DE2655091C2

DE2655091C2 - Flexibles Leitungselement für Abgasleitungen von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2655091C2
Application number: DE2655091A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Witzenmann GmbH
Current assignee: Witzenmann GmbH
Priority date: 1976-12-04
Filing date: 1976-12-04
Publication date: 1984-06-07
Also published as: DE2655091A1

Description

stungsaufteilung im Sinne der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich durch die Merkmale der Ansprüche 4 und 5. Auf die dort geschilderte Weise ist die erste, die Schwingungseinleitung unmittelbar aufnehmende Flanke gegenüber den übrigen besonders steif abgebildet, so daß dort im wesentlichen nur eine Weitergabe der auftretenden Schwingungsbelastung stattfindet

Das gleiche wird im Ergebnis erzielt, wenn bei einem Ringweilrohr mit vergrößertem Wellenabstand die erste von der Verbindungsstelle ausgehenden Flanke gegen eine entsprechend verlaufende Fortführung des Anschlußstutzens abgestützt ist

Schließlich sind die Merkmaie gemäß dem Ansprach 7 vorteilhaft, denn es kommt bei Leitungselementen der in Rede stehenden Art vor, daß über ihre Länge gesehen je nach Belastungsfall an bestimmten Stellen entweder verursacht durch den Gasstrom oder durch die induzierten Schwingungen Resonanzschwingungen als örtlich feststehende Schwingungen auftreten. Auch diese führen dann örtlich zu einer erhöhten Belastung des Materials des Wellrohres, wodurch Materialermüdungen und -brüche verursacht werden können.

Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein flexibles Leitungselement in Seiten- und einer Stirnansicht, teilweise geschnitten;

Fig.2 auszugsweise das Leitungselement gemäß F i g. 1 in geänderter Form und

Fig. 3 auszugsweise das Leitungselement gemäß F i g. 1 in geänderter Form.

Gemäß F i g. 1 weist ein Leitungselement im wesentlichen zylindrische Anschlußstutzen 1 und 2 auf. Dabei ist der Anschlußstutzen 1 auf der Abgaszutrittsseite über einen Flansch 3 mit der ankommenden Abgasleitung mittels Schrauben verbindbar, während der Anschlußstutzen 2 über ein Rohr 4 auf die Fortführung der Abgasleitung aufsteckbar ist. Diese wenigstens an einem Ende des Leitungselementes vorgesehene Steckverbindung dient im wesentlichen dem Toleranzausgleich des Abstandes zwischen ankommender Abgasleitung und abgehender Abgasleitung, damit durch unterschiedliche Abstände zwischen diesen beiden Leitungen nicht eine Zug- oder D/uckspannung auf das Lekungselement ausgeübt wird.

Zwischen die Anschlußstutzen 1 und 2 ist ein Ringwellrohr 5 eingeschweißt, wobei die Schweißverbindungen 6 und 7 im wesentlichen an je einem Wellenberg 8 bzw. 9 altsetzen. Das Ringwellrohr ist normalerweise, d. h. über don größten Teii seiner Länge, enggewellt derart, daß die Wellenberge 10 bzw. die Wellentäler ti dicht beieinanderliegen und einen Kreisbogen von mehr als 180° bilden. Aur diese Weise ist das Ringwellrohr dort relativ weich bezüglich der Aufnahme von Schwingungen sowie Lateral- und Axialbewegungen.

Am abgaszutrittsseitigen Ende weist das Ringwellrohr 5 einige Wellen mit untereinander vergrößertem Abstand auf, wodurch im dargestellten Falle die Wellentäler 12 und die Wellenberge 13 nur einen Bogen von etwa 180° bilden. Auf diese Weise ist das Ringwellrohr 5 an der Gaseintrittsseite steifer ausgebildet als über seine übrige Länge, so daß es auf der Abgaseintrittsseite weniger Schwingungen sowie Lateral- und Axialbewegungen schlucken kann, diese vielmehr zu einem größeren Teil auf die übrige Lä.i^je des Wellrohres weitergibt.

Dadurch ist die gaseintrittsseitige Länge des Wellrohres 5 und insbesondere seine dortige Schweißverbindung 6 entlastet

Das Ringwellrohr 5 ist von einem außen an diesem dicht anliegenden Metallgeflechtschlauch 14 umgeben, der zusammen mit seinen Enden einfangenden Endhülsen 15 und 16 bei 6 und 7 endständig mitverschweißt ist. Die Endhülsen 15 und 16 sind möglichst kurz in Axialrichtung gesehen ausgebildet, damit dort innerhalb dieser kein Hitzestau eintreten kann.

Ausgehend von dem Anschlußstutzen 1, mit dem es bei 17 verschweißt ist, ragt abgaszutrittsseitig in das Wellrohr 5 ein Schutzrohr 18 hinein, im vorliegenden Falle über den Teil der Wellrohrlänge, bei dem der gegenseitige axiale Abstand der einzelnen Wellen vergrößert ist Das Schutzrohr dient im wesentlichen dazu, die abgaszutrittsseitigen ersten Wellen des Wellrohres 5 vor der Hitze des Abgases in Schutz zu nehmen. Damit durch die in das Leitungselement eingeleiteten Schwingungen sowie Lateral- und Axialbewegungen keine Kollision zwischen Wellrohr 5 und Schutzrohr 18 eintreten kann, ist der Außendurchmesser \}e,s Schutzrohres 18 mit Abstand geringer als der Innenduichmesser des Wellrohres 5.

Die Umflechtung 14 stützt eine etwa auf das Leitungselement gegebene Zugbeanspruchung ab. Im übrigen wirkt sie durch ihre formschlüssige Anlage auf der Außenseite des Wellrohres 5 zusätzlich dämpfend auf die vom Wellrohr 5 aufgenommenen Schwingungen.

F i g. 2 zeigt ausschnittsweise eine Variante der Anschlußverbindung zwischen Wellrohr 5 und abgaszutrittsseitigem Anschlußstutzen 1. Hier ist ausgehend von dem Wellenberg 8 des Wellrohres 5 der Anschlußstutzen 1 mit einem Fortsatz 19 über die sich anschließende Flanke des Wellrohres 5 radial nach innen geführt, so daß er dort das Wellrohr 5 zusätzlich abstützt, wo die Schwingungen sowie Lateral- und Axialbewegungen eingeleitet werden.

Darüber hinaus läßt F i g. 2 erkennen, daß das Schutzrohr 20 ausgehend von seinem freien Ende mit axialen Einschlitzungcn 21 versehen ist. Diese sollen einen allmählichen Übertritt des Abgases vom Schutzrohr 20 in das Wellrohr 5 ermöglichen.

Eine weitere Variante der abgaszutrittsseitigen Verbindung zwischen Anschlußstutzen 1 und Wellrohr 5 ist in Fig.3 dargestellt. Hier ist ausgehend vor! der Schweißverbindung 6 die erste nach innen gehende Flanke 22 um einen Winkel α gegenüber der Radialrichtung des Wellrohres 5 und in Richtung auf die übrige Länge des Wellrohres verlaufend schräggestellt, was dort eine weitere Versteifung des Wellrohres im Bereich der Schweißverbindung 6 und damit der Einleitung der Schwingungen, Lateral- bzw. Axialbewegungen entspricht.

Außerdem zeigt Fig.3, daß zur Vermeidung einer Ejektorwirkung das Schutzrohr 23 mit radia'en öffnungen 24 versehen sein kann, die einen Unterdruck im Ringraum zwischen Schutzrohr 23 und Wellrohr 5 verhindern.

Wie F i g. 3 weite· hin erkennen läßt, ist an einer Stelle 25 der übrigen Länge des Wellrohres 5 wiederum der gegenseitige Abstand der Wellungen vergrößert, das Wellrohr also versteift. Diese Maßnahme empfiehlt sich an solchen Stellen 25, wo infolge der auftretenden Belastungen des Wellrohres 5 Resonanzschwingungen auftreten.

F i g. 3 zeigt ferner beispielhalber auf die Wellenberge aufgesetzte Schutzringe 30 und 31 aus Metall oder

Kunststoff, die dazu dienen sollen, einen Reibungsverschleiß zwischen den Wellenbergen des Wellrohres 5 und der Umflechtung 14 zu vermeiden. Dabei ist der Schutzring 30 mit seiner wellenbergförmigen Querschnittsform der Querschnittskontur des Wellenberges des Wellrohres 5 genau angepaßt, während der Schutzring 31 an seinem Kopf verbreitert ist und dort im wesentlichen nur am Scheitel des Wellenberges des Wellrohres 5 anliegt, wodurch er dem Geflecht 14 eine größere Auflage- bzw. Stützfläche bietet. ι ο

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

15

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Claims

1 2 genügender Widerstandsfähigkeit gegen Schwingungen Patentansprüche: höherer Frequenz. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Leitungselement der

1. Flexibles Leitungselement für Abgasleitungen eingangs beschriebenen Art derart abzuwandeln, daß es von Kraftfahrzeugmotoren oder dergleichen, mit 5 bei gleicher oder kürzerer Baulänge unter Verzicht auf wenigstens einem über seine im wesentlichen zylin- Steifigkeit ein besonderes Maß an Flexibilität erhält, die drachen Anschlußstutzen mit der Abgaszu- und -ab- es ermöglicht, den rückwärtigen Teil der Abgasanlage leitung verbundenen Ringwellrohr aus einem korro- ganz oder zumindest überwiegend bezüglich der motorsionsbeständigen Metall, wobei der axiale WeUenab- seitigen Bewegungen zur Ruhe zu bringen, d. h. schwinstand im Obergangsbereich zwischen Anschlußstut- io gungstechnisch und akustisch abzukoppeln. Außerdem zen und Wellrohr vergrößert ist, dadurch ge- sollen Resonanzschwingungen des Leitungselementes kennzeichnet, daß der Bereich des vergrößer- ausgeschaltet werden.

ten Wellenabstandes insbesondere auf der Abgaszu- Auf dem Wege zur Lösung dieser Aufgabe liegt der

trittsseite sich über eine Länge von etwa 10% der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß die Belastung

Gesamtlänge des Wellrohres (5) erstreckt 15 des das Leitungselement im wesentlichen ausmachen-

2. Leitungselement nach Anspruch I₁ dadurch ge- den Wellrohres vornehmlich an seinen Enden liegt, wo kennzeichnet, daß der Anschlußstutzen in den Au- nämlich Schwingungen, Axial- und Lateralbewegungen ßendurc-hmesser des Wellrohres (5) übergeht von einem im wesentlichen starren Bauteil aufzuneh-

3. Leitungselement nach Anspruch 1 oder 2, da- men sind bzw. diese Schwingungen zwischen zwei im durch gekennzeichnet, daß zumindest über einen 20 wesentlichen starren Bauteilen auf der Abgaszu- bzw. Teil der Weösohrlänge mit vergrößertem Wellenab- -austrittsseite auszugleichen sind. Hierdurch werden die .stand dieser kontinuierlich in den normalen Weüen- sich an den beiden Enden befindenden ersten Weilen abstand des übrigen Wellrohres (5) übergeht des Wellrohres in erster Linie belastet, so daß es dort zu

4. Leitungselement nach einem der vorhergehen- Materialermüdungen und -brächen kommen muß, wollden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die er- 25 te man gegenüber dem Bekannten die Baulänge verkürste Flanke (22) des Wellrohres (5) um einen Winkel λ zen oder die Wandstärke verringern. Dies trifft insbegegenüber der Radialrichtung zur Wellrohrachse sondere für die Abgaszutrittsseite in erhöhtem Maße zu, geneigt und auf das sich anschließende Wellrohr zu da dort vornehmlich die hochfrequenten Schwingungen verlaufend ausgebildet ist auftreten und im übrigen dort die Temperaturbelastung

5. Leitungselement nach Anspruch 4, dadurch ge- 30 am höchsten ist.

kennzeichnet, daß der Winkel aim Bereich von 15° Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist

bis 45° liegt durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebe-

6. Leitungselement nach einem der Ansprüche 1 nen Merkmale gelöst

bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste von der Durch das eingangs genannte DE-GM 72 20 717 ist es

Obergangsstelle (6) ausgehende Hanke gegen eine 35 zwar, wie im Oberbegriff des Anspruches 1 eingeräumt entsprechend verlaufende Fortfünrung (19) des An- bekannt, im Übergangsbereich zum Ringwellrohr den schlußstutzens (1) abgestützt ist axialen Wellenabstand zu vergrößern. Dies muß jedoch

7. Leitungselement nach einem der vorhergehen- als ein zufälliges Gestaltungsmerkmal angesehen werden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den, dem keine besondere Bedeutung zugemessen wur-Stellen (25) des Wellrohres (5) mit auftretenden Re- 40 de, das sich vielmehr aus fertigungstechnischen Griinsonanzschwingungen der axiale Wellenabstand ge- den für die erste Welle des Balges ergab, somit, also als genüber der übrigen Wellrohrlänge vergrößert ist. im Sinne der Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe nicht angesehen und erkannt wurde.

Demgegenüber haben die erfindungsgemäßen Maß-

45 nahmen die Wirkung, daß von einem verhältnismäßig flexiblen Wellrohr ausgegangen werden kann, dessen

Die Erfindung betrifft ein flexibles Leitungselement zumindest abgaszutrittsseitiges Ende jedoch gegenüber

für Abgasleitungen von Kraftfahrzeugen gemäß dem seiner übrigen Länge versteift ist Dadurch haben dort

Oberbegriff des Anspruches 1. Ein derartiges Leitungs- die ersten Wellen des Wellrohres die eingeleiteten

element ist durch das DE-GM 72 20 717 bekannt. 50 Schwingungen und Axial- und Lateralbewegungen nicht

Solche Leitungselemente finden in neuerer Zeit im- vornehmlich aufzufangen. Sie geben diese vielmehr zu mer häufiger Verwendung, weil in den bezeichneten einem erheblichen Teil an die nachfolgenden Wellen Abgasanlagen im Zuge der Abgasentgiftung immer hö- weiter, so daß zumindest über einen großen Teil der here Temperaturen auftreten, größer werdende ReIa- Länge des Wellrohres eine gleichmäßige Verteilung der tivbewegungen zwischen Motor und Abgasanlage we- 55 Schwingungs- und Bewegungsbelastung eintritt, wogen weicherer Lagerung der Motoren zuzulassen sind, durch die jeweils abschlußseitigen ersten Wellen »gehöhere Standzeiten der Abgasanlagen gefordert wer- schont« werden. Durch diese Verteilung ist es aber auch den und zunehmend Wert auf bleibend hohe Dichtigkeit möglich, das Wellrohr kürzer und auch dünnwandiger sowie gute Geräuschdämpfungseigenschaften der Ab- auszubilden, da nunmehr örtlich außerordentlich hohe gasanlagen gelegt wird. 60 Belastungen vermieden sind.

Bei bekannten, diese Forderungen weitestgehend er- Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, daß zumindest

füllenden Leitungselementen sind hierzu Edelstahlwell- über einen Teil der Wellrohrlänge mit vergrößertem

rohre vorgesehen, die jedoch ein verhältnismäßig teures Wellenabstand dieser kontinuierlich in den normalen

Bauelement darstellen. Sie müssen nämlich in Axialrich- Wellenabstand des übrigen Wellrohres übergeht Fer-

tung steif genug zur Herstellung einer genügend festen 65 ner ist es vorteilhaft, daß der Anschlußstutzen in den

Verbindung zwischen Abgaszu- und -ableitung sein. Außendurchmesser des Wellrohres übergeht. Durch

Gleichzeitig müssen sie aber begrenzte Winkelbewe- den kontinuierlichen Übergang in den normalen WeI-

gungen zwischen ihren Enden ausgleichen können bei lenstand ergibt sich eine ebenso kontinuierliche BeIa-