DE10038558B4 - Device for connecting a pipeline to an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Verbinden einer Rohrleitung als Abgasleitung, mit einem eine Befestigungsplatte aufweisenden Verbrennungsmotor, mit einem mit der Rohrleitung versehenen Flansch, wobei eine Anschlussbohrung den Flansch durchsetzt und der Flansch wenigstens zwei Befestigungsbohrungen zum Festlegen an der Befestigungsplatte mittels Schrauben oder Bolzen aufweist, und wobei die Anschlussbohrung an der der Rohrleitung (10) zugewandten Seite des Flansches (1) einen größeren Durchmesser (D) zur Aufnahme der Rohrleitung (10) als an der der Rohrleitung (10) abgewandten Seite des Flansches (1) aufweist, wobei die Rohrleitung (10) eine gekrümmte Rohrleitung ist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Rohrleitung (10) einwandig ist, – dass der Durchmesser der Rohrleitung (10) an ihrem Befestigungsende um einen endlichen Wert kleiner als der Durchmesser (D) der Anschlussbohrung (2) des Flansches (1) in ihrem der Rohrleitung zugewandten Bereich ist, und – dass die Krümmung der Rohrleitung (10) zur raumsparenden Ausbildung bereits innerhalb der Anschlussbohrung des Flansches beginnt.Apparatus for connecting a pipe as an exhaust pipe, comprising a mounting plate having an internal combustion engine, with a pipe provided with the pipeline, wherein a connection hole passes through the flange and the flange has at least two mounting holes for fixing to the mounting plate by means of screws or bolts, and wherein the connection bore at the pipe (10) facing side of the flange (1) has a larger diameter (D) for receiving the pipe (10) as on the pipe (10) facing away from the flange (1), wherein the pipe (10) a curved pipeline, characterized in that the pipeline (10) is single-walled, that the diameter of the pipeline (10) at its attachment end by a finite value smaller than the diameter (D) of the connection bore (2) of the flange (1 ) in its region facing the pipeline, and - that the curvature of the pipeline (10) For space-saving training already within the connection bore of the flange begins.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden einer Rohrleitung, insbesondere Abgasleitung, mit einem Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for connecting a pipeline, in particular an exhaust line, with an internal combustion engine according to the preamble of
Von Verbrennungsmotoren abgehende Rohrleitungen, wie Verbindungsleitungen zwischen Motor und Katalysator bzw. zwischen Katalysator und Auspuff oder Abgasrückführleitungen, sind in der Regel unter Einschaltung flexibler Stützteile am Fahrzeugboden installiert, wobei in der Abgasleitung gewöhnlich flexible Zwischenstücke, z. B. Bälge, vorgesehen sind, um Bewegungen und Schwingungen aufzunehmen und von der Weiterleitung an benachbarte Bauteile abzukoppeln. Zur Befestigung der Abgasleitung an dem Motor ist es bekannt, das befestigungsseitige Ende der Abgasleitung mit einem Flansch zu verbinden, z. B. zu verschweißen, und den Flansch durch Befestigungsmittel, wie Schrauben, Bolzen oder dergleichen, an dem Motor festzulegen. Der Flansch weist eine mit dem Querschnitt der Rohrleitung fluchtende Anschlussbohrung sowie mehrere Befestigungsbohrungen zum Festlegen an dem Motor auf. Um eine gasdichte Verbindung zu erhalten, sind zwischen dem Flansch und der angrenzenden Fügefläche, z. B. der Befestigungsplatte des Motors, in der Regel Dichtelemente, wie Dichtringe oder Flachdichtungen vorgesehen.From internal combustion engines outgoing pipes, such as connecting lines between the engine and catalyst or between the catalyst and exhaust or exhaust gas recirculation lines are usually installed with the involvement of flexible support members on the vehicle floor, usually in the exhaust pipe flexible spacers, z. B. bellows, are provided to absorb movements and vibrations and decouple from forwarding to adjacent components. To attach the exhaust pipe to the engine, it is known to connect the mounting-side end of the exhaust pipe with a flange, for. B. to weld, and fix the flange by fastening means, such as screws, bolts or the like, to the engine. The flange has a connection bore aligned with the cross-section of the pipeline and a plurality of attachment holes for attachment to the engine. In order to obtain a gas-tight connection, between the flange and the adjacent joining surface, for. As the mounting plate of the engine, usually sealing elements, such as seals or gaskets provided.
Um den Anforderungen hinsichtlich der Dichtigkeit der Rohrverbindung Rechnung zu tragen, ist eine von dem jeweiligen verwendeten Dichtelement abhängige Mindestflächenpressung erforderlich, die durch die Befestigungsmittel des Flansches, z. B. Schrauben, Bolzen oder dergleichen, einstellbar ist. Mit Flächenpressung ist in diesem Zusammenhang der Andruck des zwischen Flansch und angrenzender Fügefläche angeordneten Dichtelements gemeint. Um eine hohe Dichtigkeit der Rohrverbindung sicherzustellen, muss der Flansch unter den zur Mindestflächenpressung des Dichtelements erforderlichen Druckkräften, nämlich den von der der Rohrleitung abgewandten Seite des Flansches wirkenden Druckkräften des Dichtelements sowie den von der der Rohrleitung zugewandten Seite des Flansches wirkenden Druckkräften der Befestigungsmittel, eine ausreichende Biegesteifigkeit besitzen. Dies wiederum erfordert eine von dem Material und der Geometrie des Flansches abhängige Mindeststärke des Flansches, welche der Notwendigkeit einer raumsparenden Anordnung der Abgasleitung, insbesondere bei einer unmittelbaren Krümmung der Leitung, entgegensteht.In order to take into account the requirements for the tightness of the pipe joint, a dependent of the particular sealing element used minimum surface pressure is required by the fastening means of the flange, z. As screws, bolts or the like, is adjustable. With surface pressure is meant in this context, the pressure of the arranged between the flange and adjacent joining surface sealing element. In order to ensure a high tightness of the pipe joint, the flange under the compressive forces required for the minimum surface pressure of the sealing element, namely the acting of the pipe side of the flange compressive forces of the sealing element and acting from the pipe side of the flange pressure forces of the fastening means, a have sufficient bending stiffness. This in turn requires a dependent on the material and the geometry of the flange minimum thickness of the flange, which precludes the need for a space-saving arrangement of the exhaust pipe, especially in an immediate curvature of the line.
Die
Die
Bei den beiden Druckschriften beginnt der eigentlich funktionelle Rohrteil erst an der den Zylinderkopf oder Motor abgewandten Außenseite des Flansches, da der Rohrendabschnitt ab dieser Seite fest im Flansch einsitzt.In the two documents, the actually functional pipe part begins only at the side facing away from the cylinder head or engine outside of the flange, since the pipe end from this side sits firmly in the flange.
Die
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die unter Gewährleistung einer hinreichenden Biegesteifigkeit des Flansches eine Befestigung der Rohrleitung aufweist, die insgesamt eine raumsparende Ausgestaltung ermöglicht.The invention has for its object to provide a device of the aforementioned type which, while ensuring a sufficient flexural rigidity of the flange has a fastening of the pipe, which allows a total of a space-saving design.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.This object is achieved with a device of the type mentioned, having the characterizing features of
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anschlussbohrung des Flansches ermöglicht bei einem eine hinreichende Biegesteifigkeit zur Sicherstellung einer gasdichten Verbindung aufweisenden und entsprechend starken Flansch eine raumsparende Anordnung der Rohrleitung, indem die Rohrleitung, insbesondere eine Rohrkrümmung einer Abgasleitung, deren Durchmesser an ihrem befestigungsseitigen Ende kleiner als der Durchmesser der Anschlussbohrung an der der Rohrleitung zugewandten Seite des Flansches und größer als der Durchmesser der Anschlussbohrung an der der Rohrleitung abgewandten Seite des Flansches ist, in die Anschlussbohrung des Flansches eingreifend an diesem befestigt, z. B. verschweißt oder verlötet wird. Auf diese Weise beginnt die Krümmung der Rohrleitung bereits innerhalb der Anschlussbohrung des Flansches; die Gesamthöhe der Rohrverbindung ist folglich um einen dem Abstand zwischen der der Rohrleitung zugewandten Oberfläche des Flansches und dem Festlegungsbereich der Rohrleitung in der Anschlussbohrung des Flansches bzw. um den in die Anschlussbohrung des Flansches ragenden Abschnitt der Rohrleitung reduziert. Die für eine dichte Rohrverbindung erforderliche Biegesteifigkeit des Flansches ist durch die Gesamtstärke des Flansches sichergestellt.The inventive design of the connection bore of the flange allows for a sufficient flexural rigidity to ensure a gas-tight connection and correspondingly strong flange a space-saving arrangement of the pipeline by the pipe, in particular a pipe bend an exhaust pipe whose diameter at its mounting end smaller than the diameter of the Connection bore on the side facing the pipe side of the flange and larger than the diameter of the connection bore on the pipe side facing away from the flange, engaging in the connection bore of the flange attached thereto, for. B. welded or soldered. In this way, the curvature of the pipeline begins already within the connection bore of the flange; the total height of the pipe connection is thus reduced by a distance between the pipe surface facing the flange and the fixing region of the pipe in the connection bore of the flange or to the protruding into the connection bore of the flange portion of the pipe. The bending stiffness of the flange required for a tight pipe connection is ensured by the total thickness of the flange.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anschlussbohrung des Flansches ermöglicht weiterhin eine optimale Befestigung solcher Rohrleitungen, die an ihrem befestigungsseitigen Ende eine Wellung in Form einer Erweiterung zumindest des Außendurchmessers aufweisen. Solche Rohrleitungen werden derart mit dem erfindungsgemäße Flansch verbunden, z. B. verschweißt, indem die befestigungsseitige Wellung im Wesentlichen vollständig von der Anschlussbohrung des Flansches aufgenommen wird, so dass die Befestigungsbohrungen des Flansches um eine der Differenz des Radius der Rohrleitung und des Radius ihrer befestigungsseitigen Wellung entsprechenden Abstand näher an der Anschlussbohrung des Flansches vorgesehen werden können.The inventive design of the connection bore of the flange also allows optimal attachment of such pipes, which have at their attachment-side end a corrugation in the form of an extension of at least the outer diameter. Such pipelines are connected to the flange according to the invention, for. B. welded by the fastening-side corrugation is substantially completely absorbed by the connection bore of the flange, so that the mounting holes of the flange can be provided by a difference of the radius of the pipe and the radius of their fastening side corrugation corresponding distance closer to the connection bore of the flange ,
Der Abstand zwischen der Anschlussbohrung und den Befestigungsbohrungen des Flansches wird durch den Durchmesser der Rohrleitung und die Art der jeweiligen Befestigungsmittel, z. B. die Schraubengröße, festgelegt, wobei zur Befestigung eines bereits mit einer Rohrleitung verbundenen Flansches an einem Motor zwischen den Befestigungsbohrungen für die Schrauben und der Anschlussbohrung für die Rohrleitung ein hinreichend großer Abstand sichergestellt sein muss, um das Ansetzen eines Werkzeugs, wie eines Schraubenschlüssels, an den Schrauben zu ermöglichen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Anschlussbohrung kann folglich bei einer derartigen Rohrverbindung der Abstand zwischen Anschluss- und Befestigungsbohrungen minimiert werden, da die befestigungsseitige Wellung der Rohrleitung im Wesentlichen vollständig in die Anschlussbohrung des Flansches einbringbar ist und somit als für den Abstand zwischen der Anschlussbohrung und den Befestigungsbohrungen des Flansches maßgeblicher Rohrdurchmesser nicht der Durchmesser der endseitigen Wellung, sondern der kleinere Durchmesser der Rohrleitung oberhalb der Wellung entscheidend ist. Dies resultiert einerseits in einer Materialersparnis des Flansches, andererseits in einer Verringerung des auf den Flansch wirkenden Biegemoments.The distance between the connection bore and the mounting holes of the flange is determined by the diameter of the pipeline and the nature of the respective attachment means, e.g. As the screw size, fixed for attachment of an already connected to a pipe flange to a motor between the mounting holes for the screws and the connection hole for the pipeline a sufficiently large distance must be ensured to attach a tool, such as a wrench, to allow on the screws. Due to the inventive design of the connecting hole, the distance between connection and mounting holes can thus be minimized in such a pipe connection, since the fixing side corrugation of the pipe is substantially completely introduced into the connection bore of the flange and thus as for the distance between the connection bore and the mounting holes of the flange relevant pipe diameter not the diameter of the end-side corrugation, but the smaller diameter of the pipe above the corrugation is crucial. This results on the one hand in a material savings of the flange, on the other hand in a reduction of the force acting on the flange bending moment.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht daher vor, dass die Rohrleitung in der Anschlussbohrung des Flansches festgelegt ist, wobei der Durchmesser der Rohrleitung an ihrem befestigungsseitigen Ende kleiner als der Durchmesser der Anschlussbohrung an der der Rohrleitung zugewandten Seite des Flansches und größer als der Durchmesser der Anschlussbohrung an der der Rohrleitung abgewandten Seite des Flansches ist.A preferred embodiment therefore provides that the pipeline is fixed in the connection bore of the flange, wherein the diameter of the pipeline at its fastening end is smaller than the diameter of the connection bore on the side of the flange facing the pipeline and greater than the diameter of the connection bore on the the pipe side facing away from the flange.
In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass der Durchmesser der Anschlussbohrung an der der Rohrleitung zugewandten Seite des Flansches unter Bildung eines Widerlagers für die Stirnseite der Rohrleitung stufenartig an den Durchmesser der Anschlussbohrung an der der Rohrleitung abgewandten Seite des Flansches anschließt, wobei das Widerlager insbesondere eine bezüglich der Oberfläche des Flansches im Wesentlichen parallele Befestigungsfläche für die Rohrleitung bildet. Hierdurch kann die Rohrleitung auf einfache Weise in der Anschlussbohrung befestigt, z. B. stirnseitig mit der Befestigungsfläche des Widerlagers verschweißt werden.In a preferred embodiment, it is provided that the diameter of the connection bore on the side facing the pipe of the flange to form an abutment for the end face of the pipe stepwise connected to the diameter of the connection bore on the side facing away from the pipe side of the flange, wherein the abutment in particular a respect the surface of the flange forms a substantially parallel mounting surface for the pipeline. As a result, the pipeline can be easily fixed in the connection bore, z. B. frontally welded to the mounting surface of the abutment.
Um einen möglichst großen Abschnitt der Rohrleitung in der Anschlussbohrung aufzunehmen, ist die Höhe des Abschnitts der Anschlussbohrung mit größerem Durchmesser bevorzugt größer als die Höhe des Abschnitts der Anschlussbohrung mit kleinerem Durchmesser. Das Verhältnis zwischen dem Abstand der Befestigungsfläche des Widerlagers für die Rohrleitung und der der Rohrleitung abgewandten Oberfläche des Flansches bezüglich der Stärke des Flansches beträgt folglich beispielsweise 0,1 bis 0,4.To accommodate as large a portion of the tubing in the port bore, the height of the larger diameter port bore portion is preferably greater than the height of the smaller diameter port bore portion. The ratio between the distance of the mounting surface of the abutment for the pipeline and the surface of the flange facing away from the pipe with respect to the thickness of the flange is therefore for example 0.1 to 0.4.
Der Flansch besteht in an sich bekannter Weise aus einem Metall, einer Metalllegierung oder einem Sinterwerkstoff.The flange consists in a conventional manner of a metal, a metal alloy or a sintered material.
Die Rohrleitung kann an ihrem befestigungsseitigen Ende eine im Wesentlichen vollständig von der Anschlussbohrung des Flansches aufgenommene Wellung aufweisen.The pipeline may have at its attachment-side end a substantially completely absorbed by the connection bore of the flange corrugation.
Zwischen der der Rohrleitung abgewandten Seite des Flansches und der Befestigungsplatte des Motors ist vorzugsweise eine die Anschlussbohrung gasdicht abdichtende Dichtung, z. B. eine Flachdichtung, angeordnet, obgleich insbesondere bei einer Losflansch-Verbindung auch auf eine separate Dichtung verzichtet werden kann, da durch Bördelung der Rohrleitung bei derartigen Flanschverbindungen eine hinreichende Dichtigkeit erzielt wird. Eine solche Losflansch-Verbindung erlaubt ein Verdrehen des Flansches relativ zur Leitung, um z. B. Toleranzen ausgleichen zu können oder schlecht zugängliche Montagen zu erleichtern. Zu diesem Zweck wird entweder die Leitung nach dem Aufschieben des Flansches umgebördelt (was auch eine Ausführung ohne zusätzliche Dichtung ergibt), oder es wird eine Scheibe am Rohrende gefügt, über welcher sich der eigentliche Flansch verdrehen kann. Bei der Montage presst dann der Flansch die Scheibe gegen die zugehörige Dichtfläche. Between the pipe side facing away from the flange and the mounting plate of the motor is preferably a connecting hole gas-tight sealing seal, z. As a flat gasket arranged, although in particular in a loose flange connection can be dispensed with a separate seal, since a sufficient tightness is achieved by crimping the pipe in such flange. Such a loose flange connection allows a rotation of the flange relative to the line to z. B. to compensate for tolerances or to facilitate poorly accessible assemblies. For this purpose, either the line is crimped after pushing the flange (which also results in a version without additional seal), or it is a disc joined at the end of the tube, over which the actual flange can rotate. During assembly, the flange then presses the disc against the associated sealing surface.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to preferred embodiments with reference to the drawings. Show it:
Die in
Der Flansch
Die Anschlussbohrung
Die Rohrleitung
Eine zwischen dem Flansch
Wie aus
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Flanschflange
- 22
- Anschlussbohrungconnection bore
- 33
- Abschnitt der Anschlussbohrung mit großem DurchmesserSection of large diameter connection hole
- 44
- Abschnitt der Anschlussbohrung mit kleinem DurchmesserPortion of small diameter port hole
- 5a, 5b5a, 5b
- Befestigungsbohrungenmounting holes
- 66
- Widerlagerabutment
- 77
- Befestigungsflächemounting surface
- 99
- Flachdichtunggasket
- 1010
- Rohrleitungpipeline
- 1111
- befestigungsseitiges Ende der Rohrleitungfixing end of the pipeline
- 1212
- Wellungcurl
- 1414
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 1515
- Befestigungsplattemounting plate
- 16a, 16b16a, 16b
- Gewindebohrungenthreaded holes
- 1717
- Auslaßoutlet
- 1818
- Schraubescrew
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