläche des Rohrabschnitts 4 im Wesentlichen spaltfrei ab, und sie sind an dem Rohrabschnitt 4 fest gesichert, beispielsweise durch Punktschweißung.
Die Trennwand 13 weist ferner ein Paar von Verstärkungsplattenelementen 20 und 21 auf. Jedes Verstärkungsplattenelement 20 und 30 weist einen breiteren stromaufwärtigen Abschnitt 27 und 28 auf, einen schmaleren stromabwärtigen Abschnitt 29 und 30 sowie einen Seitenflansch 23 und 25, der von einem Seitenrand, der sich im Wesentlichen gerade über die Gesamtlänge des Verstärkungsplattenelements erstreckt, von dem Hauptplattenelement 15 weg gebogen ist. Die schmaleren stromabwärtigen Abschnitte 29 und 30 haben eine Breite, die ein wenig geringer ist als die Hälfte des Innendurchmessers des Rohrabschnitts 4, so dass sie einander nicht überlappen, wie mit der Zahl 24 angegeben. Alternativ kann die Breite der Abschnitte 29 und 30 ein wenig größer sein als die Hälfte des Innendurchmessers, so dass sie sich leicht überlappen. Die breiteren stromaufwärtigen Abschnitte 27 und 28 haben eine Breite, die ein wenig kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrabschnitts 4, so dass sie einander über eine größere Breite überlappen, wie mit der Zahl 22 angegeben.
Somit sind die Seitenflansche 17, 18, 23 und 25 entlang jeder Seite der Trennwand 13 voneinander weg gebogen und stützen die Innenfläche des Hauptplattenelements ab. Diese Seitenflansche sind an dem Rohrabschnitt z. B. durch Punktschweißung angebracht. Die schmäleren stromabwärtigen Abschnitte 29 und 30 und die breiteren stromaufwärtigen Abschnitte 27 und 28 sind an dem Hauptplattenelement 15 fest angebracht, z. B. durch gemeinsame Punktschweißung derselben an dem Überlappungsabschnitt 22. Somit besteht der Überlappungsabschnitt 22, der den Mittelteil des stromaufwärtigen Rands der stromabwärtigen Trennwand enthält, aus drei Lagen von Plattenelementen.
Der stromaufwärtige Endrand des Hauptplattenelements 15 ist mit einem leicht vertieften Mittelrand 33 versehen sowie, an seinen beiden Seiten, einem Paar von Schultern 36a und 36b. Der stromaufwärtige Rand von einem der Verstärkungsplattenelemente 20 ist mit einem Endflansch 32 versehen, der über den vertieften Mittelrand 33 des Hauptplattenelements 15 gebogen ist, und dem Endrand des anderen Verstärkungsplattenelements 21, der ebenfalls ein wenig von dem entsprechenden Endrand des einen Verstärkungsplattenelements 20 vertieft ist. Der Endflansch 32 dient daher als Randabdeckung, die den Rand der Trennwand 13 vor Wärmeeinflüssen des Abgases schützt. Das Außenprofil des Endflanschs 32 bietet, nach der Biegung, eine Außenendfläche 35, die, gemeinsam mit den Schultern 36a und 36b, den Kreisbogenrand 37 der Trennwand 13 definiert. Diese Ränder sowie der Flansch sind alle mit einer entsprechenden konkaven Kreisbogenform versehen. Somit sind im montierten Zustand der Trennwand 13 die gegenüberliegenden Ränder 37 und 38 der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Trennwände 12 und 13 mit komplementären Kreisbogenformen versehen, die über die Gesamtbreite durch den gleichmäßigen Spalt d getrennt sind.
Der Endflansch 32 ist um die entsprechenden Ränder des Hauptplattenelements 15 und des anderen Verstärkungselements 21 herumgelegt und schützt diese vor der Abgaswärme und erhöht die Steifigkeit des stromaufwärtigen Rands der Trennwand 13. Noch wichtiger ist, dass die Verstärkungselemente 20 und 21 und der Endflansch 32 gemeinsam den stromaufwärtigen Rand der Trennwand verstärken (oder dessen Steifigkeit erhöhen), und dies kann die unerwünschte Vibration der Trennwand 13 wirkungsvoll verhindern.
Bevorzugt ist es, den Endflansch 32 in dem oberen der Trennwandelemente 20 vorzusehen und ihn nach unten zu biegen, um eine Ansammlung von Restsubstanzen an dem Rand des Endflanschs zu vermeiden. Auch kann das mit dem Endflansch 32 versehene Verstärkungsplattenelement 20 mit einer geringeren Dicke versehen sein als das andere Verstärkungsplattenelement 21 oder kann aus einem anderen Material gefertigt sein, um die Biegearbeiten des Endflanschs 32 zu vereinfachen. In der vorstehenden Ausführung enthielt jedes Verstärkungselement einen schmalen Abschnitt 29 und 30 und einen breiten Abschnitt 27 und 28, um die Form des Buchstaben L zu definieren, kann jedoch auch mit anderen verjüngten Formen versehen sein, wie etwa einem Dreieck.

Claims

Trennwandanordnung für einen Abgasrohrabschnitt (4), der eine Trennwand (13) enthält, die den Rohrabschnitt (4) in zwei Längsdurchgänge unterteilt, wobei die Trennwand (13) umfasst: ein Hauptplattenelement (15), das sich diametral über eine Innenumfangsfläche des Rohrabschnitts (4) und längs über eine gewisse Länge des Rohrabschnitts (4) erstreckt, um ein Paar von Längsdurchgängen innerhalb des Rohrabschitts (4) zu definieren, die jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt haben; und zwei Verstärkungsplattenelemente (20, 21), die auf entgegengesetzten Seiten einer Hauptfläche der Trennwand (13) angeordnet und angebracht sind; dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsplattenelemente (20, 21) einen relativ breiten stromaufwärtigen Abschnitt (27, 28) und einen relativ schmalen stromabwärtigen Abschnitt (29, 30) aufweisen, wobei die stromaufwärtigen Abschnitte (27, 28) der beiden Verstärkungsplattenelemente (20, 21) einander weiter überlappen als die stromabwärtigen Abschnitte (29, 30).
Trennwandanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Randabdeckung (32) aufweist, die um stromaufwärtige Endränder des Verstärkungsplattenelements (21) und des Hauptplattenelements (15) herumgelegt ist.
Trennwandanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Verstärkungsplattenelement (20) eine Randabdeckung (32) aufweist, die aus einem Endflansch (32) besteht, der in einem stromaufwärtigen Endrand des einen Verstärkungsplattenelements (20) vorgesehen und um den stromaufwärtigen Endrand des Hauptplattenelements (15) herumgebogen ist.
Trennwandanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Verstärkungsplattenelement (20) eine Randabdeckung (32) aufweist, die aus einem Endflansch (32) besteht, der in einem stromaufwärtigen Endrand des einen Verstärkungsplattenelements (20) vorgesehen und um die stromaufwärtigen Endränder des Hauptplattenelements (15) und des anderen Verstärkungsplattenelements (21) herumgebogen ist.
Trennwandanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsplattenelemente (20, 21) jeweils mit einem Seitenflansch (23, 25) versehen sind, der von dem Hauptplattenelement (15) weg gebogen und an der Innenfläche des Rohrabschnitts (4) angebracht ist.
Trennwandanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptplattenelement (15) mit einem Seitenflansch (17, 18) versehen ist, der von den Verstärkungsplattenelementen (20, 21) weg gebogen und fest an der Innenfläche des Rohrabschnitts (4) angebracht ist.
Trennwandanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrabschnitt (4) über eine Rohrkupplung (7) mit einem weiteren Rohrabschnitt (3) verbunden ist, der eine entsprechende Trennwand (12) aufweist.
Trennwandanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrkupplung (7) aus einer flexiblen Kupplung besteht und gegenüberliegende Ränder der Trennwände (12, 13) mit Kreisbogenformen versehen sind, die zueinander im Wesentlichen komplementär sind.