DE102005042893A1

DE102005042893A1 - Verbindung von Rohren in einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102005042893A1
Application number: DE200510042893
Authority: DE
Inventors: Siegfried Ott
Original assignee: FOX SERVICE GmbH; FOX-SERVICE GmbH
Current assignee: FOX SERVICE GmbH; FOX-SERVICE GmbH
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-03-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindung von Rohren in einer Abgasanlage von Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge, in der kugelförmig aufgeweitete Rohrenden ineinander gesteckt und durch eine diese umfassende Schelle axial gerade oder axial abgewinkelt miteinander lösbar verbunden sind. Ihre Anwendung bietet sich besonders dann an, wenn die Rohre in einem relativ großem Winkelbereich verstellbar sowie einfach und dauerhaft lagebestimmt verbunden werden sollen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Aufweitung eines äußeren Rohres die Aufweitung eines inneren Rohres zur Hälfte umschließt und hierbei der außenseitige Bereich der beiden Aufweitungen durch die Spannvorrichtung nahezu vollständig derart umschlossen ist, dass die Spannvorrichtung sowohl auf die Aufweitung des äußeren Rohres als auch auf die Aufweitung des inneren Rohres drückt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung von Rohren in einer Abgasanlage von Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge, in der kugelförmig aufgeweitete Rohrenden ineinander gesteckt und durch eine diese umfassende Schelle axial gerade oder axial abgewinkelt miteinander lösbar verbunden sind.
Die Anwendung der Erfindung bietet sich z. B. im Bereich des Rohrstutzens eines Nachschalldämpfers mit einem Abgasrohransatzes an, da mit ihr diese in einem relativ großem Winkelbereich verstellt sowie einfach und dauerhaft lagebestimmt verbunden werden können. Damit ist die Anpassung der Abgasanlage an unterschiedliche Karosserien ohne Weiteres möglich.

Nach dem Stand der Technik bestehen Abgasanlagen für Verbrennungsmotoren von jeglichen Kraftfahrzeugen üblicherweise aus einer Anzahl von Abgasrohren mit mehreren geformten Rohrabschnitten, die miteinander lösbar und teilweise zueinander verstellt bzw. verdreht verbunden sind.

Diese Verbindungsstellen oder Rohrkupplungen sind üblicherweise so gestaltet, dass eines der Rohrenden des jeweiligen Rohrabschnittes zylinderförmig aufgeweitet und definiert geschlitzt und das andere Rohrende in diese Aufweitung gesteckt ist. An der so gebildeten Verbindungsstelle sind die ineinander steckenden Rohrenden durch eine die Aufweitung umfassende, mittels einer oder mehrerer Schrauben spannbare, Rohrschelle gegen Lösen gesichert.

Der Nachteil der Verbindungsstellen der genannten Art besteht vielfach darin, dass die Rohrenden in axialer Richtung des jeweiligen Rohrabschnittes ineinander steckend starr miteinander verbunden sind, ohne dass eine winkelmäßige Verstellung der Rohre zueinander möglich ist.

Demgegenüber ist aus DE 199 04 409 A1 ein Verbindungselement für Kfz-Abgasanlagen bekannt, das zwischen zwei starre Rohre gesteckt und außenseitig mit je einer Schelle an einem zylindrisch aufgeweiteten und eingeschlitzen Bereich verbunden wird, das lageverstellbar ist. Zur Winkelverstellbarkeit sind in der Mitte kugelförmige und geschlitzte Aufweitungen ineinander gesteckt und durch eine dritte Montageschelle umfasst. Die wie hier an drei Stellen vorgesehenen, an den Enden geschlitzten Rohre sind für die Lösbarkeit der Verbindung nachteilig, da die äußeren Rohre durch das bei der Montage notwendige Spannen irreversibel verformt werden. Durch die Anzahl der Schellen ist der Montageaufwand vergleichsweise hoch. Die Anzahl der Verbindungen, die genannte Verformung und die Einschnitte in die Rohrprofile, besonders der im Mittelteil, führt dazu, das die Gasdichtheit der Abgasanlage nicht ohne zusätzliche Maßnahmen gewährleistet werden kann.

Die Schrift DE 26 27 375 A1 beschreibt eine Steckverbindung mit kugelförmig aufgeweiteten Enden in zwei Varianten, die im Verbindungsbereich durch eine diese umfassende Schelle verbunden werden. Diese Verbindung ermöglicht konstruktionsbedingt allerdings in keinem Fall eine Winkelverstellbarkeit.

Die Rohrverbindung gemäß DE 39 08 060 C1 fügt ebenfalls zwei Rohrenden mittels einer umfassenden Schelle zusammen, wobei das äußere Rohr an dessen Ende kugelförmig aufgeweitet und das innere Rohr hier gerade ist. In dem Bereich zwischen beiden Rohren wird ein vorzugsweise aus Graphit bestehendes Gelenkelement eingesetzt, bei dem das durch die Schelle bzw. Klemme druckbeaufschlagte äußere Rohr, das Gelenkelement und damit das innere Rohr zusammendrückt. Dafür sind das äußeres Rohr und das Gelenkelement eingeschlitzt. Die Winkelverstellbarkeit ist durch die Geometrie der Klemme begrenzt. Andererseits ist bei einer gewollten abgewinkelten Anordnung der Rohre infolge der wirksamen zusammengedrückten Flächen die mechanische Belastbarkeit und die Gasdichtheit erheblich begrenzt bzw. nicht sicher gewährleistet. Hinzu kommt, dass der Innenraum im Verbindungsstück auf Grund seiner Geometrie strömungstechnisch ungünstig ist. Zudem ist diese Verbindung schlecht lösbar, da die geschlitzten Bereiche des äußeren Rohres bei der Montage gleichfalls irreversibel zusammengedrückt werden (wie in DE 199 04 409 A1 und andere).

In DE 20 2004 020 381 U1 wird eine Einrichtung zur Verbindung von Abgasrohren gezeigt, bei der kugelförmige Aufweitungen an den Rohrenden ineinander gesteckt sind, die wiederum durch eine umfassende Schelle verbunden sind. Die Aufweitung des äußeren, vierfach geschlitzten Rohres umschließt die Aufweitung des inneren, ungeschlitzten Rohres hierbei nahezu vollständig, wobei der geschlitzte Bereich, des äußeren Rohres durch eine Schelle zusammengedrückt wird. Damit ist in beschriebener Weise die Winkelverstellbarkeit und Lösbarkeit der Verbindung gleichfalls nachhaltig eingeschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere soll eine bezüglich der Lage der Einzelteile zueinander stärker abwinkelbare Verbindung von Rohren, die gasdicht und zudem leicht montier- bzw. demontierbar ist, geschaffen werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst; weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 4 entnommen werde.

Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindung von Rohren in einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge über kugelschalenförmige Aufweitungen, die an den Enden der zu verbindenden Rohren angebracht bzw. ausgebildet sind, dadurch realisiert, dass diese Aufweitungen kraftschlüssig verbunden werden. Hierzu sind die Rohre über diese Aufweitungen ineinander gesteckt. Erfindungswesentlich ist, dass die Aufweitung des äußeren Rohres die Aufweitung des inneren Rohres zur Hälfte umschließt und der außenseitige Bereich der beiden Aufweitungen durch die Spannvorrichtung derart nahezu vollständig umschlossen wird, dass die Spannvorrichtung sowohl auf die Aufweitung des inneren Rohres als auch auf die Aufweitung des äußeren Rohres drückt.

Die erfindungsgemäße Verbindung von Rohren in einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge zeichnet sich also durch Form- und Kraftschluss aus. Dabei ist es ein wesentlicher Vorteil, dass die Rohre in einem relativ großen Bereich zueinander lagestabil abgewinkelt angeordnet werden können und dabei gasdicht sind.

Mit den ineinander passenden Kugelformen der Aufweitungen wird erreicht, dass diese durch den von außen wirkenden Druck der Schelle nur reversibel bzw. vernachlässigbar mechanisch verformt werden; in Folge dessen ist die Verbindung leicht lösbar. Die Kugelform begünstigt eine gleichmäßige Kraft- bzw. Druckverteilung und sichert die Formstabilität der Aufweitungen. Weiterhin ist die Kontaktfläche beider Aufweitungen unhängig von der einstellbaren Rohrstellung immer gleich groß, wodurch u. a. die mechanische Belastbarkeit und die Gasdichtheit erreicht werden. Des Weiteren ist die innere Form der Verbindung hinsichtlich ihres Strömungsverhaltens der Abgase vorteilhaft.

Die verwendete Spannvorrichtung in Form einer Schelle überdeckt dem Wesen der Erfindung folgend bei einer axial geraden Verbindung der Rohre die kugelförmigen Aufweitungen fast vollständig; bei einer abgewinkelten Verbindung wird sie vorteilhafterweise so symmetrisch positioniert, dass die durch die Schelle nicht überdeckten Teilflächen der kugelförmigen Aufweitungen gleich groß und zur Schelle beidseitig symmetrisch beabstandet sind. Damit sind die Winkelbeziehungen hinsichtlich Mittelachse der Schelle und Mittelachsen der Rohre gleich.

Weiterhin ist die Schelle durch die Formgebung und Dimensionierung insofern vorteilhaft ausgebildet, dass, wenn sie die äußere Aufweitung fest umfasst, auf diese flächig drückt. Mit zunehmendem Druck, der durch die Schelle aufgebaut wird, verstärkt sich auch der Druck am Rand der äußeren Aufweitung, wodurch vorrangig die Gasdichtheit gewährleistet wird. Gleichzeitig wird die innere Aufweitung durch die dort anliegende Kante der Schelle mit großer Kraft gehalten, wodurch ein in axialer Richtung wirkender Druck aufgebaut wird. Demzufolge wird eine form- und kraftschlüssige Verbindung geschaffen, die den hohen mechanischen Belastungen, die z. B. durch Erschütterungen entstehen, längerfristig als bislang möglich standhält.

Vorzugsweise wird die Dicke der Schelle ähnlich der Wanddicke der Rohre gewählt. Damit ergibt sich eine geringe Bauhöhe der gesamten Verbindung; gleichzeitig wird ein konzentrisch ausgerichteter und nahezu gleichmäßiger Druck auf die äußere Ausweitung erreicht, was die genannten spanndruckbezogenen Vorteile wie Gasdichtheit und mechanische Belastbarkeit hervorbringt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Durchmesser der Aufweitung des inneren Rohres am Übergang zum äußeren Rohr den gleichen Durchmesser wie der gerade Teile des inneren Rohres aufweist. Von diesem Durchmesser hängt u. a. die maximale Winkelverstellbarkeit ab, aber auch die Größe der Kontaktflächen beider Rohre und damit die mechanische Belastbarkeit und Gasdichtheit.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1 Verbindung, axial gerade, in vergrößerter Ansicht im Längsschnitt
2 Verbindung, axial gerade, im Längsschnitt
3 Verbindung, abgewinkt, im Längsschnitt
4 Schelle im Querschnitt
5 Schelle im Längsschnitt
6 Schraube zum Verengen der Schelle
7 inneres Rohr im Längsschnitt
8 äußeres Rohre im Längsschnitt
Gemäß 1 ist das innere Rohr 1 mit seinem geradem Teil 1.1, der Aufweitung 1.2 und dem Rohrende 1.3 sowie das äußere Rohr 2 mit seinem geradem Teil 2.1, der Aufweitung 2.2 und dem Rohrende 2.3 gezeigt; zudem ist die gesteckte Anordnung der Aufweitung 1.2 des inneren Rohres 1 in die Aufweitung 2.2 des äußeren Rohres 2 ersichtlich. Die Aufweitungen 1.2 und 2.2. beider Rohre 1 und 2 werden durch die Schelle 3 umfasst, die mittels einer Schraube (6) und zweier Widerlager 3.1 kraftmäßig beaufschlagt wird.
Die Lage der Schelle 3 wird sowohl aus der 1 und der 2 bei einer geradlinigen Anordnung ersichtlicht; aus 3 ist dies bei einer abgewinkelten Anordnung ersichtlich. In den 4, 5 und 6 wird eine besonders vorteilhafte Ausführung der Schelle 3 gezeigt; sie ist hierbei dünnwandig und kugelschalenförmig ausgeführt, zudem wird nur eine Schraube benötigt. Damit drückt die Schelle beim Verengen radial und gleichmäßig auf den auf die Ausweitung 2.2 des äußeren Rohres 2.
Den 1, 7 und 8 kann die Formgebung der Rohre 1 und 2 sowie deren Aufweitungen 1.2 und 2.2 sowie die die möglichen Lagebeziehungen entnommen werden.
Aus 1 sind weiterhin die Beziehungen der einzelnen Durchmesser der Rohrverbindungen ersichtlich. Danach entspricht der Außendurchmesser der Ausweitung 1.2 des inneren Rohres 1 dem Innendurchmesser der Ausweitung 2.2 des äußeren Rohres 2 und der Außendurchmesser der Ausweitung 2.2 dem Innendurchmesser der Schelle 3. Damit passen beide Aufweitungen 1.2 und 2.2 genau ineinander und sind dabei gelenkartig in alle Richtungen bewegbar. Die zuvor unverengte Schelle 3 ist symmetrisch positioniert und drückt beim Verengen bzw. Spannen die Ausweitungen 1.2 und 2.2 so zusammen, dass sie fest und dicht in der zueinander vorgegeben Position verbunden werden.
Zum Lösen der Verbindung ist die Schelle 3 zu öffnen und diese geringfügig aufzuweiten, sodass die Rohre 1 und 2 trennbar sind.

1: inneres Rohr
1.1: gerader Teil
1.2: Aufweitung
1.3: Rohrende
2: äußeres Rohr
2.1: gerader Teil
2.2: Aufweitung
2.3: Rohrende
3: Schelle
3.1: Widerlager

Claims

Verbindung von Rohren in einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge, bei der die Rohre (1; 2) mittels an ihren Enden befindlichen kugelschalenförmigen Aufweitungen (1.2; 2.2) ineinander gesteckt und durch eine Spannvorrichtung kraftschlüssig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufweitung (2.2) des äußeren Rohres (2) die Aufweitung (1.2) des inneren Rohres (1) zur Hälfte umschließt und der außenseitige Bereich der beiden Aufweitungen (1.2; 2.2) durch die Spannvorrichtung nahezu vollständig derart umschlossen ist, dass die Spannvorrichtung sowohl auf die Aufweitung (1.2) als auch auf die Aufweitung (2.2) drückt.
Verbindung von Rohren in einer Abgasanlage, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung aus einer Schelle (3), zwei Widerlagern (3.1) und einer Schraube besteht.
Verbindung von Rohren in einer Abgasanlage, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schelle (3) und die Wandung der Rohre (1; 2) gleich ist.
Verbindung von Rohren in einer Abgasanlage, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Aufweitung (1.2) des inneren Rohres (1) am Übergang zum äußeren Rohr (2) den gleichen Durchmesser wie der gerade Teile (1.1) des Rohres (1) aufweist.