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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum flexiblen, gasdichten Verbinden
von Rohren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine
derartige Vorrichtung zum flexiblen Verbinden von Rohren, insbesondere
in Abgasleitungen von Kraftfahrzeugen ist in der
DE-OS 33 21 382 beschrieben. Die Vorrichtung
dient dabei dazu, die Bewegungen des Kfz-Motors von der Abgasanlage
abzukoppeln bzw. zu isolieren. Bei dieser Vorrichtung bilden die
Stützteile
gehäuseartige
Taschen zur Aufnahme der Dämpfungskissen
aus, wobei die Dämpfungskissen
an in axialer und radialer Richtung wirksame Widerlager bildenden
Wandungen der gehäuseartigen
Taschen anliegen. Die Stützteile
weisen entweder Stirnflächen
mit sich im Wesentlichen axial erstreckender Flächennormale als Widerlager
für das Dämpfungskissen
auf, um im Wesentlichen axiale Bewegungen aufzunehmen oder aber
Stirnflächen mit
sich im Wesentlichen radial erstreckenden Flächennormalen, um so radial
einwirkende Bewegungen, wie Winkelbewegungen oder Lateralbewegun gen
zu ermöglichen.
Die Dämpfungskissen
folgen dabei mit ihren Außenkonturen
jeweils der Kontur der sie tragenden bzw. übergreifenden Stützteile.
Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist jedoch, dass die Dämpfungskissen
bei Auswinkelung der aus den Stützelementen
und Dämpfungskissen
bestehenden Dämpfereinheit
an der zum Krümmungsmittelpunkt zugewandten
Seite zusammengepresst werden, sich die Dämpfer-Einheiten bei Auswinkelung also verspannen.
Hierdurch ergibt sich dann eine nachteilige Beeinflussung der axialen
Entkopplungseigenschaften der Dämpfer-Einheiten
und damit des gesamten Entkopplungselementes. Ferner ist die Dämpfung schon
bei kleinen Auslenkungen der Rohrenden relativ steif bzw. steigt
die durch die Dämpfung
gegebene Federkennlinie schon mit endlichem Wert an, was dazu führt, dass
die Auslenkung und somit der Arbeitsbereich bei angularen Bewegungen
gering ist.
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Aus
der DE-GM 93 01 772 ist eine Vorrichtung zum flexiblen Verbinden
von Rohren bekannt, die mit einem mit einem Rohrabschnitt verbundenen, mindestens
ein Dämpfungskissen
tragenden Stützteil
und mit einem mit dem anderen Rohrabschnitt verbundenen, das Dämpfungskissen übergreifenden,
rohrförmigen
Stützteil
versehen ist. Dabei sind zwischen den Stützteilen mindestens zwei Dämpfungskissen
unter angularem Versatz zueinander angeordnet, wobei die Außenkontur
der Kissen der Kontur des umgebenden rohrförmigen Stützteils folgt. Durch die Ausbildung
und Anordnung der Dämpfungskissen
soll Material eingespart und damit eine Gewichtseinsparung erreicht
werden. Zwar können
die Dämpfungskissenabschnitte
in geeigneter Weise um das Leitrohr angeordnet werden, um der Verbindung
Vorzugsrichtungen zu geben, so dass eine Abstimmung der Verbindung
bezüglich
der verschiedenen Achsen der Fahrzeuganregungen erfolgen kann, jedoch
weist auch diese Vorrichtung die bereits für die aus der DE-OS 33 21 382
bekannten Vorrichtung genannten Nachteile auf. Des Weiteren ergibt
sich ein erheblicher baulicher Aufwand durch die notwendige Positionierung
der Kissenabschnitte.
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Der
EP 398 086 A1 ist
eine Verbindung zweier Rohre einer Leitung für heiße Medien, insbesondere auch
als Teil einer Abgasleitung für
Kraftfahrzeuge entnehmbar. Anstelle eines sich in axialer Richtung erstreckenden
Wellrohres oder Balges zur Sicherstellung der Dichtigkeit zwischen
den beiden beweglich miteinander zu verbindenden Rohrenden sieht die
Druckschrift eine radial stehende Wellmembran vor. Parallel zur
Membran ist ein einen Rohrstutzen umgebendes ringförmiges Kissen
angeordnet, das innen und außen
durch mit verschiedenen Rohrenden verbundenen Fassungen eingefasst
ist, wobei die Querschnittskontur dieser Einfassungen über den gesamten
Umfang gleich ist. Das Verhalten des bei Relativbewegungen der Rohrenden
Schwerbewegungen ausgesetzten Kissens ist bei Angularbewegungen
in beliebiger Richtung über
den gesamten Umfang hin gleich.
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Die
DE 40 09 215 A1 zeigt
eine Gelenkverbindung für
Rohre, bei der auf den beiden Enden des Wellrohrs aufsitzende Rohre
mit diametral gegeneinander gerichteten Ansätzen versehen sind, die entweder
direkt oder indirekt über
einen Zwischenring von der Zwischenlage von federnden Elementen,
gegebenenfalls in Form von Dämpfungskissen
gegeneinander verspannt sind, so dass insbesondere Knickbewegungen
der Gelenkverbindung möglich sind.
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Nachteilig
ist bei sämtlichen
bekannten Ausgestaltungen, dass diese schon kleinsten Relativbewegungen
der Rohrenden durch die vorhandenen zumindest in axialer Richtung
fest und dicht an den Widerlagern anliegenden Dämpfungskissen Rohrkräfte entgegensetzen
und damit die Bewegung hemmen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde unter Vermeidung der vorgenannten
Nachteile eine Vorrichtung zum flexiblen, gasdichten Verbinden von Rohrleitungen
zu schaffen, die zumindest in Vorzugsrichtung eine größere angulare
Beweglichkeit und somit einen größeren Arbeitsbereich
ohne Beeinträchtigung
der axialen Entkopplungseigenschaften der Dämpfer-Einheiten, insbesondere
ohne nachteilige Einwirkung auf die Dämpfungskissen, wie einer Verspannung,
ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird die
genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art
gelöst,
welche die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 auflöst.
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Alternative
Ausgestaltungen sehen zur Lösung
der genannten Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten
Art die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 22 oder 23 vor.
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Aufgrund
der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
ist es möglich,
in Vorzugsrichtungen ein Verspannen der Dämpfungskissen bei Auswinkelung
bis in einen vorgegebenen Winkelbereich zu vermeiden. Entsprechend
wirkt dann in der so gegebenen Ebene über einen festgelegten Auslenkungsbereich
kein Biegemoment der Auswinkelung entgegen. Da das Dämpfungskissen
jedoch zumindest partiell axial am durch die Stützteile gebildeten Widerlager
anliegt, bleiben die translatorischen Bewegungen elastisch dämpfenden
Eigenschaften erhalten. Erst an den Grenzen des konstruktiv festgelegten
Auslenkungsbereiches erfolgt ein Widerstand gegenüber einer weiteren
Auswinkelung.
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Eine
Vorzugs-Biegeachse kann dadurch ausgebildet werden, dass sich die
Flächennormalen mit
axial gerichteter Komponente aufweisende Anlagefläche zwischen
Dämpfungskissen
und Stützteilen über den
Umfang der Dämpfungseinheit ändert.
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Hierdurch
ist eine angulare Beweglichkeit der Dämpfungseinheit gegeben und
die axiale Entkopplung verbleibt bei Angularbewegungen bis zu einem
bestimmten Bereich unbeeinflusst.
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Die
Erfindung sieht also vor, dass die Dämpfungskissen an zumindest
einer axialen Seite über den
Umfang der Dämpfungseinheit
nur teilweise an den Stirnseiten der Stützteile anliegen, wobei eine Vorzugs-Biegeachse
dadurch ausgebildet wird, dass sich die Flächennormalen mit axial gerichteter
Komponente aufweisende Anlagefläche
zwischen Dämpfungskissen
und Stützteilen über den
Umfang der Dämpfungseinheit ändert. In
den Umfangsbereichen, in denen die Dämpfungskissen nur teilweise
an den Stützteilen
anliegen, ergibt sich derart bei angularen Bewegungen der Rohrenden
eine weichere Abstützung
und folglich eine größere angulare
Beweglichkeit der Dämpfungseinheit,
während
die axiale Entkopplung bei angularen Bewegungen bis zu einem gewissen
Bereich unbeeinflusst verbleibt. Auf diese Weise lässt sich
die Steifigkeit der Dämpfungseinheit in
Abhängigkeit
von der bevorzugten Biegerichtung der miteinander verbundenen Rohrenden
unterschiedlich gestalten, indem die Dämpfungskissen bezüglich den
Stützteilen
so angeordnet werden, dass sie in Vorzugsrichtung hoher angularer
Beweglichkeit der Dämpfungseinheit
nur teilweise, in Richtung geringer angularer Beweglichkeit unter
steiferer Dämpfung
hingegen im Wesentlichen vollständig
miteinander in Kontakt stehen. Somit ist es möglich, in Vorzugsrichtungen
ein Verspannen der Dämpfungskissen
bei Auswinkelung bis in einen vorgegebenen Winkelbereich zu vermeiden.
Entsprechend wirkt dann in der so gegebenen Ebene über einen
festgelegten Auslenkungsbereich kein Biegemoment der Auswinkelung
entgegen. Da das Dämpfungskissen jedoch
auch in Vorzugsrichtung hoher Angularbeweglichkeit der Dämpfungseinheit
zumindest teilweise axial am durch die Stützteile gebildeten Widerlager
an liegt, bleiben die translatorischen Bewegungen elastisch dämpfenden
Eigenschaften erhalten. Erst an den Grenzen des konstruktiv festgelegten
Auslenkungsbereiches erfolgt ein Widerstand gegenüber einer
weiteren Auswinkelung. Auf diese Weise können sowohl Zug- als auch Druck-
sowie Winkel- und Lateralbelastungen des Leitungselementes zuverlässig aufgenommen
werden.
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Um
genügend
Spielraum zwischen Stützteilen
und Dämpfungskissen
zu schaffen, sind bevorzugt relativ zwischen Stützteilen und Dämpfungskissen
ausgebildete freie Zwischenräume
vorgesehen. Entsprechend können
so sowohl Zug- als auch Druck- sowie Winkel- und Lateralbelastungen
des Leitungselementes zuverlässig
aufgenommen werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein die Dämpfungskissen
im Wesentlichen zentral zumindest teilweise durchsetzender Stößel vorgesehen,
der zumindest ein zugeordnetes Stützteil freibeweglich durchragt
und auf dem die Dämpfungskissen zumindest
teilweise aufsitzen. Dieser Stößel bildet dann
ein Widerlager zur axialen Anlage zwischen Stützteil und Dämpfungskissen.
Der Stößel weist
dabei bevorzugt einen als Widerlager für die Dämpfungskissen dienenden Kopf
auf. Durch diesen Stößel werden
sowohl translatorische Bewegungen auf die Dämpfungskissen übertragen,
als auch bei entsprechendem Spielraum die angularen Bewegungen.
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Um
nun den notwendigen Spielraum bzw. Zwischenraum zwischen Dämpfungskissen
und Stößelkopf
zu schaffen, kann der Stößelkopf
senkrecht zur Stößelachse
zumindest zwei einander diametral gegenüberliegende, radial nach außen gerichtete Aussparungen
aufweisen. Hierbei ist zumindest eine Auswinkelung in einer Ebene
möglich.
Oder aber die Dämpfungskissen
weisen sich radial von innen nach außen erweiternde Aussparungen
auf. Auf jeden Fall ist so zumindest in einer Axialebene genügend Spielraum
zwischen Stößelkopf
und Dämpfungskissen gegeben,
um ohne Beeinträchtigung
der axialen Kopplungeigenschaften eine ausreichende Winkelbeweglichkeit
zu schaffen, wobei die Dämpfungskissen
und/oder der Stößel rotationssymmetrisch
ausgebildet sein können.
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Wird
ein rollenartiger Stößel verwendet,
so ist eine Gelenkbildung zwischen dem Stößel und dem teilweise axial
anliegenden Dämpfungskissen ebenso
möglich
wie bei einem kugelförmig
ausgebildeten Stößel, der
bevorzugt abgeflachte axiale Stirnflächen aufweist. In beiden Fällen ist
zur Erzielung einer ausreichenden Winkelbeweglichkeit in zumindest einer
Ebene lediglich eine bauliche Veränderung von Stößel oder
Dämpfungskissen
durchzuführen.
Die das Gehäuse
bildenden Stützteile
bleiben baugleich.
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Es
ist aber auch möglich,
Stößel oder
Dämpfungskissen
baugleich auszuführen
und die bauliche Veränderung
an den das Gehäuse
bildenden Stützteilen
vorzunehmen. Bei einer Ausführungsform
ist dabei vorgesehen, daß zumindest
ein die Dämpfungskissen über- bzw.
untergreifendes Stützteil
in Radialrichtung zumindest zwei einander diametral gegenüberliegende,
im wesentlichen axial nach außen
gerichtete Aussparungen aufweist. Die Aussparungen sind dabei jeweils
bevorzugt im Querschnitt kreissegmentartig ausgebildet. Die Aussparungen können dabei
das Stützteil
in Form einer Öffnung vollständig durchragen.
Auf diese Weise wird die Anlagefläche des Dämpfungskissens am Stützteil partiell
freigestellt. Folglich ist auch hier eine Auswinkelung in einer
Ebene möglich.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, daß stirnseitig
des umfangsseitig angeordneten, über
seinen Umfang gleichbleibend ausgebildeten Dämpfungskissens angeordnete,
einander gegenüberliegende
Wandabschnitte zumindest eines Stützteils einen sich über den
Umfang der Stützteile ändernden
lichten Abstand zueinander aufweisen. Aufgrund dieser Ausgestaltung
sind die die Wandabschnitte aufweisenden Stützteile derart formbar, daß zumindest
in einer Ebene eine angulare Beweglichkeit für das Dämpfungskissen entsteht, während Axialbelastungen
durch die am Dämpfungskissen
anliegenden, stirnseitigen Wandabschnitte aufgenommen werden.
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Die
das Dämpfungskissen über- bzw.
untergreifenden Stützteile
weisen dabei im wesentlichen einen U-förmigen Querschnitt auf. Entsprechend
sind zur Einfassung des Dämpfungskissens
lediglich zwei einander radial gegenüberliegende Stützteile
erforderlich. Die Stützteile
umgreifen dabei bevorzugt das Dämpfungskissen
jeweils im wesentlichen hälftig
unter Ausbildung eines Spaltes. Hierdurch wird dann die notwendige
Winkelbeweglichkeit aber auch axiale Dämpfung gewährleistet.
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Bevorzugt
erfährt
dabei der lichte Abstand der einander gegenüberliegenden stirnseitigen Wandabschnitte über einen
radialen Winkelbereich von etwa 90° seine größte Änderung. So ist dafür gesorgt,
daß das
Dämpfungskissen
zumindest in einer axialen Ebene an einem durch die stirnseitigen Wandabschnitte
gebildeten Widerlager mit seinen axialen Stirnseiten zur Aufnahme
von Axialkräften anliegt.
Bevorzugt weisen die einander stirnseitig gegenüberliegenden Wandabschnitte
jeweils eines Stützteils
einen über
den Umfang der Dämpfungseinheit
spiegelbildlichen Verlauf zueinander auf. Hierdurch wird dafür gesorgt,
daß bei
axialer Anlage diese optimal Axialkräfte aufnehmen können.
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In
bevorzugter Ausgestaltung ist es dabei möglich, daß das Dämpfungskissen an einem der Stützteile über seinen
gesamten Umfang radial und beidseits axial anliegt. Hierdurch ist
die angulare Beweglichkeit jeweils an einer der durch die Stützteile gebildeten
Fassungen für
das Dämpfungskissen
gewährleistet,
während über das
andere Stützteil
die axialen Belastungen/Kräfte über den
gesamten Umfang der Dämpfungseinheit
aufgenommen werden.
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In
anderer bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die einander
radial gegenüberliegenden
Stützteile
in Umfangsrichtung zumindest bezüglich
der Änderung
der lichten Abstände
ihrer stirnseitigen Wandabschnitte gleichen Verlauf aufweisen. Auf
diese Weise weisen die stirnseitigen Wandabschnitte der einander
radial gegenüberliegenden
Stützteile
in einer Axialebene ihren größten lichten
Abstand zueinander auf, so daß so
zwischen dem Dämpfungskissen
und jeweils den stirnseitigen Wandabschnitten beider Stützteile
Zwischenräume entstehen.
Entsprechend ergibt sich so eine angulare Beweglichkeit in einer
Ebene sowohl an der Außen- als
auch der Innenfassung, wobei diese Fassungen jeweils durch die Stützteile
gebildet werden. In einer hierzu senkrecht angeordneten Axialebene
liegen dann beide Stützteile
zur Aufnahme axialer Kräfte
mit ihren stirnseitigen Wandabschnitten am Dämpfungskissen an.
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Es
ist aber auch möglich,
daß die
einander radial gegenüberliegenden
Stützteile
in Umfangsrichtung bezüglich
der Änderung
der lichten Abstände
ihrer stirnseitigen Wandabschnitte einen zueinander komplementären Verlauf
aufweisen. Auf diese Weise ist die angulare Beweglichkeit der Dämpfungseinheit in
zwei senkrecht aufeinander stehenden Ebenen gegeben. Einmal liegt
diese Beweglichkeit an der Außen-
und 90° später an der
Innenfassung der Dämpfungseinheit
vor. Während
die am Dämpfungskissen zur
Anlage kommenden Wandabschnitte der über ihren Umfang ihre Breite änderten
Stützteile
grundsätzlich
eben ausgebildet sind, können
sie aber auch ballig ausgebildet sein. Durch die ballige Ausbildung der
Wandabschnitte wird die angulare Gelenkigkeit der Dämpfungseinheit
bei Angularbewegungen der Rohrenden unterstützt.
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Auch
bei dieser zweiten Ausführungsform
ist die angulare Beweglichkeit durch einfache konstruktive Maßnahmen
möglich.
Die stirnseitigen Wandabschnitte der Stützteile sind lediglich über den Umfang
der Dämpfungseinheit
entsprechend noch außen
abzuwinkeln.
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Insgesamt
ist so eine Vorrichtung zum flexiblen Verbinden von Rohren geschaffen,
bei der eine Auswinkelung der Dämpfungseinheit
ohne Entgegenwirkung eines Biegemomentes ermöglicht wird, und ohne daß eine Beeinträchtigung
der axialen Dämpfungseigenschaften
der Dämpfungseinheit
erfolgt.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:
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1 eine
Außenansicht
einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
flexiblen Verbinden von Rohren mit seitlich des flexiblen Leitungselementes
angeordneten Gehäusen
zur Aufnahme der Dämpfungskissen;
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2 einen
Längsschnitt
durch ein Gehäuse aus 1 mit
einer ersten Ausführungsform einer aus
Dämpfungskissen
und Stützteilen
gebildeten Dämpfungs-Einheit;
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3 einen
Schnitt entlang der Linie A-A aus 2 einer
weiteren Ausführungsform
einer Dämpfungs-Einheit;
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4 eine
Ansicht entsprechend 2 einer dritten Ausführungsform
einer Dämpfungs-Einheit;
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5 eine
Ansicht der Dämpfungs-Einheit aus 4 entlang
der Linie B-B;
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6 eine
Ansicht entsprechend 2 einer vierten Ausführungsform
einer Dämpfungs-Einheit;
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7 eine
Ansicht der Dämpfungs-Einheit aus 6 entlang
der Linie C-C;
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8 eine
Ansicht entsprechend 1 einer fünften Ausführungsform einer Dämpfungs-Einheit;
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9 eine
Ansicht der Dämpfungs-Einheit aus 8 entlang
der Linie A-A;
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10 eine
Draufsicht auf die Anschlußplatte
der Dämpfungs-Einheit
aus 8 entsprechend der durch X gekennzeichneten Richtung;
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11 eine
zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum flexiblen Verbinden von Rohren im Längsschnitt und
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12–35 unterschiedliche
Ausführungsformen
der durch Dämpfungskissen
und Stützteile
gebildeten Dämpfungs-Einheiten
in Radial- und Axialansicht.
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Die
in 1 dargestellte erste Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum
flexiblen Verbinden von Rohren weist zunächst ein aus einem Metallbalg 2 gebildetes
flexibles Leitungselement auf. An den Enden 3, 4 des
Leitungselementes 2 sind jeweils Anschlußflansche 5, 6 angeordnet,
wobei das Leitungselement 2 mit seinem Ende 3 an
einem den Anschlußflansch 6 durchragenden
Rohrstück 38 festgelegt
ist (siehe 8), das den Anschlußflansch 6 beispielsweise
mit seinem Endabschnitt 4 durchgreift. An dem Leitungselement 2 abgewandten
Ende des Anschlußflansches 6 ist
ein mit dem Rohrstück 38 verbundenes,
in dieses eingeschobenes Rohr 7 angeordnet. Das Leitungselement 2 umgibt
einen am Anschlußflansch 5 festgelegten
Rohrstutzen 39 (siehe 8), der
an seinem dem Anschlußflansch 6 zugewandten
Ende vom Rohrstück 38 übergriffen
ist. Über
den Anschlußflansch 5 ist
das Leitungselement bzw. der Balg 2 bzw. der Rohrstutzen 39 an
einem nicht dargestellten Motor eines Kraftfahrzeuges befestigt. Über das
Rohr 7 ist das Leitungselement 2 mit der ebenfalls
nicht dargestellten Abgasanlage des Kraftfahrzeuges verbindbar.
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Seitlich
des Leitungselementes 2 sind jeweils zwischen den Anschlußflanschen 5, 6 das
Leitungselement 2 übergreifende
Dämpfungseinheiten 8, 8' gleicher Ausbildung
angeordnet. Die Dämpfungseinheiten 8, 8' weisen jeweils
ein topfförmig ausgebildetes
Gehäuse 9, 9' zur Aufnahme
des Dämpfungskissens
sowie eines Stößels (siehe 2 bis 12)
auf. Die Dämpfungseinheiten 8, 8' sind dabei
im wesentlichen gleichmäßig um den
Umfang des flexiblen Leitungselementes bzw. Balges 2 verteilt
angeordnet.
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Wie
insbesondere den 2 bis 10 zu entnehmen
ist, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen
sind, wird das topfförmige Gehäuse 9 durch
ein bevorzugt einstückig
ausgebildetes Stützteil
für das
innenliegende Dämpfungskissen 10,10', 11,11', 12,12', 13,13', 40,40' gebildet. Das
Stützteil 9 weist
dabei an seinem oberen Ende einen umlaufenden Rand 14 auf,
mit dem es an der Unterseite des Flansches 6 festgelegt
ist. Im Bodenbereich 15 ist das Stützteil 9 jeweils zentral
mit einem Durchbruch 16 versehen, den ein im Inneren des
Gehäuses 9 angeordneter
Stößel 17, 18, 19, 20, 43 freibeweglich
durchragt. Wie insbesondere 1 und 9 zu
entnehmen ist, ist die Dämpfungs-Einheit 8, 8' mittels des
aus dem Gehäuse 9, 9' herausragenden
Stößelendes 21, 21', 45 am
Anschlußflansch 5 festgelegt.
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An
dem dem Stützteilboden 15 abgewandten Ende
wird das topfförmige
Gehäuse 9 durch
einen tellerförmig
ausgebildeten Bodenbereich 22 einer Schweiß-Anschlußplatte 46, 47 des
Anschlußflansches 6 nach
oben verschlossen. Der tellerförmig ausgebildete
Bodenbereich 22 ist dabei im wesentlichen komplementär zum Bodenbereich 15 des
Stützteils 9 ausgebildet.
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Die
Stützteile 9 und 22 bilden
gemeinsam mit dem Stößel 17, 18, 19, 20, 43 einzelne
Taschen für die
Dämpfungskissen
aus. Wie beispielsweise 2 zu entnehmen ist, ist der
Stößel 17 zunächst mit
einem das Dämpfungskissen 10' zentral durchgreifenden
Schaft 23 versehen, an dessen der Öffnung 16 abgewandten
Ende ein das Gehäuse 9 radial
durchsetzender Kopf 24 angeordnet ist. Der Kopf 24 ist
dabei im unbelasteten Zustand zentral zwischen dem Boden 15 des
Stützteils 9 sowie
dem Bodenbereich 22 in der Funktion eines Widerlagers angeordnet.
Die Dämpfungskissen 10, 10' sind einerseits
zwischen dem durch den Bodenbereich 22 gebildeten Widerlager
und dem Widerlager 24 und andererseits zwischen dem Widerlager 24 und
dem durch den Boden 15 gebildeten Widerlager angeordnet
und durch das Stützteil 9 gehäuseartig
eingeschlossen. Das Dämpfungskissen 10 weist
zur symmetrischen Ausbildung zum Dämpfungskissen 10' ebenfalls einen
zentralen Durchbruch 25 auf.
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Bei
dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Stößel 17 eine
rotationssymmetrische Ausbildung auf. Die Kissen 10, 10' sind bei dem in 2 dargestellten
Tangentialschnitt am Kopf 24 des Stößels 17 anliegend
ausgebildet, während
in einer hierzu senkrechten Längsebene
durch Aussparungen in den Kissen 10, 10' (siehe auch 3)
eine Schneide gebildet wird, welche eine Auswinkelung der Dämpfungs-Einheit
in einer Axialebene senkrecht zu der in 2 dargestellten
ermöglicht.
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Bei
der in 3 dargestellten zweiten Ausführungsform weisen die Dämpfungskissen 11, 11' jeweils eine
sich radial von innen nach außen
erweiternde Aussparung 26, 26' auf, so daß sie lediglich mit ihren hierdurch
gebildeten Schneiden 28, 28' im Zentralbereich des Gehäuses 9 an
dessen Widerlagerflächen 29, 29'anliegen, welche
ansonsten radial nach außen
frei in den durch die Aussparungen 26, 26' gebildeten
Zwischenraum 31 einragen. Aufgrund der rotationssymmetrischen
Ausgestaltung der Dämpfungskissen 11, 11' ist eine Auswinkelung
der Dämpfungseinheit 8, 8' in zwei senkrecht
zueinander stehenden Ebenen möglich.
Eine Orientierung des Gehäuses 9, 9' bei der Montage
der Vorrichtung ist so nicht notwendig.
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Bei
der in den 4, 5 dargestellten dritten
Ausführungsform
weist der Stößel 19,
wie insbesondere 4 zeigt, einen Stößelkopf 32 mit
kegelstumpfförmig ausgebildeten
Widerlagerflächen 33 auf,
an denen die rotationssymmetrisch ausgebildeten Dämpfungskissen 12, 12' anliegen. Durch
die kegelstumpfförmige
Ausgestaltung allein wird bereits erreicht, daß nicht nur Axialkräfte von
den Dämpfungskissen 12, 12' aufgenommen
und gedämpft werden,
sondern auch im gewissen Umfang Biegebewegungen möglich sind.
Die Dämpfungskissen 12, 12' liegen im übrigen an
den Stützteilen 22 und 9 an.
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Wie 5 zeigt,
ist der Stößelkopf 32 in
der senkrecht zur in 4 dargestellten Ebene mit zwei einander
diametral gegenüberliegenden,
radial nach außen
gerichteten Aussparungen 34 versehen. Aufgrund dieser Aussparungen 34 liegen
die Dämpfungskissen 12, 12' lediglich im
Zentralbereich an den Widerlagerflächen 33, 33' des Stößelkopfes
an, so daß eine
Auswinkelung in der in 5 dargestellten Ebene möglich ist.
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Bei
dem in den 6 und 7 dargestellten
vierten Ausführungsbeispiel
weist der Stößel 20 einen
rollenartig ausgebildeten Stößelkopf 35 auf. Dieser
Stößelkopf 35 erstreckt
sich dabei lediglich in einer Richtung senkrecht zur Stößelachse
S. Auf diese Weise erfolgt eine Gelenkbildung zwischen dem Stößel 20 und
den Dämpfungskissen 13, 13'. Wie aus 6 zu
entnehmen ist, liegen die Dämpfungskissen 13, 13' mit ihren axial
gerichteten Stirnseiten in der in 6 dargestellten
Ebene an den Widerlagerflächen 36, 36' des Stößelkopfes 35 an,
wobei die Dämpfungskissen 13, 13' der kreisförmigen Außenkontur
des Stößelkopfes 35 folgende
Aussparungen aufweisen und so an der Umfangsfläche des rollenartig ausgebildeten
Stößelkopfes 35 anliegen.
Mit ihren Außenkonturen
folgen die Dämpfungskissen 13, 13' dabei außerdem den
Konturen der Stützteile 9 sowie 22.
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Wie
insbesondere 7 zu entnehmen ist, sind die Dämpfungskissen 13, 13' in Axialrichtung
mit Abstand zueinander angeordnet, so daß sich in Radialrichtung ein
vom Stützteil 9 bis
zum Stößelkopf 35 erstreckender
Zwischenraum 37 gleichbleibenden Querschnittes ergibt.
Aufgrund der in 6 und 7 dargestellten
Ausgestaltung mit rollenartigem Stößelkopf 35 ist auch
hier eine Auswinkelung in einer Ebene möglich.
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Bei
der in den 8-10 dargestellten fünften Ausführungsform
einer Dämpfungs-Einheit 8 weist
der Stößel 43 zunächst einen
das Dämpfungskissen 40 zentral
durchgreifenden Schaft 48 auf (s. insbesondere 9),
an dessen der Öffnung
abgewandten Ende ein das Gehäuse 9 radial
durchsetzender Kopf 49 angeordnet ist. Der im unbelasteten Zustand
zentral zwischen Boden 15 des Gehäuses 9 sowie dem im
Bodenbereich 22 der Schweißplatte 46 angeordnete
Kopf 49 weist kegelstumpfförmig ausgebildete Widerlagerflächen 50, 50' an beiden axialen
Stirnseiten auf, an denen die rotationssymmetrisch ausgebildeten
Dämpfungskissen 40, 40' (s. 8 und 9)
anliegen. Auch hier wird durch die kegelstumpfförmige Ausgestaltung bereits
erreicht, daß nicht
nur Axialkräfte
von den Dämpfungskissen 40, 40' aufgenommen
und gedämpft
werden, sondern in gewissem Umfang auch Biegebewegungen möglich sind.
Wie 9 und 10 zu entnehmen ist, weist die
Schweiß-Anschlußplatte 46 in
Radialrichtung zwei einander diametral gegenüberliegende Aussparungen 51, 51' auf. Die Aussparungen 51, 51' sind dabei
jeweils kreissegmentartig ausgebildet. Hierdurch werden (s. 9)
zwischen der Stirnseite 53 des Dämpfungskissens 40' und der Schweiß-Anschlußplatte 46 Zwischenräume 52 ausgebildet.
Auf diese Weise ist eine partielle Freistellung der Anlagekontur
des Dämpfungskissens 40' an der Schweiß-Anschlußplatte 46 in
Vorzugsrichtung gegeben. Bei der hierdurch möglichen Auswinkelung in einer
Ebene erfolgt eine Art "Abrollen" des Dämpfungskissens 40' ohne Massenverdrängung. Die Aussparungen 51, 51' können die
Schweiß-Anschlußplatte 46 auch
in Form einer Öffnung
vollständig
durchragen.
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Wir
beziehen uns im folgenden auf 11, in der
eine zweite Vorrichtung 101 zum flexiblen Verbinden von
Rohren dargestellt ist. Die Vorrichtung 101 weist dabei
ein Anschlußende 102 sowie 103 auf, zwischen
denen ein flexibles Leitungselement oder ein Balg 104 angeordnet
ist, der von einem Gehäuseteil 105 übergriffen
wird. Über
die Anschlußenden 102, 103 kann
die Vorrichtung 101 in Rohrteile 106, 107 einer
Auspuffanlage eingebaut werden. Des weiteren weist die Vorrichtung 101 ein
Leitrohr 108 auf, welches sich vom Anschlußende 102 ins
Innere der Vorrichtung 101 bis kurz vor das Anschlußende 103 erstreckt.
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Das
Gehäuseteil 105 sowie
das Leitrohr 108 und der Balg 104 sind dabei im
wesentlichen zylinderförmig
ausgebildet.
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Im
Bereich des Anschlußendes 103 ist
das Gehäuseteil 105 mit
seinem freien Ende 109 an einem Stützteil 110 seitlich
festgelegt. Das Stützteil 110 weist
dabei einen U-förmigen
Querschnitt mit sich nach unten erstreckenden Schenkeln 111, 111' auf. Dem Stützteil 110 gegenüberliegend
ist ein ebenfalls im Querschnitt U-förmig ausgebildetes Stützteil 112 angeordnet,
dessen Schenkel 113, 113' sich nach oben erstrecken. Zwischen
den Stützteilen 110, 112 ist
ein über
seinen Umfang gleichbleibenden Querschnitt aufweisendes Dämpfungskissen 114 angeordnet.
Wie insbesondere beispielsweise 12 zu entnehmen
ist, sind die Stützteile 110 und 112 sowie das
Dämpfungskissen 104 ringförmig ausgebildet. Das
Dämpfungskissen 114 kann
aber auch durch mehrere sektorförmige
Kissen gebildet werden, die mit ihren radial gerichteten Stirnseiten
aneinander anschließen.
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Das
Leitungselement 104 ist dabei mit einem Ende seitlich am
Stützteil 112 festgelegt,
während sein
anderes Ende am Anschlußende 102 auf
dem Leitrohr 108 aufliegt und durch das aufliegende Ende des
Gehäuseteils 105 gehalten
wird. Das Stützteil 112 ist
mit seiner Basis 115 auf dem Rohr 107 aufgesetzt
bzw. festgelegt. wie Figur außerdem
zeigt, sind die Rohrteile 106, 107 im unbelasteten
Zustand der Vorrichtung 101 fluchtend mit axialem Abstand
zueinander angeordnet.
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Die
Stützteile 110, 112 sind
beabstandet zueinander angeordnet, so daß sich ein Spalt 116 zwischen
den Stützteilen
ergibt. Da das Stützteil 110 durch
Verschweißen
mit dem Gehäuseteil 105 und das
Stützteil 112 entsprechend
mit dem Leitungselement 104 und dem Rohr 107 verbunden
ist, werden die Stützteile
bei einer Axialbewegung gegeneinander bewegt und tendieren dazu,
das Dämpfungskissen 114 zusammenzudrücken, welches
aufgrund seiner Dämpfungseigenschaften
die Bewegung der Stützteile 110, 112 und
damit letztendlich die der Rohrteile 106, 107 dämpfend begrenzt.
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Bei
der in 11 dargestellten Ausführungsform
liegt das Dämpfungskissen 114 mit
seinen axialen Stirnseiten jeweils an den Schenkeln 111, 111' bzw. 113, 113' der Stützteile 110, 112 an.
Aufgrund dieser Ausgestaltung ist eine Auswinkelung der Vorrichtung
in dieser Ebene nicht möglich,
da einer solchen Auswinkelung der durch Dämpfungskissen 114 und
Stützteile 110, 112 gebildeten
Dämpfungseinheit 117 sofort
ein Biegemoment entgegenwirkt. Radial stützt sich das Dämpfungskissen 114 über seinen
gesamten Umfang an den Stützteilen 110, 112 durch Anlage
ab.
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Damit
nun in einer Ebene eine angulare Beweglichkeit für das Dämpfungskissen 114 ermöglicht wird,
während
die Axialentlastungen durch die am Dämpfungskissen 114 anliegenden
Schenkel der Stützteile
aufgenommen werden, weisen die Schenkel der Stützteile über den Umfang der Vorrichtung einen
nicht gleichbleibenden lichten Abstand zueinander auf. Dieses wird
im folgenden unter Bezugnahme auf die 12 bis 35 erläutert.
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So
zeigen die 12 in Axialansicht so wie die 13 und 14 in
Radialansicht entlang der Schnitte A-A bzw. B-B eine erste Ausführungsform. Dabei
werden gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Wie
aus 12 zu entnehmen ist, weisen die Stützteile 118, 119 dabei über den
Umfang jeweils einen gleichbleibenden Abstand zueinander unter Ausbildung
des Spaltes 116 auf. Wie dabei den 13 und 14 zu
entnehmen ist, sind die Schenkel 120, 120' des Stützteils 118 in
einer Axialebene entlang des Schnittes A-A aus 12 zu
den Stirnseiten 121, 121' des Dämpfungskissens 114 beabstandet
angeordnet, während
sie in der Axialebene entlang der Linie B-B senkrecht zur Linie
A-A als Widerlager an den Stirnseiten 121, 121' des Dämpfungskissens 114 zumindest
teilweise anliegen. Dies ergibt sich dadurch, daß die Schenkel 120, 120' des Stützteils 118 ihren
lichten Abstand zueinander jeweils nach einem viertel Umfang der
Vorrichtung maximal verändern.
Die Schenkel 122, 122' des Stützteils 119 weisen
dabei über
den gesamten Umfang der Vorrichtung bzw. der Dämpfungseinheit 117 einen
gleichbleibenden Abstand zueinander auf, so daß sie über den gesamten Umfang als
Widerlager an den Stirnseiten 121, 121' des Dämpfungskissens 114 zumindest
teilweise anliegen. Auf diese Weise ist auf einer Ebene eine angulare
Beweglichkeit für
das Dämpfungskissen
vorhanden, während
axiale Belastungen durch die am Kissen anliegenden Schenkel der
Stützteile
aufgenommen werden.
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Während die
in den 13 und 14 dargestellte
radiale Anlagefläche 123 des
Stützteils 118 für das Dämpfungskissen 114 eben
ausgebildet ist, ist die radiale Anlagefläche 124 des in den 16 und 17 dargestellten
Stützteils 118 ballig
ausgeführt.
Diese ballige Ausführung
mit gekrümmten
Anlageflächen 124 ist
insbesondere im Hinblick auf die Angularbewegungen der Rohrenden
vorteilhaft.
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Während bei
der in den 12 bis 17 dargestellten
ersten Ausführungsform
jeweils die Schenkel 120, 120' des als Außenfassung dienenden Stützteils 118 über den
Umfang der Dämpfungseinheit 117 entsprechend
der in den 13 und 14 gestrichelt
dargestellten Linien ihren lichten Abstand zueinander verändern, ändern bei
dem in den 18 bis 23 dargestellten
zweiten Ausführungsbeispiel
jeweils die Schenkel 125, 125' des als Innenfassung dienenden
Stützteils 126 über den
Umfang des Dämpfungskissens 117 entsprechend
der durchgezogenen Linie in den 19 und 20 bzw. 22 und 23 ihren
lichten Abstand zueinander.
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Während die
Schenkel 125, 125' des
Stützteils 126 in
einer Axialebene entlang des Schnitts A-A ihren weitesten Abstand
zueinander aufweisen, liegen sie nach einem viertel des Umfangs
der Dämpfungseinheit 117 entlang
des Schnittes B-B in 20 als Widerlager in axialer
Richtung zumindest teilweise an den axialen Stirnseiten 121, 121' des Dämpfungskissens 114 an.
Die Schenkel 128, 128' des als Außenfassung dienenden Stützteils 127 behalten
dabei als Anlageflächen
für die
axialen Stirnseiten 121, 121' des Dämpfungskissens 114 ihren
lichten Abstand über
den Umfang der Dämpfungseinheit 117 bei.
Entsprechend ergibt sich bei dieser Ausführungsform in einer Ebene eine
angulare Beweglichkeit an der Innenfassung der Dämpfungseinheit 117, während sie
bei der Ausführungsform
entsprechend der 12 bis 17 an
der Außenfassung
der Dämpfungseinheit 117 vorliegt.
Während
das Stützteil 126 entsprechend
der Ausführung
in den 19 und 20 jeweils
eine eben ausgebildete radiale Anlagefläche 129 aufweist,
ist die radiale Anlagefläche 130 bei
der in den 22 und 23 dargestellten
Ausführung
ballig ausgebildet, wobei die Anlagefläche 130 mittig einen
in Richtung des Dämpfungskissens 114 ragenden
umlaufenden Wulst 131 aufweist. Hierdurch ergeben sich
wiederum die bereits vorhergehend beschriebenen Vorteile bezüglich der Angularbeweglichkeit.
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Bei
der in den 24 bis 29 beschriebenen
dritten Ausführungsform
ist eine angulare Beweglichkeit sowohl in einer Ebene an der Außen- als auch
der Innenfassung der Dämpfungseinheit 117 gegeben.
Während
das Dämpfungskissen 114 wiederum
eine über
seinen Umfang gleichbleibende Ausbildung zeigt, weisen nun sowohl
die Schenkel 134, 134' des als Außenfassung dienenden Stützteils 132 als
auch die Schenkel 135, 135' des als Innenfassung dienenden
Stützteils 133 über den
Umfang der Dämpfungseinheit 117 einen
sich ändernden
lichten Abstand zueinander auf. Wie insbesondere den 25 und 26 zu
entnehmen ist, weisen die Schenkel 134, 134' sowie 135, 135' jeweils in
einer Axialebene entlang des Schnittes A-A aus 24 ihren
größten lichten
Abstand zueinander und in einer Axialebene entlang des Schnittes
B-B ihren geringsten lichten Abstand zueinander auf. Auch hier erfolgt wiederum
eine Änderung
der lichten Abstände
zwischen maximalem und minimalem Abstand über einen viertel Umfang der
Dämpfungseinheit 117.
Ensprechend weisen die einander radial gegenüberliegenden Stützteile 132, 133 in
Umfangsrichtung bezüglich
der Änderung
der lichten Abstände
ihrer Schenkel bzw. stirnseitigen Wandbereiche 134, 134' bzw. 135, 135' gleichen Verlauf
auf. Dieser Verlauf ist dabei wiederum durch gestrichelte Linien
für das Stützteil 132 und
durchgezogene Linien für
das Stützteil 133 in
den 25 und 26 dargestellt.
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Während die
radialen Anlageflächen 136, 137 der
in den 25 und 26 dargestellten Stützteile 132, 133 mit
ebenen Mantelflächen
versehen sind, sind diese radialen Anlageflächen 138, 139 der
in den 28 und 29 dargestellten
Ausführungsform
der Stützteile 132, 133 ballig
ausgeführt. Die
radiale Anlagefläche 139 des
Stützteils 133 weist dabei
mittig einen in Richtung des Dämpfungskissens 14 ragenden
umlaufenden Wulst 140 auf.
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Bei
der in den 30 bis 35 dargestellten
vierten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 101 weisen
nun die Stützteile 141, 142 bezüglich ihrer
Schenkel 143, 143' bzw. 144, 144' einen komplementären Verlauf
zueinander in Umfangsrichtung der Dämpfungseinheit 117 auf.
Auch hier erfolgt wieder die größte Änderung
des lichten Abstandes der Schenkel 143, 143' bzw. 144, 144' zueinander
nach einem Viertel des Umfangs der Dämpfungseinheit 117.
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Während in
einer Axialebene entsprechend des Schnittes A-A aus 30 die
Wandteile bzw. Schenkel 143, 143' des als Außenfassung dienenden Stützteils 141 ihren
größten lichten
Abstand zueinander aufweisen und dementsprechend das Stützteil 141 lediglich
mit seiner radialen Anlagefläche 145 am Dämpfungskissen 114 anliegt,
weisen diese Schenkel 143, 143' in einer Axialebene entlang des
Schnittes B-B aus 30 ihren geringsten Abstand
zueinander auf, so daß sie
als axiales Widerlager für
die Stirnseiten 121, 121' des Dämpfungskissens 114 dienen.
Entsprechend weisen die Schenkel 144, 144' des als Innenfassung
dienenden Stützteils 142 bei dieser
kardanischen Anordnung in einer Axialebene entlang des Schnittes
A-A aus 30 (siehe 31) ihren
geringsten lichten Abstand zueinander auf, so daß das Dämpfungskissen mit seinen Stirnseiten 121, 121' an den Schenkeln 144, 144' zumindest teilweise
axial anliegt, während
diese Schenkel 144, 144' in einer Axialebene entsprechend
des Schnittes B-B (siehe 32) ihren
größten lichten
Abstand zueinander aufweisen, so daß eine angulare Beweglichkeit
in dieser Ebene an der Innenfassung bzw. dem Stützteil 142 möglich ist
und in der Ebene gemäß 31 eine
angulare Beweglichkeit an der Außenfassung bzw. dem Stützteil 141.
Entsprechend wird hier eine Auswinkelung in zwei Ebenen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 101 ermöglicht.
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Während bei
der in den 31 und 32 dargestellten
Ausführungsform
der Stützteile 141, 142 die
radialen Anlageflächen 145, 146 eben
ausgebildet sind, sind die radialen Anlageflächen 147, 148 der
Stützteile 141, 142 gemäß der Ausführung in
den 29 und 30 ballig
ausgebildet. Die radiale Anlagefläche 148 des als Innenfassung
dienenden Stützteils 142 weist
dabei wiederum mittig einen in Richtung des Dämpfungskissen 114 ragenden
umlaufenden Wulst 149 auf. Aufgrund dieser balligen Ausführung ist
ein optimaler Bewegungsbereich im Bereich der radialen Anlageflächen gegeben.
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Bei
der in den 30 bis 35 dargestellten
vierten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 101 ist
der sich ändernde
lichte Abstand der Schenkel 143, 143' gestrichelt
und derjenige der Schenkel 144, 144' durch eine durchgezogene Linie dargestellt.
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Insgesamt
wird so eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum flexiblen Verbinden von Rohrenden geschaffen, bei dem zumindest
in einer Ebene eine angulare Beweglichkeit für das Dämpfungskissen entsteht, ohne
daß dieser
Biegemomente über
einen vorgegebenen Winkelbereich entgegen wirken, während axiale
Belastungen über
die am Dämpfungskissen
anliegenden Schenkel bzw. stirnseitigen Wandabschnitte der Stützteile
aufgenommen werden.