DE3610684A1 - Gelenkige verbindung von rohrteilen, insbesondere bei abgasleitungen von kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine gelenkige Verbindung von Rohrteilen, insbesondere bei Abgasleitungen von Kraft­ fahrzeugen, bestehend aus mindestens einem flexiblen, wenigstens mittelbar mit den Rohrteilen verbundenen Leitungselement in Form eines Wellrohres, Metallbalges, Metallschlauches oder dergleichen sowie einem innerhalb des Leitungselementes angeordneten, mit einem Ende am dortigen Rohrteil gegebenenfalls zusammen mit dem Lei­ tungselement befestigten Innenschutzrohr, dessen anderes, freies Ende über wenigstens ein ringförmig umlaufendes Stützpolster mit gedämpftfedernden Eigenschaften mit einem dieses umschließenden und am anderen Rohrteil befestigten Stützteil in angular zueinander beweglich ge­ führter, gegenseitig tragender Verbindung steht, wobei das Stützpolster beidseits in Axial- und Radialrichtung gegen das Innenschutzrohr und/oder das Stützteil in An­ lage ist.

Eine Verbindung dieser Gattung ist durch die DE-OS 35 24 931 bekannt und dient dazu, insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit querliegenden Motoren Relativbewegungen zwischen diesen und der Abgasanlage zuzulassen, indem sie die an sie an­ geschlossenen Rohrteile gedämpft federnd gelenkig und tragend miteinander verbindet und gegenseitig schwingungs­ technisch entkoppelt. Dabei löst die bekannte Verbindung die Aufgabe, außerhalb des Leitungselementes ausladend angebrachte Verbindungsglieder zwischen den Rohrteilen zu vermeiden und einen der Leitungsachse näheren Kraft­ schluß der Verbindungsglieder zu erreichen, um zu einer montagefreundlicheren, kompakteren Bauweise zu gelangen. Außerdem ist die Aufgabe gelöst, das Leitungselement ge­ gegenüber dem Gasstrom weitestgehend abzuschirmen. Dazu wird im wesentlichen das Innenschutzrohr zur Bildung eines radialsymmetrisch zum Strömungsweg angeorneten, ge­ dämpft federnden Verbindungsgliedes herangezogen, das folglich innerhalb des Leitungselementes angeordnet ist und so ausladende Bauteile vermeidet und das Leitungs­ element vom direkten Einfluß durch den Gasstrom abschirmt. Dabei sind die der Abdichtung und gedämpft federnden mecha­ nischen Verbindung dienende Stützpolster aus temperaturbe­ ständigem, korrosionsbeständigem und warmfestem Keramik­ oder Metallmaterial in Form eines Faser- oder Drahtvlieses, -Geflechtes, -Gewebes, -Gestricktes oder dergleichen gepresst und gegebenenfalls mit einem Material mit Gleit­ lagereigenschaften beschichtet oder versetzt. Gestalt und Ausführung der Stützpolster richten sich nach der geforderten Kraft-Weg-Charakteristik, Beweglichkeit, Betriebstemperatur, Dämpfung und Lebensdauer.

Es hat sich nun jedoch herausgestellt, daß auch diese Bauform noch bei sehr engen Einbauverhältnissen wegen des erforderlichen Querschnittes Schwierigkeiten be­ reiten kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gelenkige Ver­ bindung der eingangs genannten Art dahingehend anders auszubilden, daß sie unter Aufrechterhaltung der mit dieser erreichten Vorzüge insbesondere im Querschnitt noch kompakter und platzsparender ausgebildet ist so, daß ihr Platzbedarf in dieser Hinsicht praktisch nur noch dem eines normalen Leistungselementes entspricht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Leitungselement mit dem dem anderen Rohrteil abge­ wandten Ende des Stützteiles verbunden ist und daß das Innenschutzrohr in seiner Länge die das Leitungselementes überragend mit seinem freien Ende zur Bildung der be­ weglich geführten Verbindung in das Stützteil ragt.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen ist die Anord­ nung des Stützpolsters in Axialrichtung neben das Lei­ tungselement verlegt, so daß durch die Stützpolsteran­ ordnung die Konstruktion der gelenkigen Verbindung hin­ sichtlich des radialen Querschnittes einer Beeinträch­ tigung bzw. Vergrößerung nicht mehr ausgesetzt ist, ob­ wohl andererseits die Abschirmung des Leitungselementes vom Gasstrom aufrecht erhalten werden konnte, die Anord­ nung des Stützpolsters nach außen hin vollkommen gekapselt und damit äußeren Einflüssen entzogen ist und das Innen­ schutzrohr in die Ausbildung des Verbindungsgliedes ein­ bezogen bleibt, so daß durch diese weitere dem Innen­ schutzrohr gegebene Funktion ein entsprechendes gesonder­ tes Bauteil entfallen kann.

Zweckmäßig ist es, daß das Innenschutzrohr und das Stützteil einstückig mit den Rohrteilen verbunden sind, was sich hier besonders anbietet und die Herstellung einer Anschlußverbindung vermeidet, weil bei der erfin­ dungsgemäßen, im wesentlichen in Axialrichtung aufgebau­ ten Konstruktionen die Bauteile ohnehin in dieser Richtung aneinander anschließend angeordnet sind.

Vorteilhaft kann es ferner sein, daß die Länge des Innen­ schutzrohres durch zwei Rohrabschnitte gebildet ist, die gegenseitig axial verschiebbar ineinandergesteckt sind, wobei jedes der einander zugewandten Enden der Rohrabschnit­ te mit einer kalottenförmigen Ringfläche am jeweils anderen Rohrabschnitt in Anlage und axial verschiebbar sein kann. Auf diese Weise ist eine tragende Teleskopverbindung mit Anschlägen für die Axialbeweglichkeit innerhalb des Lei­ tungselementes gebildet, die die Beweglichkeit der gesamten Verbindung erhöht, ohne daß dabei eine Beeinträchtigung der Dichtwirkung des Stützpolsters hingenommen werden muß, und die andererseits eine wesentlich größere Axialbeweglichkeit der Rohrteile gegeneinander erlaubt, als dies innerhalb der durch das Stützpolster gegebenen Beweglichkeit möglich wäre.

Gerade hier kann es zweckmäßig sein, daß der mit dem Rohr­ teil verbundene Rohrabschnitt in den anderen Rohrabschnitt eingesteckt und ausgehend von der kalottenförmigen Ring­ fläche eine den anderen Rohrabschnitt axial überdeckende Verlängerung aufweist, die sich folglich innerhalb des Stützpolsters erstreckt und für dieses einen zusätzlichen Schutz gegen von innen abstrahlende Wärme darstellt.

Was das Stützpolster betrifft, so kann dieses aus zwei axial nebeneinander angeordneten Stützpolstern bestehen, wobei das Innenschutzrohr mit einer nach radial außen gerichteten Ringwelle unter gegenseitiger Axialanlage zwischen die Stützpolster eingreift und verankert ist. Hiermit ist die Radial- und Axialabstützung des oder der Stützpolster gegenüber dem Innenschutzrohr vollständig gegeben, während deren Abstützung gegenüber dem Stützteil in Radialrichtung durch einen von diesem gebildeten zylin­ drischen Abschnitt und in Axialrichtung auf der der Balg­ welle gegenüberliegenden Seite durch entsprechend radiale Wandlungsführung des Stützteiles gegeben ist.

Weist bei einer gelenkigen Verbindung der in Rede stehenden Art bei mehrflutigen Leitungen diese ein gemeinsames, die nebeneinanderliegenden Strömungsweg umfassendes, mit den Rohrteilen verbundenes Leitungselement auf, so ist es vor­ teilhaft, daß das Leitungselement beidseits mit je einer Öffnungen für die Strömungswege aufweisenden Anschlußplatte verbunden ist und daß die eine Anschlußplatte mit ihren Öffnungen gegebenenfalls unter Zwischenschaltung der Enden der Innenschutzrohre auf den Enden der zugeordneten Rohrteile und die andere Anschlußplatte auf den freien Enden der zu­ geordneten Stützteile festgelegt ist. Hierbei können auch die Stützteile zu einem die nebeneinanderliegenden Strömungs­ wege umfangenden Bauteil vereinigt sein, so daß sich insge­ samt eine sehr kompakte und montagefreundliche Baueinheit ergibt.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungs­ formen, die im wesentlichen in Form von Radialschnitten auf der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine erste Bauform im radialen Halbschnitt;

Fig. 2 eine ergänzte Ausführung der Bauform gemäß Fig. 1;

Fig. 3 und 4 eine vereinfachte Ausführung der Bauform gemäß Fig. 1 und 2;

Fig. 5 eine Abwandlung der Bauform gemäß Fig. 1;

Fig. 6 eine Ergänzung der Ausführung gemäß Fig. 5;

Fig. 7 die Anwendung der Bauform gemäß Fig. 1 auf eine zweiflutige Leitung und

Fig. 8 bis 10 Einzelteile aus Fig. 7 in Draufsicht.

Fig. 1 zeigt im radialen Halbschnitt zwei aufeinander zu gerichtete Rohrteile 1, 2. Mit dem Rohrteil 1 sind gemeinsam verbunden ein Leitungselement 3 in Form eines ringgewellten Balges sowie ein in dessen Innerem angeordnetes Innenschutz­ rohr 4, das in seiner Länge die des Leitungselementes 3 überschreitet und so in ein zylindrisches Stützteil 5 ragt, das mit dem Rohrteil 2 fest verbunden ist. Mit dem freien Ende 6 des Stützteiles 5 ist das dem Rohrteil 1 abgewandte Ende des Leitungselementes 3 über einen schräg verlaufenden Zwischenring 7 verbunden, der dort gleichzeitig eine vom Stützteil 5 mittels einer im wesentlichen radial gerichteten Flanke 8 gebildete Kammer in Axialrichtung abschließt.

In der Kammer sind 2 ringförmig umlaufende Stützpolster 9 von innen am Stützteil 5 sowie in Axialrichtung gegen die Flanke 8 und den Zwischenring 7 anliegend angeordnet, die nach radial innen ihre Abstützung gegen das Innenschutzrohr 4 sowie dort in Axialrichtung gegen eine radial nach außen vorgedrückte Balgweite 10 des Innenschutzrohres 4 finden.

Durch diese bevorzugt in Richtung des Pfeiles 11 durch­ strömte Gelenkverbindung sind die Rohrteile 1 und 2 über die Kopplung des Innenschutzrohres 4 mittels der Stützpolster 9 mit dem Stützteil 5 in Grenzen angular gedämpft federnd und gegenseitig tragend miteinander verbunden, wobei das in der Leitung strömende Medium über die Stützpolster 9 prak­ tisch keinen Zutritt nach außen bzw. in das Innere des Leitungselementes 3 hat. Andererseits überschreitet die Gelenkverbindung in Radialrichtung praktisch nicht das üb­ liche durch das Leitungselement 3 und das Innenschutzrohr 4 gegebene Maß, wobei nach außenhin ein blattzylindrischer Abschluß ohne vorstehende Teile gegeben ist.

Fig. 2 zeigt im wesentlichen die Bauform gemäß Fig. 1 unter Verwendung der dortigen Bezifferung, weshalb insoweit auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen wird. Gemäß Fig. 2 ist jedoch in das Innenschutzrohr 4 zusätzlich noch ein Wärmeschutzrohr 12 eingesetzt, das das Innenschutzrohr in seiner gesamten Länge überdeckt und dazu dient, die aus dem geführten Medium abgestrahlte Wärme zusätzlich vom Innen­ schutzrohr 4 und den radial außerhalb diesem gelegenen Teile fernzuhalten.

Die Bauform gemäß Fig. 3 entspricht im Prinzip der gemäß Fig. 1, wobei jedoch jeweils das Rohrteil 13 mit dem Innen­ schutzrohr 14 und das Rohrteil 15 mit dem Stützteil 16 einstückig verbunden ist. Zur leichteren Anbringung des Leitungselementes 17 weist die Verbindungsstelle zwischen Rohrteil 13 und Innenschutzrohr 14 eine radiale Querschnitts­ erweiterung 18 auf. Das Stützteil 16 ist in diesem Fall bei 19 unmittelbar mit dem Leitungselement 17 verbunden.

Ebenso wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 hat auch hier das Innenschutzrohr 14 eine radial nach außen gerichte­ te Welle 20 zur Axialabstützung zweier ringförmiger Stütz­ polster 21, die in Radialrichtung gegen das Innenschutzrohr 14 und das Stützteil 16 in Anlage sind und im übrigen am Stützteil 16 ihre axiale Festlegung durch dessen im wesentli­ chen radial gerichtete Flanken 22 und 23 finden.

Fig. 4 zeigt mit gleicher Bezifferung die Bauform gemäß Fig. 3, weshalb insoweit auf die dortige Beschreibung ver­ wiesen wird. Zusätzlich ist jedoch hier ausgehend vom Rohr­ teil 13 ein dort festgelegtes zusätzliches Wärmeschutz­ rohr 24 eingezogen, das das Innenschutzrohr 14 in Axialrich­ tung überragt und im übrigen die gleichen Aufgaben hat, wie dies bereits anhand der Fig. 2 und des dortigen Wärmeschutz­ rohres 12 erläutert ist.

Die Bauform gemäß Fig. 5 geht wiederum von zwei aufeinander zu gerichteten Rohrteilen 25, 26 aus, wobei sich in diesem Falle an das Rohrteil 25 ein zweiteiliges Innenschutzrohr 27, 28 anschließt, dessen Tei 27 zusammen mit einem Lei­ tungselement 29 mit dem Rohrteil 25 verbunden ist. Vom Rohr­ teil 26 geht in der anhand der Fig. 1 bereits beschriebenen Weise ein Stützteil 30 aus, mit dessen freiem Ende unter Vermittlung eines Zwischenringes 31 das andere Ende des Leitungselementes 29 verbunden ist. Der Teil 28 des Innen­ schutzrohres hat wiederum ein radial nach außen gerichtete Balgwelle 32 zur Axialabstützung zweier Stützpolster 33.

Die Teile 27 und 28 des Innenschutzrohres sind ineinander­ gesteckt und befinden sich über endständige kalottenförmi­ ge Ringflächen 34 und 35 jeweils in Anlage am anderen Teil des Innenschutzrohres 27, 28, so daß sie in Axialrichtung gegeneinander verschiebbar sind und somit die Aufnahme größerer Axialbewegungen zwischen den Rohrteilen 25 und 26 ermöglichen, als dies allein mit Hilfe der Stützpolster 33 der Fall wäre. Die kalottenförmigen Ringflächen 34 und 35 stellen gleichzeitig Anschläge für die Axialbewegung der Teile 27 und 28 gegeneinander dar und dienen im übrigen der Beibehaltung der tragenden Funktion des Innenschutz­ rohres.

Diese Beschreibung gilt einschließlich der Bezugszeichen auch für die Variante gemäß Fig. 6, die sich von der Bau­ form gemäß Fig. 5 dadurch unterscheidet, daß der radial innenliegende Teil 27 des Innenschutzrohres ausgehend von der kalottenförmigen Ringfläche 35 noch einen Rohrabschnitt 36 aufweist, der dem Teil 28 des Innenschutzrohres in seiner gesamten Länge als zusätzlicher Wärmeschutz über­ deckt.

Fig. 7 zeigt schließlich fußend auf der anhand der Fig. 1 näher erläuterten Konstruktion eine Zwillingsrohrausbildung mit Rohrteilen 37, 38 einerseits und 39, 40 andererseits. Von den Rohrteilen 37 und 38 geht je eine Innenschutzrohr 41, 42 aus, das in der anhand der Fig. 1 näher beschriebenen Weise über ringförmige Stützpolster 43 bzw. 44 mit einem hier zu einer Baueinheit zusammengefassten Stützteil 45, 46 gekuppelt ist, das seinerseits an den Rohrteilen 39 bzw. 40 befestigt ist.

Das Leitungselement 47 ist hier beiden Strömungswegen ge­ meinsam, umschlingt also die zur Bildung der beiden Strö­ mungswege vorhandenen Bauteile, im wesentlichen die Innen­ schutzrohre 41 und 42. Zur Verhinderung des Leitungselementes 47 mit den Rohrteilen 37 und 38 dient die in Fig. 8 im Ein­ zelnen noch einmal in Draufsicht dargestellte Anschluß­ platte 48, die für jeden Strömungsweg eine Öffnung 49 bzw. 50 hat, welche von einer ringförmigen Aufbördelung 51 bzw. 52 umgeben ist, zwischen der und dem jeweiligen Rohrteil 37 bzw. 38 das jeweilige Innenschutzrohr 41 bzw. 42 eingefangen und durch gemeinsame Verbindung der genannten Teile festgelegt ist.

Ähnlich dem Bauteil 48 ist zwischen Leitungselement 47 und Stützteil 45, 46 eine Anschlußplatte 53 angeordnet als Axialabstützung für die oberen Stützpolster 43, 44 und als ähnlich einem Oval umlaufende Befestigungsfläche für das Leitungselement 47, die ihrerseits mit dem oberen Ende des Stützteiles, 46 verbunden ist.

Wie bereits gesagt, sind im vorliegenden Fall die Stützteile 45, 46 zu einer Baueinheit vereinigt, die in Fig. 10 noch einmal in Draufsicht dargestellt ist. Sie können jedoch ge­ nauso gut in der anhand der Fig. 1 dargestellten Weise jedes für sich umlaufend vorgesehen und durch die Anschluß­ platte 53 gemeinsam abgedeckt sein.

Schließlich zeigt Fig. 9 noch die Anschlußplatte 53 in Drauf­ sicht.

Claims (8)

1. Gelenkige Verbindung von Rohrteilen, insbesondere bei Abgasleitungen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus mindestens einem flexiblen, wenigstens mittelbar mit den Rohrteilen verbundenen Leitungselement in Form eines Wellrohres, Metallbalges, Metallschlauches od. dgl. sowie einem innerhalb des Leitungselementes angeordneten, mit einem Ende am dortigen Rohrteil gegebenenfalls zu­ sammen mit dem Leitungselement befestigten Innenschutz­ rohr, dessen anderes, freies Ende über wenigstens ein ringförmig umlaufendes Stützpolster mit gedämpft federnden Eigenschaften mit einem dieses umschließenden und am anderen Rohrteil befestigten Stützteil in angular zu­ einander beweglich geführter, gegenseitig tragender Ver­ bindung steht, wobei das Stützpolster beidseits in Axial­ und Radialrichtung gegen das Innenschutzrohr und/oder das Stützteil in Anlage ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungselement (3, 17, 29, 47) mit dem dem anderen Rohrteil (2, 15, 26, 39, 40) abgewandten Ende des Stützteiles (5, 16, 30, 45, 46) verbunden ist und daß das Innenschutzrohr (4, 14, 27, 28, 41, 42) in seiner Länge die des Leitungselementes überragend mit seinem freien Ende zur Bildung der beweglich geführten Verbindung in das Stützteil ragt.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Innenschutzrohr (14) und Stützteil (16) einstückig mit den Rohrteilen (13, 15) verbunden sind.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Länge des Innenschutzrohres durch zwei Rohrabschnitte (27, 28) gebildet ist, die gegen­ seitig axial verschiebbar ineinandergesteckt sind.

4. Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der einander zugewandten Enden der Rohrab­ schnitte (27, 28) mit einer kalottenförmigen Ring­ fläche (34, 35) am jeweils anderen Rohrabschnitt in Anlage und axial verschiebbar ist.

5. Verbindung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mit dem Rohrteil (25) verbundene Rohrabschnitt (27) in den anderen Rohrabschnitt (28) eingesteckt und ausgehend von der kalottenförmigen Ringfläche (35) eine den anderen Rohrabschnitt axial überdeckende Verlängerung (36) aufweist.

6. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß axial nebeneinander zwei Stützpolster (9, 21, 33, 43, 44) vorgesehen sind und daß das Innenschutzrohr (4, 14, 28, 41, 42) mit einer nach radial außen gerichteten Ringwelle (10, 20) unter gegenseitiger Axialanlage zwischen die Stützpolster ein­ greift und verankert ist.

7. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei mehrflutigen Leitungen diese ein gemeinsames, die nebeneinanderliegenden Strömungswege umfangendes, mit den Rohrteilen verbundenes Leitungselement aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungselement (47) beidseits mit je einer Öffnungen (49, 50) für die Strömungswege aufweisenden Anschlußplatte (48, 53) ver­ bunden ist und daß die eine Anschlußplatte (48) mit ihren Öffnungen gegebenenfalls unter Zwischenschaltung der Enden der Innenschutzrohre (41, 42) auf den Enden der zugeordneten Rohrteile (37, 38) und die andere An­ schlußplatte (53) auf den freien Enden der zugeordneten Stützteile (45, 46) festgelegt ist.

8. Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützteile (45, 46) zu einem die nebeneinander liegenden Strömungswege umfangenden Bauteil vereinigt sind.