DE102005022114A1

DE102005022114A1 - Luftspaltisolierte Fahrzeugabgasleitung

Info

Publication number: DE102005022114A1
Application number: DE102005022114A
Authority: DE
Inventors: Winfried Willeke
Original assignee: ArvinMeritor Emissions Technologies GmbH
Current assignee: Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2006-11-16
Also published as: EP1888890A1; US20080203725A1; WO2006119824A1; KR20080007661A; CN101175908A

Abstract

Eine luftspaltisolierte Fahrzeugabgasleitung hat ein äußeres Rohr (3) und ein inneres Rohr (5), zwischen denen ein Luftspalt (8) gebildet ist. An einem der beiden Rohre (3) ist ein Flansch (11) angebracht, wobei zwischen Flansch (11) und dem anderen Rohr (5) eine Dichtung (17) angeordnet ist, die den Luftspalt (8) nach außen hin weitgehend abdichtet und zusätzlich eine axiale und radiale Relativbewegung zwischen Flansch (11) und anderem Rohr (5) im Fahrbetrieb bei Wärmeausdehnung zuläßt.

Description

Die Erfindung betrifft eine luftspaltisolierte Fahrzeugabgasleitung, mit einem äußeren Rohr und wenigstens einem im äußeren Rohr angeordneten, von diesem radial beabstandeten, abgasführenden inneren Rohr sowie einem Flansch, der an einem Ende eines ersten der beiden Rohre befestigt ist, wobei das zweite der beiden Rohre zu dem Flansch eine Relativbewegung ausführen kann.
Derartige luftspaltisolierte Fahrzeugabgasleitungen werden insbesondere im Krümmerbereich eingesetzt. Sie haben den Vorteil, daß die thermische Belastung auf das äußere Rohr, welches üblicherweise das mechanisch tragende Teil darstellt, reduziert wird im Vergleich zu einer einwandigen Ausführung.
Das innere Rohr muß zum äußeren Rohr beweglich sein, um die unterschiedlichen thermischen Belastungen verbunden mit den unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen der Rohre kompensieren zu können. Der Begriff „inneres Rohr" ist als innere Rohrleitung zu verstehen und nicht auf ein singuläres umfangsmäßig geschlossenes Rohr beschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die thermische Belastung, die auf das äußere Rohr ausgeübt wird, weiter zu verringern.

Dies wird bei einer Fahrzeugabgasleitung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß zwischen Flansch und dem zweiten Rohr eine Dichtung vorgesehen ist, die eine axiale und radiale Relativbewegung zwischen Flansch und zweitem Rohr zuläßt.

Durch die Dichtung wird der bislang vorgesehene Ringspalt am stromabwärtigen Ende des inneren Rohres zwischen diesem und dem äußeren Rohr zumindest weitgehend geschlossen. Die Dichtung ist aber nicht so ausgeführt, daß äußeres und inneres Rohr unbeweglich zueinander sind, vielmehr erlaubt sie weiterhin eine Relativbewegung der Rohre an diesem Ende, und zwar sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung. Die Menge des Abgases, die über den Ringspalt in den Luftspalt zwischen innerem und äußerem Rohr gelangen kann und das äußere Rohr thermisch beansprucht, ist durch die Erfindung vernachlässigbar.

Die Dichtung ist bevorzugt in einer Umfangsnut untergebracht, aus der sie herausragt, um am zweiten Rohr anzugreifen. Die Umfangsnut sorgt insbesondere für eine sichere Positionierung der Dichtung.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtung ein geschlitzter Ring, ähnlich einem Kolbenring. Durch diese Ausführung läßt sich die Dichtung ohne weiteres in eine Nut einrasten oder auf ein Rohr unter bleibender Vorspannung aufstecken.

Bevorzugt ist der Ring auch aus einem steifen oder, in anderen Worten, nicht-gummielastischen Material, insbesondere Metall. Eine solche Ausführungsform verhindert zum einen, daß die Dichtung mit dem relativ zu ihr beweglichen Rohr bei hohen Temperaturen verklebt, und zum anderen wird die Gleitreibung bei axialer oder radialer Bewegung reduziert.

Die Dichtung sollte bevorzugt mit radialem Spiel in der Nut sitzen. Das bedeutet, sie sitzt in radialer Richtung fest auf dem zweiten Rohr und bewegt sich mit diesem in der Nut, wie dies z.B. bei einem Kolbenring der Fall ist. Eine radiale Ausdehnung der Dichtung und eine radiale Beweglichkeit des zweiten Rohrs zum ersten sind dadurch möglich.

Eine weitere Verbesserung der Dichtwirkung läßt sich erzielen, wenn die Dichtung radial spielfrei am zweiten Rohr anliegt.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist das erste Rohr das äußere Rohr, so daß der Flansch zur Befestigung des äußeren, mechanisch tragenden Rohres dient.

Wie bereits anfangs erläutert, ist die Fahrzeugabgasleitung insbesondere gekrümmt, was dafür sorgt, daß sich die größere Längsausdehnung (aufgrund der höheren Temperatur im Betrieb) des inneren Rohres auf seinen unterschiedlich ausgerichteten Abschnitten in eine axiale und eine radiale Verschiebung des freien Endes des inneren Rohres im Bereich der Dichtung aufteilt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das innere Rohr geteilt ist, um zumindest zwei ineinander mündende Abgaskanäle zu bilden. Mit anderen Worten: der innere Rohrkanal hat mehrere Stränge mit Einzelrohren oder Einzelkanälen, die zusammen das innere Rohr oder den inneren Rohrkanal bilden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Längsschnittansicht durch das stromabwärtige Ende einer erfindungsgemäßen Abgasleitung,
2 eine vergrößerte Ansicht der Abgasleitung nach 1 im Bereich des Flansches,
3 eine perspektivische Draufsicht auf das stromabwärtige Ende des inneren Rohres einer Fahrzeugabgasleitung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
4 eine perspektivische Draufsicht auf das stromabwärtige Ende der Fahrzeugabgasleitung, die das innere Rohr nach 3 enthält.
In 1 ist eine luftspaltisolierte Fahrzeugabgasleitung in Form eines Krümmers zu sehen, wobei nur das stromabwärtige Ende dargestellt ist. Die sichtbare Außenhaut der Abgasleitung wird durch ein äußeres Rohr 3 gebildet, das auch aus randseitig verbundenen Schalen zusammengesetzt sein kann. Im Inneren des äußeren Rohres 3 ist ein inneres Rohr 5 angeordnet, welches, bezogen auf die Mittelachse A der Leitung radial zu allen Seiten vom Rohr 3 beabstandet und im wesentlichen koaxial zu diesem angeordnet ist. In das innere Rohr 5 ist ein zusätzliches inneres Rohr 7 eingeführt, welches sich zum nicht dargestellten Einlaßende der Abgasleitung hin erstreckt. Zwischen den Rohren 5, 7 und dem Rohr 3 ergibt sich ein ringkanalförmiger Luftspalt 8. Das Rohr 5 hat eine Mündungsöffnung 9, in welche ein seitlich verlaufendes weiteres inneres Rohr (nicht zu sehen), das einem anderen Zylinderraum zugeordnet ist und ebenfalls im Rohr 3 verläuft, mündet.
Wie 1 zeigt, sind die Rohre 3, 5 quer zur Achse A um etwa 90° gebogen, so daß die Abgasleitung gekrümmt verläuft. Am stromabwärtigen Ende der Abgasleitung ist ein Flansch 11 unverschieblich am Rohr 3 befestigt, z.B. durch Schweißen oder Löten. Der Flansch 11 hat eine Durchströmöffnung 13, in die das stromabwärtige Ende des Rohres 5 hineinragt.
2 zeigt das stromabwärtige Ende der Abgasleitung im Detail. Hier ist gut zu erkennen, daß der Durchmesser der Durchströmöffnung 13 größer als der Außendurchmesser des Rohres 5 ist, so daß zwischen diesen Teilen ein Ringspalt 15 entsteht. Dieser Ringspalt 15 wird durch eine Dichtung 17 in Form eines Dichtrings weitgehend gasdicht geschlossen, so daß das Abgas über den Ringspalt 15 nicht in den Luftspalt 8 zwischen den Rohren 3, 5 gelangen kann. Die Dichtung 17 ist ein geschlitzter Ring, der in einer in axialer Richtung paßgenauen Nut 19 in radialer Richtung beweglich aufgenommen ist. Zwischen Nutgrund (tiefste Stelle der Nut) und der Außenseite der Dichtung 17 ist hierzu ein Spalt vorgesehen. In axialer Richtung wird die Dichtung 17 nahezu spielfrei in der Nut 19 aufgenommen.
Die Dichtung 17 liegt am Außenumfang des Rohres 5 über einen komplett oder nahezu geschlossenen Umfang an. Die Dichtung 17 wird als nicht gummielastischer Ring aus steifem Material, insbesondere Metall ausgeführt.
Die Lagerung des Ringes und der Nut erlaubt eine axiale und radiale Relativbewegung des stromabwärtigen Endes des Rohres 5 zum Rohr 3, indem das Rohr 5 an der Dichtung 17 in axialer Richtung entlanggleiten kann und die Dichtung 17 bei einer radialen Bewegung mitnimmt.
Die Ausführungsform nach den 3 und 4 entspricht im wesentlichen der zuvor erwähnten, so daß im folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen wird und funktionsgleiche Teile die bereits eingeführten Bezugszeichen tragen.
Bei der Ausführungsform nach 3 ist das innere Rohr 3 oder die innere Rohrleitung aus zwei funktional parallel geschalteten Einzelrohren 3', 3'' zusammengesetzt bzw. in zwei Einzelrohre 3', 3'' geteilt. Diese Einzelrohre 3', 3'' werden durch mindestens zwei Schalen 21, 23 gebildet, die längs ihrer Ränder 25 miteinander verbunden sind. Die zwei Einzelrohre 3', 3'' stellen Abgaskanäle dar und führen das Abgas aus unterschiedlichen Zylindern durch ein gemeinsames äußeres Rohr 5, welches ebenfalls aus Schalen zusammengesetzt sein kann. Die D-förmigen stromabwärtigen Enden der Einzelrohre 3', 3'', sind entlang ihrer Flachseiten miteinander verbunden und münden in den Flansch 11. Die Dichtung 17 folgt unter Anlage an den Einzelrohren 3', 3'' genau dem Verlauf der zusammengesetzten Außenkontur und hat Fortsätze 27, die in einen sich verjüngenden Rohrzwischenraum eindringen. Gut zu erkennen ist auch der Schlitz 29. Dieser Schlitz 29 kann auch im montierten Zustand vorhanden sein, um eine stetige Vorspannung des Dichtringes auf dem inneren Rohr 3 sicherzustellen.
In 4 sind Flansch 11 und äußeres Rohr 5 zu erkennen.

Claims

Luftspaltisolierte Fahrzeugabgasleitung, mit einem äußeren Rohr (3) und wenigstens einem im äußeren Rohr (3) angeordneten, von diesem radial beabstandeten, gasführenden inneren Rohr (5) sowie einem Flansch (11), der an einem Ende eines ersten der beiden Rohre (3) befestigt ist, wobei das zweite der beiden Rohre (5) zu dem Flansch (11) eine Relativbewegung ausführen kann, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Flansch (11) und zweitem Rohr (5) eine Dichtung (17) vorgesehen ist, die eine axiale und radiale Relativbewegung zwischen Flansch (11) und zweitem Rohr (5) zuläßt.
Fahrzeugabgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zweitem Rohr (5) und Flansch (11) ein Ringspalt (15) vorgesehen ist, der durch die Dichtung (17) zumindest weitgehend geschlossen ist.
Fahrzeugabgasleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (17) in einer Umfangsnut (19) untergebracht ist, aus der sie herausragt.
Fahrzeugabgasleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (17) ein geschlitzter Ring ist.
Fahrzeugabgasleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (17) aus nicht-gummielastischem Material, insbesondere Metall ist.
Fahrzeugabgasleitung nach Anspruch 3 und zusätzlich nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (17) in der Nut (19) mit radialem Spiel sitzt.
Fahrzeugabgasleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (17) radial spielfrei am zweiten Rohr (5) anliegt.
Fahrzeugabgasleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rohr (3) das äußere Rohr (3) ist.
Fahrzeugabgasleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugabgasleitung gekrümmt verläuft.
Fahrzeugabgasleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr (5) geteilt ist, um wenigstens zwei Abgaskanäle zu bilden.
Fahrzeugabgasleitung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr (3) aus parallel geschalteten Einzelrohren (3', 3'') zusammengesetzt ist.
Fahrzeugabgasleitung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das das innere Rohr (3) aus im Querschnitt D-förmigen Einzelrohren (3', 3'') zusammengesetzt ist, die an ihren Flachseiten aneinandergrenzen.
Fahrzeugabgasleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (17) innenseitig der Außenkontur des inneren Rohres (3) folgend an ihm anliegt.