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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verbinden von Abgasrohren
einer Auspuffanlage von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen,
insbesondere Verbindungsteil zwischen einem Rohrendstück eines
mit dem Verbrennungsmotor über
ein Abgasrohr verbundenen Schalldämpfers mit einem Auspuffrohransatz
von Personenkraftwagen.
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Das
Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf die Herstellung
von Auspuffrohrverbindungen und darüber hinaus insbesondere auf
die Herstellung und Verbindung von jeweiligen Rohrabschnitten einer
Auspuffanlage im Bereich des Rohrstutzens eines Nachschalldämpfers mit
einem Auspuffrohransatz sowie deren Montage und Anpassung an die
Karosserie des Fahrzeuges, beispielsweise für das sogenannte „Tuning".
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Nach
dem Stand der Technik bestehen Auspuffanlagen für Verbrennungsmotoren von jeglichen Kraftfahrzeugen üblicherweise
aus einer Anzahl von Abgasrohren mit mehreren geformten Rohrabschnitten
zwischen dem jeweiligen Verbrennungsmotor, wenigstens einem zwischen
entsprechenden Rohrabschnitten eingesetztem Schalldämpfer und
wenigstens einem Nachschalldämpfer
mit einem daran befestigten und die Auspuffanlage abschließendem Rohrendstück.
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Sowohl
die jeweiligen Rohrabschnitte der Anzahl von Abgasrohren untereinander
als auch entsprechende Rohrabschnitte und Schalldämpfer sind an
geeigneten Stellen miteinander lösbar
verbunden.
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Diese
Verbindungsstellen oder Rohrkupplungen sind üblicherweise so gestaltetet,
dass eines der Rohrenden des jeweiligen Rohrabschnittes zylinderförmig aufgeweitet
und definiert geschlitzt und das andere Rohrende in diese Aufweitung
gesteckt ist. An der so gebildeten Verbindungsstelle sind die ineinander
steckenden Rohrenden durch eine die Aufweitung umfassende, schraubbare
Rohrschelle gegen Lösen
gesichert.
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Der
Nachteil bei den Verbindungsstellen der genannten Art besteht darin,
dass die Rohrenden in axialer Richtung des jeweiligen Rohrabschnittes
ineinandersteckend starr miteinander verbunden sind, ohne dass eine
Verstellung des einen von beiden Rohrabschnitten in einem Winkel
gegenüber
dem anderen Rohrabschnitt möglich
ist.
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Aus
der CH 251977 ist eine Rohrkupplung zur Verbindung von Rohrenden
bekannt, bei der auf dem einen Rohrende außen ein ringförmiges Kugelsegment
befestigt und auf dem anderen Rohrende eine Muffe angeordnet ist,
deren kugelzonenförmige Innenfläche auf
das Kugelsegment passt und wobei ein Ring mit kugelzonenförmiger Innenfläche vorgesehen
ist, der auf das Kugelsegment aufgeschoben und durch Verbindungsmittel
befestigt wird und derart die Röhrenden
verbunden werden. Diese Rohrkupplung ermöglicht auf Grund der kugelzonenförmigen Kupplungsteile
eine Verstellbarkeit der zu verbindenden Rohrenden in einem in Abhängigkeit
von den miteinander wirkenden Teilen vorbestimmbaren Winkelbereich.
Jedoch erfordern die miteinander zu verbindenden Kupplungsteile
einen hohen Herstellungsaufwand, und zusätzlich müssen an den Rohrenden entsprechende
Anschlagmittel zur Arretierung der Rohrkupplung und zu ihrem Abdichten
angeordnet werden.
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In
der AT 298176 ist eine bewegliche Rohrkupplung für Glasfaser verstärkte Kunststoffröhre beschrieben,
deren Enden konform kalottenförmig
ausgebildet und einerseits mit einem gemeinsamen kugelförmigen,
durchbohrten Mittelstück
sowie andererseits mit aussen liegenden konkaven Abschnitten versehen
sind, wobei die kalottenförmigen
Enden der Rohre durch mittels Spannschrauben gegeneinander axial
verspannbare Platten schwenkbar miteinander zu verbinden sind. Diese
Lösung
ist vorrangig für Kunststoffrohre
geeignet, sie erfordert einen hohen Herstellungsaufwand und außerdem einen
hohen Platzbedarf.
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Aus
der
DE 25 17 808 B2 ist
eine Rohrkupplung mit einer die Stossstelle von zu kuppelnden Rohrenden
umgebenden Dichtung und zwei die Dichtung umgebenden und als Halbschalen
ausgebildeten Klemmkörpern
bekannt, wobei die Klemmkörper
durch Verbindungsmittel zusammen klemmbar und die Halbschalen flexibel
ausgeführt
sind. Diese Rohrkupplung ermöglicht
zwar bedingt eine Richtungsänderung
eines der miteinander gekoppelten Rohre, die jedoch nicht feststellbar
und darüber
hinaus für
hohe Wärme-
und zusätzlich
mechanische Belastung nicht geeignet ist.
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Aus
der
DE 199 04 409
A1 ist für
zwei starre Rohre für
Kfz-Abgasanlagen mit Aufweitungen ein Verbindungselement mit zwei
Hülsen
und axial aufeinanderfolgenden, einander zugekehrten Kugelausschnittsbereichen
bekannt, wobei mit Verspannmitteln mindestens eine der Hülsen zur
Verbindung der Aufweitungen in radialer Richtung lösbar verspannt und
fixiert wird.
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Die
DE 26 27 375 A1 beschreibt
eine leicht lösbare
Steckverbindung für
Rohre mit an deren Enden vorgesehenen Aufweitungen, die mittels
einer geteilten, verschraubbaren Schelle mit kugeligen Anzugsflächen miteinander
verspannt sind.
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Aus
der
DE 39 08 060 C1 ist
eine Rohrverbindung für
zwei sich überlappende
Rohrenden mit einer kugelförmigen
Aufweitung und einem Gelenkelement bekannt, das als Ring mit gewölbter Außenkontur
innen an die Aufweitung angepasst ist und eine zylindrische Innenkontur
zur Aufnahme des anderen Rohres aufweist, wobei das Gelenkelement durch
ein Klemmstück
mit einer der Aufweitung entsprechenden Kontur an der inneren Aufweitung
festgelegt ist und die sich überlappenden
Rohrenden verbunden sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen,
mit der Abgasrohre einer Auspuffanlage von Kraftfahrzeugen Winkel
verstellbar fixiert und erschütterungsfest
zu verbinden und lösbar
sind.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird mit einer Einrichtung zur Verbindung
von Abgasrohren einer Auspuffanlage von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen,
insbesondere zur Verbindung zwischen einem axiale Einschnitte aufweisenden
Rohrendstück eines
mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Schalldämpfers und einem Rohrstutzen
eines Auspuftrohransatzes erfindungsgemäß mit den Merkmalen nach dem
Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das
am Schalldämpfer
ausgangsseitig angeordnete Rohrendstück und ein in axialer Richtung
an dieses anzuordnender Rohrstutzen eines Auspuffrohransatzes sind
im Bereich einer definierten Länge ab
ihrem jeweiligen Rohrende kugelschalenförmig aufgeweitet, so dass sie
eine gleiche Form, jedoch unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
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Diese
kugelschalenförmigen
Aufweitungen sind ineinander einsteckbar und werden in dieser eingesteckten
Lage durch die erfindungsgemäß ausgebildete,
geteilte Schelle als Halteeinrichtung direkt und verstellbar miteinander
verbunden.
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Die
Verbindung der Rohrenden ist im Bereich der sich berührenden
kugelschalenförmigen
Wandungen der Aufweitungen in einem definierten Winkelbereich verstellbar
und im jeweils eingestellten Winkelbereich dauerhaft und gegen Erschütterungen festgelegt.
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Die
Einrichtung zur Verbindung weist eine mittig teilbare Schelle mit
Halbschalen und einer Teilfläche
auf, wobei die Halbschalen derart kugelschalenförmig ausgebildet sind, dass
sie exakt der Form der kugelschalenförmigen äußeren Aufweitung des Rohrstutzens
entsprechen und an dessen Oberfläche
dicht anliegen. Durch diese Gestaltung und Formgebung der teilbaren
Schelle werden eine geringe Bauhöhe
und gleichzeitig eine große
Spannfläche für hohe,
kugelschalenförmig
wirkende Spannkräfte erzielt.
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Nach
einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die kugelschalenförmigen Halbschalen
der Schelle eine Länge
derart auf, dass die Schelle im zusammen gefügten Zustand sowohl eine Verstellung
der ineinander gesteckten Aufweitungen des Rohrstutzens und des
Rohrendstücks,
deren Festlegung und „Formung" entsprechend der
jeweiligen Karosserieteile als auch einen Austausch jeweiliger Rohrenden
durch jeweils andere Modelle ermöglicht, indem
die Halbschalen voneinander gelöst
werden.
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Somit
kann gegenüber
den starren Rohrenden der Auspuffanlagen der üblicherweise im Bereich unterhalb
der rückseitigen
Karosserie vorgesehene Auspuffrohransatz in einem begrenzt frei
wählbaren Winkel
sowohl gegenüber
der Karosserie und einer angenommenen Längsachse der Auspuffanlage
als auch den individuellen Wünschen
des Fahrzeughalters entsprechend, angepasst werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles und anhand
einer Zeichnung näher
erläutert.
In der zugehörigen
Zeichnung zeigen:
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1 einen
schematisierten Längsschnitt durch
eine erfindungsgemäße Einrichtung;
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2 die
Seitenansicht der Einrichtung gemäß 1;
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3 eine
Draufsicht der Einrichtung und
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4 bis 6 Varianten
von Auspuftrohransätzen
mit der Einrichtung.
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In
der 1 ist die Einrichtung gemäß der Erfindung im Längsschnitt
mit einem Rohrendstück 1 und
einem mit diesem verbundenen Rohrstutzen 2 vereinfacht
dargestellt.
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Wie
aus der 1 und weiter aus der 2 erkennbar
ist, weisen das Rohrendstück 1 und
der Rohrstutzen 2 einen üblicherweise kreisrunden Querschnitt
mit einem Innenraum 1.1 bzw. 2.1 (3)
mit jeweils einem offenen Ende 1.2 bzw. 2.2 auf.
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Im
Bereich des jeweils offenen Endes 1.2 und 2.2 des
Rohrendstücks 1 bzw.
des Röhrstutzens 2 sind
die Innenräume 1.1 und 2.1 mittels
nicht näher beschriebener
Maßnahmen
definiert kugelschalenförmig
aufgeweitet, wobei eine kugelschalenförmige Aufweitung 3 am
offenen Ende 1.2 im Rohrendstück 1 und eine kugelschalenförmige Aufweitung 4 am
offenen Ende 2.2 im Rohrstutzen 2 vorgesehen sind.
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Wie
aus der 1 erkennbar ist, weist die kugelschalenförmige Aufweitung 3 im
Rohrendstück 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel
bevorzugt einen kleineren Innenradius r mit einer Länge l1 auf, während
die kugelschalenförmige
Aufweitung 4 im Rohrstutzen 2 mit einem größeren Innenradius
R und einer Länge
l2 versehen ist.
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Unter
Berücksichtigung
einer Materialdicke s sowohl des Rohrendstücks 1 als auch des
Rohrstutzens 2 sind die Aufweitungen 3 und 4 derart
hergestellt, dass die Aufweitung 3 straff in die Aufweitung 4 einzusetzen
ist. Die ineinander gefügten
Teile der Aufweitungen 3 und 4 bilden somit einen
ineinander greifenden Bereich B.
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Dieser
Bereich B ist so dimensioniert, dass das Rohrendstück 1 mit
seiner Aufweitung 3 innerhalb der Aufweitung 4 in
einem wiederum definiert vorgegebenen Betrag und einem beliebigen
Winkel in entsprechenden Richtungen schwenkbar sowie darüber hinaus
auch axial drehbar ist.
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Die
Schwenkbewegungen werden hierbei begrenzt durch den Übergang
der außen
liegenden Rundung der Mantelfläche
der Aufweitung 3 in die zeichnungsgemäß horizontal dargestellte äußere Mantelfläche des
Rohrendstücks 1.
Durch verschiedene Dimensionierungen und Ausbildungen der Aufweitungen 3 und 4 kann
der mögliche
Schwenkbereich variabel gestaltet werden, ohne dass die Aufweitungen 3 und 4 aus
ihrem ineinander greifenden Bereich B gleiten.
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Zur
Vereinfachung des Ineinanderfügens und
der Maßnahmen
bei der weiteren Verarbeitung der Verbindung des Rohrendstücks 1 und
des Rohrstutzens 2 ist der Rohrstutzen 2 im Bereich
seines offenen Endes 2.2 zusätzlich mit wenigstens einem
axial angeordneten Einschnitt 5 versehen, dessen nicht näher beschriebene
Länge etwa
im inneren Scheitelbereich der kugelschalenförmigen Aufweitung 4 endet.
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Der
Einschnitt 5 kann neben einer einfachen Anordnung beispielsweise über Kreuz,
wie in 3 dargestellt, oder mehrfach in üblicher
Weise, beispielsweise durch Sägen,
in das Material der Aufweitung 4 eingebracht werden. Die
mehrfachen Einschnitte bilden somit eine Anzahl federnder Teile
der Aufweitung 4, wodurch das Einsetzen der Aufweitung 3 in
die Aufweitung 4 weiter erleichtert wird.
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Wie
weiterhin aus der 1 unter Bezugnahme auf die 2 und 3 erkennbar
ist, ist die Aufweitung 4 von der Schelle 6 umfasst,
deren kugelschalenförmig
gebildeten Halbschalen 6.1 und 6.2 mit einer Außenkontur 7 und
einer Teil fäche 8 sowie jeweils
einer nicht näher
beschriebenen, kugelschalenförmig
geformten inneren Fläche
in engem Kontakt mit der äußeren Wandung
der Aufweitung 4 an der äußeren Wandung der Aufweitung 4 angelegt sind.
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Die
Schelle 6 weist bevorzugt eine Länge L auf, die unter Berücksichtigung
eines maximal möglichen
Schwenkbereiches der inneren Aufweitung 3 festgelegt ist.
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Die
Halbschalen 6.1 und 6.2 der Schelle 6 sind,
beispielsweise wie in der 2 dargestellt,
mittels einer Verschraubung 9, mehreren Verschraubungen
oder in anderer geeigneter Weise fest, jedoch lösbar derart miteinander verbunden,
dass die Aufweitung 3 innerhalb der Aufweitung 4 sowohl
in einem vorgegebenen Winkel als auch in der axialen Lage dauerhaft
und erschütterungsfest
sowie gegen Auspuffgase dicht festgelegt und ebenso gelöst werden
kann.
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Unter
Bezugnahme auf die 4, 5 und 6 sind
jeweils Beispiele beziehungsweise Varianten von Auspuffansätzen 10, 10.1 und 10.2 dargestellt,
wobei die Figuren a) jeweils den Zustand vor der Montage und die
Figuren b) jeweils den montierten Zustand zeigen.
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Diese
Auspuffansätze 10, 10.1 oder 10.2 sind
mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung,
der das Rohrendstück 1 und
den Rohrstutzen 2 festlegenden Schelle 6, wie
hier beispielhaft dargestellt, mit einem Nachschalldämpfer 11 verbunden.
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Wie
bereits weiter oben beschrieben wurde, ist parallel zu der praktisch
wirksamen Strömungsrichtung 12 (2)
des Auspuffgases gerichtet, die Aufweitung 3 in die Aufweitung 4 hinein
gesteckt, wobei in einem Bereich möglicher Stellwinkel 13 gegenüber einer
angenommenen Achse 14 der verwendeten Rohrteile der jeweilige
Auspuffrohransatz 10, 10.1 oder 10.2 verstellbar
ist und in einer vorgegebenen Endstellung festgelegt wird.
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Dabei
müssen
die üblicherweise
im unmittelbaren Bereich des Nachschalldämpfers 11 befindlichen
Karosserieteile (nicht dargestellt) nicht verformt werden, sondern
sie werden durch die variable Verstellbarkeit der Auspuffansätze in vorteilhafter
Weise quasi umbaut.
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Die
Erfindung ist nicht nur auf den Einsatz für die Verbindung eines jeweiligen
Auspuffrohransatzes mit einem Nachschalldämpfer, für das sogenannte „Tuning", begrenzt, sondern
sie kann über
das Ausführungsbeispiel
hinaus gehend, auch für
andere Ausführungen
von Auspuffrohransätzen
sowie ferner für
jegliche, bisher starren Verbindungsstellen der Abgasrohre einer
Auspuffanlage insgesamt, eingesetzt werden.