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Die
Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde
Flanschverbindung im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Schwingungsentkoppelnde
Flanschverbindungen sind aus der Praxis bekannt und werden insbesondere
zwischen Teilen des Abgasstranges vorgesehen, die, zueinander gelenkig
beweglich, dichtend zu verbinden sind. Auf solche Flanschverbindungen
wirken teilweise erhebliche Kräfte,
da der Abgasstrang mit dem Motor des Fahrzeuges gekoppelt ist und
als vom Motor abragendes Teil aufgrund seiner ebenfalls elastisch
beweglichen Halterung gegenüber
dem Rahmen bzw. der Karosserie des Fahrzeuges mit dem Motor eine
Einheit bildet, die auch zur Lagestabilisierung des Motores innerhalb
des Fahrzeuges beiträgt.
Dies bedingt eine entsprechend stabile Ausbildung der Flanschverbindung
sowie auch eine Ausgestaltung, durch die Winkelfehler und Montagetoleranzen
kompensiert werden sowie auch Schwingungen der Abgasanlage abgefangen
werden können.
Um diesbezüglich
eine gewisse Entkopplung in der Flanschverbindung zu erreichen,
wird diese federnd verspannt.
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Hierzu
ist es aus der
DE 44
44 550 A1 bekannt, tellerfederartige, die Flansche über ihren
Umfang umschließende
und daher nicht in den geschlossenen Abgasstrang einsetzbare Spannelemente
zu verwenden, die ihrerseits unter entsprechender Vorspannung zu
einer Spannvorrichtung verbunden werden, wobei die Verbindung über in Richtung
des Abgasstranges sich erstreckende, mit einem das Spannelement
einstückige
und gegenüber
dem anderen der Spannelemente verhakbare Laschen erfolgt, so dass
der Grad der elastischen Nachgiebigkeit vorwiegend von der Federhärte der
tellerfederartigen, ringförmig
geschlossenen Spannelemente abhängt. Derartige
Spannvorrichtungen sind zwar in ihrer Funktion zufriedenstellend,
bedingen aber einen relativ hohen Bedarf an teurem Federstahl und
können auch
nicht in den geschlossenen Abgasstrang eingesetzt werden, so dass
beispielsweise bei Beschädigung
oder Versagen der Spannelemente oder der Notwendigkeit, Teile des
Abgasstranges auszuwechseln, hohe Reparaturkosten entstehen. Darüber hinaus
bedingt die voll umschließende
Bauweise auch einen relativ großen
Raumbedarf, so dass ungeachtet des funktional durchaus befriedigenden
Ergebnisses solcher Spannvorrichtungen ein Bedarf für Spannvorrichtungen
gegeben ist, die ihrerseits in den geschlossenen Abgasstrang einsetzbar
sind.
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Nicht
in den geschlossenen Abgasstrang einzusetzen sind auch mehrteilige
Rohrverbindungen gemäß der
DE 196 46 125 A1 ,
bei denen ein zwischen die zu verbindenden Rohrenden eingreifender Zentrierring
vorgesehen ist, der in einem die zu verbindenden Rohrenden radial
beabstandet umschließenden
Hüllrohr
liegt und gegen den sich in den Ringspalt zum Hüllrohr axial einführbare und
unter Verspannung radial aufspreizende Dichtringpakete ab stützen, wobei
die axiale Verspannung über
von beiden Stirnseiten in das Hüllrohr
einführbare
und gegenüber
dem Hüllrohr
verrastbare Spannringe erfolgt.
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In
den geschlossenen Abgasstrang einsetzbare Spannvorrichtungen, wie
sie im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigt und aus der
DE 197 28 973 A1 bekannt
sind, sind als einstückige,
U-förmige Spannklammern
ausgebildet, deren bogenförmige Klammerschenkel
in ihrem Scheitelbereich über
einen Steg verbunden sind und gegenüberliegend gegabelt jeweils
frei in zwei Armen auslaufen. Von der Seite aufgeschoben umgreifen
die bogenförmigen Klammerschenkel
den Abgasstrang beidseitig, wobei sich die Klammerschenkel jeweils
auf einer der einander gegenüberliegenden
Flanschseiten abstützen. Die
Beaufschlagung der zu verspannenden Flansche über die sich jeweils entsprechenden
Arme der Klammerschenkel erfolgt in Spannbereichen, die in Längsrichtung
der Arme versetzt sind, wobei die Arme im jeweiligen Spannbereich
als Abstützung
eine Ausprägung
oder dergleichen aufweisen, durch die auch der für die Federwirkung notwendige
Freigang zwischen dem jeweiligen Flansch und dem gegen diesen abgestützten Arm
erreicht wird.
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Bei
einer weiteren schwingungsentkoppelnden Flanschverbindung (
DE 35 03 148 C2 )
ist die Spannvorrichtung durch einzelne, aufgetrennte Ringfederelemente
gebildet, deren ihrer Trennstelle zugeordnete, einander gegenüberliegende
Enden sich auf den gegenüberliegenden
Seiten der miteinander zu verbindenden Flansche abstützen und
diese axial gegeneinander verspannen. Durch die Auswahl solcher
Ringfederelemente und ihrer Verteilung längs des Flanschumfanges ist
bei dieser Lösung
zwar eine große Flexibilität hinsichtlich
der Größe und der Verteilung
der Spannkräfte
längs des
Umfanges der Flanschverbindung zu erreichen, der montagemäßige Aufwand
ist bei einer derartigen Ausgestaltung aber erheblich, zumal gegebenenfalls
Ringfedern unterschiedlicher Spannkraft einzusetzen sind, oder mit einer
unterschiedlichen Verteilung der Ringfedern über den Umfang gearbeitet werden
muß. Zudem setzt
eine solche Lösung
auch eine entsprechende Zugänglichkeit
sowie ausreichenden Raum für
die verhältnismäßig voluminösen Ringfedern
voraus.
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Desweiteren
sind Flanschverbindungen bekannt (
DE OS 26 14 477 ;
DE 43 17 256 C2 ), bei denen
die zu verbindenden Flansche in ihrer Montagestellung einen im Querschnitt
trapezförmigen,
sich nach außen
verjüngenden
Ringbund bilden, der über axial
beaufschlagende Spannelemente oder über eine in Umfangsrichtung
zu verspannende Rohrschelle mit entsprechend geneigten Flanken zusammengehalten
ist.
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Durch
die Erfindung soll eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung
der eingangs genannten Art geschaffen werden, die für einzelne Spannbereiche
der Spannvorrichtung eine individuelle Festlegung der Spannkraft
ermöglicht,
und dies bei guten Montagevoraussetzungen.
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Gemäß der Erfindung
wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht. Ergänzend zu den
den Armen der Klammerschenkel zugeordneten Spannbereichen, deren
Spannkraft armindividuell festlegbar ist, wird ein zusätzlicher
Spannbereich benachbart zum Klammersteg zwischen den Armen vorgesehen,
wobei dieser Spannbereich einem freiliegenden Stützsteg zugeordnet ist, so dass
auch bezüglich
dieses Spannbereiches und der diesem zugeordneten Abstützung die
Spannkräfte
individuell festgelegt werden können,
und dies über
einen verhältnismäßig großen Umfangsbereich
trotz in den geschlossenen Abgasstrang einsetzbarer Spannvorrichtung.
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In
Ausgestaltung der Erfindung kann es dabei zweckmäßig sein, die Spannbereiche
in Umfangsrichtung in gleichem Abstand zueinander vorzusehen.
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Insbesondere
erweist es sich als zweckmäßig, wenn
jedem der Arme der Klammerschenkel nur eine Abstützung zugeordnet ist, so dass
in Verbindung mit einer dem Stützsteg
zugeordneten Abstützung
für die
insgesamt drei Spannbereiche eine individuelle Abstimmung der Spannkräfte möglich ist. Bevorzugt
sind die den Klammerarmen zugeordneten Abstützungen im Bereich der freien
Enden der Arme vorgesehen, bei Anordnung der dem Stützsteg zugeordneten
Abstützung
im Mittelbereich des Stützsteges,
so dass sich ein großflächiges Stützdreieck ergibt.
Für den
Stützsteg
erweist es sich als zweckmäßig, diesen
als gegenüber
dem Klammersteg freiliegenden, im Bereich der Ansätze der
Arme an diese anschließenden
Steg auszugestalten, so dass sich eine verhältnismäßig große Erstreckungslänge mit entsprechenden
Abstimmmöglichkeiten
ergibt. Eine derartige Ausgestaltung der Flanschverbindung bzw. von
deren Spannvorrichtung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn
die Spannvorrichtung nicht sehr hoch belastet ist.
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Diese
Belastbarkeit lässt
sich im Rahmen der Erfindung dadurch steigern, dass die einander entsprechenden,
den einander gegen überliegenden Klammerschenkeln
zugeordneten Arme im Bereich ihrer vom Klammersteg abgelegenen Enden
lösbar miteinander
verbunden werden. Dies kann in einfachster Weise über eine
Rastverbindung erfolgen, die dadurch gebildet wird, dass das Ende
des dem einen Klammerschenkel zugeordneten Armes in eine in Richtung
auf den entsprechenden Arm des anderen Klammerschenkels abgewinkelte
Lasche übergeht,
die ihrerseits gegenüber
diesem Arm verhakbar ist.
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Eine
solche Lösung
bietet insbesondere Vorteile in Verbindung mit der Möglichkeit,
den Spannbereichen der Klammerarme Abstützungen zuzuordnen, die beiderseits
der quer zu den Armen verlaufenden Längsmittelebene des Abgasstranges
liegen, und die jeweilige Abstützkraft
trotzdem individuell auszulegen.
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Diesbezüglich ergeben
sich noch weitere Möglichkeiten,
wenn die Abstützungen
den Flansch beaufschlagenden, von den Armen der Klammerschenkel
getragenen Zungen zugeordnet werden, da so über die Bestimmung des Zungenquerschnittes das
Verhältnis
der Spannkräfte
in den einzelnen Abstützungen
zusätzlich
beeinflussbar ist. Zudem lässt eine
solche Gestaltung besonders weitgehende Möglichkeiten, für die Schenkelarme
gegenüber
den benachbarten Flanschseiten einen für Federbewegungen ausreichenden
Freigang zu realisieren.
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Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird
die Erfindung mit weiteren Merkmalen anhand von Ausführungsbeispielen
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine vereinfachte Darstellung
der Spannvorrichtung einer schwingungsentkoppelnden Flanschverbindung
im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, wobei die über die Flanschverbindung zu koppelnden,
die Flanschen tragenden Teile als Rohrteile strichliert angedeutet
sind,
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2 einen Schnitt gemäß Linie
II-II in 1,
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3 eine weitere Ausgestaltungsform
einer Spannvorrichtung einer schwingungsentkoppelnden Flanschverbindung,
wobei die Arme der einstückigen Spannklammer
im Bereich ihrer vom die Arme tragenden Steg abgelegenen Ende miteinander
zu verbinden sind,
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4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV in 3, und
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5–8 Beispiele
für Flanschgestaltungen im
Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, auf die Spannvorrichtungen gemäß der Erfindung
ansetzbar sind.
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Die 5 bis 8 zeigen in weitgehend schematisierter
Darstellung Schnitte durch einen Teilbereich eines Abgasstranges 1 eines
Kraftfahrzeuges, wobei der Abgasstrang 1 im gezeigten Teilbereich Strangteile 2, 3 umfasst,
die im Ausführungsbeispiel durch
Rohrabschnitte gebildet sind und die jeweils im Endbereich ausgestellte
Flansche 4, 5 aufweisen, die über Spannvorrichtungen gemäß 1 bis 4 axial
zu verspannen und auch quer hierzu relativ zueinander zu positionieren
sind.
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Die
Flansche 4, 5 können, wie in den 5 bis 8 gezeigt, in unterschiedlicher Weise
ausgebildet und über
Dichtungen 6 gegeneinander abgestützt sein (5 bis 7).
Eine weitere Ausgestaltung zeigt 8,
bei der die Flansche 4, 5 als gesonder te, die Strangteile 2, 3 umschließende Ringe
ausgebildet sind, die sich gegen entsprechend aufgeweitete Bereiche
der Strangteile 2, 3 abstützen, wobei die Strangteile 2, 3 gemäß 8 im Überdeckungsbereich zwischen
den Flanschen 4, 5 eine dichtende Kugelverbindung 7 bilden.
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In
Verbindung mit Flanschausbildungen, wie sie vorstehend beispielsweise
gezeigt sind, lassen sich erfindungsgemäße Spannvorrichtungen mit Vorteil
einsetzen.
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In
den 1 und 2 ist eine solche Spannvorrichtung 10 in
einteiliger Ausführung
dargestellt und in ihrer Zuordnung zu den zu verbindenden Strangteilen 2 und 3 in 2 angedeutet, wobei die
Strangteile 2, 3 und die diesen zugeordneten Flansche 4, 5 strichliert
angedeutet sind.
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1 und 2 veranschaulichen, dass die als einstückige Klammer 11 ausgebildete
Spannvorrichtung 10 zur Herstellung der schwingungsentkoppelnden
Verbindung zwischen den Strangteilen 2, 3 bzw. deren
Flanschen 4, 5 seitlich auf die Flansche 4, 5 aufschiebbar
ist, so dass der Abgasstrang 1 zum Aufsetzen der Spannvorrichtung 10 nicht
aufgetrennt werden muß.
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Die
im Ausführungsbeispiel
gemäß 1 und 2 einstückige, die Spannvorrichtung 10 bildende Klammer 11 weist
einen Klammersteg 12 auf, über den die Klammerschenkel 13 und 14 verbunden
sind, die die Flansche 4 und 5 auf ihren voneinander
abgewandten Seiten beaufschlagen und gegeneinander verspannen. Die
Klammerschenkel 13 und 14 sind, wie in der Draufsicht
gemäß 1 für den Klammerschenkel 14 ersichtlich,
U-förmig
gestaltet und wei sen zwei vom Steg 12 abragende Arme 15, 16 auf, die
die als Rohr ausgebildeten Strangteile 2, 3 seitlich übergreifen
und sich auf den zugehörigen,
in 1 ebenfalls strichliert
angedeuteten Flansch 4, 5 abstützen. Bezogen auf die zum Steg 12 parallele Längsmittelebene 17 der
Strangteile 2, 3 stützen sich die Arme 15, 16 der
Klammerschenkel 13 bzw. 14 im vom Klammersteg 12 abgelegenen
Bereich ab, wobei die entsprechenden Spannbereiche den freien Enden
der Arme 15, 16 zugeordnet sind, die als Abstützungen 18, 19 ausgebildet
sind.
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Zwischen
den Armen 15, 16 liegt, wie in 1 für
den Klammerschenkel 14 dargestellt, im Bereich des Klammersteges 12 ein
weiterer Spannbereich der Flanschklammer 11, der durch
die Abstützung 20 symbolisiert
ist, welche einem Stützsteg 21 zugeordnet
ist, der im Anschlußbereich
der Arme 15, 16 an den Steg 12 mit diesem
verbunden ist, zwischen den Armen 15, 16 gegenüber dem
parallel verlaufenden, die Klammerschenkel 13, 14 tragenden Steg 12 aber
freigeschnitten ist.
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Die
Abstützungen 18 bis 20 liegen
damit symmetrisch zu einer zum Steg 12 senkrechten Längsmittelebene 22 und
in etwa gleichem Winkelabstand zueinander, wobei eine bevorzugte
Lösung
bezogen auf die drei Abstützungen 18 bis 20 gleiche
Winkelabstände
von 120° vorsieht.
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Wie
die Schnittdarstellung gemäß 2 zeigt, wird die dem Stützsteg 21 zugeordnete
Abstützung 20 durch
einen eingezogenen Mittelbereich des Stützsteges 21 gebildet.
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Die
Klammer 11 ist bevorzugt bezüglich des freien Abstandes
zwischen den freien Enden der einem Klammerschenkel 13 bzw. 19 zugeordneten Schenkelarme 15, 16 so
bemessen, dass dieser gleich, bevorzugt geringfügig kleiner ist als der Durchmesser
der Strangteile 2 bzw. 3, die vom jeweiligen Klammerschenkel 13 bzw. 14 übergriffen
werden, so dass sich zudem eine Sicherung für die auf den Abgasstrang 1 aufgesteckte
Klammer 11 und ein Zentriereffekt ergibt, ungeachtet dessen,
dass die Klammer 11 seitlich aufgeschoben ist.
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Als
Material findet für
die Klammer 11 bevorzugt Federstahlblech Verwendung, wobei
der für
die Federfunktion der Klammer 11 wesentliche Freigang der
Arme 15, 16 bzw. des Stützsteges 21 gegenüber der
benachbarten Flanschseite dadurch sichergestellt ist, dass die Abstützungen 18 bis 20 diese Flanschseite
im Abstand zum Arm 15, 16 bzw. zum Stützsteg 21 beaufschlagen.
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In
den 3 und 4 ist eine weitere Ausgestaltung einer
Spannvorrichtung 10 gezeigt, wobei die Klammer mit 23 bezeichnet
ist und bezüglich
der entsprechenden Teile gleiche Bezugszeichen Verwendung finden.
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Die
Klammer 23 ist ebenfalls einstückig ausgebildet und weist
einen Klammersteg 12 sowie Klammerschenkel 13 und 14 auf.
In der Draufsicht gemäß 3 überdeckt der Klammerschenkel 14 den
darunter liegenden Schenkel 13. Beide Klammerschenkel 13 und 14 weisen
jeweils Arme 24 und 25 auf, die zueinander beabstandet
sind und bezogen auf den jeweiligen Klammerschenkel 13 bzw. 14 sich
beiderseits des jeweiligen Strangteiles 2 bzw. 3 erstrecken.
Den Armen 24, 25 sind jeweils Abstützungen 26 und 27 zugeordnet,
die beiderseits der stegparallelen Längsmittelebene 17 liegen
und die in Richtung auf das jeweilige Strangteil 2 bzw. 3,
bzw. den entsprechenden Flansch 4 bzw. 5 zum Arm 24 bzw. 25 versetzt
liegen, so dass ein entsprechender Freigang des Armes 24 bzw. 25 zum
Flansch 4 bzw. 5 gegeben ist.
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Abweichend
von der Darstellung gemäß 1 und 2 laufen die Arme 24 und 25 nicht
frei aus, sondern es sind im Bereich ihrer vom Steg 12 abgewandten
Enden gegeneinander verspannt. Diese Verspannung erfolgt im Ausführungsbeispiel über eine
dem jeweiligen Schenkelarm 24, 25 zugeordnete
Spannlasche, die mit 28 bzw. 29 bezeichnet ist
und die im dargestellten Ausführungsbeispiel
von den Armen des Klammerschenkels 13 ausgeht und in Richtung
auf den Klammerschenkel 14 abgewinkelt ist, wobei jede
der Spannlaschen 28, 29 einen eingeschlagenen
Endbereich 30 aufweist. Dieser Endbereich 30 ist
hakenförmig
gekrümmt
und übergreift
in verrastetem Zustand mit seinem Hakenende das freie Ende des jeweils
zugehörigen
Armes 24 bzw. 25 des Klammerschenkels 14.
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Diese
anhand der Klammer 23 erläuterte zusätzliche Hakverbindung im Bereich
der freien Enden der Arme erhöht
die Stabilität
und ermöglicht
die Beherrschung höherer
Spannkräfte,
wobei durch die Wahl der Abstände
der Abstützungen
zueinander und zu den jeweils benachbarten Armenden, also zum Steg 12 bzw.
zur Spannlasche 28 bzw. 29 die jeweiligen Spannkräfte weitgehend
unabhängig
voneinander individuell festgelegt werden können.
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Die
Spannlaschen 28 und 29 ermöglichen in Verbindung mit dem
eingebogenen Endbereich 30 zudem eine einfache Montage,
wobei durch die Einbiegung des Endbereiches 30 eine Führungsbahn geschaffen
wird und nach Überfahren
des Endbereiches 30 durch die in entsprechender Länge ausgeführten Arme 24, 25 durch
Rückfederung
der Spannlasche 28, 29 deren Spannstellung auch
gesichert ist.