DE19964221A1 - Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbidung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, die als einstückige, auf den geschlossenen Abgasstrang aufsetzbare und in der Spannkraft ihrer Spannbereiche gesondert festlegbare Spannklammer ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für eine schwin­ gungsentkoppelnde Flanschverbindung im Abgasstrang von Kraft­ fahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Schwingungsentkoppelnde Flanschverbindungen sind aus der Praxis bekannt und werden insbesondere zwischen Teilen des Abgasstran­ ges vorgesehen, die, zueinander gelenkig beweglich, dichtend zu verbinden sind. Auf solche Flanschverbindungen wirken teilweise erhebliche Kräfte, da der Abgasstrang mit dem Motor des Fahr­ zeuges gekoppelt ist und als vom Motor abragendes Teil aufgrund seiner ebenfalls elastisch beweglichen Halterung gegenüber dem Rahmen bzw. der Karosserie des Fahrzeuges mit dem Motor eine Einheit bildet, die auch zur Lagestabilisierung des Motores in­ nerhalb des Fahrzeuges beiträgt. Dies bedingt eine entsprechend stabile Ausbildung der Flanschverbindung sowie auch eine Ausge­ staltung, durch die Winkelfehler und Montagetoleranzen kompen­ siert werden sowie auch Schwingungen der Abgasanlage abgefangen werden können. Um diesbezüglich eine gewisse Entkopplung in der Flanschverbindung zu erreichen, wird diese federnd verspannt.

Hierzu ist es aus der DE 44 94 550 A1 bekannt, tellerfederarti­ ge, die Flansche über ihren Umfang umschließende und daher nicht in den geschlossenen Abgasstrang einsetzbare Spannelemen­ te zu verwenden, die ihrerseits unter entsprechender Vorspan­ nung zu einer Spannvorrichtung verbunden werden, wobei die Ver­ bindung über in Richtung des Abgasstranges sich erstreckende, mit einem das Spannelement einstückige und gegenüber dem ande­ ren der Spannelemente verhakbare Laschen erfolgt, so dass der Grad der elastischen Nachgiebigkeit vorwiegend von der Feder­ härte der tellerfederartigen, ringförmig geschlossenen Spann­ elemente abhängt. Derartige Spannvorrichtungen sind zwar in ihrer Funktion zufriedenstellend, bedingen aber einen relativ hohen Bedarf an teurem Federstahl und können auch nicht in den geschlossenen Abgasstrang eingesetzt werden, so dass beispiels­ weise bei Beschädigung oder Versagen der Spannelemente oder der Notwendigkeit, Teile des Abgasstranges auszuwechseln, hohe Re­ paraturkosten entstehen. Darüber hinaus bedingt die voll um­ schließende Bauweise auch einen relativ großen Raumbedarf, so dass ungeachtet des funktional durchaus befriedigenden Ergeb­ nisses solcher Spannvorrichtungen ein Bedarf für Spannvorrich­ tungen gegeben ist, die ihrerseits in den geschlossenen Ab­ gasstrang einsetzbar sind.

Nicht in den geschlossenen Abgasstrang einzusetzen sind auch mehrteilige Rohrverbindungen gemäß der DE 196 46 125 A1, bei denen ein zwischen die zu verbindenden Rohrenden eingreifender Zentrierring vorgesehen ist, der in einem die zu verbindenden Rohrenden radial beabstandet umschließenden Hüllrohr liegt und gegen den sich in den Ringspalt zum Hüllrohr axial einführbare und unter Verspannung radial aufspreizende Dichtringpakete ab­ stützen, wobei die axiale Verspannung über von beiden Stirnsei­ ten in das Hüllrohr einführbare und gegenüber dem Hüllrohr ver­ rastbare Spannringe erfolgt.

In den geschlossenen Abgasstrang einsetzbare Spannvorrichtun­ gen, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigt und aus der DE 197 28 973 A1 bekannt sind, sind als einstückige, U-för­ mige Spannklammern ausgebildet, deren bogenförmige Klammer­ schenkel in ihrem Scheitelbereich über einen Steg verbunden sind und gegenüberliegend gegabelt jeweils frei in zwei Armen auslaufen. Von der Seite aufgeschoben umgreifen die bogenförmi­ gen Klammerschenkel den Abgasstrang beidseitig, wobei sich die Klammerschenkel jeweils auf einer der einander gegenüberliegen­ den Flanschseiten abstützen. Die Beaufschlagung der zu verspan­ nenden Flansche über die sich jeweils entsprechenden Arme der Klammerschenkel erfolgt in Spannbereichen, die in Längsrichtung der Arme versetzt sind, wobei die Arme im jeweiligen Spannbe­ reich als Abstützung eine Ausprägung oder dergleichen aufwei­ sen, durch die auch der für die Federwirkung notwendige Frei­ gang zwischen dem jeweiligen Flansch und dem gegen diesen abge­ stützten Arm erreicht wird.

Bei einer weiteren schwingungsentkoppelnden Flanschverbindung (DE 35 03 148 C2) ist die Spannvorrichtung durch einzelne, auf­ getrennte Ringfederelemente gebildet, deren ihrer Trennstelle zugeordnete, einander gegenüberliegende Enden sich auf den ge­ genüberliegenden Seiten der miteinander zu verbindenden Flan­ sche abstützen und diese axial gegeneinander verspannen. Durch die Auswahl solcher Ringfederelemente und ihrer Verteilung längs des Flanschumfanges ist bei dieser Lösung zwar eine große Flexibilität hinsichtlich der Größe und der Verteilung der Spannkräfte längs des Umfanges der Flanschverbindung zu errei­ chen, der montagemäßige Aufwand ist bei einer derartigen Ausge­ staltung aber erheblich, zumal gegebenenfalls Ringfedern unter­ schiedlicher Spannkraft einzusetzen sind, oder mit einer unter­ schiedlichen Verteilung der Ringfedern über den Umfang gearbei­ tet werden muß. Zudem setzt eine solche Lösung auch eine ent­ sprechende Zugänglichkeit sowie ausreichenden Raum für die ver­ hältnismäßig voluminösen Ringfedern voraus.

Desweiteren sind Flanschverbindungen bekannt (DE OS 26 14 477; DE 43 17 256 C2), bei denen die zu verbindenden Flansche in ih­ rer Montagestellung einen im Querschnitt trapezförmigen, sich nach außen verjüngenden Ringbund bilden, der über axial beauf­ schlagende Spannelemente oder über eine in Umfangsrichtung zu verspannende Rohrschelle mit entsprechend geneigten Flanken zu­ sammengehalten ist.

Durch die Erfindung soll eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung der eingangs genannten Art geschaffen werden, die für einzelne Spannbereiche der Spannvorrichtung eine indi­ viduelle Festlegung der Spannkraft ermöglicht, und dies bei gu­ ten Montagevoraussetzungen.

Gemäß der Erfindung wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht. Ergänzend zu den den Armen der Klammerschenkel zu­ geordneten Spannbereichen, deren Spannkraft armindividuell festlegbar ist, wird ein zusätzlicher Spannbereich benachbart zum Klammersteg zwischen den Armen vorgesehen, wobei dieser Spannbereich einem freiliegenden Stützsteg zugeordnet ist, so dass auch bezüglich dieses Spannbereiches und der diesem zuge­ ordneten Abstützung die Spannkräfte individuell festgelegt wer­ den können, und dies über einen verhältnismäßig großen Umfangs­ bereich trotz in den geschlossenen Abgasstrang einsetzbarer Spannvorrichtung.

In Ausgestaltung der Erfindung kann es dabei zweckmäßig sein, die Spannbereiche in Umfangsrichtung in gleichem Abstand zuein­ ander vorzusehen.

Insbesondere erweist es sich als zweckmäßig, wenn jedem der Ar­ me der Klammerschenkel nur eine Abstützung zugeordnet ist, so dass in Verbindung mit einer dem Stützsteg zugeordneten Abstüt­ zung für die insgesamt drei Spannbereiche eine individuelle Ab­ stimmung der Spannkräfte möglich ist. Bevorzugt sind die den Klammerarmen zugeordneten Abstützungen im Bereich der freien Enden der Arme vorgesehen, bei Anordnung der dem Stützsteg zu­ geordneten Abstützung im Mittelbereich des Stützsteges, so dass sich ein großflächiges Stützdreieck ergibt. Für den Stützsteg erweist es sich als zweckmäßig, diesen als gegenüber dem Klam­ mersteg freiliegenden, im Bereich der Ansätze der Arme an diese anschließenden Steg auszugestalten, so dass sich eine verhält­ nismäßig große Erstreckungslänge mit entsprechenden Abstimmmög­ lichkeiten ergibt. Eine derartige Ausgestaltung der Flanschver­ bindung bzw. von deren Spannvorrichtung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Spannvorrichtung nicht sehr hoch belastet ist.

Diese Belastbarkeit lässt sich, im Rahmen der Erfindung dadurch steigern, dass die einander entsprechenden, den einander gegen­ überliegenden Klammerschenkeln zugeordneten Arme im Bereich ih­ rer vom Klammersteg abgelegenen Enden lösbar miteinander ver­ bunden werden. Dies kann in einfachster Weise über eine Rast­ verbindung erfolgen, die dadurch gebildet wird, dass das Ende des dem einen Klammerschenkel zugeordneten Armes in eine in Richtung auf den entsprechenden Arm des anderen Klammerschen­ kels abgewinkelte Lasche übergeht, die ihrerseits gegenüber diesem Arm verhakbar ist.

Eine solche Lösung bietet insbesondere Vorteile in Verbindung mit der Möglichkeit, den Spannbereichen der Klammerarme Abstüt­ zungen zuzuordnen, die beiderseits der quer zu den Armen ver­ laufenden Längsmittelebene des Abgasstranges liegen, und die jeweilige Abstützkraft trotzdem individuell auszulegen.

Diesbezüglich ergeben sich noch weitere Möglichkeiten, wenn die Abstützungen den Flansch beaufschlagenden, von den Armen der Klammerschenkel getragenen Zungen zugeordnet werden, da so über die Bestimmung des Zungenquerschnittes das Verhältnis der Spannkräfte in den einzelnen Abstützungen zusätzlich beein­ flussbar ist. Zudem lässt eine solche Gestaltung besonders weitgehende Möglichkeiten, für die Schenkelarme gegenüber den benachbarten Flanschseiten einen für Federbewegungen ausrei­ chenden Freigang zu realisieren.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich c aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung mit weiteren Merkmalen anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung der Spannvorrichtung einer schwingungsentkoppelnden Flanschverbindung im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, wobei die über die Flanschverbindung zu koppelnden, die Flanschen tra­ genden Teile als Rohrteile strichliert angedeutet sind,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine weitere Ausgestaltungsform einer Spannvorrich­ tung einer schwingungsentkoppelnden Flanschverbin­ dung, wobei die Arme der einstückigen Spannklammer im Bereich ihrer vom die Arme tragenden Steg abgelegenen Ende miteinander zu verbinden sind,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV in Fig. 3, und

Fig. 5-8 Beispiele für Flanschgestaltungen im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, auf die Spannvorrichtungen gemäß der Erfindung ansetzbar sind.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen in weitgehend schematisierter Darstel­ lung Schnitte durch einen Teilbereich eines Abgasstranges 1 ei­ nes Kraftfahrzeuges, wobei der Abgasstrang 1 im gezeigten Teil­ bereich Strangteile 2, 3 umfasst, die im Ausführungsbeispiel durch Rohrabschnitte gebildet sind und die jeweils im Endbe­ reich ausgestellte Flansche 4, 5 aufweisen, die über Spannvor­ richtungen gemäß Fig. 1 bis 4 axial zu verspannen und auch quer hierzu relativ zueinander zu positionieren sind.

Die Flansche 4, 5 können, wie in den Fig. 5 bis 8 gezeigt, in unterschiedlicher Weise ausgebildet und über Dichtungen 6 ge­ geneinander abgestützt sein (Fig. 5 bis 7). Eine weitere Ausge­ staltung zeigt Fig. 8, bei der die Flansche 4, 5 als gesonder­ te, die Strangteile 2, 3 umschließende Ringe ausgebildet sind, die sich gegen entsprechend aufgeweitete Bereiche der Strang­ teile 2, 3 abstützen, wobei die Strangteile 2, 3 gemäß Fig. 8 im Überdeckungsbereich zwischen den Flanschen 4, 5 eine dich­ tende Kugelverbindung 7 bilden.

In Verbindung mit Flanschausbildungen, wie sie vorstehend bei­ spielsweise gezeigt sind, lassen sich erfindungsgemäße Spann­ vorrichtungen mit Vorteil einsetzen.

In den Fig. 1 und 2 ist eine solche Spannvorrichtung 10 in ein­ teiliger Ausführung dargestellt und in ihrer Zuordnung zu den zu verbindenden Strangteilen 2 und 3 in Fig. 2 angedeutet, wo­ bei die Strangteile 2, 3 und die diesen zugeordneten Flansche 4, 5 strichliert angedeutet sind.

Fig. 1 und 2 veranschaulichen, dass die als einstückige Klammer 11 ausgebildete Spannvorrichtung 10 zur Herstellung der schwin­ gungsentkoppelnden Verbindung zwischen den Strangteilen 2, 3 bzw. deren Flanschen 4, 5 seitlich auf die Flansche 4, 5 auf­ schiebbar ist, so dass der Abgasstrang 1 zum Aufsetzen der Spannvorrichtung 10 nicht aufgetrennt werden muß.

Die im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 einstückige, die Spannvorrichtung 10 bildende Klammer 11 weist einen Klammersteg 12 auf, über den die Klammerschenkel 13 und 14 verbunden sind, die die Flansche 4 und 5 auf ihren voneinander abgewandten Sei­ ten beaufschlagen und gegeneinander verspannen. Die Klammer­ schenkel 13 und 14 sind, wie in der Draufsicht gemäß Fig. 1 für den Klammerschenkel 14 ersichtlich, U-förmig gestaltet und wei­ sen zwei vom Steg 12 abragende Arme 15, 16 auf, die die als Rohr ausgebildeten Strangteile 2, 3 seitlich übergreifen und sich auf den zugehörigen, in Fig. 1 ebenfalls strichliert ange­ deuteten Flansch 4, 5 abstützen. Bezogen auf die zum Steg 12 parallele Längsmittelebene 17 der Strangteile 2, 3 stützen sich die Arme 15, 16 der Klammerschenkel 13 bzw. 14 im vom Klammer­ steg 12 abgelegenen Bereich ab, wobei die entsprechenden Spann­ bereiche den freien Enden der Arme 15, 16 zugeordnet sind, die als Abstützungen 18, 19 ausgebildet sind.

Zwischen den Armen 15, 16 liegt, wie in Fig. 1 für den Klammer­ schenkel 14 dargestellt, im Bereich des Klammersteges 12 ein weiterer Spannbereich der Flanschklammer 11, der durch die Ab­ stützung 20 symbolisiert ist, welche einem Stützsteg 21 zuge­ ordnet ist, der im Anschlußbereich der Arme 15, 16 an den Steg 12 mit diesem verbunden ist, zwischen den Armen 15, 16 gegen­ über dem parallel verlaufenden, die Klammerschenkel 13, 14 tra­ genden Steg 12 aber freigeschnitten ist.

Die Abstützungen 18 bis 20 liegen damit symmetrisch zu einer zum Steg 12 senkrechten Längsmittelebene 22 und in etwa glei­ chem Winkelabstand zueinander, wobei eine bevorzugte Lösung be­ zogen auf die drei Abstützungen 18 bis 20 gleiche Winkelabstän­ de von 120° vorsieht.

Wie die Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 zeigt, wird die dem Stützsteg 21 zugeordnete Abstützung 20 durch einen eingezogenen Mittelbereich des Stützsteges 21 gebildet.

Die Klammer 11 ist bevorzugt bezüglich des freien Abstandes zwischen den freien Enden der einem Klammerschenkel 13 bzw. 14 zugeordneten Schenkelarme 15, 16 so bemessen, dass dieser gleich, bevorzugt geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Strangteile 2 bzw. 3, die vom jeweiligen Klammerschenkel 13 bzw. 14 übergriffen werden, so dass sich zudem eine Sicherung für die auf den Abgasstrang 1 aufgesteckte Klammer 11 und ein Zentriereffekt ergibt, ungeachtet dessen, dass die Klammer 11 seitlich aufgeschoben ist.

Als Material findet für die Klammer 11 bevorzugt Federstahl­ blech Verwendung, wobei der für die Federfunktion der Klammer 11 wesentliche Freigang der Arme 15, 16 bzw. des Stützsteges 21 gegenüber der benachbarten Flanschseite dadurch sichergestellt ist, dass die Abstützungen 18 bis 20 diese Flanschseite im Ab­ stand zum Arm 15, 16 bzw. zum Stützsteg 21 beaufschlagen.

In den Fig. 3 und 4 ist eine weitere Ausgestaltung einer Spann­ vorrichtung 10 gezeigt, wobei die Klammer mit 23 bezeichnet ist und bezüglich der entsprechenden Teile gleiche Bezugszeichen Verwendung finden.

Die Klammer 23 ist ebenfalls einstückig ausgebildet und weist einen Klammersteg 12 sowie Klammerschenkel 13 und 14 auf. In der Draufsicht gemäß Fig. 3 überdeckt der Klammerschenkel 14 den darunter liegenden Schenkel 13. Beide Klammerschenkel 13 und 14 weisen jeweils Arme 24 und 25 auf, die zueinander beab­ standet sind und bezogen auf den jeweiligen Klammerschenkel 13 bzw. 14 sich beiderseits des jeweiligen Strangteiles 2 bzw. 3 erstrecken. Den Armen 24, 25 sind jeweils Abstützungen 26 und 27 zugeordnet, die beiderseits der stegparallelen Längsmittele­ bene 17 liegen und die in Richtung auf das jeweilige Strangteil 2 bzw. 3, bzw. den entsprechenden Flansch 4 bzw. 5 zum Arm 24 bzw. 25 versetzt liegen, so dass ein entsprechender Freigang des Armes 24 bzw. 25 zum Flansch 4 bzw. 5 gegeben ist.

Abweichend von der Darstellung gemäß Fig. 1 und 2 laufen die Arme 24 und 25 nicht frei aus, sondern es sind im Bereich ihrer vom Steg 12 abgewandten Enden gegeneinander verspannt. Diese Verspannung erfolgt im Ausführungsbeispiel über eine dem jewei­ ligen Schenkelarm 24,. 25 zugeordnete Spannlasche, die mit 28 bzw. 29 bezeichnet ist und die im dargestellten Ausführungsbei­ spiel von den Armen des Klammerschenkels 13 ausgeht und in Richtung auf den Klammerschenkel 14 abgewinkelt ist, wobei jede der Spannlaschen 28, 29 einen eingeschlagenen Endbereich 30 aufweist. Dieser Endbereich 30 ist hakenförmig gekrümmt und übergreift in verrastetem Zustand mit seinem Hakenende das freie Ende des jeweils zugehörigen Armes 24 bzw. 25 des Klam­ merschenkels 14.

Diese anhand der Klammer 23 erläuterte zusätzliche Hakverbin­ dung im Bereich der freien Enden der Arme erhöht die Stabilität und ermöglicht die Beherrschung höherer Spannkräfte, wobei durch die Wahl der Abstände der Abstützungen zueinander und zu den jeweils benachbarten Armenden, also zum Steg 12 bzw. zur Spannlasche 28 bzw. 29 die jeweiligen Spannkräfte weitgehend unabhängig voneinander individuell festgelegt werden können.

Die Spannlaschen 28 und 29 ermöglichen in Verbindung mit dem eingebogenen Endbereich 30 zudem eine einfache Montage, wobei durch die Einbiegung des Endbereiches 30 eine Führungsbahn ge­ schaffen wird und nach Überfahren des Endbereiches 30 durch die in entsprechender Länge ausgeführten Arme 24, 25 durch Rückfe­ derung der Spannlasche 28, 29 deren Spannstellung auch gesi­ chert ist.

Claims (9)

1. Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, über die die Flansche schwenkbeweglich und/oder dichtend auf eine einer Solllage der zu verbindenden Strangteile entsprechende Stellung federnd vorgespannt sind und die bei geschlossenem Abgasstrang aufsetzbar und als einstückige Klammer ausgebildet ist, deren über einen Steg verbundene und in Armen auslaufende Klammer­ schenkel die gegenüberliegenden Flanschseiten übergreifen, sich bogenförmig über einen Winkel von mehr als 180° erstrecken und in in Umfangsrichtung beabstandeten Spannbereichen über Abstüt­ zungen die gegenüberliegenden Flanschseiten beaufschlagen, wo­ bei einander gegenüberliegenden Armen eines Klammerschenkels jeweils ein Spannbereich zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Klammersteges (12) zwischen den Armen (15, 16) eines Klammerschenkels (13, 14) ein zum Klammersteg (12) freiliegender und eine einem Spannbereich zugeordnete Abstüt­ zung (20) tragender Stützsteg (21) liegt.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbereiche (Abstützungen 18 bis 20) in Umfangs­ richtung gleichen Abstand zueinander haben.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (15, 16) in ihren Spannbereichen jeweils nur ei­ ne Abstützung (18, 19) tragen.

4. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Spannbereichen der Arme (15, 16) zugeordneten Ab­ stützungen (18, 19) im Bereich der freien Armenden liegen.

5. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Stützsteg (21) zugeordnete Abstützung (20) in dessen Mittelbereich liegt.

6. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützsteg (21) im Bereich der Ansätze der Arme (15, 16) zum die Klammerschenkel (13 bzw. 14) verbindenden Klammer­ steg (12) mit den Armen (15, 16) verbunden ist.

7. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einander entsprechenden und in Spannrichtung jeweils einander gegenüberliegenden Arme (24 bzw. 25) der beiden Klam­ merschenkel (13, 14) im Bereich ihrer freien Enden miteinander lösbar verbunden sind.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbare Verbindung der einander entsprechenden Arme (24 bzw. 25) durch eine abgewinkelte Spannlasche (28 bzw. 29) gebildet ist, die am freien Ende eines Armes (24 bzw. 25) vor­ gesehen ist.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Arme (28, 29) zwei Abstützungen (26, 27) trägt, die bezogen auf die zum Klammersteg (12) parallele Längsmittel­ ebene (17) des Abgasstranges (1) auf verschiedenen Seiten lie­ gen.