DE2746676C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gelenkige Verbindung zweier Rohre einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge, wobei ein Rohr mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, mit zwei den Enden der Rohre zugeordneten, deren Bewegung mitma­ chenden ringförmigen Kupplungsteilen mit Dichtflächen, die dichtend und gleitend ineinandergreifen, wobei ein Kupplungsteil einen getrennten Dichtring aufweist, der sich um das zugeordnete Rohrende herum erstreckt und sich an einem sich nach außen erstreckenden Abschnitt so abstützt, daß er an einer Bewegung vom anderen Kupplungs­ teil fort gehindert ist, und einer Federanordnung, deren Achse in die gleiche Richtung weist wie die der Rohrenden und die die Kupplungsteile in dichtenden Eingriff drückt.

Eine gelenkige Verbindung dieser Gattung ist aus der DE-OS 23 53 914 bekannt. Bei dieser gelenkigen Verbindung besteht die Federanordnung aus einer konzentrisch um das eine Rohr­ ende herum angeordneten Schraubenfeder oder Tellerfeder, die als Einzelfeder oder auch als aus mehreren Einzelfedern zusammengesetztes Federsystem ausgebildet sein kann. Aufgrund dieser Federanordnung können sich die beiden Rohrenden so­ wohl axial zueinander bewegen wie auch gegeneinander ver­ schwenken. Insbesondere bei einer Schwenkbewegung kommt es allerdings zu einer entsprechenden Verformung der Feder. Aufgrund der im Betrieb auftretenden Schwingungen ist die Feder daher beträchtlichen Wechselbelastungen ausgesetzt, die zu entsprechenden Ermüdungsbrüchen der Feder führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gelenkige Verbindung der eingangs angegebenen Gattung so weiterzu­ bilden, daß sie bei Einsatz an einer quer zur Fahrzeug­ längsachse angeordneten Brennkraftmaschine den im Betrieb auftretenden hohen Wechselbelastungen standhalten kann und insbesondere eine Ermüdung der Federanordnung weitest­ gehend vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine gelenkige Verbindung mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß für eine quer zur Fahrzeug­ längsachse angeordnete Brennkraftmaschine die Feder­ anordnung zwei diametral angeordnete Federn aufweist, deren Achsen in einer Ebene liegen, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, die mit der Rollachse der Brennkraftmaschine einen rechten Winkel bildet.

Bei einer quer zur Fahrzeuglängsachse angeordneten Brenn­ kraftmaschine verläuft das Auspuffrohr ebenfalls annähernd in Richtung der Fahrzeuglängsachse. Die Hauptbewegung der Brennkraftmaschine im Betrieb ist ein "Rollen" um die Längsachse der Brennkraftmaschine, mithin die Kurbelwellen­ achse. Dadurch erfolgt eine fortwährende Stoßbelastung auf das Auspuffrohr in Achsrichtung. Aufgrund der erfindungs­ gemäß vorgesehenen und angeordneten Federn werden bei dieser Rollbewegung die Federn nicht im Sinne einer Wech­ selbeanspruchung belastet. Die Lebensdauer der Federn wird auf diese Weise erheblich verlängert. Darüber hinaus zeichnet sich die Erfindung durch konstruktive Einfach­ heit aus. Insbesondere erlaubt sie ein einfaches Auswech­ seln der beiden Federn.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine, die quer zur Fahrzeuglängsachse angeordnet ist;

Fig. 2 einen vergrößerten axialen Schnitt der gelenki­ gen Verbindung zwischen dem Auspuffrohr und der mit der Brennkraftmaschine verbundenen Sammelleitung in Fig. 1;

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform einer gelenkigen Verbin­ dung;

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 3;

Fig. 6-8 Darstellungen ähnlich denjenigen in den Fig. 2 und 3 anderer Ausführungsformen einer gelenkigen Ver­ bindung.

Die in Fig. 1 gezeigte 4-Zylinder-Brennkraftmaschine 10 weist vier Auspufföffnungen 11 auf, die in vier kurze Stutzen 12 a, 12 b, 12 c, 12 d eines Auspuffrohres 12 mit einem Auslaß 13 münden (Fig. 2). Die vier Stutzen 12 a-12 d ver­ einigen sich an dem Auslaß 13, der mittels einer gelenkigen Verbindung mit dem Einlaß 15 eines Sammelrohres 16 verbunden ist.

Der Auslaß 13 weist eine konische Dichtfläche auf, die in Strömungsrichtung divergiert. Ein Dichtring 17 liegt mit einer sphärischen Dichtfläche 17 a an der konischen Dicht­ fläche des Auslasses 13 an. Ferner stützt sich der Dicht­ ring 17 mit einer ringförmigen, quer verlaufenden Dicht­ fläche 17 b an einem ringförmigen, flanschartigen Abschnitt 18 des Sammelrohres 16 an. Der Abschnitt 18 erstreckt sich quer zur Hauptachse des Sammelrohres 16 radial nach außen. Die Innenfläche 17 c des Dichtringes 17 ist zylindrisch ausgebildet und liegt koaxial zur Hauptachse des Sammel­ rohres 16, welche senkrecht zur Ebene der Dichtfläche 17 b und dem Abschnitt 18 sowie zur Längsachse der Brennkraft­ maschine 10 verläuft. Die Innenfläche 17 c ist auf das zylindrische Ende des Sammelrohres 16 am Einlaß 15 auf­ gepaßt.

Ein Stützring 19 wird von zwei diametral angeordneten Federn 20, die von Schrauben 21 in ihrer Spannstellung gehalten werden, elastisch gegen den Abschnitt 18 ge­ drückt. Jede der Schrauben 21 verläuft durch eine Öff­ nung 22 in dem Stützring 19, besitzt ein durchmesser­ verringertes Gewindeende 21 a, das durch eine Öffnung 23 im Auspuffrohr 12 verläuft und von einer Mutter 24 ge­ halten wird, und ist ferner mit einer ringförmigen Schulter 21 b versehen, die an dem Auspuffrohr 12 an­ liegt. Ein Flansch 20 c bildet eine Abstützung für die Feder 20, um die Feder gegen den Stützring 19 zu drücken.

Die Schulter 21 b definiert einen vorgegebenen Abstand zwischen dem Flansch 21 c und dem Auspuffrohr 12 und sorgt somit für eine vorgegebene Federkraft, mit der der Stützring 19 gegen den Abschnitt 18 angedrückt wird, um dadurch die Dichtflächen 17 a und 17 b zwischen der konischen Dichtfläche des Auslasses 13 und der oberen quer verlaufenden Fläche des Abschnittes 18 einzuspannen und somit diese Teile in Dichtungsanlage zu halten. Hier­ bei ist wichtig, daß die Längsachsen der Federn 20 im Bereich ihrer Kontaktflächen mit dem Stützring 19 eine Linie schneiden, die parallel zur Rollachse 10 a der Brennkraftmaschine 10 und durch den Krümmungsmittelpunkt 26 der sphärischen Dichtfläche 17 a verläuft. Bei einer Rollbewegung der Brennkraftmaschine 10 um ihre Rollachse 10 a erfolgt somit die Hauptbewegung der miteinander ver­ spannten Teile 16, 17 und 19 bezüglich des Auspuffrohres 12 zwischen der konischen Dichtfläche des Auslasses 13 und der sphärischen Dichtfläche 17 a, und zwar um eine Schwenkachse, die mit der obenerwähnten durch den Krümmungsmittelpunkt 26 verlaufenden Linie zusammenfällt, so daß ein Durchbiegen und ein abwechselndes Komprimieren und Entspannen der Federn 20 auf ein Minimum herabgesetzt sind.

Das Auspuffrohr 16 erstreckt sich einige Fuß nach hinten durch einen Schalldämpfer, der von der Unterseite des Fahrzeugs herabhängt. Demgemäß kann sich das Ende des Sam­ melrohres 16 am Einlaß 15 bei der obenerwähnten Rollbe­ wegung der Brennkraftmaschine 10 frei auf- und abbewegen, ohne die Verbindung des Sammelrohres 16 mit dem Fahrzeug­ rahmen an oder in der Nähe des Schalldämpfers zu unter­ brechen. Eine "Nickbewegung" der Brennkraftmaschine 10 um eine Achse quer zur Rollachse 10 a ist üblicherweise klein im Vergleich zur Rollbewegung. Das Sammelrohr 16 ist ausreichend elastisch bzw. flexibel, um solch eine Bewegung aufzufangen, ohne daß zu diesem Zweck eine ge­ lenkige Verbindung erforderlich ist. Demzufolge wäre an­ stelle der dargestellten sphärischen Dichtfläche 17 a eine zylindrische Fläche um eine durch den Krümmungsmittelpunkt 26 und parallel zur Rollachse 10 a verlaufende Achse an­ gemessen. Die vergleichsweise geringfügige Nickbewegung der Brennkraftmaschine wird dann ohne weiteres durch Torsion des Sanmelrohres aufgefangen. Die Federn 20 werden bei einer derartigen Bewegung selten komprimiert oder gedehnt. Die sphärische Dichtfläche 17 a und die konische Fläche des Auslasses 13 werden wegen der Einfachheit, mit der sich diese Flächen herstellen lassen, bevorzugt, ob­ gleich auch die Dichtfläche des Auslasses 13 sphärisch ausgebildet werden könnte.

Das Auspuffrohr 12 kann aus einem Stahlgußteil und das Sammelrohr 16 aus einem abgelängten Stahlrohr bestehen, während der Stützring 17 aus einem weicheren Material, beispielsweise gesinterem Pulvermetall, graphitimprägnier­ tem Stahlmaschengewebe oder einem anderen hochwarmfesten Dichtungsmaterial hergestellt werden. Bei Abnutzung des Dichtringes 17 halten die Federn 20 die Dichtverbindung zwischen den Dichtflächen aufrecht.

Die Fig. 3-5 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform einer gelenkigen Verbindung zwischen dem Auspuffrohr und dem Sammelrohr. Anstatt der konischen Dichtfläche des Auslasses 13 wird eine sphärische Dichtfläche 13 a kon­ zentrisch zur Dichtfläche 17 a des Dichtringes 17 verwen­ det. Der Auslaß 13 und der Einlaß 15 sind bei dieser Aus­ führungsform in eine Anzahl getrennter Kanäle unterteilt, die je mit bestimmten Auslaßöffnungen der Brennkraftma­ schine 10 verbunden sind. Im vorliegenden Fall ist bei der 4-Zylinder-Brennkraftmaschine mit den vier Auslaß­ öffnungen 11 der Auslaß 13 und der Einlaß 15 in jeweils vier Kanäle unterteilt, die mit je einer der vier Stutzen 12 a-12 d verbunden sind. Im übrigen arbeitet die gelenkige Verbindung, die von der Dichtfläche 13 a, dem Dichtring 17, dem Abschnitt 18, dem Stützring 19, den Federn 20 und den Schrauben 21 gebildet wird, in der gleichen Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2. Bei dem Ausführungs­ beispiel der Fig. 3-5 wird der Abschnitt 18 zur einfache­ ren Herstellung durch Bördeln aus einem Rohrstück 18 a her­ gestellt, der im Paßsitz auf den Einlaß 15 geschoben und mit diesem verschweißt ist, statt aus ihm wie in Fig. 2 herausgebördelt zu sein.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3-5 ist der Auslaß durch eine Trennwand 27 in zwei Kanäle 13 x und 13 y unter­ teilt. Eine Trennwand 28 unterteilt auch den Dichtring 17 in zwei Kanäle 17 x und 17 y, die jeweils mit den beiden Kanälen 13 x und 13 y in Verbindung stehen. Die diametral gegenüberliegenden Ränder der Trennwand 28 sind im Hin­ blick auf eine unterschiedliche Wärmedehnung mit geringem Spiel in die zylindrische Innenfläche 17 c des Dichtringes 17 eingepaßt (Fig. 5).

Die Trennwände 27 und 28 verlaufen quer zur Rollachse 10 a und sind mit sphärischen Flächen 27 a und 28 a (mit dem Krümmungsmittelpunkt 26) ineinandergepaßt, um dadurch eine Gasdichtung zwischen ihnen zu bewirken und dennoch eine Nick- und Rollbewegung der Brennkraftmaschine 10 zu ermöglichen.

Die abströmseitige Kante der Trennwand 28 ist mit einer Nut 28 b zur Aufnahme einer Trennwand 29 versehen, die durch Schweißen mit der Trennwand 28 verbunden ist. Die Trennwand 29 unterteilt den Einlaß 15 in zwei Kanäle 15 x und 15 y, die mit den Kanälen 17 x, 13 x bzw. 17 y, 13 y in Verbindung stehen. Die Känäle 15 x und 15 y vereinigen sich an einer Stelle 31 (Fig. 1), von wo das Sammelrohr 16 sich bis zu dem üblichen Schalldämpfer fortsetzt.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 unterscheidet sich von dem der Fig. 3 lediglich dadurch, daß eine gesonderte Trennwand 28 fehlt und statt dessen die Trennwand 29 bis zu einem sphärischen oberen Rand 29 a verlängert ist, der an dem sphärischen Rand 29 a dicht anliegt.

Das in Fig. 7 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht dem in Fig. 2 gezeigten, abgesehen davon, daß die konische Dichtfläche des Auslasses 13 durch eine sphärische Dicht­ fläche 13 a (mit dem Krümmungsmittelpunkt 26) ersetzt wurde. Auch wurde der Dichtring 17 weggelassen und durch eine einwärts gerichtete, abgerundete ringförmige Dicht­ fläche 15 a am Ende des Einlasses 15 ersetzt, der eben­ falls sphärisch (mit dem Krümmungsmittelpunkt 26) ausge­ bildet sein kann, wenngleich in diesem Fall die sphärische Dichtung nicht funktionsnotwendig ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8, das im wesentlichen dem der Fig. 7 entspricht, ist die Dichtfläche 15 a an einer Verlängerung des Rohrstückes 18 a vorgesehen. Ferner sind Trennwände 27 und 29 wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 vorgesehen.

Claims (5)

1. Gelenkige Verbindung zweier Rohre einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge, wobei ein Rohr mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, mit zwei den Enden der Rohre zugeordneten, deren Bewegung mitmachenden ringförmigen Kupplungsteilen mit Dichtflächen, die dichtend und gleitend ineinander­ greifen, wobei ein Kupplungsteil einen getrennten Dicht­ ring aufweist, der sich um das zugeordnete Rohrende herum erstreckt und sich an einem sich nach außen erstreckenden Abschnitt so abstützt, daß er an einer Bewegung vom anderen Kupplungsteil fort gehindert ist, und einer Federanordnung, deren Achse in die gleiche Richtung weist wie die der Rohrenden und die die Kupplungsteile in dichtenden Eingriff drückt, dadurch gekennzeichnet, daß für eine quer zur Fahrzeuglängsachse angeordnete Brennkraftmaschine (10) die Federanordnung zwei diametral angeordnete Federn (20) aufweist, deren Achsen in einer Ebene liegen, die senkrecht zu einer Ebene verläuft, die mit der Rollachse (10 a) der Brennkraftmaschine einen rechten Winkel bildet.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn Schraubenfedern (20) sind.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine Dichtfläche sphärisch geformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsmittelpunkt (26) der sphärisch geformten Dicht­ fläche (13 a; 15 a; 17 a; 18 d) auf einer Linie liegt, die die Längsachsen der Federn (20) im Bereich ihrer Kontaktflächen mit einem an einem Rohrende vorgesehenen Stützring (19) schneidet.

4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der sich nach außen erstreckende Abschnitt (18) nahe, aber im Abstand zum Ende des zugeordneten Rohr­ endes aus dem dünnwandigen Rohrmaterial geformt ist.

5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der sich nach außen erstreckende Abschnitt (18) an einem Rohrstück (18 a) gebildet ist, das über das Ende des zugeordneten Rohrendes geschoben ist.