DE3427364A1

DE3427364A1 - Gelenkartige verbindungen fuer abgasleitungen

Info

Publication number: DE3427364A1
Application number: DE19843427364
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 7070 Schwäbisch Gmünd Winter; Wilfried Dr. 7530 Pforzheim Winzen
Original assignee: Witzenmann GmbH
Current assignee: Witzenmann GmbH
Priority date: 1984-07-25
Filing date: 1984-07-25
Publication date: 1986-02-06
Also published as: FR2568309A1

Description

PATENTANWÄLTE , PR Dft ^4

DIPL-IN6. R. LEMCKE " (13627/2S) DR.-IN6. H. J. BROMMER

AMALIENSTRASSE28 7500KARLSRUHE1

TEL.: 0721 /28778-9

Witzenmann GmbH Metallschlauch-Fabrik Pforzheim

Östliche Karl-Friedrich-Straße 134

7530 Pforzheim

Gelenkartige Verbindung für Abgasleitungen

Die Erfindung betrifft eine gelenkartige Verbindung für Abgasleitungen, insbesondere von Kraftfahrzeugen mit quer eingebautem Motor unter Verwendung gewellter Rohrstücke.

Zur Abkopplung von Schwingungen in Abgasleitungen von Verbrennungsmotoren haben sich flexible Elemente, insbesondere Wellrohre - und Metallbälge gut bewährt. Sie erlauben den angeschlossenen Rohrstücken Bewegungen in axialer, lateraler und angularer Richtung. Dadurch ist eine optimale Entkopplung und Schwingungsdämpfung gewährleistet.

Bei bestimmten Anwendungsfällen, beispielsweise bei der Verbindung des Auspuffkrümmers eines quereingebauten Fahr-

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zeugmotores ist eine gelenkartige Entkoppelung zwischen Auspuffkrümm er und -leitung notwendig, da, die Auspuffleitung die Nickbewegungen des Motors und die hieraus resultierenden Torsionsbelastungen insbesondere bei großer Beschleunigung und Verzögerung nicht mitmachen kann.

Hiervon ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine gelenkartige Verbindung für Abgasleitungen zu schaffen, die problemlos Torsionsbewegungen auch großer Drehwinkel aufzunehmen vermag. Da in erster Linie an den Einsatz in Kraftfahrzeugen gedacht ist, soll sich die gelenkartige Verbindung durch leichte, kompakte Beiweise, hohe Funktionssicherheit bei allen im Fahrbetrieb auftretenden Schwingungen und günstige Herstellungskosten auszeichnen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zu verbindenden Rohrstücke sich zumindest an ihren Enden axial überlappen, dabei wenigstens teilweise unter gleitender Anlage stehen und durch im Uberlappungsbereich angeordnete, ringförmig umlaufende Wellen miteinander in Eingriff stehen.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion erhält man eine Verbindung, die nicht nur die günstigen Flexibilitätseigenschaften der bekannten gewellten Strukturen aufweist,

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sondern darüber hinaus auch für Torsionsbeanspruchungen geeignet ist. Da die Torsionsbewegungen ohne elastische Verformung vonstatten gehen, könne die von quer eingebauten Motoren ausgehenden Nickschwingungen bis zu beliebig großen Drehwinkeln aufgenommen werden.

Zwischen den sich überlappenden Rohrstücken kann zumindest teilweise eine Zwischenlage angeordnet v/erden, die das Gleiten der ineinandersteckenden Rohrstücke bei Torsionsbeanspruchung erleichtert. Zweckmäßig besteht diese Zwischenlage aus einem Material mit Lagereigenschaften. Insbesondere kommt ein gepreßtes Drahtgestricke, -geflecht oder -gewebe in Betracht. Außerdem kann die Zwischenlage mit einem hochtemperaturbeständigen Trockenschmierstoff versehen werden.

Die Dichtung zwischen den beiden überlappenden Rohrstücken läßt sich dadurch noch verbessern, daß zwischen den miteinander in Eingriff befindlichen Wellen zusätzliche Vorspannwellen im äußeren Rohrstück angeordnet werden. Die Wellenflanken werden dadurch elastisch gegeneinander verspannt. Damit die Vorspannwellen nicht der heißen Abgas-

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strömung ausgesetzt werden und die Vorspannkraft absinkt, kann zwischen ihnen und dem inneren Rohrstück eine Isolierung vorgesehen werden.

Zusätzlich empfiehlt es sich, daß das eine Rohrstück ein in den Überlappungsbereich hineinlaufendes Schutzrohr aufweist. Dadurch wird die Gasströmung ohne Wirbelbildung an den Wellen vorbeigeführt. Zugleich eröffnet sich die Möglichkeit, durch entsprechende Ausbildung des Schutzrohres eine Sogwirkung am inneren Ende des Überlappungsbereiches herzustellen.

Die erfindungsgemäße Verbindung eignet sich insbesondere für den Anschluß der Auspuffleitung an den Krümmer. Dabei kann die Verbindung endständig oder stattdessen zwischen den Auspufföffnungen des Zylinderkopfes vorgesehen werden. Im letztgenannten Fall wird die erfindungsgemäße Verbindung als T-Stück ausgebildet und an beiden axial fluchtenden Enden mi.t den genannten Wellen verseshen, mit denen dann entsprechende Wellen.der beidseits überlappend anschließenden Rohrstücke in Verbindung stehen. Um dem T-Stück zusätzliche Flexibilität insbesondere in axialer Richtung zu geben, kann es zusätzliche Dehnwellen aufweisen, längs denen es nicht notwendigerweise mit entsprechenden Wellen der anschließenden Rohrstücke in Eingriff stehen muß.

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Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß man von zwei zylindrischen Einzelrohren ausgeht, diese mit ihren Enden entsprechend dem gewünschten Überlappungsbereich ineinandersteckt und beide Rohre dann im Überlappungsbereich gemeinsam wellt, Vor dem Wellen kann eine Zwischenlage zwischen die sich überlappenden Rohrstücke geschoben werden. Diese Zwischenlage kann die beschriebenen Gleiteigenschaften aufweisen. Es kann jedoch stattdessen oder zusätzlich auch eine nach dem Wellvorgang entfernbare oder eine im Betrieb verfallenden Zwischenlage verwendet werden, deren Rückstände als Gleitmittel dienen können.

V/eitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; dabei zeigt:

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein Torsionselement;

Fig. 2 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 1, jedoch mit einer die Gleitfähigkeit verbessernden Zwischenlage;'

Fig. 3 einen Längsschnitt mit verspannten endständigen Wellen;

Fig. 4 ein Anwendungsbeispiel der vorbeschriebenen Torsionselemente bei quereingebautem Kraftfahrzeugmotor in Vorderansicht und Seitenansicht;

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Fig. 5 ein als T-Stück ausgebildetes Torsionselement und

Fig. 6 zwei Anwendungsbeispiele hierfür bei einem quereingebauten Motor.

Gemäß den Fig. 1 und 2 weist das eine, in der Zeichnung linke Rohrstück 1 an seinem Ende mehrere axial aufeinanderfolgende Wellen 1a auf. Diese Wellen sind-von entsprechenden Wellen 2a am Ende des anderen, in der Zeichnung nach rechts laufenden Rohrstückes 2 umgeben, derart, daß das Rohrstück 1 im Rohrstück 2 um die Längsachse verdrehbar geführt ist, wobei der formschlüssige Eingriff der Wellen im Überlappungsbereich die Rohrenden in Axialrichtung sichert. Die Wellen haben also erfindungsgemäß eine Doppelfunktion, nämlich einerseits die Herbeiführung der gewünschten Flexibilität in axialer, lateraler und angu- larer Richtung, andererseits erzeugen sie eine Drehführung für Torsionsbewegungen der Rohre relativ zueinander.

Um die Gasströmung von dem Wellenbereich fernzuhalten, ist das der Strömung zugewandte Rohrstück 1 mit einem an sich bekannten Schutzrohr 3 versehen. Dieses Schutzrohr erstreckt sich etwa bis an das Ende des ihm zugeordneten Rohrstückes 1. Es kann dort eine leichte Düsenwirkung erzeugen, damit sich am benachbarten Ende des Überlappungsbereiches ein geringfügiger Unterdruck einstellt und ein Ausströmen von Abgas verhindert wird.

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In Fig. 2 ist diese Konstruktion durch eine Zwischenlage 4 zwischen innerem und äußerem Rohr ergänzt. Diese Zwischenlage kann aus einer Kunststoff- oder Metallfolie bestehen oder aus einem Drahtgeflecht, -gestricke oder -gewebe, mit dem sich ebenfalls die Gleiteigenschaften der Verbindung verbessern lassen.

In den Fig. 1 und 2 ist jeweils nur der Überlappungsbereich gewellt. Selbstverständlich können sich aber an den Überlappungsbereich beidseits noch Wellen anschließen, die nur im einen Rohrstück angebracht sind und nicht miteinander in Eingriff stehen.

Fig. 3 zeigt eine Variante, bei der die beiden Rohrstücke 1 und 2 nur durch jeweils eine am Ende des Überlappungsbereiches angeordnete Welle miteinander in Eingriff stehen. Zwischen diesen Wellen 5 und 6 ist das innen verlaufende Rohrstück 1 zylindrisch ausgebildet, während das außen verlaufende Rohrstück 2 mehrere Vorspannwellen 7 auf v/eist. Diese Vorspannwellen 7 verpressen an den Wellen 5 und 6 die Flanken des .äußeren Rohrstückes 2 mit denen des inneren Rohrstückes, sei es durch Zug- oder durch Druckspannung und bewirken dadurch eine praktisch völlige Abdichtung an diesen Wellen.

Bei dieser Konstruktion ist die Zwischenlage 4 zur Verbesserung der Gleiteigenschaften auf die Wellen 5 und 6 beschränkt, wohingegen im Zwischenbereich eine Isolierschicht angeordnet ist, damit die Vorspannwellen 7 einer geringeren

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Temperaturbelastung ausgesetzt sind und ihre Vorspannkraft nicht absinkt.

Die Wellen 5 und 6 und die Vorspannwellen 7 können gleich ausgebildet, aber auch verschieden profiliert sein.

Fig. 4 zeigt die Anwendung der zuvor beschriebenen Verbindung bei einem quergestellten Kraftfahrzeugmotor 9, dessen Auspuffkrümmer 10 somit senkrecht zur Fahrtrichtung steht. In der rechts dargestellten Seitenansicht erkennt man deutlich die Nickschwingungen des Motors, die einen direkten Anschluß der Auspuffleitung 11 an den Krümmer 10, wie in Fig. 4 dargestellt, wegen der hohen Torsionsbeanspruchung an der Verbindungsstelle nicht erlaubten. Man war vielmehr gezwungen, mit Hilfe eines zusätzlichen Rohrbogens die Verbindung in die Vertikale zu verlegen, wo sie schlechter zugänglich ist und außerdem einen längeren und damit schwereren Krümmer benötigt.

Fig. 5 zeigt die Ausbildung der erfindungsgemäßen Verbindung als Doppel-Torsionselement, bestehend aus einem T-Stück 12, dessen beide axial fluchtenden Enden ähnlich wie in Fig. 3 Wellen 5 und 6 auf v/eisen, längs denen sie mit entsprechenden Wellen der beidseits anzuschließenden Rohrstücke, in diesem Falle der Auspuffkrümmer 13 und 14, überlappend in Eingriff stehen. Zwischen den beiden Wellen 5 und 6 sind wiederum Vorspannwellen 7 angeordnet, mit denen die Rohrstücke 13 und 14 nicht in Eingriff stehen. Diese

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Wellen erhöhen gleichzeitig die Flexibilität des T-Stückes 12, erlauben also insbesondere die Kompensation der Wärmedehnungen der angeschlossenen Auspuffkrümmer.

Die Anwendung eines derartigen T-Stückes bei einem quergestellten Kraftfahrzeugmotor ist in Fig. 6 an zwei Beispielen dargestellt.

In Abweichung von den Ausführungsbeispielen kann die erfindungsgemäße Verbindung auch mehrwandige, gewellte Rohrstücke umfassen. Dabei ist es zweckmäßig, die Lagen jeweils abwechselnd vom einen bzw. vom anderen Rohrstück aufeinanderfolgend überlappen zu lassen.

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Claims

PATENTANWÄLTE 25.06.84

DIPL-ΙΝΘ. R. LEMCKE 03 Ι5ΐ(^{28) Β/ΒΖ}

DR.-ΙΝΘ. H. ϋ. BROMMER ^k '

AMALIENSTRASSE28 3427364

7500 KARLSRUHE 1

TEL.: 0721/28778-9

Witzenmann GmbH Metallschlauch-Fabrik Pforzheim östliche Karl-Friedrich-Straße 134 7530 Pforzheim

(1.)Gelenkartige Verbindung für Abgasleitungen, insbesondere von Kraftfahrzeugen mit quereingebautem Motor unter Verwendung gewellter Rohrstücke,
dadurch gekennzeichnet,

daß die zu verbindenden Rohrstücke (1, 2) sich zumindest an ihren Enden axial überlappen, dabei wenigstens teilweise unter gleitender Anlage stehen und durch,im Überlappungsbereich angeordnete, ringförmig umlaufende Wellen (1a, 2a) miteinander in Eingriff stehen."
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den sich überlappenden Rohrstücken (1,2) zumindest teilweise eine Zwischenlage (4) angeordnet ist.
3. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (4) aus einem Material mit Lagereigenschaften besteht.
4. Verbindung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (4) aus gepreßtem Drahtge-

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stricke, -geflecht oder -gewebe besteht.
5. Verbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (4) mit einem hochtemperaturbeständigen Trockenschmierstoff versehen ist.
6. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den miteinander in Eingriff befindlichen Wellen (5, 6) zusätzliche Vorspannwellen (7) im äußeren Rohrstück (2) angeordnet sind.
7. Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Vorspannwellen (7) und dem inneren Rohrstück (1) eine Isolierung (8) angeordnet ist.
8. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

*,, dadurch gekennzeichnet, daß das.eine Rohrstück (1) ein in

den Überlappungsbereich hineinlaufendes Schutzrohr (3) aufweist.
9. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Rohrstüek als T-Stück (12) ausgebildet ist und an beiden axial fluchtenden Enden mit den Wellen (5, 6) versehen ist, mit denen entsprechende Wellen der beidseits überlappend anschließenden Rohrstücke (13, 14) in Eingriff stehen.

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10. Verbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das T-Stück (12) zusätzliche Anpreß- oder Dehnwellen (7) aufweist.

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