DE19964223A1 - Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, die als einstückige, auf den geschlossenen Abgasstrang aufsetzbare und in der Spannkraft ihrer Spannbereiche einstellbare Spannklammer ausgebildet ist.

Description

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

Schwingungsentkoppelnde Flanschverbindungen sind aus der Praxis bekannt und werden insbesondere zwischen Teilen des Abgasstran­ ges vorgesehen, die, zueinander gelenkig beweglich, dichtend zu verbinden sind. Auf solche Flanschverbindungen wirken teilweise erhebliche Kräfte, da der Abgasstrang mit dem Motor des Fahr­ zeuges 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 in­ nerhalb des Fahrzeuges beiträgt. Dies bedingt eine entsprechend stabile Ausbildung der Flanschverbindung sowie auch eine Ausge­ staltung, durch die Winkelfehler und Montagetoleranzen kompen­ siert werden sowie auch Schwingungen der Abgasanlage abgefangen 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, tellerfederarti­ ge, die Flansche über ihren Umfang umschließende und daher nicht in den geschlossenen Abgasstrang einsetzbare Spannelemen­ te zu verwenden, die ihrerseits unter entsprechender Vorspan­ nung zu einer Spannvorrichtung verbunden werden, wobei die Ver­ bindung über in Richtung des Abgasstranges sich erstreckende, mit einem der Spannelemente einstückige und gegenüber dem ande­ ren Spannelement 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 Funk­ tion zufriedenstellend, bedingen aber einen relativ hohen Be­ darf an teurem Federstahl und können auch nicht in den ge­ schlossenen Abgasstrang eingesetzt werden, so dass beispiels­ weise bei Beschädigung oder Versagen der Spannelemente oder der Notwendigkeit, Teile des Abgasstranges auszuwechseln, hohe Re­ paraturkosten entstehen. Darüber hinaus bedingt die voll um­ schließende Bauweise auch einen relativ großen Raumbedarf, so dass ungeachtet des funktional durchaus befriedigenden Ergeb­ nisses solcher Spannvorrichtungen ein Bedarf für Spannvorrich­ tungen gegeben ist, die ihrerseits in den geschlossenen Ab­ gasstrang einsetzbar 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 Ringspalt zum Hüllrohr axial einführbare und unter Verspannung radial aufspreizende Dichtringpakete ab­ stützen, wobei die axiale Verspannung über von beiden Stirnsei­ ten in das Hüllrohr einführbare und gegenüber dem Hüllrohr ver­ rastbare Spannringe erfolgt.

In den geschlossenen Abgasstrang einsetzbare Spannvorrichtun­ gen, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigt und aus der DE 197 28 973 A1 bekannt sind, sind als einstückige, U-för­ mige Spannklammern ausgebildet, deren bogenförmige Klammer­ schenkel in ihrem Scheitelbereich über einen Steg verbunden sind und gegenüberliegend gegabelt jeweils frei in zwei Armen auslaufen. Von der Seite aufgeschoben umgreifen die bogenförmi­ gen Klammerschenkel den Abgasstrang beidseitig, wobei sich die Klammerschenkel zentrierend und axial verspannend 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, also in Umfangs­ richtung versetzt sind, wobei die Arme im jeweiligen Spannbe­ reich als Abstützung eine Ausprägung oder dergleichen aufwei­ sen, durch die auch der für die Federwirkung notwendige Frei­ gang zwischen dem jeweiligen Flansch und dem gegen diesen abge­ stützten Arm erreicht wird.

Bei einer weiteren bekannten Flanschverbindung mittels einer federnden Spannvorrichtung (DE 41 01 849 A1), die seitlich auf einen über Flansche zu verbindenden Leitungsstrang aufzusetzen ist, sind vier Arme vorgesehen, die paarweise, sich seitlich der Leitungsteile erstrecken, den axial gegenüberliegenden Flanschseiten zugeordnet sind, wobei zwischen den Armenden Stegverbindungen vorgesehen sind, welche einerseits durch axia­ le Verbindungsstege zwischen den auf gegenüberliegenden Flanschseiten liegenden, sich jeweils entsprechenden Armen und andererseits, am jeweils anderen Armende, durch querlaufende Verbindungsstege zwischen den auf gleichen Flanschseiten lie­ genden, sich entsprechenden Armenden gebildet sind. Es entsteht so eine durchlaufende, in sich geschlossene klammerartige Spannvorrichtung, bei der die jeweils einander entsprechenden Verbindungsstege über Hilfsklammern zusätzlich gegeneinander zu verspannen sind, um einen sicheren Halt zu erreichen und die Spannkraft zu erhöhen.

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 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 errei­ chen, der montagemäßige Aufwand ist bei einer derartigen Ausge­ staltung aber erheblich, zumal gegebenenfalls Ringfedern unter­ schiedlicher Spannkraft einzusetzen sind, oder mit einer unter­ schiedlichen Verteilung der Ringfedern über den Umfang gearbei­ tet werden muß. Zudem setzt eine solche Lösung auch eine ent­ sprechende Zugänglichkeit sowie ausreichenden Raum für die ver­ hältnismäßig voluminösen Ringfedern voraus.

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 schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung der eingangs genannten Art dahingehend ausge­ staltet werden, dass ungeachtet der Möglichkeit einer individu­ ellen Festlegung der Spannkraft für einzelne Spannbereiche hohe Spannkräfte aufgebracht werden können, und dies bei guten Mon­ tagevoraussetzungen.

Erreicht wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1, demzu­ folge von den jeweils einander gegenüberliegenden Klammerschen­ keln einander entsprechende Arme im Bereich ihrer vom Steg ab­ gelegenen Ende miteinander lösbar verbunden werden, wobei dies im Rahmen der Erfindung in einfachster Weise über eine Rastver­ bindung geschieht, die unter Montagegesichtspunkten leicht zu beherrschen ist.

Bevorzugt kann hierzu das Ende des einem Klammerschenkel zuge­ ordneten Armes in eine in Richtung auf den entsprechenden Arm des anderen Klammerschenkels abgewinkelte Lasche übergehen, die ihrerseits gegenüber diesem Arm verhakbar ist, so dass die Rastverbindung mit der Klammer verliersicher zugeordneten Tei­ len erreicht wird.

In Verbindung mit einer solchen Lösung ist es von Vorteil, wenn die den Klammerschenkel zugeordneten Abstützungen beiderseits der quer zu den Armen verlaufenden Längsmittellinie des Ab­ gasstranges im Bereich der Flanschverbindungen liegen, wobei die Abstützungen bevorzugt ausgestellten, den Flansch beauf­ schlagenden Zungen zugeordnet sein können, so dass über die Be­ stimmung der Zungenquerschnitte das Verhältnis der Spannkräfte in den einzelnen Abstützungen zusätzlich beeinflussbar ist. Insbesondere lässt sich durch die Gestaltung der Abstützungen auch sicherstellen, dass die Arme der Klammerschenkel gegenüber den benachbarten Flanschseiten einen für Federbewegungen aus­ reichenden Freigang aufweisen.

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 den grundsätzlichen Aufbau einer Spannvorrichtung zur schwingungsentkoppelnden Flanschverbindung im Ab­ gasstrang von Kraftfahrzeugen, wobei die über die Flanschverbindung zu koppelnden, die Flanschen tra­ genden Teile als Rohrteile strichliert angedeutet sind,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Ausgestaltungsform einer Spann­ vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei die Arme der die Flansche von gegenüberliegenden Seiten beaufschlagen­ den und gegeneinander verspannenden Klammerschenkel im Bereich ihrer vom Steg abgelegenen Enden miteinan­ der verbunden sind,

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

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

Die Fig. 5 bis 8 zeigen in schematisierter Darstellung Schnitte durch einen Teilbereich eines Abgasstranges 1 eines Kraftfahr­ zeuges, wobei der Abgasstrang 1 Strangteile 2, 3 umfasst, die durch Rohrabschnitte gebildet sind und die jeweils im Endbe­ reich ausgestellte Flansche 4, 5 aufweisen, die über Spannvor­ richtungen, die im grundsätzlichen Aufbau der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführung entsprechen und in erfindungsgemäßer Aus­ gestaltung einen Aufbau gemäß Fig. 3 und 4 haben, zu verspannen und relativ zueinander zu positionieren sind.

Die Flansche 4, 5 können, wie in den Fig. 5 bis 8 gezeigt, in unterschiedlicher Weise ausgestaltet und über Dichtungen 6 ge­ geneinander abgestützt sein (Fig. 5 bis 7). Eine weitere Ausge­ staltung zeigt Fig. 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 Strang­ teile 2, 3 abstützen, wobei die Strangteile 2, 3 gemäß Fig. 8 im Überdeckungsbereich zwischen den Flanschen 4, 5 eine dich­ tende Kugelverbindung 7 bilden.

In den Fig. 1 und 2 ist ein grundsätzlicher Aufbau einer Spann­ vorrichtung 10 dargestellt, die als einstückige Spannvorrich­ tung ausgebildet ist und in ihrer Zuordnung zu den zu verbin­ denden Strangteilen in Fig. 2 gezeigt ist, wobei diese Strang­ teile 2, 3 und die diesen zugeordneten Flansche 4, 5 strichliert angedeutet sind.

Die als einstückige Klammer 11 ausgebildete Spannvorrichtung 10 zur Herstellung der schwingungsentkoppelnden Verbindung zwi­ schen den Strangteilen 2, 3 bzw. deren Flanschen 4, 5 ist seit­ lich auf die Flansche 4, 5 aufschiebbar, so dass der Ab­ gasstrang 1 zum Aufsetzen der Spannvorrichtung 10 nicht aufge­ trennt werden muß.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Spannvorrichtung 10 ist als ein­ stückige Klammer 11 gestaltet und 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 in der Draufsicht U-förmig gestaltet und weisen zwei vom Steg 12 abragende Arme 15, 16 auf, die die als Rohre ausgebildeten Strangteile 2, 3 seitlich übergreifen und sich auf den zugehörigen, strichliert angedeuteten Flanschen 4, 5 abstützen. Bezogen auf die zum Steg 12 parallele Längsmittel­ ebene 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 vom Steg abgelegenen Enden der Arme 15, 16 zugeordnet sind, die Abstüt­ zungen 18, 19 tragen.

Zwischen den Armen 15, 16 liegt im Bereich des Klammerstege 12 ein weiterer Spannbereich der Klammer 11, der durch die Abstüt­ zung 20 symbolisiert ist. Die drei Abstützungen 18 bis 20 lie­ gen damit symmetrisch zu einer zum Steg 12 senkrechten Längs­ mittelebene 22 und in etwa gleichem Winkelabstand zueinander.

Die Klammer 11 ist bezüglich des freien Abstandes zwischen den freien Enden der einem Klammerschenkel 13 bzw. 14 und zugeord­ neten Arme 15, 16 so bemessen, dass dieser gleich, bevorzugt geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Strangteile 2, 3, die vom jeweiligen Klammerschenkel 13 bzw. 14 übergriffen werden, so dass sich auch eine Sicherung für die auf den Ab­ gasstrang aufgesteckte Klammer ergibt, und eine Zentrierung der Strangteile 2, 3 ungeachtet dessen, dass die Klammer (11) seit­ lich aufgeschoben ist.

Als Material findet für die Klammer 11 bevorzugt Federstahl­ blech Verwendung.

In den Fig. 3 und 4 ist eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Spannvorrichtung 10 gezeigt, wobei die Klammer mit 23 bezeich­ net ist und bezüglich entsprechender Teile gleiche Bezugszei­ chen wie in Fig. 1 Verwendung finden.

Die ebenfalls einstückige Klammer 23 mit ihrem Steg 12 und ih­ ren Klammerschenkeln 13 und 14 weist bezüglich der Klammer­ schenkel 13 und 14 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. In diesem Ausführungsbeispiel sind den Armen 24, 25 jeweils Abstützungen 26, 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 der Freigang der Arme 24 bzw. 25 zum Flansch 4 bzw. 5 gegeben ist.

Die Arme 24, 25 laufen bei dieser erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsform nicht frei aus, sondern sind im Bereich ihrer vom Steg 12 abgewandten Enden gegeneinander verspannt. Diese Ver­ spannung erfolgt 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 Klammer­ schenkel 14 abgewinkelt ist, wobei jede der Spannlaschen 28, 29 einen eingeschlagenen Endbereich 30 aufweist. Dieser Endbereich 30 ist hakenförmig gekrümmt und übergreift in verrastetem Zu­ stand mit seinem Hakenende das freie Ende des jeweils zugehöri­ gen Armes 24 bzw. 25 des Klammerschenkels 14.

Diese anhand der Klammer 23 erläuterte Hakverbindung im Bereich der freien Enden der Arme 24, 25 erhöht die Stabilität und er­ möglicht die Beherrschung höherer Spannkräfte, wobei durch die Wahl der Abstände der Abstützungen zueinander und zu den je­ weils benachbarten Armenden, also zum Steg 12 bzw. zur jeweili­ gen Spannlasche 28, 29 die jeweiligen Spannkräfte weitgehend unabhängig voneinander individuell festgelegt werden können.

Die Spannlaschen 28, 29 ermöglichen in Verbindung mit dem ein­ gebogenen Endbereich zudem eine einfache Montage, wobei durch die Einbiegung des Endbereiches 30 eine Führungsbahn geschaffen wird und nach Überfahren des Endbereiches durch die in entspre­ chender Länge ausgeführten Arme 24, 25 durch Rückfederung der Spannlasche 28, 29 deren Spannstellung auch gesichert ist.

Claims (6)

1. Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde Flansch­ verbindung im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, über die die Flansche schwenkbeweglich und/oder dichtend in eine einer Solllage der zu verbindenden Strangteile entsprechende Stellung federnd vorgespannt sind und die bei geschlossenem Abgasstrang auf diesen aufsetzbar und als einstückige Klammer ausgebildet ist, deren über einen Steg verbundene und in Armen auslaufende, bogenförmige Klammerschenkel die gegenüberliegenden Flanschsei­ ten übergreifen und in in Umfangsrichtung beabstandeten Spann­ bereichen über Abstützungen die gegenüberliegenden Flanschsei­ ten beaufschlagen, dadurch gekennzeichnet, dass von den jeweils einander gegenüberliegenden Klammerschen­ keln (13, 14) einander entsprechende Arme (24 bzw. 25) im Be­ reich ihrer vom Steg (12) abgelegenen Enden miteinander lösbar verbunden sind.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbare Verbindung der Arme (24 bzw. 25) der Klammer­ schenkel (13, 14) jeweils über zumindest eine abgewinkelte Spannlasche (28, 29) gebildet ist, die am freien Ende eines Ar­ mes (24 bzw. 25) angelenkt ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannlaschen (28 bzw. 29) in einem eingeschlagenen, hakenförmig gekrümmten Endbereich (30) auslaufen, der in verra­ stetem Zustand mit seinem Hakenende das freien Ende des jeweils zugehörigen Armes (24 bzw. 25) übergreift.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hakenförmig eingebogenen Endbereiche (30) der Spann­ laschen (28, 29) eine Führungsbahn für die in der Raststellung durch Rückfederung zu übergreifenden Enden der Arme (24, 25) bilden.

5. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Arme (24, 25) zwei Abstützungen (26, 27) trägt, die bezogen auf die zum Klammersteg (12) parallele Längsmittel­ ebene (17) des Abgasstranges auf verschiedenen Seiten liegen.

6. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass den Armen (15, 16) der Klammerschenkel (13, 14) und dem zwischen den Armen (15, 16) liegenden Bereich des Steges (12) jeweils ein Spannbereich zugeordnet ist und dass die drei in Umfangsrichtung vorgesehenen Spannbereiche (Abstützungen 18 bis 20) etwa gleich beabstandet sind.