DE102018131675A1 - Gas-tight joint connection with a spherical cap - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine gasdichte Gelenkverbindung (1) zwischen einem ersten Rohr (2) und einem zweiten Rohr (4), insbesondere einer Abgasführung (30) eines Kraft-fahrzeugs, aufweisend eine Kugelkalotte (6), die an einem zu verbindenden Ende des ersten Rohres angeordnet ist, ein Aufschiebeflansch (8) zum Aufschieben auf die Kugelkalotte, der an einem Ende des zweiten Rohres angeordnet ist, welches dem zu verbindenden Ende des ersten Rohres zugordnet ist, ein Dichtungselement (18), welches die Gelenkverbindung zwischen der Kugelkalotte und dem Aufschiebeflansch abdichtet, eine Verspannungsanordnung (12) zum Verspannen der Kugelkalotte, des Dichtelements und des Aufschiebeflanschs miteinander.The invention relates to a gastight articulated connection (1) between a first pipe (2) and a second pipe (4), in particular an exhaust gas duct (30) of a motor vehicle, comprising a spherical cap (6) which is connected to an end of the first to be connected Tube is arranged, a slide-on flange (8) for sliding onto the spherical cap, which is arranged at one end of the second tube, which is assigned to the end of the first tube to be connected, a sealing element (18), which connects the joint between the spherical cap and the Seals slide-on flange, a clamping arrangement (12) for clamping the spherical cap, the sealing element and the slide-on flange together.

Description

Die Erfindung betrifft eine gasdichte Gelenkverbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Rohr, insbesondere einer Abgasführung eines Kraftfahrzeugs, sowie eine Rohranordnung mit einer ersten Flut, aufweisend wenigstens zwei Rohre und eine solche Gelenkverbindung.The invention relates to a gas-tight joint connection between a first and a second pipe, in particular an exhaust gas duct of a motor vehicle, and a pipe arrangement with a first flood, having at least two pipes and such a joint connection.

Bei Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen werden die Abgasführungen häufig durch mehrere gasdicht miteinander verbundene Rohre ausgebildet. Die Verbindung erfolgt häufig mittels einer V-Bandschelle, einer Flachbandschelle oder einer Flanschverbindung. Zumindest am Übergang vom Abgasauslass des Motors zur Abgasführung, von der Abgasführung zum Turbolader, vom Turbolader zur Abgasführung und/oder von der Abgasführung zur Abgasnachbehandlung sind solche Verbindungen angeordnet.In exhaust systems of motor vehicles, the exhaust gas routing is often formed by a plurality of pipes connected to one another in a gastight manner. The connection is often made using a V-band clamp, a flat band clamp or a flange connection. Such connections are arranged at least at the transition from the exhaust gas outlet of the engine to the exhaust gas duct, from the exhaust gas duct to the turbocharger, from the turbocharger to the exhaust gas duct and / or from the exhaust duct to the exhaust gas aftertreatment.

Die oben genannten Verbindungstypen sind jedoch allesamt starr und können daher keinen Positionsausgleich schaffen, der nötig wäre, um Schiefstände auszugleichen, die sich beispielsweise aus Toleranzvariationen der verbauten Bauteile und/oder der Montage derselben ergeben.However, the above-mentioned connection types are all rigid and therefore cannot create a position compensation that would be necessary to compensate for misalignments that result, for example, from tolerance variations in the installed components and / or the assembly thereof.

Insbesondere - aber nicht nur - bei mehrflutigen Rohranordnungen, wie diese beispielsweise bei Abgasanlagen von Brennkraftmaschinen mit einer größeren Zylinderanzahl häufig verwendet werden, ist dieser Positionsausgleich wichtig, um Schiefstände der einzelnen Bauteile und/oder mechanische Spannungen in den Bauteilen zu vermeiden.In particular - but not only - with multi-flow pipe arrangements, such as those frequently used for example in exhaust systems of internal combustion engines with a larger number of cylinders, this position compensation is important in order to avoid skewing of the individual components and / or mechanical stresses in the components.

Aus der DE 36 18 485 A1 ist eine Gelenkverbindung zweier ein- oder mehrflutiger Rohre einer Abgasführung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der die aufeinander zu gerichteten, ineinandergreifenden Rohrenden über die Paarung von beiden Rohrenden zugeordneten, kalottenförmigen Ringflächen miteinander in dichter Verbindung stehen, wobei die dem äußeren Rohrende zugeordnete Ringfläche durch dieses selbst gebildet ist, und bei der die Ringflächen über wenigstens ein am äußeren Rohrende mit seinem einen Ende angreifendes Federelement zur Erzeugung der Dichtkräfte in Axialrichtung gegeneinander gehalten sind, wobei das äußere Rohrende eine koaxial das Innere unter Bildung eines Ringraumes zwischen den Rohrenden übergreifende Verlängerung aufweist, und wobei im Ringraum oder außerhalb der Verlängerung ein umlaufendes Federelement zu den Rohren koaxial angeordnet ist, und wobei die dem inneren Rohrende zugeordnete Ringfläche durch einen diese spielfrei umfassenden Gleitring mit Dichtungs- und Dämpfungseigenschaften gebildet ist, und wobei das Federelement mit seinem anderen Ende wenigstens mittelbar am Gleitring angreift.From the DE 36 18 485 A1 An articulated connection of two single-flow or multi-flow pipes of an exhaust gas duct for motor vehicles is known, in which the mutually directed, intermeshing pipe ends are connected to each other by the pairing of dome-shaped ring surfaces associated with the two pipe ends, the ring surface assigned to the outer pipe end by this itself is formed, and in which the annular surfaces are held against one another in the axial direction by means of at least one spring element engaging at one end with the one end to produce the sealing forces, the outer tube end having an extension coaxially extending over the interior to form an annular space between the tube ends, and wherein in the annular space or outside of the extension a circumferential spring element is arranged coaxially with the tubes, and wherein the annular surface assigned to the inner tube end is formed by a sliding ring that includes these with no play and has sealing and damping properties det, and wherein the spring element engages at least indirectly on the slide ring with its other end.

Die dort vorgeschlagenen Gelenkverbindungen sind allerdings kompliziert und ermöglichen keinen optimalen Positionsausgleich der verbundenen Rohre zueinander.However, the articulated connections proposed there are complicated and do not allow optimal positional compensation of the connected pipes to one another.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine gasdichte Gelenkverbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Rohr zu verbessern.Against this background, it is an object of the invention to improve a gas-tight joint connection between a first and a second tube.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine gasdichte Gelenkverbindung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch eine Rohranordnung mit den Merkmalen von Anspruch 9.This object is achieved by a gastight articulated connection with the features of claim 1 and by a pipe arrangement with the features of claim 9.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine gasdichte Gelenkverbindung zwischen einem ersten Rohr und einem zweiten Rohr, insbesondere einer Abgasführung eines Kraftfahrzeugs, vorgeschlagen. Die Abgasführung kann insbesondere einflutig oder mehrflutig ausgebildet sein.According to one aspect of the invention, a gastight articulated connection between a first pipe and a second pipe, in particular an exhaust gas duct of a motor vehicle, is proposed. The exhaust gas routing can be designed in particular single-flow or multi-flow.

Die Gelenkverbindung weist eine Kugelkalotte auf, die, insbesondere axial- und/oder drehfest, an einem zu verbindenden Ende des ersten Rohres angeordnet ist.The articulated connection has a spherical cap which, in particular axially and / or non-rotatably, is arranged on an end of the first tube to be connected.

Zudem weist die Gelenkverbindung einen Aufschiebeflansch zum Aufschieben auf die Kugelkalotte auf, der, insbesondere axial- und/oder drehfest, an einem Ende des zweiten Rohres angeordnet ist, welches dem zu verbindenden Ende des ersten Rohres zugordnet ist.In addition, the articulated connection has a push-on flange for pushing onto the spherical cap, which is arranged, in particular axially and / or non-rotatably, at one end of the second pipe, which is assigned to the end of the first pipe to be connected.

Darüber hinaus weist die Gelenkverbindung ein Dichtungselement auf, welches die Gelenkverbindung zwischen der Kugelkalotte und dem Aufschiebeflansch abdichtet, wenn der Aufschiebeflansch auf die Kugelkalotte aufgeschoben ist. Unter Abdichten ist vorliegend insbesondere eine gasdichte Abdichtung bei typischen Einsatzbedingungen einer Abgasführung, wie hohe Temperaturen und ein korrosives abzudichtendes Medium, zu verstehen.In addition, the hinge connection has a sealing element which seals the hinge connection between the spherical cap and the push-on flange when the push-on flange is pushed onto the spherical cap. In the present case, sealing is to be understood in particular as a gas-tight seal under typical operating conditions of an exhaust gas duct, such as high temperatures and a corrosive medium to be sealed.

Die Gelenkverbindung weist ferner eine Verspannungsanordnung zum Verspannen der Kugelkalotte, des Dichtelements und des Aufschiebeflanschs miteinander auf.The articulated connection also has a bracing arrangement for bracing the spherical cap, the sealing element and the slide-on flange with one another.

Bei der Gelenkverbindung weist der Aufschiebeflansch eine umlaufende Nase zu der Kugelkalotte hin auf, welche radial innen einen kreisförmigen Querschnitt abgrenzt und im verspannten Zustand an der Kugelkalotte umlaufend anliegt und damit die Gelenkverbindung gegen die Kugelkalotte abdichtet. Der kreisförmige Querschnitt ist insbesondere zumindest im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Längsachse desjenigen Rohres angordnet, an welchem der Aufschiebeflansch angeordnet ist.In the case of the articulated connection, the push-on flange has a circumferential nose towards the spherical cap, which delimits a circular cross section radially on the inside and, in the tensioned state, lies circumferentially on the spherical cap and thus seals the joint connection against the spherical cap. The circular cross section is in particular arranged at least substantially at right angles to a longitudinal axis of the tube on which the push-on flange is arranged.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Rohranordnung vorgeschlagen, aufweisend eine erste Flut mit wenigstens zwei Rohren, wobei zwischen den Rohren eine Gelenkverbindung gemäß einer Ausführung der Erfindung angeordnet ist. According to a further aspect of the invention, a pipe arrangement is proposed, comprising a first flood with at least two pipes, an articulated connection being arranged between the pipes in accordance with an embodiment of the invention.

Bei mehrflutigen Rohranordnungen weist beispielsweise die Rohranordnung zusätzlich eine zweite Flut mit wenigstens zwei Rohren auf, wobei in der zweiten Flut ein Längenausgleichselement zwischen zwei Gelenkverbindungen angeordnet ist, die jeweils gemäß einer Ausführung der Erfindung ausgebildet sind. Beispielsweise kann das Längenausgleichselement als Dehnungsausgleichselement ausgebildet sein, das dazu eingerichtet ist, Längenänderungen und Verkippungen, insbesondere aus Toleranzvariationen und/oder Variationen der Umgebungsbedingungen wie Temperaturänderungen aufzunehmen.In the case of multi-flow pipe arrangements, for example, the pipe arrangement additionally has a second flow with at least two pipes, a length compensation element being arranged in the second flow between two articulated connections, which are each designed according to an embodiment of the invention. For example, the length compensation element can be designed as an expansion compensation element which is set up to accommodate changes in length and tilting, in particular from tolerance variations and / or variations in ambient conditions such as temperature changes.

Die Erfindung basiert unter anderem auf der Idee, die Gelenkverbindung mit einer zweifach abgedichteten kugeligen Verbindung auszubilden. Die mit dem ersten Rohr verbundene, insbesondere geschweißte, Kugelkalotte wird mit einen Aufschiebeflansch verspannt. Der Aufschiebeflansch dichtet im Krafthauptfluss mittels einer Linienberührung am Kontakt mit der Kalotte ab, wobei die Linienberührung an der Abgrenzung des kreisförmigen Querschnitts durch die radial nach innen ragende Nase des Aufschiebeflanschs erfolgt.The invention is based, among other things, on the idea of forming the articulated connection with a double-sealed spherical connection. The spherical cap connected to the first tube, in particular welded, is clamped with a slide-on flange. The slide-on flange seals in the main power flow by means of a line contact at the contact with the calotte, the line contact occurring at the delimitation of the circular cross-section through the radially inwardly projecting nose of the slide-on flange.

Im Kraftnebenfluss dichtet die Gelenkverbindung durch eine Glimmerdichtung ein zweites Mal ab. Aufgrund der kugeligen Verbindungsauslegung ist die Abgasführung an der Verbindungsstelle um den Kugelmittelpunkt der Kugelkalotte rotierbar und aus einer Verbindungsachse auslenkbar. So kann der benötigte Positionsausgleich zum Ausgleich von Toleranzen und gleichzeitig eine zuverlässige, gasdichte Verbindung bereitgestellt werden.The joint connection seals a second time in the by-pass flow with a mica seal. Due to the spherical connection design, the exhaust gas duct at the connection point can be rotated around the ball center of the spherical cap and deflected from a connection axis. The required position compensation to compensate for tolerances and at the same time a reliable, gas-tight connection can be provided.

Beispielsweise kann so eine bekannte, mit einer Bandschelle ausgeführte, Verbindung zwischen einer Abgasanlage und eine Motorradkatalysator durch eine Gelenkverbindung („kugelige Verbindung“) nach einer Ausführung der Erfindung ersetzt werden. Bei zweiflutigen Abgasanlage können beispielsweise in der einen Flut der Abgasanlage eine kugelige Verbindung und in der anderen Flut zwei kugelige Verbindungen mit einem dazwischenliegendem Längenausgleich verbaut werden.For example, a known connection, which is designed with a band clamp, between an exhaust system and a motorcycle catalytic converter can be replaced by an articulated connection (“spherical connection”) according to an embodiment of the invention. In the case of a double-flow exhaust system, for example, a spherical connection can be installed in one flood of the exhaust system and two spherical connections with an intermediate length compensation in the other flood.

Um die Verwendung eines Standardrohres oder eines einfach gestalteten Rohres als erstes Rohr zu ermöglichen, ist gemäß einer Ausführung die Kugelkalotte an dem Ende des ersten Rohres angeschweißt. Gemäß anderen Ausführungen kann sie auch aufgeschrumpft, eingeschrumpft, aufgepresst oder eingepresst sein.In order to enable the use of a standard tube or a simply designed tube as the first tube, the spherical cap is welded to the end of the first tube according to one embodiment. According to other embodiments, it can also be shrunk on, shrunk on, pressed on or pressed on.

Um die Verwendung eines Standardrohres oder eines einfach gestalteten Rohres als zweites Rohr zu ermöglichen, ist gemäß einer Ausführung der Aufschiebeflansch an dem Ende des zweiten Rohres angeschweißt oder eingepresst. Gemäß anderen Ausführungen kann er auch aufgeschrumpft, eingeschrumpft oder aufgepresst sein.In order to enable the use of a standard tube or a simply designed tube as the second tube, the push-on flange is welded or pressed onto the end of the second tube. According to other embodiments, it can also be shrunk, shrunk or pressed on.

Um durch die Verspannung der Kugelkalotte und des Aufschiebeflanschs aneinander nicht die neugewonnenen Freiheitsgrade der Gelenkverbindung zu behindern, weist gemäß einer Ausführung die Verspannungsanordnung eine an der Kugelkalotte anliegende Manschette auf, die mit dem Aufschiebeflansch verspannt ist. Insbesondere ist die Manschette so ausgebildet, dass sie sich der Kugelkalotte anformt. Zum verspannen, insbesondere zum Verschrauben, der Manschette mit dem Aufschiebeflansch sind sowohl an der Manschette als auch am Aufschiebeflansch geeignete Elemente zur Aufnahme eines Verspannungsmittels, beispielsweise einer Schraube, angeordnet.In order not to impede the newly gained degrees of freedom of the articulated connection by the bracing of the spherical cap and the push-on flange, according to one embodiment, the tensioning arrangement has a sleeve which rests on the spherical cap and which is braced with the push-on flange. In particular, the cuff is designed such that it is molded onto the spherical cap. For tensioning, in particular for screwing, the sleeve with the slide-on flange, suitable elements for receiving a tensioning means, for example a screw, are arranged both on the sleeve and on the slide-on flange.

Wenn die Gelenkverbindung Rohre verbinden soll, die ein Hochtemperatur-Medium wie beispielsweise Motorabgase leiten, müssen nicht nur die Rohre, sondern auch die Kugelkalotte und der Aufschiebeflansch jeweils aus einem entsprechend temperaturfesten Werkstoff ausgebildet sein. Gemäß einer Ausführung sind daher die Kugelkalotte und der Aufschiebeflansch aus einem Metallwerkstoff, insbesondere einem Stahl ausgebildet. Auch die Verspannungsanordnung kann gemäß einer Ausführung aus einem Metallwerkstoff ausgebildet sein, beispielsweise sind mehrere geeignete Schrauben vorgesehen.If the articulated connection is to connect pipes which conduct a high-temperature medium such as engine exhaust gases, not only the pipes, but also the spherical cap and the push-on flange must each be made of a correspondingly temperature-resistant material. According to one embodiment, the spherical cap and the push-on flange are therefore made of a metal material, in particular a steel. According to one embodiment, the tensioning arrangement can also be formed from a metal material, for example several suitable screws are provided.

Um die zweite Dichtung temperaturbeständig zu gestalten, ist gemäß einer Ausführung das Dichtungselement eine Glimmerdichtung, beispielsweise mit einem Phlogopit-Glimmer.In order to make the second seal temperature-resistant, according to one embodiment the sealing element is a mica seal, for example with a phlogopite mica.

Um die primäre Dichtwirkung der Linienberührung zwischen der Kugelkalotte der Nase des Aufschiebeflanschs möglichst umfassend auszunutzen (Krafthauptfluss), ist gemäß einer Ausführung das Dichtungselement im Kraftnebenfluss angeordnet. Während sich die Dichtwirkung der Linienberührung insbesondere aus dem engen Toleranzband bei der Fertigung der Kugelkalotte und der Flanschnase sowie aus kleineren Werkstoffelastizitäten dieser beiden Elemente ergibt, resultiert die Dichtwirkung des Dichtungselement insbesondere aus einer größeren Elastizität des Dichtungselement, beispielsweise eine Glimmerdichtung, welches bei der Montage der Gelenkverbindung gegen die Kugelkalotte komprimiert wird.In order to utilize the primary sealing effect of the line contact between the spherical cap of the nose of the slide-on flange as extensively as possible (main power flow), according to one embodiment, the sealing element is arranged in the secondary force flow. While the sealing effect of the line contact results in particular from the narrow tolerance band in the manufacture of the spherical cap and the flange nose and from smaller material elasticities of these two elements, the sealing effect of the sealing element results in particular from a greater elasticity of the sealing element, for example a mica seal, which occurs when the Joint connection is compressed against the spherical cap.

Um das Dichtungselement entsprechend zu positionieren, ist gemäß einer Ausführung das Dichtungselement durch einen axialen und umlaufenden Vorsprung und die umlaufende Nase des Aufschiebeflanschs gehalten.In order to position the sealing element accordingly, according to one embodiment, the sealing element has an axial and circumferential one Projection and the circumferential nose of the slide-on flange held.

Um die Dichtung und den Dichtungsdeckel bei der Baugruppenmontage zu fixieren, ist gemäß einer Ausführung ist das Dichtungselement durch eine Federsicherung gegen ein axiales Abheben von der Nase gesichert.In order to fix the seal and the seal cover during assembly, according to one embodiment, the sealing element is secured against axial lifting off the nose by a spring lock.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.

  • 1 zeigt eine gasdichte Gelenkverbindung nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung.
  • 2 zeigt die Gelenkverbindung nach 1 in einer Schnittansicht.
  • 3 zeigt eine Detailansicht aus der Schnittansicht nach 2.
  • 4 zeigt die Gelenkverbindung nach 1 in einer anderen Schnittansicht, die als technische Zeichnung ausgeführt ist.
  • 5 zeigt eine zweiflutige Rohranordnung mit mehreren gasdichten Gelenkverbindungen nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung.
Further advantages and possible uses of the invention result from the following description in connection with the figures.
  • 1 shows a gas-tight joint connection according to an exemplary embodiment of the invention.
  • 2nd shows the articulation 1 in a sectional view.
  • 3rd shows a detailed view from the sectional view 2nd .
  • 4th shows the articulation 1 in another sectional view, which is designed as a technical drawing.
  • 5 shows a double-flow pipe arrangement with several gas-tight joint connections according to an exemplary embodiment of the invention.

1 zeigt eine gasdichte Gelenkverbindung 1 zwischen einen ersten Rohr 2 und einem zweiten Rohr 4 einer Abgasführung eines Kraftfahrzeugs. 1 shows a gastight joint connection 1 between a first pipe 2nd and a second pipe 4th an exhaust gas duct of a motor vehicle.

Das erste Rohr 2 weist an einem dem zweiten Rohr 4 zugewandten Ende eine Kugelkalotte 6 auf, die auf das Rohr 2 aufgeschweißt und damit axialfest und drehfest mit dem Rohr 2 verbunden ist.The first pipe 2nd points to the second pipe 4th end facing a spherical cap 6 on that on the pipe 2nd welded on and thus axially fixed and non-rotatable with the pipe 2nd connected is.

Das zweite Rohr 4 weist einen Aufschiebeflansch 8 auf, der in dem dargestellten, montierten Zustand der Gelenkverbindung 1 auf die Kugelkalotte 6 aufgeschoben ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Aufschiebeflansch 8 an einem dem ersten Rohr 2 zugewandten Ende des Rohres 4 gasdicht verschweißt.The second pipe 4th has a slide-on flange 8th on, in the illustrated, assembled state of the articulation 1 on the spherical cap 6 is postponed. In the exemplary embodiment, the slide-on flange 8th on one of the first pipes 2nd facing end of the tube 4th welded gas-tight.

An die Kugelkalotte 6 ist auf derjenigen längsaxialen Seite, auf welche nicht der Aufschiebeflansch 8 aufgeschoben ist, eine Manschette 10 einer Verspannungsanordnung 12 zum verspannen der Gelenkverbindung 1 aufgesetzt. Die Manschette 10 ist im Ausführungsbeispiel an ihrer Innenseite der Außenkontur der Kugelkalotte 6 nachgeformt, insbesondere derart, dass die Kugelkrümmung der Kalotte 6 nachempfunden ist oder derart, dass die Manschette 10 tangential auf der Kugel aufliegt und somit eine Berührungslinie zur Kugelkalotte 6 aufweist. In 4 ist die zweite dieser beiden Alternativen gezeigt.To the spherical cap 6 is on the longitudinal axial side, on which not the slide-on flange 8th put on a cuff 10th a tension arrangement 12 for tightening the articulation 1 put on. The cuff 10th is in the embodiment on the inside of the outer contour of the spherical cap 6 postformed, in particular such that the spherical curvature of the spherical cap 6 is modeled or such that the cuff 10th lies tangentially on the ball and thus a line of contact with the spherical cap 6 having. In 4th the second of these two alternatives is shown.

Die Verspannungsanordnung 12 weist zudem wenigstens zwei Schrauben 14 auf, welche einerseits an der Manschette 10 und andererseits an Befestigungvorsprüngen 16 des Aufschiebeflanschs 8 wirken, sodass mittels der Verspannungsanordnung 12 der Gelenkverbindung 1 verspannt ist.The tension arrangement 12 also has at least two screws 14 on which one hand on the cuff 10th and on the other hand on fastening projections 16 of the slide-on flange 8th act so that by means of the tension arrangement 12 the articulation 1 is tense.

Die Art der Verspannung der Gelenkverbindung 1 ist zudem der 2 zu entnehmen, die einen Schnitt entlang der in 1 eingezeichneten Schnittlinie I - I zeigt.The type of tensioning of the articulation 1 is also the 2nd to see a cut along the in 1 drawn cutting line I - I shows.

2 ist auch die Position eines Dichtungselements 18 zu entnehmen. Zudem ist in 2 eine umlaufende Nase 20 des Aufschiebeflanschs 8 dargestellt, die sich einer linienförmig umlaufenden Berührungsstelle 22 (siehe 3 und 4) an der Kugelkalotte 6 abstützt und damit die Gelenkverbindung abdichtet. 2nd is also the position of a sealing element 18th refer to. In addition, in 2nd a circumferential nose 20th of the slide-on flange 8th shown, which is a line-shaped circumferential contact point 22 (please refer 3rd and 4th ) on the spherical cap 6 supports and thus seals the joint connection.

Details der Dichtungsmechanismen der Gelenkverbindung 1 werden nachfolgend anhand der Darstellung der 3 erläutert, in welcher das in 2 markierte Detail II dargestellt ist.Details of the sealing mechanisms of the articulated connection 1 are based on the representation of the 3rd explains in which the in 2nd highlighted detail II is shown.

Die Nase 20 des Aufschiebeflanschs 8 stützt sich mit der linienförmigen Berührungsstelle 22 umlaufend an der Kugelkalotte 6 ab und grenzt dabei einen Querschnitt 21 des Aufschiebeflanschs 8 ab. Durch die mittels der Verspannungsanordnung 12 aufgebrachte Axialkraft entsteht dabei eine Dichtwirkung im Krafthauptfluss zwischen den beiden verbundenen Rohren 2 und 4.The nose 20th of the slide-on flange 8th supports itself with the line-shaped contact point 22 all around the spherical cap 6 and delimits a cross-section 21st of the slide-on flange 8th from. By means of the tensioning arrangement 12 applied axial force creates a sealing effect in the main power flow between the two connected pipes 2nd and 4th .

Als zusätzliche Dichtung ist das Dichtungselement 18 angeordnet, welches als Glimmerdichtung ausgebildet ist. Das Dichtungselement 18 ist dabei derart radial innerhalb des Aufschiebeflanschs 8 und axial zwischen dem Aufschiebeflansch 8 und einer Federsicherung 26 angeordnet, dass das Dichtungselement 18 durch die Verspannungs-Axialkraft radial komprimiert wird. Somit wird eine radial nach innen wirkende Kraft auf die Kugelkalotte 6 und eine radial nach außen wirkende Kraft auf den Aufschiebeflansch 8 aufgebracht, wodurch die Dichtungswirkung des Dichtungselements 18 eintritt. Damit weist die Gelenkverbindung 1 einen doppelten Dichtungsmechanismus auf: im Krafthauptfluss dichtet die Nase 20 des Aufschiebeflanschs 8 gegen die Kugelkalotte 6 ab; im Kraftnebenfluss dichtet das Dichtungselement 18 gegen die Kugelkalotte 6 und den Aufschiebeflansch 8 ab. Auf diese Weise kann zuverlässig ein Austreten von Abgasen aus der Abgasführung verhindert werden.The sealing element is an additional seal 18th arranged, which is designed as a mica seal. The sealing element 18th is so radially within the slide-on flange 8th and axially between the slide-on flange 8th and a spring lock 26 arranged that the sealing element 18th is radially compressed by the bracing axial force. A radially inward force is thus exerted on the spherical cap 6 and a radially outward force on the slide-on flange 8th applied, thereby the sealing effect of the sealing element 18th entry. So that the articulation 1 a double sealing mechanism: the nose seals in the main power flow 20th of the slide-on flange 8th against the spherical cap 6 from; the sealing element seals in the bypass flow 18th against the spherical cap 6 and the slide-on flange 8th from. In this way, exhaust gases can be reliably prevented from escaping from the exhaust gas duct.

4 zeigt eine technische Zeichnung der Gelenkverbindung 1 aus 1 entlang einer Schnittlinie I - I. 4th shows a technical drawing of the articulation 1 out 1 along a cutting line I - I .

In 5 ist eine als zweiflutige Rohranordnung 30 gemäß einer beispielhaften Ausführung der Erfindung ausgebildete Abgasführung zwischen einer nur schematisch eingezeichneten Brennkraftmaschine 34 und einer motornahen Katalysatoranordnung 36 dargestellt.In 5 is a two-pipe arrangement 30th Exhaust gas routing formed according to an exemplary embodiment of the invention an only schematically drawn internal combustion engine 34 and a close-coupled catalyst arrangement 36 shown.

An einer ersten Flut 31 weist die Rohranordnung 30 ein erstes Anbindungsrohr 38 von der Brennkraftmaschine 34 und ein weiteres Rohr 40 auf, das zumindest mittelbar an die Katalysatoranordung 36 angeschlossen ist. Zur gasdichten Verbindung der Rohre 38 und 40 zwischen den Rohren eine Gelenkverbindung 1.1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1-4 angeordnet.On a first flood 31 shows the pipe arrangement 30th a first connection pipe 38 from the internal combustion engine 34 and another pipe 40 on, at least indirectly to the catalyst arrangement 36 connected. For gas-tight connection of the pipes 38 and 40 an articulated connection between the pipes 1.1 according to the embodiment of 1-4 arranged.

An einer zweiten Flut 32 weist die Rohranordnung 30 ein zweites Anbindungsrohr 42 von der Brennkraftmaschine 34, ein Verbindungsrohr 44 mit einem Längenausgleichselement 48 und ein weiteres Rohr 46 auf, das zumindest mittelbar an die Katalysatoranordung 36 angeschlossen ist. Zur gasdichten Verbindung der Rohre 42, 44 und 46 ist jeweils zwischen den Rohren 42 und 44 und zwischen den Rohren 44 und 46 eine Gelenkverbindung 1.2 bzw. 1.3 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1-4 angeordnet.On a second flood 32 shows the pipe arrangement 30th a second connection pipe 42 from the internal combustion engine 34 , a connecting pipe 44 with a length compensation element 48 and another pipe 46 on, at least indirectly to the catalyst arrangement 36 connected. For gas-tight connection of the pipes 42 , 44 and 46 is between the tubes 42 and 44 and between the pipes 44 and 46 an articulated connection 1.2 or. 1.3 according to the embodiment of 1-4 arranged.

Auf diese Weise kann der benötigte Positionsausgleich zum Ausgleich von Bauteil- und Lagetoleranzen, beispielsweise der Rohre und/oder der Position der Brennkraftmaschine 34 und der Katalysatoranordnung 36 zueinander, und gleichzeitig eine zuverlässige, gasdichte Verbindung bereitgestellt werden. Dafür ist bei einer zweiflutigen Rohranordung 30 an einer Flut das Längenausgleichselement 48 erforderlich.In this way, the required position compensation to compensate for component and position tolerances, for example the pipes and / or the position of the internal combustion engine 34 and the catalyst assembly 36 to each other, and at the same time a reliable, gas-tight connection can be provided. This is the case with a double-flow pipe arrangement 30th the length compensation element on a flood 48 required.

Die Freiheitsgrade der Gelenkverbindung 1 ergeben sich unter anderem daraus, dass im Zusammenwirken der Kugelkalotte 6, des darauf gespannten Aufschiebeflanschs 8 und der Verspannungs-Manschette 10, die der Kalotte 6 angeformt ist, der Aufschiebeflansch an der Kugelkalotte um eine Längsachse des zweiten Rohres 4 bzw. 40, 44 oder 46 gedreht werden kann. Zudem kann der Aufschiebeflansch - mit dem Kugelmittelpunkt der Kalotte 6 als Drehpunkt aus einer Längsachse des ersten Rohres 2 bzw. 38, 42 oder 44 herausgedreht werden, und zwar in alle Umfangsrichtungen der Längsachse des ersten Rohres.The degrees of freedom of the articulation 1 result among other things from the fact that in the interaction of the spherical cap 6 , of the slide-on flange clamped on it 8th and the bracing cuff 10th that of the calotte 6 is integrally formed, the slide-on flange on the spherical cap around a longitudinal axis of the second tube 4th or. 40 , 44 or 46 can be rotated. In addition, the slide-on flange - with the spherical center of the spherical cap 6 as a fulcrum from a longitudinal axis of the first tube 2nd or. 38 , 42 or 44 be unscrewed, in all circumferential directions of the longitudinal axis of the first tube.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
gasdichte Gelenkverbidnunggastight joint connection
22nd
erstes Rohrfirst pipe
44th
zweites Rohrsecond pipe
66
KugelkalotteSpherical cap
88th
AufschiebeflanschSlip-on flange
1010th
Manschettecuff
1212
VerspannungsanordnungBracing arrangement
1414
SchraubenScrews
1616
BefestigungsvorsprüngeFastening projections
1818th
DichtungselementSealing element
2020th
Nase des AufschiebeflanschsNose of the slide-on flange
2121st
durch die Nase abgegrenzter Querschnittcross section defined by the nose
2222
BerührungsstellePoint of contact
2626
FedersicherungSpring lock
3030th
zweiflutige Rohranordnungdouble-flow pipe arrangement
3131
erste Flutfirst flood
3232
zweite Flutsecond flood
3434
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
3636
motornahe KatalysatoranordnungCatalytic converter arrangement close to the engine
3838
erstes Anbindungsrohrfirst connection pipe
4040
Rohrpipe
4242
zweites Anbindungsrohrsecond connection pipe
4444
VerbindungsrohrConnecting pipe
4646
Rohrpipe
4848
LängenausgleichselementLength compensation element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 3618485 A1 [0005]DE 3618485 A1 [0005]

Claims (11)

Gasdichte Gelenkverbindung (1) zwischen einem ersten Rohr (2) und einem zweiten Rohr (4), insbesondere einer Abgasführung (30) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend: - eine Kugelkalotte (6), die an einem zu verbindenden Ende des ersten Rohres angeordnet ist, - ein Aufschiebeflansch (8) zum Aufschieben auf die Kugelkalotte, der an einem Ende des zweiten Rohres angeordnet ist, welches dem zu verbindenden Ende des ersten Rohres zugordnet ist, - ein Dichtungselement (18), welches die Gelenkverbindung zwischen der Kugelkalotte und dem Aufschiebeflansch abdichtet, - eine Verspannungsanordnung (12) zum Verspannen der Kugelkalotte, des Dichtelements und des Aufschiebeflanschs miteinander, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschiebeflansch eine umlaufende Nase (20) zu der Kugelkalotte hin aufweist, welche radial innen einen kreisförmigen Querschnitt (21) abgrenzt und im verspannten Zustand die Gelenkverbindung gegen die Kugelkalotte abdichtet.Gas-tight articulated connection (1) between a first pipe (2) and a second pipe (4), in particular an exhaust gas duct (30) of a motor vehicle, comprising: - a spherical cap (6) which is arranged at one end of the first pipe to be connected, - A slide-on flange (8) for sliding onto the spherical cap, which is arranged at one end of the second tube, which is assigned to the end of the first tube to be connected, - A sealing element (18), which seals the articulated connection between the spherical cap and the push-on flange , - A bracing arrangement (12) for bracing the spherical cap, the sealing element and the slide-on flange with one another, characterized in that the slide-on flange has a circumferential nose (20) towards the spherical cap, which delimits a circular cross-section (21) radially on the inside and braces it The joint seals against the spherical cap. Gelenkverbindung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelkalotte an dem Ende des ersten Rohres angeschweißt ist.Articulated connection according to Claim 1 , characterized in that the spherical cap is welded to the end of the first tube. Gelenkverbindung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschiebeflansch mit dem Ende des zweiten Rohres fest verbunden, insbesondere angeschweißt oder eingepresst, ist.Articulated connection according to one of the preceding claims, characterized in that the slide-on flange is firmly connected to the end of the second tube, in particular welded or pressed in. Gelenkverbindung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannungsanordnung eine an der Kugelkalotte anliegende Manschette (10) aufweist, die mit dem Aufschiebeflansch verspannt ist.Articulated connection according to one of the preceding claims, characterized in that the tensioning arrangement has a sleeve (10) which rests against the spherical cap and is tensioned with the slide-on flange. Gelenkverbindung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelkalotte und der Aufschiebeflansch aus einem Metallwerkstoff, insbesondere einem Stahl, ausgebildet sind.Articulated connection according to one of the preceding claims, characterized in that the spherical cap and the push-on flange are formed from a metal material, in particular a steel. Gelenkverbindung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement eine Glimmerdichtung ist.Articulated connection according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element is a mica seal. Gelenkverbindung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement im Kraftnebenfluss angeordnet ist.Articulated connection according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element is arranged in the secondary force flow. Gelenkverbindung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement durch einen axialen und umlaufenden Vorsprung und die umlaufende Nase des Aufschiebeflanschs gehalten ist.Articulated connection according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing element is held by an axial and circumferential projection and the circumferential nose of the slide-on flange. Rohranordnung (30), aufweisend eine erste Flut (31) mit wenigstens zwei Rohren (38, 40), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Rohren eine Gelenkverbindung (1.1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist.Pipe arrangement (30), comprising a first flood (31) with at least two pipes (38, 40), characterized in that an articulated connection (1.1) according to one of the preceding claims is arranged between the pipes. Rohranordung gemäß Anspruch 9, zusätzlich aufweisend eine zweite Flut (32) mit wenigstens zwei Rohren (42, 44, 46), dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Flut ein Längenausgleichselement (48) zwischen zwei Gelenkverbindungen (1.2, 1.3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 angeordnet ist.Pipe arrangement according to Claim 9 , additionally having a second flood (32) with at least two tubes (42, 44, 46), characterized in that in the second flood a length compensation element (48) between two articulated connections (1.2, 1.3) according to one of the Claims 1 to 9 is arranged. Rohranordnung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Längenausgleichselement als Dehnungsausgleichselement ausgebildet ist, das dazu eingerichtet ist, minimale Längenänderungen und Verkippungen aufzunehmen.Pipe arrangement according to Claim 10 , characterized in that the length compensation element is designed as an expansion compensation element which is set up to accommodate minimal changes in length and tilting.
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