DE3809324A1

DE3809324A1 - EXHAUST SYSTEM FOR MOTOR VEHICLES

Info

Publication number: DE3809324A1
Application number: DE3809324A
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl Ing Reuther; Harald Dipl Ing Bressler
Original assignee: Heinrich Gillet GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 1988-03-19
Filing date: 1988-03-19
Publication date: 1989-09-28
Also published as: EP0334168A1; DE58900121D1; EP0334168B1; ES2023517B3

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für Kraftfahrzeuge, die wenigstens teilweise von einer Isolierschale umgeben ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an exhaust system for motor vehicles, which is at least partially surrounded by an insulating shell, according to the preamble of claim 1.

In bestimmten Fällen ist es erforderlich und üblich, Teile der Abgasanlage, beispielsweise Töpfe, Katalysatorgehäuse, Rohre und dergleichen, thermisch zu isolieren. Hierzu wird zunächst eine Isolierschicht aus Mineralwolle oder keramischem Vlies etc., aufgelegt, die außen von einem Blechmantel umhüllt, gehalten und geschützt wird. Die Enden des Blechmantels werden entweder beidseitig oder - wenn erhebliche thermische Ausdehnungsdifferenzen zwischen Abgasanlage und Blechmantel zu erwarten sind - einseitig mit der Abgasanlage durch mehrere Heftschweißpunkte verbunden.In certain cases, parts are required and common the exhaust system, for example pots, catalyst housing, Insulate pipes and the like. This will first an insulating layer made of mineral wool or ceramic fleece, etc., the outside of one Sheet metal jacket is wrapped, held and protected. The ends of the sheet metal jacket are either on both sides or - if significant differences in thermal expansion between Exhaust system and sheet metal jacket are to be expected - on one side with the exhaust system is connected by several tack welding spots.

Die Erfahrung zeigt, daß diese Schweißstellen sehr schnell zerstört werden, so daß der Blechmantel sich frei gegenüber der Isolierschicht und der Abgasanlage bewegen kann. Bedingt durch Motorschwingungen, Abgaspulsationen, Fahrbahnunebenheiten und dergleichen führt der lose Blechmantel Relativbewegungen aus gegenüber der Isolierschicht und der Abgasanlage. Zunächst wird die Isolierschicht dadurch beschädigt und verliert ihre Wirkung. Weiterhin kommt es zu nicht unerheblichen Klappergeräuschen. Außerdem können Feuchtigkeit und Schmutz in den Raum zwischen Abgasanlage und Isolationsblechmantel gelangen und unerwünschte Korrosionen auslösen.Experience shows that these welds very quickly be destroyed, so that the sheet metal jacket facing each other freely the insulation layer and the exhaust system can move. Conditionally due to engine vibrations, exhaust gas pulsations, Bumps and the like leads the loose Sheet metal relative movements from compared to the Insulating layer and the exhaust system. First, the The insulating layer is damaged and loses its effect. There are also not inconsiderable rattling noises. It can also allow moisture and dirt to enter the space between Exhaust system and insulation sheet jacket get and trigger unwanted corrosion.

Die geringe Haltbarkeit der üblichen Schweißverbindungen hat mehrere Gründe. Hier ist einmal zu nennen die unterschiedliche Materialdicke der Abgasanlage, meist ca. 2 mm, und des Blechmantels, meist nur 0,5 mm, ferner die Tatsache, daß die Bleche meist aus unterschiedlichen Materialien bestehen und weiter daß der äußere Blechmantel mit einer Aluminiumschicht zur Korrosionsvermeidung belegt ist.Has the low durability of the usual welded joints several reasons. Here is the one different material thickness of the exhaust system, usually approx. 2 mm, and the sheet metal jacket, usually only 0.5 mm, further the The fact that the sheets are usually made of different Materials exist and further that the outer sheet metal jacket coated with an aluminum layer to prevent corrosion is.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbindung zwischen der Abgasanlage und dem Blechmantel der Isolierschale in jeder Beziehung zu verbessern.The present invention is based on the object Connection between the exhaust system and the sheet metal jacket of the Insulating shell to improve in every respect.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.This problem is solved by the characteristic features of claim 1.

Damit ergeben sich die Vorteile, daß mögliche Relativbewegungen zwischen Blechmantel und Abgasanlage auf ein Minimum reduziert sind, wodurch die Lebensdauer des Isoliermaterials positiv beeinflußt wird, daß Klappergeräusche ganz entfallen, daß Schweißverbindungen, wenn sie vorgesehen sind, haltbar ausfallen, daß Schweißverbindungen aber auch ganz entfallen können, daß auch Isoliermaterial, welches mechanisch weniger stabil ist, verwendet werden kann und vor allem, daß die Verbindung zwischen Blechschale und Abgasanlage praktisch dicht ist, so daß weder Wasser noch Schmutz eindringen oder Isoliermaterial herausfallen kann.This has the advantages that possible Relative movements between sheet metal jacket and exhaust system are reduced to a minimum, reducing the life of the Insulating material is positively influenced that Rattling noises completely eliminated that welded connections, if they are intended to be durable, that But welded joints can also be dispensed with entirely Insulating material that is mechanically less stable, can be used and especially that the connection between sheet metal shell and exhaust system is practically tight, so that neither water nor dirt penetrate or insulating material can fall out.

Ausgestaltungen der Erfindung im Bereich des Festlagers mit Materialverstärkung sind Gegenstand der Unteransprüche, wobei die Unteransprüche 2 und 3 Lösungen mit Schweißverbindungen, die Unteransprüche 4 und 5 Lösungen ohne Schweißverbindung und Unteranspruch 6 eine kombinierte Lösung zeigen.Embodiments of the invention in the area of the fixed bearing Reinforcement are the subject of the dependent claims, wherein dependent claims 2 and 3 solutions with welded joints, the sub-claims 4 and 5 solutions without a welded joint and sub-claim 6 show a combined solution.

Ausgestaltungen der Erfindung im Bereich des Loslagers sind Gegenstand der Unteransprüche 7 bis 10, wobei die Unteransprüche 9 und 10 Lösungen aufzeigen, die die Bewegung des Endes des Blechmantels, hervorgerufen durch thermische Ausdehnungsdifferenzen, durch Motorschwingungen, durch Abgaspulsationen usw., begrenzen.Embodiments of the invention are in the area of the floating bearing Subject of the claims 7 to 10, wherein the Subclaims 9 and 10 show solutions that move the end of the sheet metal jacket, caused by thermal Expansion differences, by engine vibrations, by Limit exhaust gas pulsations etc.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigenBased on the drawing, the invention in the form of Embodiments are explained in more detail. Show it

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines isolierten Schalldämpfergehäuses als Teil einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge, Fig. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of an insulated muffler housing as part of an exhaust system for motor vehicles,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines isolierten Schalldämpfergehäuses als Teil einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge, Fig. 2 is a longitudinal section through a second embodiment of an insulated muffler housing as part of an exhaust system for motor vehicles,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines isolierten Schalldämpfergehäuses als Teil einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge, Fig. 3 shows a longitudinal section through a third embodiment of an insulated muffler housing as part of an exhaust system for motor vehicles,

Fig. 4 einen auszugsweisen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform eines isolierten Schalldämpfergehäuses als Teil einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge im Bereich eines Festlagers, Fig. 4 shows an excerpt of a longitudinal section through a fourth embodiment of an insulated muffler housing as part of an exhaust system for motor vehicles in the region of a fixed bearing,

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Ausführungsform der Fig. 4 entlang der Linie V-V, Fig. 5 shows a cross section through the embodiment of Fig. 4 taken along line VV,

Fig. 6 einen auszugsweisen Längsschnitt durch eine fünfte Ausführungsform eines isolierten Schalldämpfergehäuses als Teil einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge im Bereich eines Festlagers und Fig. 6 is a partial longitudinal section through a fifth embodiment of an insulated silencer housing as part of an exhaust system for motor vehicles in the area of a fixed bearing and

Fig. 7 einen Querschnitt durch die Ausführunsform der Fig. 6 entlang der Linie VII-VII. Fig. 7 shows a cross section through the embodiment of Fig. 6 along the line VII-VII.

In Fig. 1 erkennt man einen Längsschnitt durch ein Gehäuse 1, beispielsweise eines Schalldämpfers oder Katalysators, welches mit abgasführenden Rohren 2 eingangsseitig und ausgangsseitig verbunden ist. Das Gehäuse 1 ist mit einer Isolierschale umgeben, die aus einer Isolierschicht 3, und einem dünnen Blechmantel 4 besteht.In Fig. 1 it can be seen a longitudinal section through a housing 1, for example, a muffler or catalytic converter, which is connected on the input side and the output side with flue gas-conducting tubes 2. The housing 1 is surrounded by an insulating shell, which consists of an insulating layer 3 and a thin sheet metal jacket 4 .

Die mechanische Verbindung zwischen Blechmantel 4 und den abgasführenden Rohren 2 der Abgasanlage erfolgt auf der linken Seite durch ein Festlager 6, auf der rechten Seite durch ein Loslager 7. Das Loslager 7 erlaubt den spannungsfreien Ausgleich von thermisch bedingten Ausdehnungsunterschieden zwischen Gehäuse 1 und Blechmantel 4.The mechanical connection between the sheet metal jacket 4 and the exhaust pipes 2 of the exhaust system is made on the left side by a fixed bearing 6 , on the right side by a floating bearing 7 . The floating bearing 7 allows the stress-free compensation of thermal expansion differences between the housing 1 and the sheet metal jacket 4 .

Im Bereich des Festlagers 6 ist ein Muffenring 8.1 über das Ende des Blechmantels 4 geschoben und gemeinsam mit dem Ende des Blechmantels 4 mit dem abgasführenden Rohr 2 verschweißt. Der Muffenring 8.1 erhöht die mechanische Festigkeit des Blechmantels 4 und ermöglicht das Anbringen einer sauberen Schweißnaht 8.4. Auf diese Weise entsteht eine völlig dichte und mechanisch stabile Verbindung.In the area of the fixed bearing 6 , a sleeve ring 8.1 is pushed over the end of the sheet metal jacket 4 and welded together with the end of the sheet metal jacket 4 to the exhaust gas-carrying pipe 2 . The sleeve ring 8.1 increases the mechanical strength of the sheet metal jacket 4 and enables the attachment of a clean weld seam 8.4 . This creates a completely tight and mechanically stable connection.

Auf der Seite des Loslagers 7 wurde eine Spaltabdichtung realisiert mit Hilfe eines Muffenrings 9.1, der auf der einen Seite mit dem abgasführenden Rohr 2 verschweißt ist und auf der anderen Seite das Ende 4.1 des Blechmantels 4 übergreift. Bei korrekter Dimensionierung aller Teile ist auch diese Verbindung weitestgehend geschützt gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz und gegen das Austreten von Isoliermaterial 3. Ferner können keine Klappergeräusche auftreten. Dynamische Relativbewegungen zwischen Gehäuse 1 und Blechmantel 4 sind auf ein Minimum reduziert, so daß auch bei Verwendung von Isoliermaterial 3 geringer mechanischer Festigkeit mit einer langen Lebensdauer desselben gerechnet werden kann.On the side of the floating bearing 7 , a gap seal was implemented with the aid of a sleeve ring 9.1 , which is welded to the exhaust pipe 2 on one side and overlaps the end 4.1 of the sheet metal jacket 4 on the other side. If all parts are dimensioned correctly, this connection is also largely protected against the ingress of moisture and dirt and against the escape of insulating material 3 . Furthermore, no rattling noises can occur. Dynamic relative movements between the housing 1 and the metal jacket 4 are reduced to a minimum, so that a long service life of the same can be expected even when using insulating material 3 of low mechanical strength.

Fig. 2 zeigt auf der Seite des Festlagers 6 eine Variante der mechanischen Verbindung ohne Schweißen. In das abgasführende Rohr 2 ist eine umlaufende Sicke 2.1 eingebracht. Über das Ende des Blechmantels 4 ist eine Muffe 8.2 gelegt und in die umlaufende Sicke 2.1 eingepreßt. Eine derartige Verbindung ist nahezu so dicht und stabil wie eine Schweißverbindung, läßt sich jedoch schneller herstellen. Fig. 2 shows on the side of the fixed bearing 6 a variant of the mechanical connection without welding. A circumferential bead 2.1 is introduced into the exhaust pipe 2 . A sleeve 8.2 is placed over the end of the sheet metal jacket 4 and pressed into the surrounding bead 2.1 . Such a connection is almost as tight and stable as a welded connection, but can be established more quickly.

Im Bereich des Loslagers 7 trägt die Schiebemuffe 9.1 eine umlaufende Nut 9.2, in die das nach außen abgekröpfte Ende 4.2 des Blechmantels 4 eingreift. Dadurch wird die freie Beweglichkeit des Endes 4.2 des Blechmantels 4 in beiden Richtungen begrenzt; der Blechmantel 4 bleibt auch bei extremen Beanspruchungen sicher im Muffenring 9.1 gehalten.In the area of the floating bearing 7 , the sliding sleeve 9.1 carries a circumferential groove 9.2 , in which the end 4.2 of the sheet metal jacket 4 , which is bent outwards, engages. This limits the free mobility of the end 4.2 of the metal jacket 4 in both directions; the sheet metal jacket 4 remains securely held in the sleeve ring 9.1 even under extreme loads.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Verbindung zwischen Blechmantel 4 und abgasführendem Rohr 2 im Bereich des Festlagers 6 wieder durch eine umlaufende Schweißverbindung 8.4 realisiert ist. Die nötige Materialverstärkung wurde durch eine Umbördelung 8.3 des Endes des Blechmantels 4 realisiert. Fig. 3 shows an embodiment in which the connection between the sheet metal jacket 4 and flue gas leading pipe 2 is implemented again by a circumferential weld joint 8.4 in the region of the fixed bearing 6. The necessary material reinforcement was realized by flanging 8.3 of the end of the sheet metal jacket 4 .

Im Bereich des Loslagers 7 erkennt man eine Ausführungsform, bei der das Ende 4.3 des Blechmantels 4 gewellt ist, so daß eine Art Labyrinthdichtung entsteht, die den notwendigen Spalt zwischen dem abgasführenden Rohr 2 und dem losen Ende des Muffenrings 9.1 elastisch überbrückt.In the area of the floating bearing 7 one can see an embodiment in which the end 4.3 of the sheet metal jacket 4 is corrugated, so that a kind of labyrinth seal is created which elastically bridges the necessary gap between the exhaust pipe 2 and the loose end of the sleeve ring 9.1 .

Fig. 4 im Längsschnitt und Fig. 5 im Querschnitt zeigen eine Ausführungsform, bei der die Verbindung zwischen Blechmantel 4 und abgasführendem Rohr 2 im Bereich des Festlagers 6 durch einen Spannring 8.5 erfolgt, der das Ende des Blechmantels 4 in eine umlaufende Sicke 2.1 preßt. Die Enden 8.6 des Spannrings 8.5 können zur Erhöhung der Dauerfestigkeit miteinander verschweißt werden. Fig. 4 in longitudinal section and Fig. 5 in cross section show an embodiment in which the connection between sheet metal jacket 4 and exhaust pipe 2 in the area of the fixed bearing 6 is made by a clamping ring 8.5 , which presses the end of the sheet metal jacket 4 into a circumferential bead 2.1 . The ends 8.6 of the clamping ring 8.5 can be welded together to increase the fatigue strength.

Fig. 6 im Längsschnitt und Fig. 7 im Querschnitt zeigen eine fünfte Ausführungsform für ein Festlager 6. Das Ende des Blechmantels 4 wird hier mit Hilfe eines breiten Spannrings 8.7 auf dem abgasführenden Rohr 2 befestigt, wobei die mechanische Spannung durch Bildung von angesickten Ohren 8.8 in den Spannring 8.7 eingebracht wird. FIG. 6 in longitudinal section and FIG. 7 in cross section show a fifth embodiment for a fixed bearing 6 . The end of the sheet metal jacket 4 is fastened here with the aid of a wide clamping ring 8.7 on the exhaust pipe 2 , the mechanical tension being introduced into the clamping ring 8.7 by forming beaded ears 8.8 .

Es versteht sich, daß nicht alle denkbaren mechanischen Lösungen des erfindungsgemäßen Prinzips in der Zeichnung dargestellt werden konnten. Gemeinsam ist allen Lösungen die mechanische Festigkeit, die Dichtigkeit gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit und das Austreten von Isoliermaterial und der problemlose Ausgleich von thermischen Ausdehnungsdifferenzen.It is understood that not all conceivable mechanical Solutions of the principle according to the invention in the drawing could be represented. All solutions have one thing in common mechanical strength, tightness against penetration of dirt and moisture and the leakage of Insulating material and the problem-free compensation of thermal Expansion differences.

Claims

1. Abgasanlage (1, 2) für Kraftfahrzeuge, die wenigstens teilweise von einer Isolierschale, bestehend aus einer Isolierschicht (3) und einem diese umhüllenden, mit der Abgasanlage (1, 2) mechanisch verbundenen Blechmantel (4), umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Blechmantel (5) und Abgasanlage (1, 2) auf der einen Seite als Festlager (6), auf der anderen Seite als Loslager (7) ausgebildet ist und daß im Bereich des Festlagers (6) eine Materialverstärkung (8) und im Bereich des Loslagers (7) eine Spaltabdichtung (9) vorgesehen ist.1. Exhaust system ( 1 , 2 ) for motor vehicles, which is at least partially surrounded by an insulating shell, consisting of an insulating layer ( 3 ) and this enveloping, with the exhaust system ( 1 , 2 ) mechanically connected sheet metal jacket ( 4 ), characterized that the connection between the metal jacket (5) and exhaust system (1, 2) on the one hand as a fixed bearing (6) is formed on the other side as a floating bearing (7) and that in the region of the fixed bearing (6) has a material reinforcement (8 ) and a gap seal ( 9 ) is provided in the area of the floating bearing ( 7 ).

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Festlager (6) mit Materialverstärkung als Umbördelung (8.3) und Schweißverbindung (8.4) realisiert ist.2. Exhaust system according to claim 1, characterized in that the fixed bearing ( 6 ) with material reinforcement as flare ( 8.3 ) and welded connection ( 8.4 ) is realized.

3. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Festlager (6) als eingeschweißte Muffe (8.1) realisiert ist.3. Exhaust system according to claim 1, characterized in that the fixed bearing ( 6 ) is realized as a welded sleeve ( 8.1 ).

4. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Festlager (6) als eingesickte Muffe (8.2) realisiert ist.4. Exhaust system according to claim 1, characterized in that the fixed bearing ( 6 ) is implemented as a sunk sleeve ( 8.2 ).

5. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Festlager (6) als Spannring (8.7) mit angesickten Ohren (8.8) realisiert ist.5. Exhaust system according to claim 1, characterized in that the fixed bearing ( 6 ) as a clamping ring ( 8.7 ) with beaded ears ( 8.8 ) is realized.

6. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Festlager (6) als aufgespannter Schweißring (8.5) realisiert ist.6. Exhaust system according to claim 1, characterized in that the fixed bearing ( 6 ) is realized as a clamped welding ring ( 8.5 ).

7. Abgasanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Loslager (7) mit Spaltabdichtung als Muffenring (9.1) realisiert ist, der auf einer Seite mit der Abgasanlage (1, 2) verbunden ist und auf der anderen Seite das Ende des Blechmantels (4) übergreift.7. Exhaust system according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the floating bearing ( 7 ) with gap sealing is realized as a sleeve ring ( 9.1 ) which is connected on one side to the exhaust system ( 1 , 2 ) and on the other side overlaps the end of the sheet metal jacket ( 4 ).

8. Abgasanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (4.3) des Blechmantels (4) gewellt ist.8. Exhaust system according to claim 7, characterized in that the free end ( 4.3 ) of the sheet metal jacket ( 4 ) is corrugated.

9. Abgasanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Muffenring (9.1) eine umlaufende Nut (9.2) vorgesehen ist, die die freie Bewegung des Endes (4.2) des Blechmantels (4) begrenzt.9. Exhaust system according to claim 7, characterized in that a circumferential groove ( 9.2 ) is provided on the sleeve ring ( 9.1 ), which limits the free movement of the end ( 4.2 ) of the sheet metal jacket ( 4 ).

10. Abgasanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abgasanlage (1, 2) eine umlaufende Nut vorgesehen ist, die die freie Bewegung des Endes des Blechmantels (4) begrenzt.10. Exhaust system according to claim 7, characterized in that a circumferential groove is provided on the exhaust system ( 1 , 2 ), which limits the free movement of the end of the sheet metal jacket ( 4 ).