Die
Erfindung betrifft Entkopplungselemente für schwingbeanspruchte Rohrleitungen,
für die
Abgasleitungen in Kraftfahrzeugen, vorzugsweise in Nutzfahrzeugen
aber auch in Personenkraftwagen, typische Ausführungsbeispiele sind.The
Invention relates to decoupling elements for vibrationally stressed pipelines,
for the
Exhaust pipes in motor vehicles, preferably in commercial vehicles
but also in passenger cars, typical embodiments are.
Die
Aufgabe solcher Entkopplungselemente besteht darin, schwingbeanspruchte
Rohrleitungen flexibel miteinander zu verbinden und dabei schwingungstechnisch
weitgehend zu entkoppeln. Neben den dazu erforderlichen Verschiebungsmöglichkeiten in
axialer und lateraler Richtung ist in manchen Fällen, insbesondere im Nutzfahrzeugbereich,
auch eine Entkopplung in torsionaler Richtung erforderlich. Eine
entsprechende Lösung,
die aus zwei zusammengefügten,
wendelgewellten oder ringgewellten Metallbälgen besteht, wird in DE 198 24 095 C2 beschrieben.
Die hier beschriebene Lösung
sieht die Verwendung mindestens zweier konventioneller Metallbälge vor,
die eine vergleichbare Torsionssteifigkeit aufweisen, so dass axiale,
laterale und torsionale Verschiebungen in vergleichbarer Höhe auf die
mindestens zwei Metallbälge
verteilt werden. Eine grössere
torsionale Winkelverschiebung ist somit zwar möglich, sie ergibt sich jedoch
nicht aus einer geringeren Torsionssteifigkeit der einzelnen Komponenten,
sondern lediglich aus dem durch die koaxiale Balganordnung verdoppelten
Weg des Kraftflusses über
das gesamte Entkopplungselement. Das im Betriebszustand auftretende
Belastungskollektiv setzt sich nach wie vor aus axialen, lateralen
und torsionalen Verschiebungen zusammen, was unter dem Gesichtspunkt
der Betriebsfestigkeit suboptimal ist.The task of such decoupling elements is to flexibly connect vibrating-stressed pipelines with each other and to largely decouple vibration technology. In addition to the required shift possibilities in the axial and lateral direction, in some cases, especially in the commercial vehicle sector, a decoupling in the torsional direction is required. A corresponding solution consisting of two joined, helically corrugated or ring-corrugated metal bellows is disclosed in US Pat DE 198 24 095 C2 described. The solution described here provides for the use of at least two conventional metal bellows, which have a comparable torsional rigidity, so that axial, lateral and torsional displacements are distributed at comparable height to the at least two metal bellows. Although a larger torsional angular displacement is thus possible, it does not result from a lower torsional stiffness of the individual components, but only from the path of the force flow over the entire decoupling element, which is doubled by the coaxial bellows arrangement. The load collective occurring in the operating state is still composed of axial, lateral and torsional displacements, which is suboptimal from the standpoint of operational stability.
Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Entkopplungselement für Rohrleitungen
so auszubilden, dass die von balgartigen Geometrien zu kompensierenden
torsionalen Verschiebungen vernachlässigbar klein werden. Das gesamte
Belastungskollektiv für
die einzusetzenden balgartigen Geometrien reduziert sich somit auf
axiale und laterale Verschiebungen. Auf diese Weise wird eine vereinfache
Auslegung ermöglicht
und vor allem eine deutlich gesteigerte Lebensdauer erzielt.task
The invention is therefore a decoupling element for pipelines
form so that to be compensated by bellows-like geometries
torsional shifts become negligibly small. The entire
Stress collective for
the bellows-like geometries to be used are thus reduced
axial and lateral displacements. This will be a simpler
Design allows
and above all achieved a significantly increased life.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäss
mit den Merkmalen der Ansprüche
1 oder 2 gelöst.These
Task is according to the invention
with the features of the claims
1 or 2 solved.
In
Anspruch 1 wird das gesamte Entkopplungselement aus mindestens zwei
balgartigen Komponenten gemäss 1 zusammengesetzt.
Die einzelnen Bälge
(11, 12) weisen gegenüber den angrenzenden Rohrleitungen
einen im dargestellten Fall für beide
Bälge gleichen
axialen Versatz auf. Demzufolge wird der Abgasstrom beim Eintritt
in das Entkopplungselement geteilt und beim Austritt wieder zusammengeführt. Hierfür sind entsprechende
Y-förmige Anschlussstücke (13, 14)
vorgesehen. Die Anschlussstücke
können
ferner Leitbleche enthalten, die bei der Teilung bzw. der Zusammenführung des Abgasstroms
die laminare Strömung
sicherstellen. Neben der in 1 beschriebenen
Ausführung
ist weiterhin eine Anordnung von mehr als zwei Bälgen mit einem jeweiligen axialen
Versatz möglich.
Auch können
die mit axialem Versatz angeordneten Bälge axial oder lateral oder
torsional unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen. Auf diese Weise
kann das bei Krafteinleitung eintretende Deformationsverhalten konstruktiv
definiert beeinflusst werden.In claim 1, the entire decoupling element from at least two bellows-like components according to 1 composed. The individual bellows ( 11 . 12 ) have opposite to the adjacent pipes in the case shown for both bellows same axial offset. As a result, the exhaust gas stream is divided upon entry into the decoupling element and merged again at the exit. For this purpose, corresponding Y-shaped connecting pieces ( 13 . 14 ) intended. The fittings may also include baffles that ensure laminar flow in the division or merging of the exhaust stream. In addition to the in 1 described embodiment is also an arrangement of more than two bellows with a respective axial offset possible. Also, the axially offset bellows may have axially or laterally or torsionally different stiffnesses. In this way, the deformation behavior occurring when the force is introduced can be influenced in a constructively defined way.
In
Anspruch 2 hingegen wird das gesamte Entkopplungselement gemäss 2 lediglich
mit einer balgartigen Komponente zur Abgasleitung (21), dessen
Einbaulage gegenüber
den angrenzenden Rohrleitungen einen axialen Versatz aufweist, und
einer Rahmenkonstruktion (22) mit einem nicht abgasführenden
Federelement (23) zusammengesetzt. Die Steifigkeiten des
nicht abgasführenden
Federelements (23) sind so ausgelegt, das die Gesamtanordnung
bei der Einleitung von axialen, lateralen und torsionalen Verschiebungen
ein bezüglich
der Achse der angrenzenden Rohrleitungen vorzugsweise symmetrisches,
in jedem Fall jedoch konstruktiv determiniertes Deformationsverhalten
zeigt. Der Vorteil der Variante ist, dass der Abgasstrom nicht geteilt
werden muss.In contrast, in claim 2, the entire decoupling element according to 2 only with a bellows-type component for the exhaust pipe ( 21 ), whose mounting position relative to the adjacent pipes has an axial offset, and a frame construction ( 22 ) with a non-exhaustive spring element ( 23 ). The stiffnesses of the non-exhaust-carrying spring element ( 23 ) are designed so that the overall arrangement in the introduction of axial, lateral and torsional displacements with respect to the axis of the adjacent pipes preferably symmetrical, but in each case constructively determined deformation behavior shows. The advantage of the variant is that the exhaust gas flow does not have to be split.
Weitere
Varianten der beschriebenen Entkopplungselemente sind denkbar und
basieren auf dem Grundkonzept, welches die torsionale Beanspruchung
der Bälge
durch die modifizierte Einbaulage mit einem gegenüber der
angrenzenden Abgasleitung konstruktiv bestimmbaren axialen Versatz
substantiell reduziert.Further
Variants of the described decoupling elements are conceivable and
are based on the basic concept of the torsional strain
of the bellows
by the modified installation position with a relation to the
adjacent exhaust pipe structurally determinable axial offset
substantially reduced.