DE102010037318A1

DE102010037318A1 - Vorrichtung zur Verbindung zweier Abgasrohre

Info

Publication number: DE102010037318A1
Application number: DE201010037318
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Kirchhoff GmbH and Co KG
Current assignee: Kirchhoff GmbH and Co KG
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-03-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung zweier Abgasrohre für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einer rohrförmigen Innenschale (2) mit einem vorzugsweise labyrinthartig ausgeformten Längsschlitz (21), einer die Innenschale (2) umgebenden, längs einseitig geschlitzten Außenschale (1), wobei der Längsschlitz (14) der Außenschale (1) gegenüber dem Längsschlitz (21) der Innenschale (2) in Umfangsrichtung versetzt angeordnet ist, wobei die den Längsschlitz begrenzenden Randkanten der Außenschale (1) nach außen, von der Innenschale (2) weggerichtet abragende Aufnahmelaschen (15) bilden oder aufweisen, dass zangenartige Druckklammern (3) vorgesehen sind, deren Zangenschenkel mittels Spannmitteln gegeneinander anziehbar sind, und dass die freien Enden der Zangenschenkel an den Aufnahmelaschen (15) angreifen und durch die Spannmittel die Aufnahmelaschen (15) aufeinander zu bewegbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung zweier Abgasrohre für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einer rohrförmigen Innenschale mit einem vorzugsweise labyrinthartig ausgeformten Längsschlitz, einer die Innenschale umgebenden, längs einseitig geschlitzten Außenschale, wobei der Längsschlitz der Außenschale gegenüber dem Längsschlitz der Innenschale in Umfangsrichtung versetzt angeordnet ist.
Der Zusammenbau aller oben aufgeführten Bauelemente wird als Klemmhülse bezeichnet und bestehen aus Metall, vorzugsweise aus oberflächenbeschichtetem Stahl oder nichtrostendem Stahl.
Derartige Vorrichtungen sind aus der DE 84 14 028 U1 , der DE 20 2004 017 501 U1 und der US 02006 0138 776 A1 bekannt. Solche Vorrichtungen haben sich im Stand der Technik bewährt, jedoch besteht die Anforderung, durch geringeren Materialeinsatz und optimierten Fertigungstechniken solche Vorrichtungen kostengünstiger zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus sollen die gestiegenen Anforderungen an eine Verdrehsicherheit der Abgasrohre und eine geringe Leckageluft bei geringerem Materialeinsatzgewicht erfüllt werden.
Die DE 84 14 028 U1 zeigt eine Klemmhülse, die einen massiven Aufbau aufweist der durch einen erhöhten Materialaufwand realisiert ist und die Klemmweise erfolgt über geschlitzte Abgasrohre mit einer hohen Luftleckage.
In der DE 20 2004 017501 U1 wurden die Nachteile der massiven Bauweise und der großen Luftleckage durch einen flexibleren Aufbau der Klemmschellen und durch eine längsgeschlitzte Innenschale mit einer mäanderförmigen Seitenstanzung, die als Dichtmanschette dient, verbessert. Bei dieser Art der Abdichtung stellt sich in der Praxis eine hohe Abhängigkeit vom Durchmesser der Abgasrohre dar. In der Durchmessertoleranz zu groß ausgeführten Abgasrohre führen zu einem zu großen Trennspalt der Innenschale.
Die US 02006 0138 776 A1 wirkt der Dichtproblematik mit federnden Zungen und darauf abgestimmten Nuten entgegen, wobei die Federeigenschaften aufgrund der eingesetzten Materialien und der geringen Federgeometrie nur kurzzeitig sich einstellen und im eingebauten Zustand durch das Relaxationsverhalten des Materiales mit zunehmender Zeit abgebaut werden.
In allen Fällen wirken die Spannschrauben mit den Schraublaschen, bedingt durch den konstruktiven Aufbau der Schraublaschen oder Schraubaufnahme, wie ein Stützträger mit Flächenlast bei dem die Spannkraft der Schrauben aufgeteilt wird, in eine Nutzkraft, die am Umfang der Klemmhülse wirkt und somit die Klemmkraft ergibt, und in eine Stützkraft, die als Lagerkraft die Schraublaschen gegenseitig abstützen. Durch diesen Aufbau der Schraublaschen geht ein großer Teil der Spannkraft durch Verformung und Abstützung der Schraublaschen verloren. Zusätzlich wird durch die Verformung der Schraublaschen die Kraftwirklinie nachteilig verschoben.
Der Erfindung liegt daher die technische und wirtschaftliche Aufgabe zugrunde, unter Berücksichtigung der Materialeinsparung die Klemmkraft und somit das Verdrehmoment zu erhöhen und die Spannkraft der Spannschrauben besser umzusetzen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die den Längsschlitz begrenzenden Randkanten der Außenschale nach außen, von der Innenschale weggerichtet abragende Aufnahmelaschen bilden oder aufweisen, dass zangenartige Druckklammern vorgesehen sind, deren Zangenschenkel mittels Spannmitteln gegeneinander anziehbar sind, und dass die freien Enden der Zangenschenkel an den Aufnahmelaschen angreifen und durch die Spannmittel die Aufnahmelaschen aufeinander zu bewegbar sind.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird die Funktion der Außenschale als Rohrklemme und die Aufnahme der Spannmittel voneinander getrennt, so dass die Krafteinleitung auf die Außenschale mittels der Spannmittel optimal erfolgen kann. Durch die Trennung der Befestigungsmittel in Form der Druckklammern mit Spannmitteln von der Außenschale wird die Klemmkraft mittels der Druckklammern so auf die Außenschale eingeleitet, dass trotz verformender Geometrien keine klemmkraftschädliche Kraftaufteilung erfolgt.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Aufnahmelaschen im unmittelbar in die Außenschale übergehenden Bereich eine Profilierung aufweisen, in welche die zueinander abgewinkelten freien Enden der Zangenschenkel eingreifen.
Durch die entsprechende Profilierung wird einerseits eine Versteifung der Aufnahmelaschen erreicht, wobei zudem die Profilierung dazu dient, den angreifenden Zangenschenkeln einen sicheren Sitz zu vermitteln, so dass bei Betätigung der Spannmittel die Zangenschenkel aufeinander zu angezogen werden und zudem die Außenschale angespannt wird, weil die Zangenschenkel mit ihren Enden in die Profilierung eingreifen.
Um den sicheren Angriff der Zangenschenkel noch zu verbessern und damit die Funktion der Vorrichtung zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die Aufnahmelaschen, vorzugsweise im Bereich der Profilierung, Ausnehmungen aufweisen und dass die freien Enden der Zangenschenkel der Druckklammern an ihrer Druckkante Vorsprünge aufweisen, die in Solllage in die Ausnehmungen eingreifen.
Insbesondere wird durch die erfindungsgemäße Anordnung erreicht, dass die Einleitung der Kraftübertragung der Klemmkraft durch die zangenartigen Druckklammern erfolgt, die unabhängig von der Verformung der Druckklammern die Richtung der Kraftvektoren in etwa konstant hält.
Bevorzugt ist zudem vorgesehen, dass die Außenschale ausgehend von dem Längsschlitz einen über einen Teil ihres Umfangs verlaufenden Trennschlitz aufweist.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die beiden durch den Trennschlitz getrennten Teile der ersten Randkante der Außenschale jeweils eine Aufnahmelasche aufweisen und die zweite nicht durch den Trennschlitz getrennte Randkante eine durchgehende Aufnahmelasche aufweist, deren Länge etwa der Länge der beiden Aufnahmelaschen an der ersten Randkante entspricht.
Durch die entsprechende Ausgestaltung wird erreicht, dass die beiden in die Vorrichtung eingesteckten Rohrenden durch die entsprechenden Druckklammern separat gespannt werden, so dass auch bei Toleranzen der Rohrdurchmesser der eingesteckten Rohre eine hervorragende Abdichtung erreicht wird.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass der Längsschlitz der Innenschale so ausgerichtet ist, dass er in Montagesolllage von einem Teil der Außenschale überdeckt ist, der keinen Trennschlitz aufweist.
Hierdurch ist sichergestellt, dass der Längsschlitz der Innenschale von dem Material der Außenschale vollständig überdeckt ist, so dass hier keine Leckage entstehen kann.
Bevorzugt ist ferner vorgesehen, dass jede zangenartige Druckklammer durch eine v-förmige Klammer gebildet ist.
Eine solche Druckklammer ist kostengünstig zu fertigen und äußerst funktionell.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Spannmittel aus jeweils einer Spannschraube, die die Zangenschenkel der Druckklammer durchgreift, und einer ein Gegenlager bildenden Mutter bestehen.
Die Anordnung der Schraube mit Mutter als Spannmittel ist ein kostengünstig zur Verfügung stehendes Element, welches im Zusammenwirken mit den zangenartigen Druckklammern äußerst funktionell ist.
Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass die in Umfangsrichtung verlaufenden Randkanten der Außenschale und/oder die Randkanten, die den Trennschlitz begrenzen, radial abragende Abkantungen aufweisen.
Durch die entsprechende Anordnung wird eine Festigkeitserhöhung der Außenschale durch die Abkantungen erreicht, ohne dass eine größere Materialdicke erforderlich ist.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Abkantungen nur im dem Längsschlitz benachbarten Bereich der Außenschale vorgesehen sind.
Auch ist bevorzugt vorgesehen, dass die Materialdicke der Außenschale geringer ist als die Materialdicke der Druckklammern.
Durch die Erfindung ist es möglich, ein dünneres Material für die Außenschale zu verwenden, um Material und Gewicht einzusparen. Dennoch wird durch entsprechende Materialstärke der Druckklammer eine entsprechende Kraftübertragung realisierbar.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einiger lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
1 die Baugruppe Klemmhülse mit Innen- und Außenschale den Druckklammern sowie den Spannschrauben mit Muttern in einer isometrischen Ansicht;
2 die Klemmhülse mit ihren Einzelteilen in einer Explosionsdarstellung;
3 die Baugruppe Klemmhülse in der Draufsicht mit den Kraftvektoren;
4 isometrische Darstellung der Druckklammer;
5 isometrische Darstellung der Außenschale.
In der 1 ist eine komplette Klemmhülse 7 im Zusammenbau dargestellt. Die Außenschale 1 besteht aus einem Stahlbandmaterial, das zu einem rohrförmigen Gebilde umgeformt ist, an dessen Stoßkanten der Mantelflächen Aufnahmelaschen 15 angeformt sind, die jeweils mit gegenüberliegenden Ausnehmungen 16 versehen sind. Durch die umgeformten Aufnahmelaschen 16 entsteht ein Längsschlitz 14 in der Außenschale 1. Dieser dient als Spannweg und zum Ausgleich der Durchmesserveränderung beim Zusammenziehen der Außenschale 1. In der Praxis kann es vorkommen, dass zwei in ihrem Toleranzfeld entgegengesetzt ausgelegte Rohrdurchmesser durch die Klemmhülse 7 verbunden werden, wobei die Abwicklung der Rohrmanteloberflächen der zu verbindenden Abgasrohre in ihrer Breite einen mehrere mm langen Unterschied aufweisen. Dies führt bei starren Klemmhülsenkonstruktionen zu kegelförmigen Verbindungsflächen, was einerseits einen Verlust an Klemmkraft mit sich bringt und andererseits die Leckageluft erhöht.
Erfindungsgemäß wirkt die Außenschale 1 mit einem teilweise über den Umfang verlaufenden Trennschlitz 13 dagegen, der so ausgelegt ist, dass die Außenschale 1 in zwei Spannbereiche 12 und in einen Dichtbereich 11 unterteilt wird. Die beiden Spannbereiche 12 können nun die unterschiedlichen Rohrdurchmesser umspannen und die Klemmhülse auf die zu verbindenden Rohrenden festsetzen ohne nennenswerte kegelförmige Verformungen der Außenschale 1. Dabei bleibt der Dichtbereich 11 der Außenschale 1 nahezu unverändert. Entscheidend für die Klemmkraft sind die Kraftwirklinien 6, die tangential zur Außenschale 1 verlaufen sollten. Bei den bisherigen Klemmhülsen sind Schraublaschen mit angeformt, die von Spannschrauben 4 durchgriffen werden. Beim Betätigen der Spannschrauben 4 werden die Schraublaschen so verformt, dass ein Teil der Umschlingung der Außenschale sich vom Rohrdurchmesser der Innenschale 2 abhebt und zwischen den beiden Schraublaschen eine Aufbeulung der Innenschale erfolgt, die wiederum zu Spannkraftverlusten und höhere Leckageluft führt. Es zeigt sich, dass die Richtung der Kraftwirklinien 6 sich mit der Auflage des Schraubenkopfes und der Auflagefläche der Mutter auf den Schraubenlaschen der Außenschale mit der Verformung der Schraubenlaschen, nachteilig verändert.
Zur Verbesserung der Krafteinlenkung wird erfindungsgemäß die Funktion der Schraublaschen von der Außenschale 1 getrennt und durch eine Druckklammer 3 ersetzt, dadurch wird die Krafteinleitung unabhängig von der Verformung der Schraublaschen auf die Außenschale übertragen.
Die Außenschale 1 weist abgewinkelte Aufnahmelaschen 15 auf, die an der Längstrennung 14 der Außenschale 1 angeformt sind. In diese Aufnahmelaschen 15 sind Ausnehmungen 16 eingebracht, in die Druckklammern 3 eingreifen, die jeweils von einer Spannschraube 4 pro Druckklammer 3 durchgriffen werden, wobei mittels einer Mutter 5 die Klemmkraft auf die Druckklammer 3 aufgebracht wird. Beim Schließen der Druckklammer 3 drückt die Druckkante 32 auf die Aufnahmelaschen 15 und zieht die Außenschale 1 zusammen. Die Vorsprünge 31 der Druckklammern 3 tauchen hierbei in die Ausnehmungen 16 der Aufnahmelaschen 15 ein und verhindern ein Abgleiten der Druckklammern 3 von der Außenschale 1. Da durch die Druckklammern 3 sehr hohe Zugkräfte auf die Außenschale 1 übertragen werden, wurde zur Stabilitätserhöhung an den Außenschalen 1 in den Seitenbereichen der Spannbereiche 12 und in den Seitenbereichen des Dichtbereiches 11 radiale Abkantungen 17 ausgeformt.
Durch die Funktionstrennung der angeformten Schraublaschen, ersetzt durch die einzelnen Druckklammern 3, ist es möglich die Außenschale 1 aus einem dünneren Material herzustellen, um eine größtmögliche Flexibilität zu erreichen, und die Materialdicke der Druckklammern 3 kann im Gegensatz dazu erhöht werden, um eine ausreichende Stabilität bei der Kraftübertragung zu erreichen.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.
Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 8414028 U1 [0003, 0004]
DE 202004017501 U1 [0003, 0005]
US 020060138776 A1 [0003, 0006]

Claims

Vorrichtung zur Verbindung zweier Abgasrohre für Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einer rohrförmigen Innenschale (2) mit einem vorzugsweise labyrinthartig ausgeformten Längsschlitz (21), einer die Innenschale (2) umgebenden, längs einseitig geschlitzten Außenschale (1), wobei der Längsschlitz (14) der Außenschale (1) gegenüber dem Längsschlitz (21) der Innenschale (2) in Umfangsrichtung versetzt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die den Längsschlitz (14) begrenzenden Randkanten der Außenschale (1) nach außen, von der Innenschale (2) weggerichtet abragende Aufnahmelaschen (15) bilden oder aufweisen, dass zangenartige Druckklammern (3) vorgesehen sind, deren Zangenschenkel mittels Spannmitteln gegeneinander anziehbar sind, und dass die freien Enden der Zangenschenkel an den Aufnahmelaschen (15) angreifen und durch die Spannmittel die Aufnahmelaschen (15) aufeinander zu bewegbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmelaschen (15) im unmittelbar in die Außenschale (1) übergehenden Bereich eine Profilierung aufweisen, in welche die zueinander abgewinkelten freien Enden der Zangenschenkel eingreifen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmelaschen (15), vorzugsweise im Bereich der Profilierung, Ausnehmungen (16) aufweisen und dass die freien Enden der Zangenschenkel der Druckklammern (3) an ihrer Druckkante (32) Vorsprünge (31) aufweisen, die in Solllage in die Ausnehmungen (16) eingreifen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschale (1) ausgehend von dem Längsschlitz (14) einen über einen Teil ihres Umfangs verlaufenden Trennschlitz (13) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden durch den Trennschlitz (13) getrennten Teile der ersten Randkante der Außenschale (1) jeweils eine Aufnahmelasche (15) aufweisen und die zweite nicht durch den Trennschlitz (13) getrennte Randkante eine durchgehende Aufnahmelasche (15) aufweist, deren Länge etwa der Länge der beiden Aufnahmelaschen (15) an der ersten Randkante entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsschlitz (21) der Innenschale (2) so ausgerichtet ist, dass er in Montagesolllage von einem Teil der Außenschale (1) überdeckt ist, der keinen Trennschlitz (13) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede zangenartige Druckklammer (3) durch eine V-förmige Klammer gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel aus jeweils einer Spannschraube (4), die die Zangenschenkel der Druckklammer (3) durchgreift, und einer ein Gegenlager bildenden Mutter (5) bestehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in Umfangsrichtung verlaufenden Randkanten der Außenschale (1) und/oder die Randkanten, die den Trennschlitz (13) begrenzen, radial abragende Abkantungen (17) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkantungen (17) nur im dem Längsschlitz (14) benachbarten Bereich der Außenschale (1) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialdicke der Außenschale (1) geringer ist als die Materialdicke der Druckklammern (3).