DE19548719C1 - Flexible Steckverbindung für Abgasleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine flexible Steckverbindung für Abgasleitungen von Verbrennungskraftmaschinen in Kraftfahrzeugen nach der im Oberbegriff des Anspruch 1 näher definierten Art.

Eine gattungsgemäße flexible Steckverbindung ist aus der DE 28 29 333 A1 bekannt.

In der genannten Offenlegungsschrift ist eine Steck­ verbindung beschrieben, bei der auf den beiden zu ver­ bindenden Rohrleitungsabschnitten jeweils Flansche an­ geordnet sind, die mittels von Federn vorgespannter Schrauben miteinander verbunden sind, wobei die Schrauben in einem Flansch durch Schlitze bzw. Langlö­ cher durchgeführt sind, um Torsions- bzw. Biegebewe­ gungen der beiden Rohrleitungsabschnitte gegeneinander zu ermöglichen. Des weiteren ist zur Abdichtung der Steckverbindung zwischen den beiden Rohrleitungsab­ schnitten ein fixiertes elastisches Dichtungsglied vorgesehen.

Nachteilig an der aus der DE 28 29 333 A1 bekannten flexiblen Steckverbindung ist jedoch, daß beispiels­ weise nach einer Torsionsbewegung der beiden Rohrlei­ tungsabschnitte gegeneinander eine Auslenkung zwischen den beiden Rohrleitungsabschnitten bestehen bleiben kann, wobei mit den Rohrleitungsabschnitten in Verbin­ dung stehende Dichtungseinrichtungen entweder ent­ lastet werden, so daß Undichtigkeiten auftreten, oder überlastet werden, wodurch Dichtungseinrichtungen be­ schädigt oder sogar zerstört werden könnten. Im Ex­ tremfall besteht die Gefahr, daß Teile des Auspuffs an der Karosserie anliegen.

Insbesondere tritt jedoch bei der bekannten flexiblen Steckverbindung das Problem auf, daß Motorschwingungen bzw. Schwingungen der Verbrennungskraftmaschine nicht in der Abgasleitung des Kraftfahrzeuges entkoppelt werden, was einerseits zu Einbußen beim Fahrkomfort führen kann und wodurch auch andererseits weitere Bau­ teile des Fahrzeuges, die direkt oder indirekt mit der Abgasleitung verbunden sind, zu Schwingungen angeregt werden können.

Die DE 28 10 584 A1 beschreibt eine Anordnung zur elastischen Verbindung von zwei Rohren mit Flanschen, wobei Federklammern in an den Rohrflanschen vorgesehe­ nen Vertiefungen angreifen und dabei den Abstand der Flansche zu verringern versuchen.

Die dort beschriebene Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß Torsionsbewegungen der Rohre nicht in einer zufriedenstellenden Art und Weise aufnehmbar sind. Ebenso ist eine Rückstellung der Rohre in ihre Ausgangsposition wie auch ein Zulassen von Längsbewe­ gungen der Rohre zueinander nicht möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, eine flexible Steckverbindung für Abgasleitun­ gen von Verbrennungskraftmaschinen in Kraftfahrzeugen vorzusehen, mittels der eine weitgehende Entkoppelung der von der Verbrennungskraftmaschine angeregten Schwingungen der hinteren Auspuffanlage des Kraftfahr­ zeuges erzielbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die Ausbildung der Verbindungselemente als Blattfedern bzw. blattfederartige Verbindungsstäbe sind diese elastisch verformbar, so daß Torsionsbewe­ gungen zwischen den beiden Rohrleitungsabschnitten möglich sind und die auftretenden Schwingungen von der Verbrennungskraftmaschine weitgehend durch die elasti­ sche Verformung der Verbindungsstäbe eliminiert bzw. aufgenommen werden.

Gleichzeitig erfolgt durch die blattfederartigen Ver­ bindungsstäbe eine Rückstellung der Rohrleitungsab­ schnitte in ihre Ausgangsposition, so daß die im Zu­ sammenhang mit der Beschreibung des Standes der Tech­ nik genannten Nachteile bei der erfindungsgemäßen fle­ xiblen Steckverbindung nicht auftreten können. Insbe­ sondere ist dadurch auch eine ausreichende Dichtheit der Abgasleitung gewährleistet.

Die Entkopplung der von der Verbrennungskraftmaschine verursachten Schwingungen wird im wesentlichen durch die in den Öffnungen der Flansche zwischen den Ver­ bindungsstäben und dem Flansch angeordneten elasti­ schen Umhüllungen der Verbindungsstäbe erreicht, wel­ che ebenfalls einen Teil der Schwingungsenergie auf­ nehmen können.

Durch die beschriebene Anordnung ist eine flexible Steckverbindung geschaffen, welche sowohl Axialbewe­ gungen als auch Winkelbewegungen (Biegebewegungen) sowie Torsionsbewegungen der Rohrleitungsabschnitte zuläßt und mit der gleichzeitig eine weitgehende Ent­ koppelung der von der Verbrennungskraftmaschine bzw. dem Motor des Kraftfahrzeuges verursachten Schwingun­ gen realisiert ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt in Axialrichtung durch eine er­ findungsgemäße flexible Steckverbindung, und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1.

Bezugnehmend auf die Fig. 1 sind ein erster, motorsei­ tiger Rohrleitungsabschnitt 1, sowie ein zweiter Rohr­ leitungsabschnitt 2 einer Abgasleitung eines von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeu­ ges dargestellt, wobei der zweite Rohrleitungsab­ schnitt 2 in den ersten, motorseitigen Rohrleitungsab­ schnitt 1 eingesteckt bzw. eingeführt ist. Der Rohr­ leitungsabschnitt 1 gehört zum - bezogen auf die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges - vorderen Teil der Abgasanlage und ist am nicht dargestellten Krümmer der Verbrennungskraftmaschine befestigt.

Auf den ersten, motorseitigen Rohrleitungsabschnitt l ist eine Hülse 3 aufgeschoben und an dem ersten Rohr­ leitungsabschnitt 1 befestigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hülse 3 mit dem ersten Rohrleitungsabschnitt 1 verschweißt.

Die Hülse 3 ist hierbei so ausgebildet, daß sie in Axialrichtung des ersten Rohrleitungsabschnittes 1 über dessen Ende übersteht und die dem zweiten Rohr­ leitungsabschnitt 2 zugewandte bzw. über den ersten Rohrleitungsabschnitt 1 überstehende Seite der Hülse 3 weist eine Öffnung 11 derart auf, daß durch die be­ schriebene Öffnung 11 und die Hülse 3 der zweite Rohr­ leitungsabschnitt 2 in den ersten Rohrleitungsab­ schnitt 1 eingeführt werden kann.

Des weiteren ist zwischen der Hülse 3 und dem ersten Rohrleitungsabschnitt 1 sowie dem zweiten Rohrlei­ tungsabschnitt 2 ein Ringraum 4 gebildet, in welchen ein als Formring 5 ausgebildetes elastisches Dich­ tungsglied eingesetzt ist, wobei der Formring 5 aus wärmetechnischen Gründen aus einem graphitierten Drahtgestrick gefertigt und die dem ersten Rohrlei­ tungsabschnitt 1 zugewandte Seite des Formringes 5 im Querschnitt kugelförmig ausgebildet ist.

Die Hülse 3 und somit auch der Ringraum 4 verengen sich in Richtung auf den zweiten Rohrleitungsabschnitt 2, so daß der Formring 5 in dem Ringraum 4 fixiert und ein Herausrutschen des Formringes 5 in Axialrichtung der Rohrleitungsabschnitte 1, 2 vermieden wird.

Mittels des Formringes 5 ist die aus den Rohrleitungs­ abschnitten 1, 2 bestehende dargestellte Rohrleitung gegen die Umgebung abgedichtet. Gleichzeitig sind je­ doch Axialbewegungen der Rohrleitungsabschnitte 1, 2 gegeneinander möglich.

Da Formringe aus graphitiertem Drahtgestrick, wie der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendete Formring 5, nur in engen Grenzen bei der Montage de­ formierbar sind, da andernfalls die Gefahr besteht, daß sie nicht mehr ihre ursprüngliche Form annehmen und hierdurch die Dichtwirkung verlorengeht, ist die Hülse 3 mit dem Ringraum 4 vorgesehen, so daß bei der Montage der Formringes 5 dieser an seine vorgesehene Position am Ende des ersten Rohrleitungsabschnittes 1 gebracht und anschließend die Hülse 3 wie beschrieben auf den ersten Rohrleitungsabschnitt 1 aufgesetzt wird, wodurch entsprechende Deformierungen des Formringes 5 vermieden werden.

Auf der Außenseite der Hülse 3 ist ein als Scheibe 6 ausgebildeter Flansch beispielsweise mittels einer Schweißverbindung befestigt, wobei an der sich in Radialrichtung bezüglich des ersten Rohrleitungsab­ schnittes 1 erstreckenden Scheibe 6 als Blattfedern bzw. blattfederartige Verbindungsstäbe 7 ausgebildete Verbindungselemente angebracht sind, die sich in Axialrichtung der Rohrleitungsabschnitte 1, 2 er­ strecken und eine Länge derart aufweisen, daß sie bis in den Bereich des zweiten Rohrleitungsabschnittes 2 hineinragen.

Die Verbindungsstäbe 7 können hierbei, wie in Fig. 1 dargestellt, einstückig mit der Scheibe 6 oder auch als separate Bauteile, die auf geeignete Weise mit der Scheibe 6 verbunden werden, ausgebildet sein.

Auf dem zweiten Rohrleitungsabschnitt 2 ist ein sich in Radialrichtung des zweiten Rohrleitungsabschnittes 2 erstreckender Flansch 8 befestigt, wobei in dem Flansch 8 Aussparungen angeordnet sind, in die als Gummieinsätze 9 ausgebildete elastische Umhüllungen eingesetzt sind. In dem vorliegenden Ausführungsbei­ spiel sind die Gummieinsätze vierkantförmig (siehe Fig. 2) entsprechend der Form der blattfederartigen Verbindungsstäbe 7 ausgebildet.

In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist der Flansch 8 scheibenförmig ausgebildet (siehe Fig. 2), es liegt jedoch selbstverständlich im Ermessen des Fachmannes, den Flansch 8 auch kreuz- oder sternförmig oder als mit weiteren Aussparungen versehene Scheibe, beispielsweise als Lochscheibe, auszuführen. Gleiches gilt für den als Scheibe 6 ausgebildeten Flansch auf dem ersten Rohrleitungsabschnitt 1.

Die durch die Gummieinsätze 9, die in den Flansch 8 eingesetzt sind, gebildeten Öffnungen nehmen die blattfederartigen Verbindungsstäbe 7 auf, d. h. die Verbindungsstäbe 7 sind an der Scheibe 6 komplementär zu den Aussparungen bzw. Gummieinsätzen 9 in dem Flansch 8 angeordnet, wodurch eine einfache Montage der flexiblen Steckverbindung möglich ist, da die Ver­ bindungsstäbe 7 einfach in die Gummieinsätze 9 einge­ schoben werden.

Um ein ungewolltes Herausrutschen der Verbindungsstäbe 7 aus den Gummieinsätzen 9 zu vermeiden, sind die Ver­ bindungsstäbe 7 jeweils an ihrem der Scheibe 6 abge­ wandten Ende mit nasenartigen Erweiterungen 10 verse­ hen, wobei die Abmaße der nasenartigen Erweiterungen 10 so gewählt sind, daß die Verbindungsstäbe 7 bei der Montage durch eine elastische Verformung der Gummiein­ sätze 9 und/oder der nasenartigen Erweiterungen 10 durch den Flansch 8 hindurchgeführt werden können, je­ doch die aufzuwendende Kraft für eine Demontage der dargestellten Verbindung wesentlich größer ist, so daß ein ungewolltes Herausrutschen der Verbindungsstäbe 7 aus dem Flansch 8 nahezu unmöglich ist.

Aufgrund der Gummieinsätze 9 sind zusammen mit den elastischen Verbindungsstäben 7 Winkelbewegungen (Bie­ gebewegungen) der beiden Rohrleitungsabschnitte 1, 2 gegeneinander möglich.

Vorzugsweise weist die beschriebene flexible Steckver­ bindung wenigstens zwei sich bezüglich der Längsachse 12 der Rohrleitungsabschnitte 1, 2 gegenüberliegend angeordnete Verbindungsstäbe 7 auf. Um jedoch die Dämpfungseigenschaften der beschriebenen flexiblen Steckverbindung möglichst optimal an die jeweiligen Gegebenheiten einstellen zu können, werden üblicher­ weise wenigstens vier gleichmäßig über den Umfang der Scheibe 6 und des Flansches 8 verteilt angeordnete Verbindungsstäbe 7 vorgesehen, wie in der Fig. 2 dargestellt.

Die Verbindungsstäbe 7 weisen vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die größeren Sei­ ten des rechteckigen Querschnittes in wenigstens an­ nähernd radial er Richtung - bezogen auf die Längsachse 12 der Rohrleitungsabschnitte 1, 2 - verlaufen, wodurch eine optimale Rückstellwirkung bei einer Verdrehung eines Rohrleitungsabschnittes gegenüber dem anderen erzielt wird. Die größeren Seiten des rechteckigen Querschnittes sind hierbei um ein Mehrfaches größer als die kleineren Seiten des rechteckigen Querschnit­ tes der Verbindungsstäbe 7.

Die Verbindungsstäbe 7 sind vorzugsweise aus Feder­ stahl gefertigt, da dieser Werkstoff aufgrund seiner großen elastischen Verformbarkeit eine gute Dämpfung bzw. Entkoppelung der von der nicht dargestellten Ver­ brennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges ausgehen­ den und über den ersten, motorseitigen Rohrleitungsab­ schnitt 1 übertragenen Schwingungen ermöglicht sowie gute Rückstelleigenschaften aufweist.

Selbstverständlich kann jedoch auch jeder andere Werk­ stoff, der zum einen genügend fest ist und zum anderen ein in dem vorgesehenen Umfang elastisches Verhalten aufweist, als Werkstoff für die blattfederartigen Ver­ bindungsstäbe 7 verwendet werden. Allgemein ausge­ drückt muß für die Verbindungsstäbe 7 ein Werkstoff verwendet werden, der eine genügende Festigkeit bei ausreichender Elastizität aufweist.

Bei einer Verdrehung des Rohrleitungsabschnittes 2 gegen den Rohrleitungsabschnitt 1 um die Längsachse 12 lassen die Verbindungsstäbe 7 kleine Verdrehwinkel zu, bauen aber gleichzeitig ein Torsionsmoment auf, wel­ ches den Rohrleitungsabschnitt 2 wieder in seine Aus­ gangslage zurückdreht. Welche Torsionswinkel möglich sind und wie groß die auftretenden Rückstellkräfte werden, läßt sich durch eine Vielzahl von Parametern (z. B. Werkstoff der Verbindungsstäbe 7, Anzahl und Anordnung der Verbindungsstäbe 7, Querschnittsform der Verbindungsstäbe 7) festlegen.

Wie bereits erwähnt kann durch die Wahl des Werkstof­ fes sowie die Anordnung der Verbindungsstäbe 7 und des weiteren durch Wahl des Werkstoffes der Einsätze 9 auch die Schwingungsdämpfung bzw. Schwingungsentkoppe­ lung optimal an die jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden, wobei z. B. waagrechte Biegeschwingungen oder bei entsprechender Achsenanordnung der Verbindungs­ stäbe 7 auch senkrechte Biegeschwingungen entkoppelbar sind.

Die Auspuffanlage des Kraftfahrzeuges wird somit von Schwingungen, die durch die Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeuges angeregt sind, weitgehend entkop­ pelt und hierdurch der Fahrkomfort eines mit der be­ schriebenen flexiblen Steckverbindung versehenen Kraftfahrzeuges erhöht.

Claims (8)

1. Flexible Steckverbindung für Abgasleitungen von Verbrennungskraftmaschinen in Kraftfahrzeugen, mit zwei sich überlappenden, koaxial angeordneten Rohr­ leitungsabschnitten, wobei im Bereich der Überlap­ pung der Rohrleitungsabschnitte ein elastisches Dichtungsglied vorgesehen ist und im Bereich der Enden der Rohrleitungsabschnitte jeweils Flansche angeordnet sind, an welchen auf Abstand voneinander und in Axialrichtung der Rohrleitungsabschnitte verlaufend Verbindungselemente zur Verbindung der Rohrleitungsabschnitte angebracht sind, und wobei die Verbindungselemente an wenigstens einem der Flansche durch in dem Flansch angeordnete Öffnungen durchgeführt sind, wobei die Verbindungselemente gegenüber dem Flansch, der mit den Öffnungen ver­ sehen ist, axial verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente Blattfedern (7) sind, wel­ che Torsionsbewegungen neben Axial- und Winkelbewe­ gungen zwischen den beiden Rohrleitungsabschnitten (1, 2) zulassen, und daß in den Öffnungen in wenig­ stens einem Flansch (6, 8) zwischen den Blattfedern (7) und dem Flansch (8) elastische Umhüllungen (9) für die Blattfedern (7) angeordnet sind, wobei die Blattfedern (7) über den Umfang der Flansche (6, 8) verteilt angeordnet sind, und wenigstens annähernd rechteckige Querschnitte aufweisen, deren größere Seiten in radialer Richtung - bezogen auf die Längsachse (12) der Rohrleitungsabschnitte (1, 2) - verlaufen.

2. Flexible Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei sich bezüglich der Längsachse der Rohrleitungsabschnitte (1, 2) gegenüberliegend ange­ ordnete Blattfedern (7) vorgesehen sind.

3. Flexible Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens vier gleichmäßig über den Umfang der Flansche (6, 8) verteilt angeordnete Blattfedern (7) vorgesehen sind.

4. Flexible Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (7) aus Federstahl gefertigt sind.

5. Flexible Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Umhüllungen als Gummieinsätze (9) ausgebildet sind.

6. Flexible Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Dichtungsglied (5) aus einem graphi­ tierten Drahtgestrick gefertigt ist.

7. Flexible Steckverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Dichtungsglied als Formring (5) aus­ gebildet und in eine Hülse (3) eingelegt ist, wel­ che über den motorseitigen Rohrleitungsabschnitt (1) schiebbar und fest mit dem motorseitigen Rohr­ leitungsabschnitt (1) verbindbar ist.

8. Flexible Steckverbindung nach einem der Ansprüche l bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (7) an ihren freien Enden mit nasenartigen Erweiterungen (10) versehen sind.