DE19964222B4

DE19964222B4 - Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung

Info

Publication number: DE19964222B4
Application number: DE19964222A
Authority: DE
Inventors: Günther Ebinger; Alexander Roser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2019-05-13
Also published as: DE19964222A1; DE19964223A1; DE19964221A1; DE19964221B4; DE19964223B4

Abstract

Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, deren Flansche schwenkbeweglich und dichtend auf eine einer Solllage der zu verbindenden Strangteile entsprechende Stellung federnd zu verspannen sind, wobei die Spannvorrichtung bei geschlossenem Abgasstrang aufsetzbar ist und eine Flanschklammer mit Klammersteg und Klammerbögen umfasst und deren Klammerbögen die gegenüberliegenden Flanschseiten übergreifen und diese über in Umfangsrichtung beabstandete Abstützungen unter Vorspannung gegeneinander drücken, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung als mehrteilige Flanschklammer (61) mit zwei U-förmigen Spannelementen (62, 63) ausgebildet ist, welche jeweils einen ihre Klammerbögen verbindenden Klammersteg (66, 67) aufweisen und einander gegenüberliegend zu einem in Umfangsrichtung verspannten und in Axialrichtung spannenden Federring über sich in Umfangsrichtung erstreckende Laschen (68, 69) verhakend verbunden sind, die stirnseitige Verlängerungen der Klammerstege (66 bzw. 67) bilden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Schwingungsentkoppelnde Flanschverbindungen sind aus der Praxis bekannt und werden insbesondere zwischen Teilen des Abgasstranges vorgesehen, die zueinander gelenkig beweglich dichtend zu verbinden sind. Auf die Flanschverbindung wirken teilweise erhebliche Kräfte, da der Abgasstrang mit dem Motor des Fahrzeuges gekoppelt ist und einen vom Motor abragenden „Hebel" bildet, der ebenso wie der Motor elastisch beweglich gegenüber dem Rahmen bzw. der Karosserie des Fahrzeuges abgestützt ist und damit zur Lagestabilisierung des Motores innerhalb des Fahrzeuges beiträgt, wobei der Motor im Hinblick auf innermotorische Kräfte und Momente, Antriebsmomente und Massenkräfte zu stabilisieren ist. Dies bedingt einerseits eine entsprechend stabile Ausbildung der Flanschverbindung mit ihrer Spannvorrichtung und andererseits eine Ausgestaltung, durch die Winkelfehler und Montagetoleranzen bis zu einem gewissen Grad kompensiert sowie die Auswirkungen von Schwingungen der Abgasanlage und von in die Abgasanlage eingeleiteten Schwingungen und Lastwechselreak tionen reduziert werden können. Um diesbezüglich eine gewisse Entkopplung in der Flanschverbindung zu erreichen, wird diese federnd verspannt.
Hierzu ist es aus der DE 44 44 550 A1 bekannt, als Spannvorrichtungen tellerfederartige, die Flansche über ihren ganzen Umfang umschließende und daher nicht in den geschlossenen Abgasstrang einsetzbare Spannelemente zu verwenden, die ihrerseits unter entsprechender Vorspannung verbunden werden, wobei die Verbindung über in Richtung des Abgasstranges sich erstreckende, mit einem der Spannelemente einstückige und gegenüber dem anderen der Spannelemente verhakbare Laschen erfolgt, so dass der Grad der elastischen Nachgiebigkeit allein von der Federhärte der tellerfederartigen Spannelemente abhängt. Derartige Spannvorrichtungen sind zwar in ihrer Funktion zufriedenstellend, bedingen aber einen relativ hohen Bedarf an teurem Federstahl und können vor allen Dingen nicht in den geschlossenen Abgasstrang eingesetzt werden, so dass beispielsweise eine Beschädigung oder ein Versagen der Spannelemente hohe Reparaturkosten nach sich zieht. 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.
Bei einer weiteren schwingungsentkoppelnden Flanschverbindung ( DE 35 03 148 C2 ) ist die Spannvorrichtung durch einzelne, aufgetrennten Ringfederelemente gebildet, deren ihrer Trennstelle zugeordnete, einander gegenüberliegende Enden sich auf den ge genüberliegenden Seiten der miteinander zu verbindenden Flansche 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 erheblich, zumal gegebenenfalls Ringfedern unterschiedlicher Spannkraft eingesetzt werden sollen, oder mit einer unterschiedlichen Verteilung der Ringfedern über den Umfang gearbeitet werden muss, um eine geeignete Kraftaufnahme sicherzustellen.
Bei einer Reparaturlösung zum Austausch von Leitungsabschnitten in einem einstückigen Rohrstrang wird gemäß der DE 39 10 387 C1 für die nach Auftrennen des Rohrstranges dichtend miteinander zu verbindenden Rohrteile eine Spannvorrichtung vorgesehen, die bezogen auf die Rohrachse gegenüberliegende, im Querschnitt U-förmige, starre Klammerbögen aufweist, welche sich jeweils im Wesentlichen über eine Umfangshälfte erstrecken, nach außen konisch ausgestellte, gegeneinander gerichtete und über eine dazwischen liegende Dichtung gegeneinander abgestützte Rohrenden übergreifen und in Umfangsrichtung über die Enden der Klammerbögen durchsetzende Spannschrauben verspannt sind, derart, dass sich, entsprechend der Ausgangssituation, ein starrer Rohrstrang ergibt.
Des Weiteren sind Flanschverbindungen bekannt ( DE 26 14 477 A1 ; 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 beauf schlagende Spannelemente oder über eine in Umfangsrichtung zu verspannende Rohrschelle mit entsprechend geneigten Flanken zusammengehalten ist.
Eine in den geschlossenen Abgasstrang einsetzbare, aus der DE 197 28 973 A1 bekannte und im Oberbegriff des Anspruches berücksichtigte Spannvorrichtung ist als einstückige, U-förmige Flanschklammer ausgebildet, deren Klammerschenkel an ihrem einen Ende über einen Steg verbunden sind und an ihrem anderen Ende frei auslaufen, wobei die Klammerschenkel jeweils in zwei Klammerbögen gegabelt sind, die, aufgeschoben auf den Abgasstrang, diesen beidseitig übergreifen und sich auf der zugehörigen Flanschseite abstützen. Die Beaufschlagung der zu verspannenden Flansche über die sich jeweils in Spannrichtung entsprechenden Klammerbögen der Klammerschenkel erfolgt in Spannbereichen, die in Längsrichtung der Klammerbögen versetzt sind, wobei die Klammerbögen im jeweiligen Spannbereich als Abstützung eine Ausprägung oder dergleichen aufweisen, durch die auch der für die Federwirkung notwendige Freigang zwischen jeweiligem Flansch und den gegen diesen abgestützten Klammerbögen erreicht wird.
Derartige Lösungen bauen raumsparend und sind montagemäßig auch unter Reparaturgesichtspunkten günstig, bedingen aber in der Festlegung der Spannbereiche und in der Positionierung der entsprechenden Abstützungen gewisse Einschränkungen, die das Erreichen der angestrebten Schwingungsentkopplung bei betriebssicherer Flanschverbindung erschweren.
Durch die Erfindung soll eine Spannvorrichtung für eine Flanschverbindung der eingangs genannten Art insbesondere unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte sowie im Hinblick auf einen möglichst geringen Materialverbrauch, insbesondere bei Herstellung aus Federstahl, und eine einfache Herstellbarkeit verbessert werden.
Hierbei wird bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung davon ausgegangen, dass abhängig von den jeweiligen, fahrzeugspezifischen Gegebenheiten die angestrebte Schwingungsentkopplung eine individuelle Festlegung der Spannkraft der Spannvorrichtung in den einzelnen Spannbereichen bedingt, um einerseits die gegebenen Kräfte aufnehmen zu können und andererseits bezogen auf gegebene Schwingungsverläufe und Schwingungsebenen die angestrebte Schwingungsentkopplung zu erreichen, zumal die baulichen Gegebenheiten häufig nur ein Aufschieben der Spannvorrichtung auf den Abgasstrang in einer vorgegebenen Position zulassen. Eine diesbezügliche Optimierung erweist sich zunehmend als notwendig, da einerseits aus Gewichtsgründen eine möglichst leichte Bauweise auch des Abgasstranges angestrebt wird, andererseits das zunehmende Komfortbedürfnis eine gute Schwingungsentkopplung unter akustischen Gesichtspunkten nötig macht, zumal zumindest für bestimmte Fahrzeugtypen auch ein gewisser „Sound" angestrebt wird und diesbezüglich störende Geräusche, insbesondere blechartige Geräusche, generell vermieden werden sollen.
Erfindungsgemäß ist die Spannvorrichtung als mehrteilige Flanschklammer ausgebildet, wobei den zu beaufschlagenden Flanschseiten jeweils ein Klammerbogen zugeordnet wird und die beiden einer Spannvorrichtung zugehörigen U-förmigen Spannelemente über Rast- und/oder Haltevorrichtungen miteinander zu verbinden sind.
Hierbei wird mit einen Umfangswinkel von kleiner 180° abdeckenden Klammerbögen gearbeitet und es werden die U-förmigen, jeweils einen ihre Klammerbogen verbindenden Steg aufweisenden Spannelemente über quer verlaufende Verbindungsjoche gegeneinander verspannt, so dass über die Querjoche lediglich noch die Sicherung der U-förmigen Spannelemente gegeneinander quer zur Spannrichtung vorzunehmen ist. Die U-förmigen Spannelemente werden durch die Joche in Form von in Verlängerung ihrer Stege sich in Umfangsrichtung erstreckenden Laschen verbunden.
Die Spannfunktion bei einer derartigen Spannvorrichtung ist dadurch realisiert, dass die in entsprechenden Spannbereichen einander gegenüberliegenden Abstützungen jeweils den Klammerbögen der U-förmigen Spannelemente zugeordnet sind und die Spannelemente randseitig auf die Flansche aufgeschoben und in der jeweiligen Spannlage durch Verspannung in Umfangrichtung fixiert werden.
In Verbindung mit einer solchen Lösung ist es von Vorteil, die Flanschklammer so auszubilden, dass die Abstützungen beiderseits der quer zu den Klammerbögen der U-förmigen Spannelemente verlaufenden Längsmittellinie des Abgasstranges im Bereich der Flanschverbindung liegen, wobei die Abstützungen bevorzugt ausgestellten, den Flansch beaufschlagenden Zungen zugeordnet sind, so dass über die Bestimmung des Zungenquerschnittes das Verhältnis der Spannkräfte in den einzelnen Abstützungen zu sätzlich beeinflussbar ist. Insbesondere muss durch die Gestaltung der Abstützungen auch sichergestellt sein, dass die zu Spannelementen zusammengefassten Klammerbögen gegenüber den benachbarten Flanschseiten einen die Federbewegungen ausreichenden Freigang aufweisen.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:
1 eine vereinfachte Draufsicht auf die Spannvorrichtung einer schwingungsentkoppelnden Flanschverbindung in dem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges, wobei die Spannvorrichtung mehrteilig ausgebildet ist und einander gegenüberliegende U-förmige Spannelemente aufweist, die über Querjoche lösbar quer zur Spannrichtung gegeneinander verspannt sind, wobei die U-förmigen Spannelemente in Verlängerung ihrer Stege liegende, sich in Umfangsrichtung erstreckende Verbindungslaschen aufweisen,
2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in 1, und
3 bis 6 Beispiele für Flanschgestaltungen im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, auf die Spannvorrichtungen gemäß der Erfindung einsetzbar sind.
Die 3 bis 6 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 beispielshalber durch Rohrabschnitte gebildet sind und die jeweils im Endbereich ausgestellte Flansche 4, 5 aufweisen, die über eine Spannvorrichtung gemäß 1 axial zu verspannen und relativ zueinander zu positionieren sind.
Die Flansche 4, 5 können, wie 3 bis 6 zeigen, in unterschiedlicher Weise ausgebildet und über Dichtungen gegeneinander abgestützt sein (3 bis 5). Eine weitere Ausgestaltung zeigt 6, bei der die Flansche 4, 5 durch gesonderte, die Strangteile 2, 3 umschließende Ringe gebildet sind, die sich gegen entsprechend aufgeweitete Bereiche der Strangteile 2, 3 abstützen, wobei die Strangteile 2, 3 im Überdeckungsbereich zwischen den Flanschen 4, 5 eine dichtende Kugelverbindung bilden.
1 und 2 zeigen eine Spannvorrichtung 10 gemäß der Erfindung in Form einer Flanschklammer 61, die zwei U-förmige Spannelemente 62, 63 umfasst, wobei jedes der Spannelemente 62 und 63 seitlich die zugehörigen Flansche 4, 5 übergreifend auf diese aufzuschieben ist, derart, dass die den zu verbindenden Strangteilen 2, 3 zugehörigen Flansche 4, 5 axial über die im Spannbereich der Spannelemente 62 und 63 vorgesehenen Abstützungen 64 und 65 beaufschlagt und verspannt werden. Die durch radiales Aufschieben der Spannelemente 62 und 63 auf die Flansche 4, 5 erreichte axiale Verspannung derselben wird dadurch sichergestellt, dass die Spannelemente 62 und 63 gegeneinander festgelegt und dadurch daran gehindert werden, die Flansche 4, 5 freizugeben. Die wechselseitige Sicherung und Fixierung im Hinblick auf ihre Lage gegenüber den Flanschen 4, 5 wird für die Spannelemente 62, 63 dadurch erreicht, dass die Spannele mente 62, 63 ihre die Klammerbögen jeweils verbindenden Stege 66, 67 stirnseitig verlängernde Laschen aufweisen, die für die zwei einander gegenüberliegende Spannelemente 62, 63 gegeneinander fixierbar sind. Im Ausführungsbeispiel ist dies durch eine Verhakungsverbindung 70 veranschaulicht, 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 ein.
In Abwandlung dieser Ausführungsform ist es auch möglich, die U-förmigen Spannelemente nicht spiegelbildlich zur Längsmittelebene 7 auszubilden, sondern zu einer – was nicht dargestellt ist – Diagonalebene, derart, dass je eine Lasche an einem der Stege angelenkt und gegenüber dem anderen Steg verhakbar ist.
Die aufgezeigte Lösung hat den Vorteil der Nachrüstbarkeit ohne Eingriff in den Abgasstrang, so dass sie insbesondere auch als Reparaturlösung in Frage kommt, wobei konstruktiv bezüglich der Anordnung der Spannbereiche und der in diesen vorgesehenen Abstützungen weite Spielräume gegeben sind, die eine Anpassung an die jeweiligen Schwingungs- und Belastungsverhältnisse ermöglichen und dadurch zu hinsichtlich der Festigkeit der Flanschverbindung wie auch der schwingungsentkoppelnden Wirkung derselben guten Ergebnissen führen, wobei der geringe Raumbedarf derartiger erfindungsgemäßer Spannvorrichtungen diese für sehr viele Einsatzfälle geeignet macht.

Claims

Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, deren Flansche schwenkbeweglich und dichtend auf eine einer Solllage der zu verbindenden Strangteile entsprechende Stellung federnd zu verspannen sind, wobei die Spannvorrichtung bei geschlossenem Abgasstrang aufsetzbar ist und eine Flanschklammer mit Klammersteg und Klammerbögen umfasst und deren Klammerbögen die gegenüberliegenden Flanschseiten übergreifen und diese über in Umfangsrichtung beabstandete Abstützungen unter Vorspannung gegeneinander drücken, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung als mehrteilige Flanschklammer (61) mit zwei U-förmigen Spannelementen (62, 63) ausgebildet ist, welche jeweils einen ihre Klammerbögen verbindenden Klammersteg (66, 67) aufweisen und einander gegenüberliegend zu einem in Umfangsrichtung verspannten und in Axialrichtung spannenden Federring über sich in Umfangsrichtung erstreckende Laschen (68, 69) verhakend verbunden sind, die stirnseitige Verlängerungen der Klammerstege (66 bzw. 67) bilden.