DE3702243A1 - Flexible abgasleitung fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine flexible Abgasleitung für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem zwischen Rohranschlußstücken angeordneten und daran fest­ gelegten inneren und äußeren, ggf. zusammen mit einem Dichtungsmittel gewickelten und längenver­ änderbaren Metallschlauch sowie einer zwischen diesen angeordneten Isolierlage aus wärmedämmen­ dem und schallabsorbierendem, hitzebeständigem Material.

Derartige flexible Abgasleitungen werden in der Regel als Zwischenstücke in die im übrigen starre Abgasleitung eingebaut, um Bewegungen und Schwin­ gungen aufzunehmen und von der Weiterleitung an benachbarte Bauteile abzukoppeln, wie sie durch die elastische Lagerung der Antriebsmaschine, Er­ schütterungen des Fahrzeuges, temperaturänderungs­ bedingte Längenänderungen etc. entstehen. Dabei tritt neben der Eigenschaft der Flexibilität in zunehmendem Maße die Frage der Wärmedämmung, der Schallabsorbtion und der Dichtheit gegen Austritt von Abgasen in den Vordergrund, insbesondere in Verbindung mit Katalysatorfahrzeugen und ver­ schärften Bestimmungen hinsichtlich Schall- und Abgasemission.

Bei den eingangs genannten Abgasleitungen ist die Isolierlage lose zwischen innerem und äußerem Metallschlauch eingelegt, was zur Folge hat, daß sie betriebsbedingte Längenänderungen dieser Me­ tallschläuche und damit der Abgasleitung nicht mitmachen kann. Vielmehr stellt sie sich während des Betriebes auf die kürzeste Länge der Abgaslei­ tung ein bzw. wird auf diese zusammengedrückt, so daß unter allen anderen Betriebsbedingungen zumindest an einem Ende der Raum zwischen den bei­ den Metallschläuchen nicht mit der Isolierlage ausgefüllt ist, wodurch eine Unterbrechung der Wärmeisolierung entsteht und außerdem ein Durch­ tritt für leckgehendes Abgas verbunden mit den damit einhergehenden Pfeifgeräuschen etc., so daß insoweit die erwähnten Anforderungen hinsicht­ lich Wärmeisolierung und Emissionsschutz von der bekannten Abgasleitung nicht mehr erfüllt wer­ den können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Abgas­ leitung der eingangs genannten Art derart zu gestal­ ten, daß die gewünschte Funktionsfähigkeit der Isolierlage über die gesamte Länge der Abgaslei­ tung stets vollständig gewährleistet ist unabhän­ gig davon, welchen Längenzustand die Abgasleitung innerhalb des Betriebes jeweils einnimmt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Isolierlage längenveränderbar ausgebildet und endständig zusammen mit den Metallschläuchen an den Anschlußstücken festgelegt ist.

Diese erfindungsgemäßen Maßnahmen haben die Wirkung, daß die Isolierlage sämtliche Längenänderungsbe­ wegungen der Abgasleitung zwangsweise mitmacht bzw. mitmachen kann, da sie vermöge ihres längen­ veränderbaren Aufbaues dazu in der Lage ist und andererseits durch ihre endständige Festlegung an den Rohrstutzen auch nicht die Möglichkeit hat, sich Längenänderungen zu entziehen. Damit ist die je nach Wahl des Materials für die Isolierlage gegebene Funktion hinsichtlich Wärme­ dämmung, Schallabsorbtion und Dichtigkeit stets über die gesamte Länge der Abgasleitung in gleich­ bleibendem Maße gewährleistet, ohne daß dazu ein besonders ins Gewicht fallender technischer Auf­ wand oder gar ein zusätzliches Platzbedarf erfor­ derlich wäre.

Zweckmäßig kann es sein, daß die Isolierlage als ggf. mehrlagiger Geflechts- oder Gewebestrumpf aus Glasfasern, Silikatfasern od. dgl. Isoliermaterial ausgebildet ist. Ein solcher Geflechts- oder Ge­ webestrumpf ist in dem hier notwendigen Maß län­ genänderbar, ohne daß seine ggf. durch mehrlagige Ausbildung geschaffene Dichtheit, Wärmeisolations­ fähigkeit und Schallabsorbtionsfähigkeit verlo­ rengeht.

Es besteht jedoch ebenso die Möglichkeit, daß die Isolierlage aus einem Band eines Glasfaser-, Silikatfaser- od. dgl. -geflechtes, -gewebes, -ge­ wirkes oder -vlieses schraubengangförmig gewickelt ist, wodurch sich hinsichtlich der Bereitstellung des geeigneten Isoliermaterials sowie dessen Ver­ arbeitung eine erhebliche Vereinfachung und Anpas­ sungsfähigkeit an unterschiedliche Längen und Durchmesser von Abgasleitungen ergeben kann.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Isolierlage aus Keramikpapier oder -pappe besteht, wobei auch hier die Isolierlage aus einem Band des genannten Materials durch dessen schrauben­ gangförmiges Wickeln hergestellt sein kann. Mit diesem Material lassen sich insbesondere hohe Dich­ tigkeit und Temperaturbeständigkeit der Isolier­ lage gewährleisten.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es besonders zweckmäßig, daß die Isolierlage bei ent­ sprechendem radialem Abstand der Metallschläuche über ihre Längserstreckung wellenförmig oder ziehharmo­ nikaartig profiliert ist, wobei im Falle einer aus einem Band gewickelten Isolierlage das Band zu einem Einhakprofil profiliert und dann als Schlauch gewickelt sein kann.

Auf diese Weise ist eine besonders große Längen­ änderbarkeit der Isolierlage gegeben, ohne daß dazu das Material der Isolierlage in sich eine Streckung oder Stauchung erfährt, so daß auch diesbezüglich eine Beeinflussung der Eigenschaf­ ten des Isoliermaterials hinsichtlich Dichtheit, Schallabsorbtionsfähigkeit etc. vermieden ist. Außerdem ergibt sich durch die Profilierung der Isolierlage zwischen dieser und den beidseitigen Metallschläuchen ein Luftvolumen, das in erheb­ lichem Maße zusätzlich die wärmeisolierenden und schallabsorbierenden Wirkungen der Isolierlage unter­ stützen bzw. ergänzen kann.

Was die eingangs erwähnten Metallschläuche be­ trifft, so können diese als Agraffschläuche aus­ gebildet sein, durch deren große Längenänderbar­ keit bei Aufrechterhaltung insbesondere ihrer vorgegebenen Dichtigkeit eine hohen Anforderungen genügende Abgasleitung für große Bewegungsspiel­ räume geschaffen ist. Selbstverständlich besteht jedoch je nach den einzelnen Anforderungen auch die Möglichkeit, nur einen der beiden Metall­ schläuche als Agraffschlauch auszubilden, während der andere Metallschlauch beispielsweise aus einem stufenförmig vorprofilierten Band zu einem Schlauch mit schuppenförmig ineinandergreifen­ den Windungen gewickelt sein kann oder als Ge­ flechtsschlauch ausgebildet sein kann.

Was die endständige Montage der Abgasleitung be­ trifft, so ist es zweckmäßig, daß das jeweilige Ende der Metallschläuche zusammen mit dem zuge­ ordneten Ende der Isolierlage mittels Durchmes­ serreduzierung einer endständig aufgesetzten Me­ tallhülse auf dem zugeordneten Rohranschlußstück aufgepreßt ist, womit ein dauerhafter, dichter und die Isolierlage unverlierbar fassender An­ schluß geschaffen ist. Soweit die Isolierlage wel­ lenförmig od. dgl. profiliert ist, wird sie selbstverständlich im Bereich der Metallhülse zu­ sammengedrückt, was jedoch eine funktionelle Be­ einträchtigung nicht bedeutet, da in diesem Be­ reich auch der äußere und innere Metallschlauch seine Längenänderbarkeit verliert.

Hier kann jedoch insbesondere für wellenförmig od. dgl. profilierte Isolierlagen vorgesehen sein, daß zwischen äußerem Metallschlauch bzw. innerem Metallschlauch und Isolierlage noch zusätzlich eine Zwischenhülse aus Metall eingesetzt und unter Durchmesserreduzierung mitverpreßt ist. Diese Zwischenhülse schafft einen gewissen radia­ len Abstand zwischen innerem und äußerem Metall­ schlauch auch im Bereich des jeweiligen Rohran­ schlußstückes, so daß die Metallschläuche über ihre gesamte Länge einschließlich der Endbefe­ stigung den gegenseitigen radialen Abstand beibe­ halten, der für die gewellte od. dgl. profilierte Isolierlage vorgesehen ist.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, daß zum Verpres­ sen das Rohranschlußstück gleichzeitig einer ra­ dialen Aufweitung unterzogen wird, so daß nicht die gesamte für die Anschlußverbindung erforder­ liche Radialänderung über die Metallhülse und ggf. die Zwischenhülse durchgeführt werden muß, diesen vielmehr das Rohranschlußstück quasi von innen entgegenkommt, wodurch die Herstellung der Anschlußverbindung, insbesondere hinsichtlich der aufzuwendenden Kräfte vereinfacht und damit auch die Herstellung einer gleichbleibenden, gu­ ten Qualität der Anschlußverbindung sicherge­ stellt ist.

Schließlich kann vorgesehen sein, daß die freien Enden der Metallhülse und der Zwischenhülse unter­ einander und mit dem Rohranschlußstück durch Schweißung oder Lötung verbunden sind, um hier auch für lange Betriebszeiten einem eventuellen Lockern der An­ schlußverbindung entgegenzuwirken und damit der erfindungsgemäßen Abgasleitung eine hohe Standzeit zu geben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erge­ ben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen, die auf der Zeichnung darge­ stellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Anschlußende einer Abgasleitung im axialen Halbschnitt;

Fig. 2 eine abgewandelte Bauform in der Dar­ stellung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine weitere Abwandlung einer Abgas­ leitung in der Darstellung gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 bis 8 verschiedene weitere Gestaltungen der Abgasleitung im axialen Halbschnitt ohne Anschlußenden.

Fig. 1 zeigt ein Rohrstück 1 aus Metall mit nach rechts hin durch zweifache Abtreppung reduziertem Durchmesser. Auf das rechte Ende des Rohrstüc­ kes 1 ist ein innerer Metallschlauch 2 aufgescho­ ben, der von einer Isolierlage 3 umgeben ist, wel­ che durch schraubengangförmiges Wickeln eines zickzackförmig bzw. harmonikaartig profilierten Bandes aus Keramikpapier hergestellt ist, wobei sich benachbarte Bandkanten über einen gewissen Bereich überlappen, wie bei 4 ersichtlich.

Die Isolierlage 3 ist selbst von einem äußeren Metallschlauch 5 in Form eines gewickelten Agraff­ schlauches umgeben, dessen Innendurchmesser um so vieles größer als der Außendurchmesser des Agraff­ schlauches 2 ist, daß die Isolierlage 3 sich zwi­ schen den beiden Metallschläuchen ungehindert in Axialrichtung bewegen kann.

Im Bereich des rechten Endes des Rohranschluß­ stückes 1 ist die Isolierlage 3 von einer Zwi­ schenhülse 6 und der Agraffschlauch 5 von einer Metallhülse 7 umgeben, wobei diese Teile und das Ende des Rohrstückes 1 zusammen mit den zwischen ihnen liegenden Enden der Agraffschläuche 2 und 5 sowie der Isolierlage 3 radial zu einem festen Verbund verpreßt sind. Dabei wird die Profilierung sowohl der Isolierlage 3 als auch der Agraffschläuche 2 und 5 zusammengedrückt. Um dieser Anschlußbefestigung eine zusätzliche Haltbarkeit zu geben, sind außerdem die Zwischenhülse 6 und die Metallhülse 7 durch eine Schweißung 8 mit dem Rohranschlußstück 1 verbunden, wobei die erste Abtreppung 9 des Rohranschlußstückes 1 der Schweißverbindung zur Reduzierung deren Masse entgegenkommt.

Wie ersichtlich, ist der in Fig. 1 dargestellte Leitungs­ aufbau in weitem Maße längenänderbar im Rahmen der Axialbeweglichkeit der Agraffschläuche 2 und 5, wobei die Isolierlage 3 alle Längenänderungen mitausführen kann, ohne sich dabei von den Anschlußenden lösen zu müssen, deren anderes man sich in der mit der Darstel­ lung vergleichbaren Weise am rechten Ende der Leitung vorstellen muß.

Fig. 2 zeigt grundsätzlich den gleichen Aufbau aus in­ nerem Agraffschlauch 10, profilierter Isolierlage 11 und äußerem Agraffschlauch 12, wobei hier jedoch das Rohranschlußstück 13 nur einmal abgetreppt ist, während die äußere Metallhülse 14 auf der dem Rohranschlußstück 13 zugewandten Seite eine radiale Verjüngung 15 aufweist, um dort die Kammer 40 abzuschließen, in der die Enden der Metallschläuche 10 und 12, der Isolierlage 11 sowie die Zwischenhülse 16 angeordnet sind. Die Kammer 40 kann zusätzlich mit Isoliermaterial oder Lötpulver gefüllt sein, um auf diese Weise eine stirnseitige Abdichtung der zwischen Rohranschlußstück 13 und Metallhülse 14 eingefangenen Teile zu gewährleisten.

Auch bei dem Beispiel gemäß Fig. 2 werden die Teile im Bereich der erwähnten Kammer 40 radial miteinander verpreßt, wobei die radiale Verformung nicht nur zu La­ sten der Metallhülse 14 sowie der Zwischenhülse 16 gehen muß, sondern teilweise auch durch radiale Aufweitung des Endes des Rohranschlußstückes 13 aufgebracht wer­ den kann. Soweit in der genannten Weise die Kammer 40 mit Lötpulver gefüllt wurde, kann dies anschließend durch induktive Erwärmung verflüssigt werden.

Auch bei dem Beispiel gemäß Fig. 3 ist ein innerer Agraffschlauch 17, eine diesen umgebende Isolierlage 18 mit zickzackförmiger Profilierung sowie ein äußerer Agraffschlauch 19 ersichtlich, die endständig mittels einer Metallhülse 20 und einer Zwischenhülse 21 mit dem rechten Ende eines Rohranschlußstückes 22 ver­ preßt sind. Hier sind jedoch Metallhülse 20 und Ende des Agraffschlauches 19 gegenüber der Zwischenhülse 21 und Ende des Agraffschlauches 17 derart zurückgesetzt, daß Agraffschlauch 19 und Metallhülse 20 durch eine Schweißnaht 23 zusätzlich mit der Zwischenhülse 21 ver­ bunden werden können, die ihrerseits dann bei 24 an das Rohranschlußstück 22 angeschweißt ist.

Die Fig. 4 bis 8 zeigen Varianten des durch inneren und äußeren Metallschlauch einerseits und Isolierlage andererseits gebildeten Aufbaues der Abgasleitung.

So zeigt Fig. 4 einen inneren Agraffschlauch 25 und einen äußeren Agraffschlauch 26, während die Isolierlage 27 aus einem Band aus Keramikpapier gewickelt ist, daß treppenförmig vorprofiliert ist, so daß die einzelnen Bandwindungen schup­ penförmig ineinandergreifen und so die gewünschte Längenänderbarkeit der Isolierlage 27 gegeben ist, ohne daß ihre Geschlossenheit hinsichtlich Wärme­ isolierung, Dichtigkeit und Schallabsorbtion ver­ lorengehen könnte.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist zwischen einem inneren Agraffschlauch 28 und einem äußeren Agraffschlauch 29 eine Isolierlage 30 beispiels­ weise aus Keramikpapier angeordnet, die nach Art eines ringförmig oder schraubengangförmig gewellten Metallschlauches profiliert ist und damit die ge­ wünschte Längenänderbarkeit aufweist.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist zwischen innerem Agraffschlauch 31 und äußerem Agraffschlauch 32 eine Isolierlage 33 angeordnet, die durch schraubengangförmiges Wickeln eines S- förmig vorprofilierten Bandes beispielsweise aus Keramikpapier nach Art eines Hakenschlauches ge­ wickelt ist, dessen einzelne Windungen sich gegen­ seitig innerhalb der durch das Hakenprofil gegebenen Axialfreiheit bewegen können.

Gemäß Fig. 7 ist ein innerer Agraffschlauch 34 von einer Isolierlage 35 umgeben, die beispiels­ weise ein Strumpf, ein Gewebe oder ein Geflecht aus Glasfasern oder Silikatfasern sein kann, eben­ so jedoch auch durch ein Vlies dieses Materials dargestellt sein kann, dem durch entsprechende Herstellung die gewünschte Längenänderbarkeit ge­ geben ist. Der äußere Metallschlauch 36 ist hier durch einen Schlauch aus Metalldrahtgeflecht gegeben.

Schließlich zeigt Fig. 8 eine Isolierlage 37 der anhand der Fig. 7 erläuterten Art, die außen von einem Agraffschlauch 38 umgeben ist, während der innerhalb der Dichtlage 37 angeordnete Metall­ schlauch 39 durch schraubengangförmiges Wickeln eines gestuft profilierten Metallbandes herge­ stellt ist, dessen einzelne Windungen schuppen­ förmig ineinandergreifen und dadurch die ge­ wünschte Längenänderbarkeit des Metallschlau­ ches 39 gewährleisten.

Bezüglich aller Ausführungsformen ist als wesentlich noch einmal zu betonen, daß zwischen innerem Me­ tallschlauch und äußerem Metallschlauch jeweils der radiale Abstand so gewählt sein muß, daß die zwischen den beiden Schläuchen angeordnete Iso­ lierlage in ihrer Beweglichkeit nicht behindert ist, also gegenüber den Metallschläuchen keiner übermäßigen Reibungsbeanspruchung ausgesetzt ist. Darüber hinaus können selbstverständlich die aus den Fig. 1 bis 8 ersichtlichen konstruktiven Einzelheiten, insbesondere hinsichtlich der Schlauchanordnung untereinander variiert werden.

Claims (13)

1. Flexible Abgasleitung für Kraftfahrzeuge, be­ stehend aus einem zwischen Rohranschlußstücken angeordneten und daran festgelegten inneren und äußeren, ggf. zusammen mit einem Dichtungsmittel gewickelten und längenveränderbaren Metallschlauch sowie einer zwischen diesen angeordneten Isolier­ lage aus wärmedämmendem und schallabsorbierendem, hitzebeständigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierlage (3, 11, 18, 27, 30, 33, 35, 37) längenveränderbar ausgebildet und endständig zusammen mit den Metallschläuchen (2, 5; 10, 12; 17, 19; 25, 26; 28, 29; 31, 32; 34, 36; 38, 39) an den Rohranschlußstücken (1, 13, 22) festgelegt ist.

2. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Isolierlage (3, 11, 18, 27, 30, 33, 35, 37) als ggf. mehrlagiger Geflechts- oder Gewebestrumpf aus Glasfasern, Silikatfasern od. dgl. Isoliermaterial ausgebildet ist.

3. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Isolierlage (3, 11, 18, 27, 30, 33, 35, 37) aus einem Band eines Glasfaser-, Sili­ katfaser- od. dgl. -geflechtes, -gewebes, -gewir­ kes oder -vlieses schraubengangförmig gewickelt ist.

4. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Isolierlage (3, 11, 18, 27, 30, 33, 35, 37) aus Keramikpapier bzw. -pappe besteht.

5. Abgasleitung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Isolierlage aus einem Band aus Keramikpapier bzw. -pappe schraubengangförmig ge­ wickelt ist.

6. Abgasleitung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolier­ lage (3, 11, 18, 30) bei entsprechendem radialem Abstand der Metallschläuche (2, 5; 10, 12; 17, 19; 28, 29) über ihre Längserstreckung wellenförmig oder ziehharmonikaartig profiliert ist.

7. Abgasleitung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Isolierlage (33) bei entspre­ chendem radialem Abstand der Metallschläuche (31, 32) als Schlauch mit Einhakprofil profiliert und gewickelt ist.

8. Abgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Metallschläuche als Agraff­ schläuche (2, 5; 10, 12; 17, 19; 25, 26; 28, 29; 31, 32; 34, 38) ausgebildet sind.

9. Abgasleitung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das jewei­ lige Ende der Metallschläuche (2, 5; 10, 12; 17, 19) zusammen mit dem zugeordneten Ende der Iso­ lierlage (3, 11, 18) mittels Durchmesserreduzie­ rung einer endständig aufgesetzten Metallhülse (7, 14, 20) auf dem zugeordneten Rohranschlußstück (1, 13, 22) aufgepreßt ist.

10. Abgasleitung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen äußerem Metallschlauch (19) bzw. innerem Metallschlauch (2, 10) und Isolier­ lage (18, 3, 11) eine Zwischenhülse (21, 6, 16) aus Metall eingesetzt und unter Durchmesserredu­ zierung mitverpreßt ist.

11. Abgasleitung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verpressen das Rohran­ schlußstück (1, 13, 22) gleichzeitig einer radialen Aufweitung unterzogen wird.

12. Abgasleitung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Me­ tallhülse (7, 20) und der Zwischenhülse (6, 21) untereinander und mit dem Rohranschlußstück (1, 22) durch Schweißung (8, 23, 24) oder Lötung verbunden sind.

13. Abgasleitung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen den zugeordne­ ten Enden von Metallschläuchen (10, 12), Isolier­ lage (11) und ggf. Zwischenhülse (16) einerseits und benachbarter Wandung von Rohranschlußstück (13) und Metallhülse (14) andererseits bestehender Hohlraum (40) mit Isoliermaterial oder Lötmaterial ausgefüllt ist.