DE2838990C2

DE2838990C2 - Gelenkartige Verbindung für Abgasleitungen

Info

Publication number: DE2838990C2
Application number: DE19782838990
Authority: DE
Inventors: Wieland Dipl.-Ing. Dr.rer.pol. 7540 Neuenbürg Holzhausen
Original assignee: Witzenmann GmbH
Current assignee: Witzenmann GmbH
Priority date: 1978-09-07
Filing date: 1978-09-07
Publication date: 1983-04-21
Also published as: DE2838990A1

Description

Die Erfindung betrifft eine gelenkartige Verbindung für Abgasleitungen von Kraftfahrzeugen, besehend aus zumindest einem flexiblen Metallschlauch mit endständigen Anschlußstücken, die über mehrere um den Metallschlauch herumgruppierte Federelemente lateral und angular gedämpft federnd zusammenhängen, wobei diese Federelemente bestrebt sind, die Anschlußstücke in einer der Schlauchmittellage entsprechenden Position zu halten.

Eine derartige Verbindung ist durch die DE-OS 25 04 544 bekannt. Dabei sind die Federelemente als axial steife Stege ausgebildet Die Verbindung ist daher nur lateral und angular, nicht jedoch axial beweglich.

Eine andere gelenkartige Verbindung, die auch axial beweglich ist, ist durch die DE-PS 7 27 761 bekannt. Dabei ist die bewegliche Führung der Anschlußstücke durch ein den Metallschlauch umgebendes Rohr herbeigeführt, wobei dieses Rohr auch aus mehreren sich teleskopartig übereinanderschiebenden Teilen bestehen kann, die federnd zusammenhängen. Diese Verbindung ist jedoch für Abgasleitung«¹^ bei Kraftfahrzeugen ungeeignet Denn beim Fahrbetrieb treten Nick- und Schüttelbewegungen in allen Richtungen auf, die an dieser bekannten Verbindung erhebliche Klappergeräusche verursachen würden, weil der Wellschlauch, der notwendigerweise mit radialem Spiel innerhalb seines Führungsrohres verlaufen muß, beim Fahrbetrieb ständig gegen dieses Führungsrohr anstoßen würde. Zudem bedarf diese bekannte Verbindung eine große axiale Baulänge, damit die Biegebeanspruchung an den Schlauchenden, wo die kugelgelenkartig ausgebildeten Anschlußstücke sitzen, nicht zu hoch wird. Dadurch müssen verhältnismäßig lange Wellschläuche verwendet werden, was die Herstellungskosten verteuert. Bei den in der Kraftfahrzeugindustrie üblichen Stückzahlen fällt dies besonders ins Gewicht.

Eine andere Gelenkverbindung ist schließlich noch durch die DE-AS 16 25 982 bekannt. Sie betrifft eine Art Kugelgelenk, bei dem die sphärischen Gleitflächen der beiden Anschlußstücke federnd auf die konvexen, ringförmigen Gleitflächen eines Gelenkringes gepreßt werden. Die Anpressung erfolgt durch Druckfedern, kann jedoch wegen des Reibungswiderstandes an den Gleitflächen nicht so hoch gewählt werden, wie es zur Erzielung einer dichten Rohrverbindung notwendig wäre. Außerdem ist die Beweglichkeit dieser Verbindung stark von der Korrosion an den Gleitflächen abhängig und schließlich ist sie nicht zum Ausgleich von Axial- und von Lateralbewegungen geeignet.

Hiervon ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine gelenkartige Verbindung für Abgasleitungen gemäß der eingangs beschriebenen Gattung dahingehend zu verbessern, daß sie nicht nur lateral und angular, sondern darüber hinaus auch axial beweglich ist. Außerdem soll der eingesetzte flexible Metallschlauch von den auftretenden Reaktionskräften entlastet und die angeschlossenen Rohre schwingungstechnisch voneinander entkoppelt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anschlußstücke durch um den Metallschlauch herumgruppierte Führungsschrauben axial, lateral und angular beweglich zueinander geführt sind, daß die

Federelemente axial < lastisch sind, daß sie mit Vorspannung zwischen den Anschlußstücken verspannt und auf den Führungsschrauben angeordnet sind.

Die axial steifen Stege der eingangs beschriebenen bekannten Verbindung werden also zum einen durch Führungsschrauben, zum anderen durch axial elastische Federelemente ersetzt Dadurch ist unter Beibehaltung der lateralen und angularen Beweglichkeit nunmehr auch ein Stauchen oder Strecken der Verbindung, also die volle axiale Beweglichkeit gesichert. Hinzu kom:nt, daß die Veijpannung der Federelemente zwischen den Anschlußstücken sicherstellt, daß die erzielte allseitige Bewegungsreserve nicht durch Klappergeräusche, wie sie sonst bei spielbehafteten Verbindungen unvermeidlich sind, erkauft werden muß. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der gelungenen schwingungstechnischen Entkopplung zwischen den an die gelenkartige Verbindung angeschlossenen Abgasleitungen. Während bei der eingangs beschriebenen bekannten Verbindung die mit den beiden Anschlußstücken verschweißten Stege eine direkte Übertragung sämtlicher Schwingungen herbeiführen, ist dies beim Anmeldungsgegenstand nicht zu befürchten, weil hier nirgendwo eine starre Verbindung zwischen den Anschlußstücken besteht. Schließlich läßt sich der Anmeldungsgegenstand aus einfachen, handelsüblichen Teilen zusammenbauen. Seine Herstellungskosten sind also vergleichsweise niedrig.

Die erwünschte Schwingungsdämpfung zwischen den Anschlußstücken kann entweder durch ein separates Dämpfungsglied oder einfacher durch ein mit d;.m Metallschlauch oder mit den Federelementen kombiniertes Dämpfungsglied herbeigeführt werden. Zweckmäßige Ausbildungen zu der letztgenannten Alternative finden sich in den Ansprüchen 8 bis 12.

Aus Platzgründen empfiehlt es sich in Weiterbildung des Erfindungsgedankens, daß das eine Anschlußstück über axial in Richtung zum anderen Anschlußstück versetzte Bohrungen mit den Federelementen verspannt ist. Zu diesem Zweck ist dieses Anschlußstück zweckmäßig etwa im Mittelbereich der Federelemente an diesen befestigt.

Des weiteren empfiehlt es sich, kein durchgehendes Federelement zu verwenden, sondern stattdessen zwei hintereinandergeschaltete Federelemente, die gegeneinander verspannt sind und zwischen denen das eine Anschlußstück mittels zumindest einer Stütze angreift. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen finden sich in den übrigen Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend durch zwei Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen näher erläutert; dabei zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Gelenkverbindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Verbindung gemäß Fig. 1 und

F i g. 3 eine Feder mit stoßdämpfender Wirkung. In den Fig. 1 und 2 ist die erfindungsgemäße Gelenkverbindung für Zwillingsrohre dargestellt. Sie besteht aus zwei formgleichen Anschlußstücken 1 und 2, die jeweils zwei Bohrungen la, \b bzw. 2a, 2b aufweisen, in denen die Enden zweier parallellaufender Wickelst hläuche 1 und Ί verschweißt sind.

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par Mittellängsebene, und zwar oberhalb und unterhalb der Wickelschläuche. Sie besteht jeweils aus einer Führungsschraube 5 bzw. 6, die die beiden Anschlußstücke 1 und 2 durchquert Auf dem Schaft der Führungsschraube 5 bzw. 6 sitzen jeweils zwei Schraubenfedern 7 und 8 bzw. 9 und 10, die zwischen dem am Schraubenkopf anliegenden Anschlußstück 1 und einer am anderen Schraubenende sitzenden Mutler 11 bzw. 12 gegeneinander verspannt sind. Zwischen zwei aufeinanderfolgende Federn greift jeweils eine mit dem anderen Anschlußstück 2 verbundene Hülse 13 bzw. 14 ein. ihre Länge ist so bemessen, daß sie nach Einstellung der gewünschten Federvorspannung mittels der Mutter 11 bzw. 12 das Anschlußstück 2 etwa in der Mitte zwischen der Position des maximal gestauchten Schlauches und der Position des maximalen auseinandergezogenen Schlauches hält Dadurch ist in beiden Axialrichtungen genügend Bewegungsreserve vorhanden.

Damit die Gelenkverbindung auch in Lateral- und Angularrichtung Bewegungsfreiheit hat, sind die Durchirittsbohrungen der Führungsschrauben durch die Anschlußstücke etwas größer gewählt als der Schraubendurchmesser, und zusätzlich ist jeweils zwischen dem Schraubenkopf und dem benachbarten Anschlußstück. 1 eine Kugelscheibe 15 und eine Kugelpfanne 16 angeordnet. Ebenso ist auch der Durchmesser der Hülsen 13 und 14 im Bereich der Federüberdeckung sowie im Bereich der Einschnürung 14a ausreichend groß bemessen, um ein Verkanten auszuschließen.

Die Federcharakteristik und die Vorspannung sind so bemessen, daß die größtmöglichen Reaktionskräfte bei einem Federweg aufgenommen werden, der noch keine unzulässig hohe Bewegung der Wickelschläuche bedingt. Um die Einstellmuttern 11 und 12 in ihrer gewünschten Position zu fixieren, können sie beispielsweise durch einen Splint od. dgl. zusätzlich gesichert werden.

Es kann auch mit einzelnen vorgespannten Federn gearbeitet werden. In diesem Fall erfolgt die Abstützung des Anschlußstückes 2 etwa im Mittelbereich der vom Anschlußstück 1 bis zur Einstellmutter 11 bzw. 12 durchgehenden Feder mittels einer Stütze, die beispielsweise zahnartig von außen zwischen die Federwindungen eingreift und dadurch die Axialkräfte vom Anschlußstück 2 in die Feder einleitet, und zwar in beiden Federungsrichtungen.

Die in F i g. 2 sichtbaren Durchgangslöcher 17 dienen zum Anschrauben der Anschlußrohre an die beiden Anschlußstücke 1 und 2.

F i g. 3 zeigt eine vorteilhafte Alternativlösung für die Ausbildung der Federanordnung. Dabei handelt es sich um zwei auf der zugehörigen Spannschraube 5a angeordnete, gegeneinander verspannte Flachbandschraubenfedern 18 und 19, die konisch überlappend gewickelt sind. Beim Ein- und Ausfedern reiben die einzelnen Bandlagen aneinander, wodurch sich eine starke stoßdämpfende Wirkung einstellt. Solche Federn werden auch als Wickelreibungsfedern bezeichnet. Durch den gegensinnigen Einbau ist sichergestellt, daß sie in beiden Richtungen dämpfend wirken.

Eine andere, zeichnerisch nicht dargestellte Möglichkeit der Reibungsdämpfung besteht darin, über eine Runddraht-Sch raube π feder eine Flachdraht-Sch raubcnicJtr /u sprengen, und /war vorzugsweise mit gegenläufiger Wiekhingsriebmng. so daß es beim K-iieni /u ;"c-!hi!:"'fC'LTu)j'!.e!cn Relalivbev, egungen :/>'. isehen beiden ' ·.-c.■ < <■·,, '.·_Λ!;ι \·<\,

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Claims

Patentansprüche:

1. Gelenkartige Verbindung für Abgasleitungen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus zumindest einem flexiblen Metallschlauch mit endständigen Anschlußstücken, die über mehrere um den Metallschlauch herumgruppierte Federelemente lateral und angular gedämpftfedernd zusammenhängen, wobei diese Federelemente bestrebt sind, die Anschlußstücke in einer der Schlauchmittellage ,₀ entsprechenden Position zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstücke (1,2) durch um den Metallschlauch (3,4) herumgruppierte Führungsschrauben (5, 6) axial, lateral und angular beweglich zueinander geführt sind, daß die Federele- , mente (7 bis 10) axial elastisch sind, daß sie mit Vorspannung zwischen den Anschlußstücken (1, 2) verspannt und auf den Führungsschrauben (5, 6) angeordnet sind.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ,₀ zeichnet, daß zwischen den Anschlußstücken (1, 2) ein mit dem Metallschlauch (3, 4) oder mit den Federelementen (18, 19) kombiniertes oder ein separates Dämpfungsglied vorgesehen ist

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch _2i gekennzeichnet, daß das eine Anschlußstück (2) über axial in Richtung zum anderen Anschlußstück (1) versetzte Bohrungen (14a,) mit den Federelementen (7 bis 10) verspannt ist.

4. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Anschlußstück (2) etwa im Mittelbereich der Federelemente (7 bis 10) an diesen befestigt ist.

5. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Federeltmente (7, 8; 9, 10) auf jeder Führungsschraube (5 bzw. 6) gegeneinander verspannt sind und daß das eine Anschlußstück (2) mittels zumindest einer Stütze (13,14) zwischen die beiden Federelemente (7,8 bzw. 9,10) greift. ₄₍₎

6. Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze als eine ein Federelement (8, 10) umgebende Hülse (13 bzw. 14) ausgebildet ist.

7. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (7 bis 10) als Schraubenfedern ausgebildet sind.

8. Verbindung nach Anspruch 2, wobei das Dämpfungsglied mit dem Federelement kombiniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei koaxiale Federn reibschlüssig übereinander angeordnet sind.

9. Verbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flachdraht-Schraubenfeder über eine Runddraht-Schraubenfeder gesprengt ist.

10. Verbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden übereinandergesprengten Federn einen gegenläufigen Wicklungssinn aufweisen.

11. Verbindung nach Anspruch 2, wobei das Dämpfungsglied mit dem Federelement kombiniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement eine konisch überlappend gewickelte Flachband-Schraubenfeder (18, 19) ist.

12. Verbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die konisch überlappenden _h5 Schraubenfedern (18, 19) jeweils paarweise gegensinnig angeordnet sind.

13. Verbindung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschläuche (3,4) als Wickelschläuche ausgebildet sind.