DE19526085A1 - Gelenkige Verbindung zweier Rohre einer Abgasanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gelenkige Verbindung zweier Rohre einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruches.

Eine derartige gelenkige Verbindung zweier Rohre einer Abgasanlage ist beispielsweise in der DE 27 22 052 A1 beschrieben. Bei dieser gelenkigen Verbindung ist das Ende eines Rohres der Abgasanlage kugelförmig aufgeweitet. Das freie Ende dieses kugelförmig aufgeweiteten Rohres wird von einer Flanschplatte umfaßt, die mit einem weiterführenden Rohr verbunden ist und die zur Aufnahme des kugelförmigen Endabschnittes eine entsprechende kugelabschnittförmige Innenkontur aufweist. Zur Abdichtung der Verbindung zwischen dem Rohrende und dem Flanschstück ist ein eingelegter Dichtring vorgesehen. Der kugelförmige Endabschnitt des eingesetzten Rohres wird auf der dem Flansch abgewandten Seite des kugelförmigen Endstückes von einem Spannelement umfaßt, das ebenfalls zumindest endseitig eine entsprechende Kugelabschnittform aufweist und mit der Flanschplatte verschraubt ist. Eine derartige Verbindung ist aufwendig zu fertigen, da insbesondere der Herstellungsaufwand für die mit dem weiterführenden Rohr verbundene Flanschplatte sehr hoch ist. Auch der Fertigungsaufwand für das Spannelement ist sehr hoch und dessen Montage ist relativ aufwendig. Diese Verbindung enthält viele Einzelteile und ist insgesamt nur mit großem Aufwand zu montieren. Durch die Vielzahl der Einzelteile und deren teilweise hohem Fertigungsaufwand ist eine derartige Verbindung darüber hinaus teuer.

Aus der DE-AS 20 35 757 ist eine weitere gelenkige Verbindung zweier Rohre einer Abgasanlage bekannt, bei der ein Rohr mit zwei kugelabschnittförmigen Endstücken versehen ist, die jeweils in eine zylindrige Ausnehmung eines weiterführen Rohrstückes eingesetzt sind. Zur Abdichtung der gelenkigen Verbindung ist ein mit dem Außenrohr verbundenes gewelltes Schlauchelement vorgesehen. Das Schlauchelement ist mit einer Schelle am Außenrohr befestigt. Eine Befestigung des Innenrohres mit dem kugelabschnittförmigen Endstück im Außenrohr ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine gelenkige Verbindung zweier Rohre einer Abgasanlage so weiterzubilden, daß diese besonders einfach aufgebaut, einfach zu montieren und kostengünstig herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Wenn das Spannelement das Außenrohr und das Innenrohr zumindest teilweise umgreift, ist durch die entsprechende radial nach innen gerichtete Spannwirkung eine feste und dichte Verbindung zwischen den beiden Rohrendstücken möglich. Ein Verformen bzw. Zusammendrücken insbesondere des Innenrohres wird durch eine in das Innenrohr eingesetzte Verstärkungshülse verhindert.

Die Verbindung der beiden Rohre kommt ohne zusätzliche Dichtmittel aus, wenn das Innenrohr mindestens zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Kugelradien aufweist, von denen der dem freien Ende des Innenrohrs zugewandte erste Abschnitt an seiner Außenseite den gleichen Kugelradius aufweist wie das Außenrohr an der Innenseite seines freien Endes.

Die Verbindung der beiden Rohre läßt sich leicht zusammenbauen und justieren, wenn das Spannelement als Kugelschelle mit kugelabschnittförmigen Innenseiten ausgebildet ist, die den entsprechenden Außenseiten der beiden Rohrelemente entsprechen.

Eine derartige Kugelschelle ist besonders einfach zu fertigen und zu montieren, wenn das Innenrohr mindestens zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Kugelradien aufweist. Der dem freien Ende des Außenrohres zugewandte erste Abschnitt hat in vorteilhafter Weise an seiner Außenseite den gleichen Kugelradius wie das Außenrohr an dessen Innenseite. Der zweite Kugelabschnitt des Innenrohres hat weiterhin den gleichen äußeren Kugelradius wie das Außenrohr. Die Kugelschelle kann dann mit gleichbleibendem inneren Kugelradius geformt werden. Dies führt einerseits zu einer Vereinfachung in der Fertigung, andererseits ist die Kugelschelle verdrehsicher, da im Montagezustand keine definierte Zuordnung gegeben ist und ein Verdrehen der Kugelschelle bzw. ein Vertauschen der beiden Stirnseiten ohne Auswirkungen ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Ende des einen Rohres,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Ende des zweiten Rohres,

Fig. 3 eine Ansicht der gelenkigen Verbindung teilweise im Schnitt.

In einer nicht näher dargestellten Abgasanlage der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges sind zwei Rohre 1, 2 mit einem Spannelement 3, so miteinander verbunden, daß sie bei der Montage innerhalb eines definierten Grenzbereiches gegeneinander in jede Raumrichtung abgewinkelt werden können. Nach endgültiger Befestigung des Spannelementes, d. h. nach erfolgter Montage, ist jedoch eine feste und dichte Verbindung der beiden Rohre 1, 2 gegeben. Das Rohr 1 ist dazu an seinem freien Ende 4 so aufgeweitet, daß seine Innenseite 5 die Form eines Kugelabschnittes aufweist, dessen Kugelradius mit R1 bezeichnet ist. Dieser Kugelabschnitt ist so ausgebildet, daß er im Bereich des Rohrendes seinen größten Umfang hat. Der Mittelpunkt M1 des Kugelabschnittes liegt auf der Rohrachse 6, aber vor dem freien Ende 4 bzw. außerhalb des Rohres 1. Das entsprechend geformte freie Ende 4 des Rohres 1 ist das Außenrohr 7 der gelenkigen Verbindung, in die das als Innenrohr 8 ausgebildete freie Ende 9 des anderen Rohres 2 eingesetzt ist. Das freie Ende 9 des Rohres 2 ist dazu von seiner Stirnseite beginnend so aufgeweitet, daß seine Außenkontur als Kugelabschnitt ausgebildet ist, wobei der Außenradius R2 dem Innenradius R1 der Innenseite 5 des Rohres 1 entspricht. Das als Innenrohr 8 kugelabschnittförmig ausgebildete freie Ende 9 des Rohres 2 ist - wie bereits zuvor angeführt - in das ebenfalls kugelabschnittförmig ausgebildete freie Ende 4 des Rohres 1 eingesetzt.

Im Bereich seines größten Außenumfanges, d. h. im Bereich einer Ebene E, die senkrecht auf der Rohrachse 10 steht und den Mittelpunkt M2 des Kugelabschnittes enthält, ist das freie Ende 9 des Rohres 2 in einer Stufe 11 aufgeweitet. Der daran angrenzende Kugelabschnitt 12 weist daher einen größeren Kugelradius auf Dieser Kugelabschnitt 12 ist so ausgebildet, daß er sich von der Stufe 11 ausgehend in seinem Umfang verkleinert. Der äußere Kugelradius R3 dieses Kugelabschnittes 12 entspricht dem äußeren Kugelradius R4 des Rohres 1. In diesem Ausführungsbeispiel haben die beiden Rohre 1, 2 die gleiche Wandstärke d. Die Kugelradien R3, R4 einerseits und die Kugelradien R1, R2 andererseits differieren um diese Wandstärke d. Es ist jedoch auch möglich, um beispielsweise eine linienförmige Berührung bzw. Abdichtung zu ermöglichen, insbesondere die Kugelradien R1 und R2, aber auch die Radien R3 und R4, leicht unterschiedlich auszuführen.

Das freie Ende 4 und das freie Ende 9 der beiden Rohre 1, 2 werden von einer als Spannelement 3 wirkenden Schelle 13 umfaßt, deren Innenseite 14 als Kugelabschnitt geformt ist und deren innerer Kugelradius R5 den äußeren Kugelradien R3, R4 des Innenrohres 8 bzw. des Außenrohres 7 entspricht. Das Spannelement 3 bzw. die Kugelschelle 13 wird durch eine nur schematisch dargestellte, an sich bekannte, etwa tangential verlaufende Spannschraube 15 so zusammengezogen, daß radial nach innen wirkende Spannkräfte auf die Verbindung einwirken. Die übereinanderliegenden Kugelabschnitte der beiden Rohre 1 und 2 werden damit zusammengepreßt.

Um bei der Montage und im Betrieb der gelenkigen Verbindung ein Zusammendrücken und damit Undichtwerden der Verbindung zu vermeiden, ist in das Innenrohr 8 eine Verstärkungshülse 16 eingesetzt, deren Außenkontur der Innenkontur des Rohres 2 im Verbindungsbereich entspricht. Durch diese Verstärkungshülse 16 wird der wirksame Materialquerschnitt im Bereich der Verbindungsstelle auf einfache Weise erhöht, so daß damit der Widerstand gegen Verformung höher wird bzw. höhere Spannkräfte aufbringbar sind. Die Verstärkungshülse 16 ist bei der Fertigung des Rohres zylinderförmig, wobei ihr Außendurchmesser im Rohzustand dem Innendurchmesser des Rohres 2 im Rohzustand entspricht. Durch einen an sich bekannten Rollvorgang werden das freie Ende 9 des Rohres 2 und die eingesetzte Verstärkungshülse 16 gleichzeitig in die vorgegebene Kugel- bzw. Kugelabschnittform gebracht. Um ein Verschieben der Verstärkungshülse 16 beim Verformen zu verhindern, ist diese vor dem Verformprozeß an der Innenseite des Rohres 2 fixiert. Dies kann beispielsweise durch Punktschweißen erfolgen.

Claims (5)

1. Gelenkige Verbindung zweier Rohre (1, 2) der Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit jeweils einem freien Ende (4, 9), von denen im verbundenen Zustand ein als Innenrohr (8) ausgebildetes freies Ende (9) an seiner Außenseite, das andere als Außenrohr ausgebildete freie Ende (4) an seiner Innenseite kugelabschnittförmig ausgebildet ist, und beide freien Enden mit einem Spannelement (3, 13) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement die freien Enden der Rohre umgreift, und daß in das Innenrohr im Bereich der Verbindungsstelle eine Verstärkungshülse (16) eingesetzt ist, deren Außenkontur der Innenkontur des Innenrohres entspricht.

2. Gelenkige Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das das Innenrohr (8) mindestens zwei Abschnitte (8, 11, 12) mit unterschiedlichen Kugelradien aufweist, von denen der dem freien Ende (4) des Außenrohres (7) zugewandte erste Abschnitt (8) an seiner Außenseite zumindest annähernd den gleichen Kugelradius (R2) aufweist wie das Außenrohr (7, R1) an der Innenseite (5) seines freien Endes (4).

3. Gelenkige Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (7) den am freien Ende (9) des Innenrohres (8) angeordneten Kugelabschnitt zumindest teilweise umgreift.

4. Gelenkige Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (3) als Kugelschelle (13) ausgebildet ist.

5. Gelenkige Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kugelabschnitt (12) des Innenrohres zumindest annähernd den gleichen äußeren Kugelradius (R3) aufweist wie das Außenrohr (7, R4).