DE3505699C1

DE3505699C1 - Auspuffleitung mit einem eingesetzten Wellfederrohr für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3505699C1
Application number: DE19853505699
Authority: DE
Inventors: Kurt Ing.(grad.) 6094 Bischofsheim Schad
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1985-02-19
Filing date: 1985-02-19
Publication date: 1986-08-14

Description

Die in die Schraubenrillen eingewickelte Strangfeder bewirkt eine Stabilisierung des mit sehr dünner Wandstärke ausgebildeten Wellfederrohres. Während bei einem Wellfederrohr der vorbekannten Art die Blechstärke mindestens 0,5 mm betragen muß, damit eine ausreichende Rohrstabilität gewährleistet ist, beträgt die Blechstärke bei einem erfindungsgemäßen Wellfederrohr vorzugsweise 0,2 bis 0,5mm. Gleichwohl wird durch den allseitigen, radial nach innen gerichteten Druck der fest und passend in den Schraubenrillen liegenden Strangfeder eine erhebliche Stabilität des an sich sehr weich ausgebildeten Wellfederrohres gewährleistet. Wichtig ist, daß das Wellfederrohr ebenso wie die gewickelte Strangfeder überall einen kreisförmigen Querschnitt senkrecht zur Wellfederrohrachse aufweisen.
Durch die sehr weiche Ausbildung des Wellfederrohres wird auch eine erhebliche Geräuschdämpfung herbeigeführt, wobei wegen der aufgebrachten Strangfeder das Wellfederrohr mechanisch aber nicht so stark geschwächt ist, daß Verformungen und Wechselbeanspruchen während des Betriebs schließlich zum Bruch des relativ dünn ausgebildeten Materials führen könnten.
Erfindungsgemäß wird durch den relativ hohen Isolationsgrad eine Körperschallübertragung, die vom Motor her kommt, verhindert. Das Wellfederrohr kann aufgrund seiner sehr weichen Ausbildung auch als Wellfederschlauch bezeichnet werden, der allerdings durch die fest darauf aufgewickelte Strangfeder erheblich stabilisiert ist. Das Wellfederrohr soll möglichst im vorderen Bereich der Auspuffleitung nahe dem Motor sitzen.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung werden auch Verspannungen der Auspuffleitung ausgeglichen. Schwingungsamplituden im Resonanzfall werden stark reduziert. Die Federrate der Strangfeder in ihrer Längsrichtung soll vorzugsweise 0,1 bis 1 kp/cm betragen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
Die Vorspannung der Strangfeder in Längsrichtung gemäß den Ansprüchen 5 und 6 sorgt für eine gute Verteilung der Kräfte.
Durch die Maßnahmen des Anspruches 9 liegt die Strangfeder passend in den Schraubenrillen und stabilisiert das Wellfederrohr damit in besonders günstiger Weise.
Die Merkmale des Anspruchs 10 bewirken, daß die Strangfeder deutlich versenkt innerhalb der Rohrwellen untergebracht ist, was auch der Gefahr von Beschädigungen der Strangfeder z. B. durch Steinschlag oder dergleichen entgegenwirkt.
Eine gemäß den Ansprüchen 11 und 12 als Schraubenfeder ausgebildete Strangfeder weist von Haus aus einen optimalen Querschnitt für die Zwecke der Erfindung auf und ist auch bei Erhitzung noch ausreichend elastisch.
Um die Bruchgefahr insbesondere im Bereich des Überganges von den glatten Rohrteilen zum Wellfederrohr herabzusetzen, sind die Maßnahmen nach Anspruch 13 vorteilhaft.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt F i g. 1 eine teilweise geschnittene schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Auspuffleitung und F i g. 2 eine vergrößerte, teilweise aufgebrochene Seitenansicht der Auspuffleitung nach Fig. 1 im Bereich des Wellfederrohres.
Nach der Zeichnung schließt sich an den Auspuff-Motorflansch 19 zunächst ein zweifach gekrümmter glatter zylindrischer Rohrteil 16 einer Kraftfahrzeug-Auspuffleitung an, der in einem möglichst geringen Abstand zum Motorflansch 19 mit dem vorderen Anschlußstutzen 24 eines Wellfederrohrs 14 geringerer Wandstärke verbunden ist. Die Länge des Wellfederrohres beträgt ca. 20 cm. Am hinteren Ende ist das Wellfederrohr 14 über einen hinteren Anschlußstutzen 25 mit einem glatten Rohrteil 26 der Auspuffleitung verbunden, das über den Auspuff-Schalldämpfertopf 20 schließlich zur Auspuffmündung 21 am Ende des Fahrzeuges führt.
Während sich zwischen dem Motorflansch 19 und dem Wellfederrohr 14 keine Verbindungselemente zwischen dem glatten Rohrteil 16 und der Fahrzeugkarosserie bzw. dem Fahrzeugrahmen befinden, ist das sich an das Wellfederrohr 14 anschließende glatte Rohrteil 26 mittels über die Länge verteilter Gummibefestigungselemente 22 am Fahrzeugrahmen von unten aufgehängt.
Nach den Fig. 1 und 2 sind die Rohrwellen 11 des Wellfederrohres 14 schraubenförmig um die Achse 23 der Auspuffleitung herumgewickelt, wobei die hierbei entstehenden Schraubenrippen 18 radial nach außen über die durch die glatten zylindrischen Anschlußstutzen 24, 25 bestimmte Umfangsfläche vorstehen, während die Rohrrillen 12, also die Minima der Rohrwellen 11 in Richtung der Achse 23 etwa mit den glatten Anschlußstutzen 24,25 ausgerichtet sind.
Der Verlauf der durch die Rohrrippen 18 und die Rohrrillen 12 gebildeten Rohrwellen 11 ist annähernd sinusförmig.
In die Schraubenrillen 12 ist eine als Schraubenfeder ausgebildete Strangfeder 13 hineingewickelt, deren Enden 15 mit Laschen 17 fest verbunden sind, die im unmittelbaren Anschluß an die letzte Schraubenrippe 18 mit den glatten Anschlußstutzen 24, 25 in geeigneter Weise verbunden sind.
Die Strangfeder 13 steht entlang ihrer Längsrichtung unter einer Zugvorspannung, so daß die einzelnen Windungen der Schraubenfeder 13 in Richtung der Pfeile f in F i g. 2 radial nach innen gerichtete Stabilisierungskräfte auf die Schraubenrillen 12 der Rohrwellen 11 ausüben. Hierdurch wird ein erheblicher mechanischer Stabilisierungseffekt erzielt, ohne daß die federnden Eigenschaften des relativ dünn ausgebildeten Materials des Wellfederrohrs 14 beeinträchtigt werden.
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Claims

Patentansprüche: 1. Auspuffleitung mit einem entlang einer vorbestimmten Länge eingesetzten Wellfederrohr für Kraftfahrzeuge und beidseitig anschließenden glatten Rohrteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwellen (11) des aus sehr dünn ausgebildetem Blechmaterial bestehenden Wellfederrohres (14) schraubenförmig angeordnet sind und daß eine warmfeste Strangfeder (13) innerhalb der Schraubenrillen (12) angeordnet und um das Wellfederrohr (14) herumgewickelt ist.
2. Auspuffleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Strangfeder (13) an den beidseitig an das Wellfederrohr (14) anschließenden glatten Anschlußstutzen (24, 25) befestigt sind.
3. Auspuffleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangfeder (13) aus einem schweißbaren Material besteht.
4. Auspuffleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der Strangfeder (13) jeweils eine flache Lasche (17) befestigt ist, die flach mit dem zugeordneten glatten Anschlußstutzen (24, 25) verbunden ist.
5. Auspuffleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangfeder (13) in ihrer Längsrichtung unter einer Zugvorspannung steht.
6. Auspuffleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugvorspannung einen Wert hat, der einer Längszugkraft zwischen 2 kp und 5 kp entspricht.
7. Auspuffleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Strangfeder (13) kreisförmig und der Querschnitt der Schraubenrillen (12) im wesentlichen halbkreisförmig ist.
8. Auspuffleitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der Schraubenrillen (12) 3 mm bis 10 mm und vorzugsweise etwa 5 mm beträgt.
9. Auspuffleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Querschnittsfläche der Strangfeder (13) gleich dem Krümmungsradius der Schraubenrillen (12) der Rohrwellen (11) ist.
10. Auspuffleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand der Scheitel der Schraubenrillen (12) und der dazwischen liegenden Schraubenrippen (18) das 1,5- bis 2,5- und insbesondere etwa das 2fache des Durchmessers der Strangfeder (13) beträgt.
11. Auspuffleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangfeder (13) eine Schraubenfeder ist.
12. Auspuffleitung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder aus Federstahldraht besteht.
13. Auspuffleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwellen (11) von beiden Enden des Wellfederrohres (14) in ihrer Längsrichtung stetig aus der den glatten Anschlußstutzen (24, 25) entsprechendem Umfangsflächen radial nach außen bzw. innen hervortreten, und innerhalb des ersten Schraubenganges die volle Wellenhöhe erreichen.

Die Erfindung betrifft eine Auspuffleitung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Auspuffleitungen (DE-OS 22 56 718, DE-PS 26 55 091) dienen in erster Linie dazu, Relativbewegungen zwischen dem glatten Rohrteil, welches an den Motor angeflanscht ist, und dem zum Heck des Fahrzeuges führenden glatten Rohrteil elastisch und dämpfend aufzunehmen. Der hinter dem Wellfederrohr angeordnete Teil der Auspuffleitung ist im allgemeinen mittels Gummielementen unterhalb des Fahrzeuges aufgehängt. Durch das zwischengeschaltete Wellfederrohr wird die Übertragung von Motorschwingungen auf den hinteren Teil der Auspuffleitung und auf die Karosserie des Fahrzeuges erheblich herabgesetzt.

Um jedoch den Erschütterungen im rauhen Fahrbetrieb standzuhalten und eine ausreichende Stabilität der gesamten Auspuffleitung zu gewährleisten, müssen die Wellfederrohre bei den bekannten Auspuffleitungen relativ steif ausgebildet werden, was den durch das Welle~ derrohr bezweckten geräuschdämmenden Effekt nur in begrenztem Maße zur Auswirkung kommen läßt.

Man hat zwar schon versucht, die Festigkeit bzw.

Steifigkeit der Wellfederrohre der bekannten Auspuffleitungen entweder dadurch zu erhöhen, daß die Wandstärke des Wellfederrohres von seinen Außendurchmessern in Richtung auf seine Innendurchmesser zunimmt (DE-OS 22 56 718) oder daß wenigstens auf der Abgaszutrittsseite des Leitungselementes der axiale Wellenabstand vergrößert und/oder die Wellenhöhe verringert ist (DE-OS 2655091). Abgesehen davon, daß diese Maßnahmen dennoch eine gewisse Mindeststeifigkeit des Wellfederrohres erfordern, ist der für ihre Verwirklichung erforderliche Aufwand sehr hoch, denn sowohl das Vorsehen unterschiedlicher Wellenabstände und/ oder Wellenhöhen als auch die Änderung der Wandstärke innerhalb der Wellungen erschweren die Herstellung der bekannten Wellfederrohre erheblich.

Weiter ist bereits eine Auspuffleitung für Verbrennungsmotoren mit einem perforierten Innenrohr, einem hierzu koaxial verlaufenden Außenrohr und einer den Zwischenraum zwischen Innen- und Außenrohr ausfüllenden Dämmschicht bekannt (DE-OS 25 08 984), bei der das Innen- und das Außenrohr als flexible Metallwellrohre ausgebildet sind und der Verbund zwischen den beiden Rohren und der Dämmschicht durch die Wellung gegeben ist. Gegebenenfalls kann in der Dämmschicht noch ein Abstandshalter zwischen den beiden Rohren angeordnet sein. Ein weiteres bekanntes doppelwandiges Auspuffrohr (DE-OS 23 27 926) besteht aus einem verhältnismäßig dickwandigen Innenrohr und einem äußeren flexiblen Harmonika-Metallschlauch, der durch ein wendeförmiges Distanzstück von dem Innenrohr auf Abstand gehalten ist. Der Herstellungsaufwand für doppelwandige Rohre ist jedoch sehr erheblich; sie sind außerdem relativ schwer und wesentlich weniger elastisch als einwandige Wellfederrohre der eingangs genannten Gattung, von denen die Erfindung ausgeht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Auspuffleitung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der die Körperschallübertragung vom Motor auf die Karosserie erheblich herabgesetzt ist, ohne daß die Festigkeit des eingesetzten Wellfederrohres auf einen zu geringen Wert reduziert werden muß.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 vorgesehen.