DE10021494A1

DE10021494A1 - Flexibler Entkoppler für Auspuffleitungen bei Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE10021494A1
Application number: DE2000121494
Authority: DE
Original assignee: DNV Inc
Current assignee: DNV Inc
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-05-03
Publication date: 2001-08-09
Also published as: GB2358686A; GB2358686A8; GB0009745D0; KR200187118Y1

Abstract

Ein flexibler Entkoppler für Kraftfahrzeuge weist folgendes auf: einen Faltenbalg zum Aufnehmen der Biegung und Ausdehnung für den Luftabschluss der Auspuffgase; eine zylindrisch geformte innere Muffe zum Abstützen des Faltenbalgs, die sich innerhalb des Faltenbalgs befindet und durch welche die sehr heißen Abgase strömen können; ein innenliegendes Sicherungsteil, das mit einem Ende des Faltenbalgs in Eingriff steht, welches sich außerhalb desselben befindet; ein außenliegendes Sicherungsteil, das mit dem anderen Ende des Faltenbalgs in Eingriff steht und sich außerhalb des innenliegenden Sicherungsteils befindet; und einen ersten Puffer und einen zweiten Puffer zwischen dem innenliegenden Sicherungsteil und dem außenliegenden Sicherungsteil zur Aufnahme der Verschiebungen. Dieser Entkoppler zeichnet sich dadurch aus, dass das innenliegende Sicherungsteil an beiden Enden eines zylindrischen Abschnitts bezüglich des Bewegungsmittelpunkts C des Faltenbalgs kreisbogenförmige Flächen aufweist, dass das außenliegende Sicherungsteil einen geneigten Abschnitt und einen senkrecht stehenden Abschnitt bezüglich des Bewegungsmittelpunkts C aufweist, und dass ein Pufferschutzteil zum Schutz des ersten Puffers mit einer Gleitfläche auf einer Innenseite vorgesehen ist, die sich zwischen der kreisbogenförmigen Fläche und dem senkrecht stehenden Abschnitt befindet, wodurch die Biegeverschiebung infolge einer Verschiebung in Biegerichtung wirksam aufgenommen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen flexiblen Entkoppler für Auspuffleitungen bei Kraftfahr zeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und insbesondere auf einen flexiblen Ent koppler zur wirksamen Aufnahme der vom Motor und von Schwingungen durch die Fahrbahn bewirkten Biegeverschiebungen, wodurch die Haltbarkeit der Auspuffanlage verbessert wird.

Stand der Technik

Bei neueren Fahrzeugen werden vorzugsweise größere Motoren eingebaut, bei welchen sich die Schwingungen infolge des Konstantfahrruckelns beim Anlassen, bei plötzlicher Beschleu nigung oder beim Umschalten in einen anderen Gang verstärken. Außerdem kann es je nach Straßenzustand auch zu Schwingungen an der Auspuffleitung kommen.

Herkömmliche Fahrzeugmotoren sind zum Ausleiten der Auspuffgase aus dem Fahrzeug un ter Einsatz eines Auspufftopfes mit der Auspuffleitung verbunden. Zum Anschluss wird ein Entkoppler eingebaut, welcher die Verschiebungen infolge von Schwingungen, Stoßbelastun gen oder wärmebedingten Verformungen aufnimmt und abfedert. Der Entkoppler an dieser Stelle sollte stark und kompakt sein, um das Auspuffrohr mit so wenig leichten Aufhängungen wie möglich selbst abzustützen.

In der Vorveröffentlichung GB 2,277,969 A wird die forcierte Ermittlung eines Mittelpunkt für die Biegeverschiebung zur Aufnahme derselben beschrieben. In Fig. 1 (der Vorveröffent lichung) wird gezeigt, dass beide Muffen 5 und 6 mit einem vorgegebenen Folgeabstand zwi schengeschaltet sind, wobei die Muffe 6 zur Bildung von zwei Taschen auf beiden Abschnit ten durch den Vorsprung 7 getrennt wird. Die Taschen werden von dem Puffer bzw. den Puffern 8 ausgefüllt. Zwischen den Muffen 5 und 6 ist ein Faltenbalg 9 angeordnet, dessen eines Ende mit dem Puffer 8 in Eingriff steht.

In der Mitte der Position, an welcher die Muffen 5 und 6 zwischengeschaltet sind, wird eine Mittelverschiebung C in der Weise bestimmt, dass der Puffer 8 und der Faltenbalg 9 die durch Schwingungen des Motors bewirkte Verlagerung durch Ausdehnung in Längsrichtung bzw. die beim Fahren auftretende Stoßbelastung und die Biegeverschiebung aufnehmen können, bei welcher die Grade der Mittelachse sich um den Entkoppler kreuzen.

Nach dem Stand der Technik wurde der Faltenbalg 9 bisher nach außen ungeschützt gelegt und kann damit leicht durch Korrosion oder unerwartete Gegenstände während der Fahrt be schädigt werden.

Da sich die Mittelverlagerung C zur Aufnahme der Pufferung und Biegung in etwa in der Mitte des Puffers 8 befindet, ist die mit dem Auspuffrohr verbundene innere Muffe den sehr heißen Auspuffgasen direkt ausgesetzt, wenn eine Stoßbelastung infolge einer plötzlichen großen Verschiebung einwirkt. Darüber hinaus verkürzt sich dann, wenn die schwere Stoßbe lastung unter diesen Umständen wiederholt einwirkt, die Lebensdauer bis zum Dauerbruch.

Der Faltenbalg 9 nimmt nur die forcierte Momentbiegung auf, nicht aber eine Biegung mit Winkelbewegung, wodurch sich die Lebensdauer verkürzt.

Verschiedene Ansätze zur Überwindung der vorstehend beschriebenen Nachteile wurden be reits erwogen. Einer dieser Ansätze besteht darin, die Anzahl der Falten im Faltenbalg 9 zu erhöhen. Dieser Ansatz führt aber zu einer Vergrößerung der gesamten Länge des Faltenbalgs und dabei müsste die Qualität des Werkstoffs höher sein, wodurch sich die Herstellungskosten der Vorrichtung erhöhen.

Da der Puffer 8 die Verschiebung in der Biegerichtung nicht wirksam aufnehmen kann, eignet sich die herkömmliche Vorrichtung nicht für die Funktion der Aufnahme einer großen Bie gung und damit ist der vom Entkoppler aufzubringende Umfang sehr begrenzt.

Ein weiterer Ansatz findet sich in der japanischen Offenlegungsschrift 11-93657, in der be schrieben wird, dass die Entkopplungsfunktion bei Bewegung unter Zugbelastung von der äu ßeren Abdeckung aufrechterhalten werden soll, während die Fähigkeit zur Aufnahme der Verschiebung durch die Reaktionskräfte des Faltenbalgs und durch eine Wickelfeder auf dem Faltenbalg im zusammengedrückten Zustand aufrechterhalten werden sollte. Die externen Kräfte aus der Schwingungsbewegung bzw. der Motorbewegung, die auf ein Zusammendrü cken der Auspuffanlage hin wirken, sind aber stärker als die Wickelfeder und der Faltenbalg.

Eine Verschiebung mit dem schräg stehenden Abschnitt der äußeren Abdeckung entlang dem geneigten Abschnitt auf dem Puffer sollte die Biegebewegung aufgenommen werden. Im zu sammengedrückten Zustand ist aber die Aufnahmefähigkeit in Biegerichtung nicht gewähr leistet. Dies führt zu den Nachteilen, dass die Haltbarkeit und auch die Fähigkeit zur Auf nahme von Schwingungen bzw. Geräuschverminderung verringert werden.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen flexiblen Entkoppler für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei welchem die durch Schwingungen des Motors oder der Fahr bahn hervorgerufene Biegeverschiebung auch auf engem Raum zur Anordnung wirksam auf genommen wird, wodurch sich die Haltbarkeit der Auspuffanlage erhöht und der Fahrkomfort für die Fahrzeuginsassen verbessert.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines flexiblen Entkopplers zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des Produkts.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgaben ist erfindungsgemäß ein flexibler Entkoppler vorge sehen, der sich dadurch auszeichnet, dass das innenliegende Sicherungsteil an beiden Enden eines zylindrischen Abschnitts bezüglich des Bewegungsmittelpunkts C des Faltenbalgs kreisbogenförmige Flächen aufweist, dass das außenliegende Sicherungsteil einen geneigten Abschnitt und einen senkrecht stehenden Abschnitt bezüglich des Bewegungsmittelpunkts C aufweist, und dass in einem Korpus ein Pufferschutzteil zum Schutz des ersten Puffers mit ei ner Gleitfläche auf einer Innenseite vorgesehen ist, die sich zwischen der kreisbogenförmigen Fläche und dem senkrechten Abschnitt befindet.

Der erfindungsgemäße Entkoppler weist somit ein innenliegendes Sicherungsteil auf, das sich außerhalb des Faltenbalgs befindet, ferner kreisbogenförmige Flächen, einen schräg stehenden Abschnitt und einen senkrecht stehenden Abschnitt, die an den gegenüberliegenden Enden des außenliegenden Sicherungsteils bezüglich des Bewegungsmittelpunkts des Faltenbalgs ange ordnet sind, sowie erste und zweite Puffer, welche eine Gleitfläche mit derselben Berührungs fläche mit den kreisbogenförmigen Flächen zwischen dem innenliegenden Sicherungsteil und dem außenliegenden Sicherungsteil verwenden, um so die Biegeverschiebung wirksam aufzu nehmen.

Dabei dient eine Pufferabdeckung zum Schutz der Kante des ersten Puffers und schützt den ersten Puffer vor Korrosion oder Beschädigung aufgrund von dessen nach außen ungeschütz ter Lage.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird zum besseren Verständnis nachstehend ausführlich anhand der beiliegen den rein illustrativen Zeichnung ohne Einschränkung des Erfindungsgedankens beschrieben, in welcher:

Fig. 1 einen Querschnitt durch den herkömmlichen Entkoppler bei einer Auspuffleitung nach dem Stand der Technik zeigt;

Fig. 2 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen flexiblen Entkoppler für Auspuffleitun gen bei Kraftfahrzeugen darstellt;

Fig. 3 eine schematische Ansicht ist, bei welcher sich das innenliegende Sicherungsteil in Biegerichtung bewegt, um die Biegeverschiebung aufzunehmen, und

Fig. 4 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit der Darstellung der innenlie genden Muffen an beiden Enden zeigt.

Beschreibung der Erfindung

Motoren werden im allgemeinen mittels einer Anzahl von Einbauten abgestützt, bei welchen ein Auspufftopf in Richtung des Entkopplers der Auspuffleitung verwendet wird. Der Ent koppler verbindet die Motoren mit der Auspuffleitung.

Aus Fig. 2 bis 4 ist ein Faltenbalg 10 des flexiblen Entkopplers für die Auspuffleitung bei Kraftfahrzeugen zu entnehmen, welcher in der Weise wirksam wird, dass er die Verschiebung in Ausdehnungs- und Biegerichtung aufnimmt und ein Austreten der Auspuffgase durch die innenliegende Muffe 20 verhindert.

Der Faltenbalg 10 mit seiner mehrfach gefalteten Form kann problemlos sowohl eine Ver schiebung in axialer Richtung als auch eine Biegeverschiebung aufnehmen und nimmt seine ursprüngliche Form wieder ein, wenn die von außen einwirkenden Kräfte, die eine Verschie bung hervorrufen, nicht mehr einwirken.

Dabei befindet sich eine zylindrisch geformte innere Muffe 20, durch welche die sehr heißen Auspuffgase strömen, innerhalb des Faltenbalgs 10 zu dessen Schutz. Die innenliegende Muffe 20 kann, wie Fig. 4 zeigt, in seitlicher Richtung separat angeordnet sein, um so den Ausleitwiderstand zu verringern.

Gemäß Fig. 3 bewegt sich ein innenliegendes Sicherungsteil 30, das sich außerhalb des Fal tenbalgs 10 befindet, mit dem Faltenbalg 10 in Biegerichtung. Das innenliegende Siche rungsteil 30 ist in der Weise ausgebildet, dass ein zylindrischer Abschnitt 34 in der Mitte des innenliegenden Sicherungsteils 30 angeordnet ist, wohingegen auf dem Radius R1 bezüglich des Bewegungsmittelpunktes C des Faltenbalgs 10 kreisbogenförmige Flächen 31 und 32 an geordnet sind.

Die kreisbogenförmigen Flächen 31 und 32 weisen in einseitiger Richtung an beiden Enden des innenliegenden Sicherungsteils 30 einen vorgegebenen Winkel bezüglich des Bewe gungsmittelpunktes C des Faltenbalgs 10 auf. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die kreisbogen förmigen Flächen 31 und 32 einen vorgegebenen Radius R1 am Bewegungsmittelpunkt C be sitzen und mit einem zweiten Puffer 60 gleiten, um die Biegebelastung aufzunehmen.

Der Biegemittelpunkt ist auf einen Bewegungsmittelpunkt C des Faltenbalgs 10 eingestellt, um eine Winkelbewegung vom Faltenbalg 10 weg herbeizuführen, wodurch auch bei Beibe haltung der kleinen Anzahl von Auffaltungen im Balg die Dauerfestigkeit aufrechterhalten wird.

Am Ende der kreisbogenförmigen Flächen 31 des innenliegenden Sicherungsteils 30 ist eine zeitweise wirksame Klaue 33 so angeordnet, dass sie mit dem zweiten Puffer 60 in Berührung kommt, um die Funktion eines Anschlagteils zu erfüllen (wie in Fig. 3 dargestellt).

Außerhalb des innenliegenden Sicherungsteils 30 befindet sich ein außenliegendes Siche rungsteil 40, das mit einem Ende des Faltenbalgs 10 in Eingriff steht. Das außenliegende Si cherungsteil 40 weist einen schräg stehenden Abschnitt 41 mit vorgegebenem Winkel bezüg lich des Bewegungsmittelpunktes C des Faltenbalgs 10 auf.

Der schräg stehende Abschnitt 41 und der senkrecht stehende Abschnitt 42 zu beiden Seiten des außenliegenden Sicherungsteils 40 sind auf einem Radius R2 angeordnet, der größer als der Radius R1 der kreisbogenförmigen Flächen 31 und 32 bezüglich der Mittelachse C des Faltenbalgs ist.

Das Pufferschutzteil 44 am Ende des senkrecht stehenden Abschnitts 42 schützt den ersten Puffer (wie in Fig. 3 dargestellt) und verhindert, dass der erste Puffer 50 nach außen unge schützt ist. Das Pufferschutzteil 44 dient zur Aufnahme einer Gleitkomponente in der Biege verschiebung.

In dem schräg stehenden Abschnitt 41 des außenliegenden Sicherungsteils 40 ist ein zweiter Puffer 60 angeordnet. Der äußere Abschnitt des zweiten Puffers 60 besitzt, wie beim schräg stehenden Abschnitt 41, einen vorgegebenen Radius R2 vom Bewegungsmittelpunkt C des Faltenbalgs 10 aus.

Zwischen dem innenliegenden Sicherungsteil 30 und dem außenliegenden Sicherungsteil 40 sind der erste und der zweite Puffer 50 und 60 auf den kreisbogenförmigen Flächen 31 und 33 des schräg stehenden Abschnitts 41 und des senkrecht stehenden Abschnitts 42 angeordnet.

Wenn das außerhalb des Faltenbalgs 10 angeordnete innenliegende Sicherungsteil 30 während der Fahrt des Kraftfahrzeugs eine Biegeverschiebung erfährt, wird die kreisbogenförmige Flä che 31 des innenliegenden Sicherungsteils entsprechend der Gleitfläche 70 des zweiten Puf fers 60 in Biegerichtung verschoben, wodurch die Stoßverschiebung aufgenommen wird.

Der erste Puffer 50 am hinteren Ende des innenliegenden Sicherungsteils 30 bewegt sich in Richtung der Bewegung des innenliegenden Sicherungsteils 30 und wird entlang der äußeren Gleitfläche 70 des kreisbogenförmigen Fläche 32 des innenliegenden Sicherungsteils 30 ent sprechend verschoben, um so die Stoßverschiebung zwischen der kreisbogenförmigen Fläche 32 und dem senkrecht stehenden Abschnitt 42 aufzunehmen.

Unterhalb des zweiten Puffers 60 befindet sich ein Flansch 80, der mit der zeitweilig wirksa men Klaue 33 des innenliegenden Sicherungsteils 30 mit einem vorgegebenen Winkel Θ in Kontakt kommen soll, um die Funktion eines Anschlagteils zur Begrenzung des Verschiebe winkels zu erfüllen.

Auch wenn die Verschiebung größer als der gewünschte Winkel Θ ist, kann der Flansch 80 die Verschiebung nach teilweiser Transformierung mit einem vorgegebenen Winkel aufneh men, ohne zwangsweise die Verschiebung aufzuhalten.

Der erste Puffer 50 kann die Funktion des Anschlags erfüllen und es dabei möglich machen, dass die kreisbogenförmige Fläche 31 des innenliegenden Sicherungsteils 30 mit der Gleitflä che 70 in Kontakt steht.

Der erste Puffer 50 und der zweite Puffer 60 sind aus elastischem Werkstoff hergestellt, wel cher leicht die Verschiebung infolge Ausdehnung und eine Biegeverschiebung in Längsrich tung sowie die Stoßbelastung während der Fahrt infolge der Schwingungen von der Fahrbahn aus aufnehmen kann. Der erste Puffer 50 und der zweite Puffer 60 sollten die Merkmale der Elastizität und leichter Verformbarkeit besitzen und werden vorzugsweise aus dünnem Draht geflecht in Ringform hergestellt.

Wegen der wiederholt auftretenden Reibung, die auf die Gleitfläche 70 des ersten und zweiten Puffers 50 bzw. 60 einwirkt, ist es günstig, auf der Oberfläche 70 eine Carbonbeschichtung bzw. Isolierschicht aufzubringen. Andere Verfahren mit Werkstoffen zur entsprechenden Oberflächenbehandlung sind ebenfalls einsetzbar. Durch diese Auslegung ist es möglich, die selbsttragende Funktion am Auspuffrohr zu erreichen. Der erste und zweite Puffer 50 bzw. 60 können außer einer Ringform auch eine andere mögliche Form aufweisen.

Bei dem flexiblen Entkoppler für die Auspuffleitung bei Kraftfahrzeugen gleitet das innenlie gende Sicherungsteil 30 mit dem außenliegenden Sicherungsteil 40, um Stöße abzufangen. Dabei gleitet jeder Puffer mit dem innenliegenden Sicherungsteil und dem außenliegenden Si cherungsteil mit Hilfe der Gleitfläche, um so die Stöße abzufedern, wodurch sich die Haltbar keit verbessert.

Erfindungsgemäß sind sowohl das außenliegende Sicherungsteil 40 als auch das innenlie gende Sicherungsteil 30 außerhalb des Faltenbalgs 10 zum Aufnehmen einer Stoßbelastung angeordnet. Die Puffer bewegen sich in Biegerichtung, indem sie jedes Sicherungsteil in Bie gerichtung verschieben, um so den Stoß aufzufangen, wodurch sich die Haltbarkeit des Ent kopplers verbessert. Bei Verwendung der Pufferabdeckung 44 zum Schutz der Kante des ers ten Puffers 50 wird erfindungsgemäß auch eine Auslenkung des ersten Puffers 50 bzw. dessen Beschädigung wie beispielsweise Abrieb infolge eines fehlenden Schutzes nach außen ver mieden.

Somit führt die vorliegende Erfindung zu dem Ergebnis, dass die Lebensdauer der Auspuff anlage verlängert und der Fahrkomfort für die Fahrzeuginsassen verbessert wird. Die vorlie gende Erfindung trägt zu einer Verminderung des Verschleißes und zu einer Verringerung der Reibungsgeräusche bei und gewährleistet auf diese Weise die Zuverlässigkeit des Produkts und erhöht die Dauerstandfestigkeit der Auspuffanlage.

Für den Fachmann ist leicht erkennbar, dass diese und verschiedene weitere Modifizierungen und Veränderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne sich dabei strikt an das hier dargestellte und beschriebene exemplarische Einsatzbeispiel zu halten, und ohne dabei vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuwei chen, wie diese in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt sind.

Claims

1. Flexibler Entkoppler für Kraftfahrzeuge, welcher folgendes aufweist:

- einen Faltenbalg zum Aufnehmen der Biegung und Ausdehnung für den Luftab schluss der Auspuffgase;
- eine zylindrisch geformte innere Muffe zum Abstützen des Faltenbalgs, die sich innerhalb des Faltenbalgs befindet und durch welche die sehr heißen Abgase strö men können;
- ein innenliegendes Sicherungsteil, das mit einem Ende des Faltenbalgs in Eingriff steht, welches sich außerhalb desselben befindet; ein außenliegendes Sicherungsteil, das mit dem anderen Ende des Faltenbalgs in Eingriff steht und sicher außerhalb des innenliegenden Sicherungsteils befindet; und
- einen ersten Puffer und einen zweiten Puffer zwischen dem innenliegenden Siche rungsteil und dem außenliegenden Sicherungsteil zur Aufnahme der Verschiebun gen,

dadurch gekennzeichnet, dass das innenliegende Sicherungsteil (30) an beiden Enden eines zylindrischen Abschnitts (34) bezüglich des Bewegungsmittelpunkts C des Fal tenbalgs (10) kreisbogenförmige Flächen (31, 32) aufweist,
dass das außenliegende Sicherungsteil (40) einen geneigten Abschnitt (41) und einen senkrecht stehenden Abschnitt (42) bezüglich des Bewegungsmittelpunkts C aufweist,
und dass in einem Korpus ein Pufferschutzteil (44) zum Schutz des ersten Puffers (50) mit einer Gleitfläche (70) auf einer Innenseite vorgesehen ist, die sich zwischen der kreisbogenförmigen Fläche (32) und dem senkrecht stehenden Abschnitt (42) befindet, wodurch die Biegeverschiebung infolge einer Verschiebung in Biegerichtung wirksam aufgenommen wird.

2. Flexibler Entkoppler für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Muffen (20) in Richtung des Motors bzw. in Richtung der Auspuffleitung angeordnet sind.