DE19964222A1 - Spannvorrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Spannvorrichtung für schwingungsentkoppelnde Flanschverbindungen im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen vorgeschlagen, die mehrteilig ausgebildet ist und zwei in Umfangsrichtung auf die zu verbindenden Flansche aufsetzbare und diese gegeneinander verspannende Klammern umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für eine schwin­ gungsentkoppelnde Flanschverbindung im Abgasstrang von Kraft­ fahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Schwingungsentkoppelnde Flanschverbindungen zwischen Teilen des Abgasstranges, die zueinander gelenkig beweglich dichtend zu verbinden sind, sind aus der Praxis bekannt. Solche Flanschver­ bindungen sind teilweise erheblichen Kräften ausgesetzt, da der Abgasstrang mit dem Motor des Fahrzeuges gekoppelt ist, ebenso wie der Motor elastisch beweglich gegenüber dem Fahrzeugaufbau abgestützt ist und mit dem Motor im Hinblick auf durch innermo­ torische Kräfte und Momente wie auch durch Fahrzeugbewegungen bedingte Kräfte und Momente abzustützen ist. Dies bedingt eine entsprechend stabile Flanschverbindung und zwar in einer Ausge­ staltung, die geeignet ist, Montagetoleranzen zu kompensieren und die nachteiligen Auswirkungen von Schwingungen und Lagever­ änderungen zu minimieren. Dem dient die Federverspannung der Flanschverbindung.

Hierzu ist es aus der DE 44 44 550 A1 bekannt, als Spannvor­ richtungen tellerfederartige, die Flansche über ihren Umfang umschließende, und daher nicht in den geschlossenen Abgasstrang einsetzbare Spannelemente zu verwenden, die unter entsprechen­ der Vorspannung verbunden werden, wobei die Verbindung über in Richtung des Abgasstranges sich erstreckende, mit einem der Spannelemente einstückige und gegenüber dem anderen Spannele­ ment verhakbare, in Richtung des Abgasstranges sich erstrecken­ de Laschen erfolgt, so dass der Grad der elastischen Nachgie­ bigkeit vorwiegend von der Federhärte der tellerfederartigen, ringförmig geschlossenen Spannelemente abhängt. Derartige nicht in den geschlossenen Abgasstrang einsetzbare Spannvorrichtungen sind nicht reparaturfreundlich, ungeachtet dessen, dass sie aufgrund des relativ hohen Materialverbrauches schon in der Herstellung verhältnismäßig aufwendig sind.

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 über das Hüllrohr außen begrenzten Ring­ spalt axial einführbare und unter Verspannung radial aufsprei­ zende Dichtringpakete abstützen. Die axiale Verspannung erfolgt über von beiden Seiten in das Hüllrohr einführbare und gegen­ über dem Hüllrohr verrastbare Spannringe.

Die im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigte und in ei­ nen geschlossenen Abgasstrang einsetzbare Spannvorrichtung ist aus der DE 197 28 973 A1 bekannt und wird durch eine Klammer gebildet, deren über einen Steg verbundene Klammerschenkel die gegenüberliegenden Flanschseiten übergreifen und diese über in Umfangsrichtung beabstandete Abstützungen unter Vorspannung be­ aufschlagen. Von der Seite aufgeschoben umgreift die Klammer mit ihren Klammerschenkeln die Flanschverbindung axial auf bei­ den Seiten, wobei die Klammerschenkel die Rohrverbindung in Um­ fangsrichtung soweit umgreifen, dass eine gewisse Zentrierung bei gleichzeitiger radialer Sicherung der Klammer erreicht wird.

Bei einer weiteren schwingungsentkoppelnden Flanschverbindung (DE 35 03 148 C2) ist die Spannvorrichtung durch einzelne, auf­ getrennte Ringfederelemente gebildet, deren ihrer Trennstelle zugeordnete, einander gegenüberliegende Enden sich auf den ge­ genüberliegenden Seiten der miteinander zu verbindenden Flan­ sche abstützen und diese axial gegeneinander verspannen. Durch die Auswahl solcher Ringfederelemente und ihre Verteilung längs des Flanschumfanges lässt sich zwar eine große Flexibilität hinsichtlich der Größe und der Verteilung der Spannkräfte längs des Umfanges erreichen, der montagemäßige Aufwand ist aber er­ heblich, zumal gegebenenfalls Ringfedern unterschiedlicher Spannkraft eingesetzt werden sollen, oder mit einer unter­ schiedlichen Verteilung der Ringfedern über den Umfang gearbei­ tet werden muß, um eine geeignete Kraftaufnahme sicherzustel­ len.

Desweiteren sind Flanschverbindungen bekannt (DE OS 26 14 477; DE 43 17 256 C2), bei denen die zu verbindenden Flansche in ih­ rer Montagestellung einen im Querschnitt trapezförmigen, sich nach außen verjüngenden Ringbund bilden, der über axial beauf­ schlagende Spannelemente oder über eine in Umfangsrichtung zu verspannende Rohrschelle mit entsprechend geneigten Flanken zu­ sammengehalten ist.

Durch die Erfindung soll eine Spannvorrichtung für schwingungs­ entkoppelnde Flanschverbindungen der eingangs genannten Art ge­ schaffen werden, die neben ihrer Einsetzbarkeit in den ge­ schlossenen Abgasstrang und den damit verbundenen Montagevor­ teilen auch günstig herzustellen ist.

Erreicht wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1, wobei die Verklammerung in Umfangsrichtung besonders weitreichende Möglichkeiten zur Abstimmung der Abstützkräfte auf den jeweili­ gen Einsatzfall ermöglicht und außerdem die Voraussetzung bie­ tet, auch sehr hohe Spannkräfte aufzubringen, unter besonderer Berücksichtigung der Zentrierfunktion zur Ausrichtung der über die Flanschverbindung zu verbindenden Teile des Abgasstranges.

Hierfür erweist es sich insbesondere als zweckmäßig, dass der Spannring als in Umfangsrichtung verspannter und in Axialrich­ tung spannender Federring ausgebildet sein kann, der hohe Rück­ stellkräfte ermöglicht.

Im Rahmen der Erfindung ist es desweiteren möglich, lediglich mit einen Umfangswinkel von kleiner 180° abdeckenden Klammer­ schenkeln zu arbeiten und diese Klammerschenkel über querver­ laufende Verbindungsjoche zu klammern, und die Klammern gegen­ einander zu verspannen. Den gleichen Spannbereichen zugeordne­ te, einer Klammer zugehörige Klammerschenkel, also in Spann­ richtung miteinander zusammenwirkende Klammerschenkel können durch entsprechende, passende Aufnahmeöffnungen in den Jochen in ihrem Abstand zueinander festgelegt sein, so dass die Spann­ funktion gewährleistet ist. Sie können aber auch untereinander beispielsweise durch einen Steg verbunden sein, so dass über die Querjoche lediglich noch die zu Klammern verbundenen Klam­ merschenkel quer zur Spannrichtung zusammenzuhalten sind.

Im Hinblick auf eine besonders einfache Montage erweist es sich als zweckmäßig, die Klammern des Spannrings über die Jochfunk­ tion übernehmende Laschen und eine Verhakungsbindung in Um­ fangsrichtung zusammenzuhalten, wobei die Laschen in beidseiti­ ger stirnseitiger Verlängerung des Steges einer Klammer vorge­ sehen sein können, oder auch in einseitiger stirnseitiger Ver­ längerung derart, dass, bezogen aufeinander gegenüberliegende Seiten der Spannvorrichtung, diagonal versetzt je eine Lasche an einem der Stege angelenkt und gegenüber dem anderen Steg verhakbar ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung mit weiteren Merkmalen nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Draufsicht auf eine Spannvorrich­ tung einer schwingungsentkoppelnden Flanschverbindung im Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges, wobei die Spannvorrichtung mehrteilig ausgebildet ist und ein­ ander gegenüberliegende Klammern aufweist, die über Querjoche lösbar gegeneinander fixiert und verspannt sind,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung gemäß Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine der Fig. 1 funktional ähnliche Ausgestaltung ei­ ner Spannvorrichtung, bei der in Spannrichtung zusam­ menwirkende Klammerschenkel über Stege zu Klammern verbunden sind und in Verlängerung ihrer Stege lie­ gende, sich in Umfangsrichtung erstreckende Verbin­ dungslaschen aufweisen,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV in Fig. 3, und

Fig. 5-8 Beispiele für Flanschgestaltungen im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, auf die Spannvorrichtungen gemäß der Erfindung ansetzbar sind.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen in weitgehend schematisierter Darstel­ lung Schnitte durch einen Teilbereich eines Abgasstranges 1 ei­ nes Kraftfahrzeuges, wobei der Abgasstrang 1 im gezeigten Teil­ bereich Strangteile 2, 3 umfasst, die beispielshalber durch Rohrabschnitte gebildet sind und die jeweils im Endbereich aus­ gestellte Flansche 4, 5 aufweisen, die über Spannvorrichtungen gemäß Fig. 1 bis 4 axial zu verspannen und relativ zueinander zu positionieren sind.

Die Flansche 4, 5 können, wie Fig. 5 bis 8 zeigen, in unter­ schiedlicher Weise ausgebildet und über Dichtungen 6 gegenein­ ander abgestützt sein (Fig. 5 bis 7). Eine weitere Ausgestal­ tung zeigt Fig. 8, bei der die Flansche 4, 5 als gesonderte, 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 Fig. 8 im Überdeckungsbereich zwischen den Flanschen 4, 5 eine dichtende Kugelverbindung bilden.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen Spannvorrichtungen für schwingungsent­ koppelnde Flanschverbindungen, bei denen die Spannvorrichtungen mehrteilig aufgebaut sind. Insbesondere bei einer Ausgestaltung gemäß Fig. 1 und 2 sind die Teile der Spannvorrichtung auch be­ sonders einfach gestaltet und besonders materialsparend, nahezu verschnittfrei herzustellen. Dies ist im Hinblick auf die ver­ wendeten hochwertigen Materialien, insbesondere Federstahlble­ che von Bedeutung. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltungs­ form ist der geringe Verformungsaufwand und die Herstellung in möglichst wenig Arbeitsgängen.

Hierzu ist die Spannvorrichtung 56 durch die angedeuteten Flan­ sche von gegenüberliegenden Seiten beaufschlagende Klammern 74, 75 gebildet, die bevorzugt gleich ausgebildet sind und bevor­ zugt zu einer Längsmittelebene des von ihnen umschlossenen Strangteiles symmetrisch ausgebildet sind, wobei jede Klammer 74 bzw. 75 zwei Klammerschenkel 57 bzw. 58 aufweist. Verbunden und in ihrer Lage zueinander fixiert sind in der gezeigten Ge­ staltung gemäß Fig. 1 und 2 die einer Klammer 74 bzw. 75 zuge­ hörigen Klammerschenkel 57 bzw. 58 durch Spannjoche 59, 60, die, was in der Zeichnung im Detail nicht dargestellt ist, die Klammerschenkel 57 bzw. 58 sowohl in Spannrichtung, also im Sinne einer axialen Verspannung der Flansche 4, 5 wie auch quer hierzu festlegen. Bevorzugt sind die Spannjoche 59, 60 mit schlitzförmigen Aufnahmen für die durch sie hindurchgeführten Enden der Klammerschenkel 57 bzw. 58 versehen, wobei die schlitzförmigen Aufnahmen in ihrer Höhe, also in Spannrichtung der Klammer 74 bzw. 75 an die Materialdicke der Klammerschenkel 57 bzw. 58 angepasst sind, um eine entsprechende Führung zu ge­ währleisten. Die Klammerschenkel 57, 58 sind in den jeweiligen Spannbereichen mit in Umfangsrichtung beabstandeten Abstützun­ gen 71 versehen, die bevorzugt gegenüber den Klammerschenkeln 57 bzw. 58 auskragend ausgebildet sind und die Flansche 4 bzw. 5 beaufschlagen, so dass sich punktuelle Abstützungen ergeben.

Zur Montage werden Spannvorrichtungen 56 gemäß Fig. 1 und 2 be­ vorzugt bezüglich ihrer Klammerschenkel 57 und 58 an ihrem ei­ nen Ende durch ein entsprechendes Spannjoch, z. B. 59 jeweils zu einer Klammer 74 bzw. 75 verbunden und nachfolgend gegenüber­ liegend in Umfangsrichtung der Flanschverbindung zusammenge­ drückt, bis das jeweils andere, gegenüberliegende Spannjoch, z. B. 60 verrastend mit den entsprechenden Enden der Klammer­ schenkel 57 bzw. 58 verbunden ist.

Abweichend von dieser gezeigten Ausgestaltungsform können zwei einander entsprechende, einander gegenüberliegende Klammer­ schenkel 57 bzw. 58 jeweils über einen Steg zu einer Klammer verbanden sein, so dass die axialen Spannkräfte der Klammer über den Steg aufgenommen werden und die vorgesehene Jochver­ bindung nur noch der Abstützung in Umfangsrichtung und der Fi­ xierung in der jeweiligen Montagestellung dient.

Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausgestaltungsform einer Spannvorrich­ tung 61, wie sie der zuletzt angesprochenen, nicht dargestell­ ten Weiterbildung der Spannvorrichtung 56 gemäß Fig. 1 und 2 im Prinzip entspricht.

Im einzelnen umfasst die Spannvorrichtung 61 gemäß Fig. 3 und 4 zwei Klammern 62, 63, die jeweils im Querschnitt U-förmig aus­ gebildet sind und seitlich die zugehörigen in dieser Darstel­ lung nicht gezeigten Flansche übergreifend auf diese aufzu­ schieben sind, derart, dass die den zu verbindenden Strangtei­ len 2, 3 zugehörigen Flansche 4, 5 gemäß Fig. 5 bis 8 axial über die im Spannbereich der Klammern 62, 63 vorgesehenen Ab­ stützungen 64 und 65 beaufschlagt und verspannt werden. Die durch radiales Aufschieben der Klammern 62 und 63 auf die Flan­ sche erreichte axiale Verspannung derselben wird dadurch si­ chergestellt, dass die Klammern 62 und 63 gegeneinander festge­ legt und dadurch gehindert werden, die Flansche freizugeben. Die wechselseitige Sicherung und Fixierung im Hinblick auf ihre Lage gegenüber den Flanschen wird für die Klammern 62 und 63 dadurch erreicht, dass diese mit ihre Klammerschenkel 72 bzw. 73 verbindenden Stege 66 bzw. 67 stirnseitig verlängernden La­ schen 68 bzw. 69 versehen sind, die, die Funktion der Querjoche übernehmend, für zwei einander gegenüberliegend aufgesetzte Klammern 62, 63 gegeneinander fixierbar sind. Im Ausführungs­ beispiel ist dies durch eine Verhakungsverbindung 70 veran­ schaulicht, bei der die Laschen 68, 69 im Überdeckungsbereich mit einer Haken-Öse-Verbindung bekannter Art zusammengehalten sind. Hierbei greifen die Haken insbesondere in Umfangsrichtung in entsprechende Ösen an der jeweils anderen Lasche an.

In Abwandlung der Ausgestaltung gemäß Fig. 3 und 4 ist es, was hier nicht weiter dargestellt ist, im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Klammern 62, 63 nicht spiegelbildlich zur Längs­ mittelebene 17 auszubilden, sondern zu einer Diagonalebene, derart, dass je eine Lasche an einem Steg angelenkt und gegen­ über dem anderen Steg zu verhaken ist.

Die Erfindung offenbart Ausgestaltungen von Spannvorrichtung von schwingungsentkoppelnde Flanschverbindungen im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, die es ermöglichen, sehr unterschiedlichen baulichen und funktionalen Anforderungen gerecht zu werden, wo­ bei teils ein höherer Fertigungsaufwand für die Spannvorrich­ tung im Hinblick auf eine leichtere Montage in Kauf genommen wird, teils die Vorteile der einfachen Fertigung gegenüber ge­ wissen Erschwernissen bei der Montage im Vordergrund stehen. Insgesamt relativieren sich diese Unterschiede vor dem Hinter­ grund unterschiedlicher Stückzahlen und baulich konstruktiver Gegebenheiten am Fahrzeug, denen jeweils - als häufig kaum ab­ änderbare Vorgaben - Rechnung getragen werden muß. Insbesondere bieten die erfindungsgemäßen Lösungen aber sämtlich den Vorteil der Nachrüstbarkeit ohne Eingriff in den Abgasstrang, so dass sie insbesondere auch als Reparaturlösungen in Frage kommen, wobei konstruktiv bezüglich der Anordnung der Spannbereiche und der in diesen vorgesehenen Abstützungen weite Spielräume gege­ ben sind, die eine Anpassung an die jeweiligen Schwingungs- und Belastungsverhältnisse ermöglichen und dadurch zu hinsichtlich der Festigkeit der Flanschverbindung wie auch deren schwin­ gungsentkoppelnder Wirkung guten Ergebnissen führen, wobei auf­ grund guter Montagevoraussetzungen und geringem Raumbedarf vie­ le Einsatzfälle abgedeckt werden können.

Claims (9)

1. Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, deren Flansche schwenkbeweglich und/oder dichtend auf eine einer Solllage der zu verbindenden Strangteile entsprechende Stellung federnd zu verspannen sind, wobei die Spannvorrichtung bei ge­ schlossenem Abgasstrang aufsetzbar ist und eine Klammer auf­ weist, deren miteinander verbundene Klammerschenkel die gegen­ überliegenden Flanschseiten übergreifen und diese über in Um­ fangsrichtung beabstandtete Abstützungen unter Vorspannung ge­ geneinander drücken, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (56; 61) mehrteilig ausgebildet ist und zwei Klammern (62, 63; 74, 75) umfasst, die einander gegen­ überliegend über in Umfangsrichtung sich erstreckende Spannjo­ che (59, 60; 68, 69) zu einem in Umfangsrichtung geschlossenen Spannring zu verbinden sind.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannjoche (59, 60) bezogen auf eine Klammer (74 bzw. 75), deren Klammerschenkel (57 bzw. 58) miteinander verbinden und die Klammern (74 bzw. 75) gegeneinander festlegen.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, bezogen auf eine Klammer (62 bzw. 63), deren Klammer­ schenkel (72 bzw. 73) über einen Klammersteg (66 bzw. 67) ver­ bunden sind.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannjoche (59, 60) Schlitzführungen für die Klammer­ schenkel (57 bzw. 58) aufweisen.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannjoche durch in stirnseitiger Verlängerung der Klammerstege (66 bzw. 67) liegende Laschen (68, 69) gebildet sind.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klammer (62 bzw. 63) in beidseitiger stirnseitiger Verlängerung ihres Klammersteges (66 bzw. 67) mit jeweils einer Lasche (68 bzw. 69) versehen ist.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klammer in einseitiger stirnseitiger Verlängerung ihres Klammersteges mit einer Lasche versehen ist.

8. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klammern (62, 63) des Spannringes über die Laschen (68 bzw. 69) gegeneinander verhakt sind.

9. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannring einen in Umfangsrichtung vorgespannten und in Axialrichtung spannenden Federring bildet.