DE602005001663T2

DE602005001663T2 - Entkopplungsverbindung für Abgasleitungen von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE602005001663T2
Application number: DE200560001663
Authority: DE
Inventors: Gianfranco Debernardi
Original assignee: Flexider Srl
Current assignee: FLEXIDER POLAND SP.Z.O.O., TYCHY, PL
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2025-06-01
Also published as: EP1607598B1; ITTO20040371A1; EP1607598A1; DE602005001663D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entkopplungsverbindung für Abgasleitungen von Brennkraftmaschinen, die in hohem Maße wirksam, preisgünstig und einfach in der Produktion ist.
Wie bekannt, sind moderne Abgasanlagen für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen mit einer oder mehreren flexiblen Muffen ausgerüstet, die hier im weiteren allgemein als „Entkopplungsverbindungen" bezeichnet werden und zwischen dem Motor und dem Ende des Auspuffrohrs angebracht sind, um Fehlanpassungen bzw. Positionsfehler der unterschiedlichen Auspuffrohrabschnitte auszugleichen und/oder Vibrationen zu reduzieren bzw. zu eliminieren, die vom Motor auf die Abgasanlage im allgemeinen und insbesondere auf empfindliche Teile des Systems übertragen werden, wie beispielsweise auf Katalysatoren (sogenannte „katalytische Schalldämpfer").
Wie beispielsweise in EP 0 657 683 beschrieben, umfassen solche Entkopplungsverbindungen eine fluiddichte, balgartige, flexible Metallmuffe, die ihrerseits mit einer oder mehreren nicht-fluiddichten, flexiblen Metallverstärkungsmuffen und mit Dämpfelementen versehen ist, die zwischen dem Balg und mindestens einer der Verstärkungsmuffen angeordnet sind. In der Praxis sind die oben beschriebenen Entkopplungsverbindungen zumindest an dem Rohrabschnitt zwischen dem Motor und dem katalytischen Schalldämpfer angeordnet, das heißt in einem verhältnismäßig schwer zugänglichen, dicht gedrängten Bereich.
Obwohl sie verhältnismäßig effektiv sind, insbesondere die in EP 0 657 683 beschriebenen, leiden bekannte Entkopplungsverbindungen unter dem Nachteil, zu viele Komponenten zu umfassen, welche die Produktionskosten, die Größe und das Gewicht der Verbindung erhöhen. Auch die in US 6240961 B1 dargestellte Verbindung ist komplex und teuer in der Montage.
Es ist deshalb ein Ziel der Erfindung, das oben genannte Problem durch die Bereitstellung einer Entkopplungsverbindung zu lösen, die kompakt und leichtgewichtig, kostengünstig in der Produktion und hocheffektiv mit Bezug auf ihr Nutzleben, die Vibrationsdämpfung und die Geräuschreduzierung ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Entkopplungsverbindung für Abgasleitungen von Brennkraftmaschinen nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Insbesondere umfasst die Entkopplungsverbindung eine fluiddichte, flexible Metallmuffe in Form eines Balgs mit einer Mehrzahl erster Wellungen, ferner mindestens ein Dämpfelement in Form eines Drahtgeflechtkissens, das in Kontakt mit den ersten Wellungen der Muffe gepresst ist. Das Dämpfelement ist – beispielsweise an den zweiten Wellungen der Muffe, die nahe an den glatten zylindrischen Anschlussenden der Muffe angeordnet sind – mit Bezug auf die Muffe axial und direkt auf der Muffe selbst mittels der entsprechenden, gegenüber angeordneten Endabschnitte des Dämpfelements befestigt, die axial komprimiert werden, um entsprechende ringförmige Befestigungsteile aus kompaktiertem Drahtgeflecht zu schaffen, die axial an den jeweiligen Seiten der Endwellungen der Muffe aufliegen, z.B. axial innerhalb der Lücken zwischen den ersten und zweiten Wellungen aufsitzen und anliegen.
Die Lücken sind vorzugsweise ringförmig und jeweils zwischen einem Scheitel einer entsprechenden zweiten Wellung und einer ersten Wellung angrenzend an die zweite Wellung ausgebildet. Die zweiten Wellungen sind in ihrer radialen Höhe kleiner als die ersten Welllungen, und das Dämpfelement in Form eines Drahtgeflechtkissens ist als zylindrische Muffe ausgebildet, die radial festsitzend und radial auswärts der flexiblen Muffe angeordnet ist.
Die resultierende Entkopplungsverbindung ist folglich extrem einfach und leichtgewichtig, umfasst nur zwei durch einfache, permanente Verformung des einen Elements verbundene Elemente, also ohne Notwendigkeit von Schweißungs- oder auch nur Staucharbeiten, die eine Kalibrierung der gestauchten Enden erforderlich machen würden.
Gleichzeitig hat sich die Verbindung als überraschend wirksam und zuverlässig für die Dämpfung von Vibrationen und die Reduzierung von Lärm erwiesen. Das bedeutet, dass in der Praxis das Dämpfelement, das vom Drahtgeflecht-Muffenkissen gebildet wird, welches durch radiales Strecken des Muffenkissens bis zur Elastizitätsgrenze bei der Montage axial und festsitzend an der Außenseite des Balgs befestigt ist, den Scheitel der Balgwellungen fest erfasst und eine ausreichende Friktion zur Erzeugung einer positiven Änderung der dynamischen Charakteristik des Balgs schafft, die bei Betriebsfrequenzen keinen Resonanzrisiken mehr ausgesetzt ist und dennoch in hohem Maße flexibel bleibt.
Das äußere Drahtgeflechtkissen kann aus einem ausreichend dichten Geflecht gemacht sein, um den Balg außen zu schützen, und es benötigt kraft seiner ursprünglichen Befestigungsart durch axiale Kompaktierung des Drahtgeflechts keine anderen äußeren Elemente, wie Drahtgeflechtmuffen oder Endelemente, wie starre, ringförmige Endstücke zur Montage des Balgs.
Zwar können zum Balg zusätzliche innere oder äußere Komponenten hinzugefügt werden, diese sind für einen effektiven Betrieb der Verbindung aber nicht unbedingt erforderlich.
Ein nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird exemplarisch unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine seitliche Längsansicht, teilweise im Radialquerschnitt, einer Entkopplungsverbindung gemäß der Erfindung;
2 und 3 stellen in größerem Maßstab auf schematische Weise Details der 1 der Entkopplungsverbindung dar;
4 und 5 stellen das Detail der 3 gemäß zwei Variationen der Erfindung dar.
Bezugnehmend auf 1 bis 3, markiert das Bezugszeichen 1 als Ganzes eine Entkopplungsverbindung für (bekannte und aus Gründen der Einfachheit nicht dargestellte) Abgasleitungen für Brennkraftmaschinen.
Die Entkopplungsverbindung 1 ist mit Bezug auf eine Längsachse A symmetrisch und umfasst in dem dargestellten, nicht einschränkenden Beispiel (1) eine fluiddichte, flexible Metallmuffe 2 in Form eines Balgs; ferner ein Dämpfelement, das durch ein Kissen in Form einer flexiblen, zylindrischen Muffe 3 ausgebildet ist, die aus einem Geflecht 4 (2) aus Draht 5 besteht und extern koaxial mit der Faltenbalgmuffe 2 (im weiteren einfach als "Balg 2" bezeichnet) und diese schützend und vorzugsweise festsitzend auf der und radial auswärts von der flexiblen Faltenbalgmuffe 2 angeordnet ist.
Die Faltenbalgmuffe 2 umfasst eine Anzahl ringförmiger erster Wellungen 10 und zweiter Wellungen 11 (mindestens eine für jedes Ende der Faltenbalgmuffe 2).
Das Muffenkissen 3 aus dem Geflecht 4 aus Draht 5 ist in festsitzendem Kontakt mit mindestens einigen der ringförmigen ersten Wellungen 10 des Balgs 2, und vorzugsweise, wie in den dargestellten Beispielen, mit allen ringförmigen Wellungen 10, das heißt über die gesamte Länge des welligen Abschnitts des Balgs 2.
Gemäß einem grundlegenden Merkmal der Erfindung ist das durch das zylindrische Muffenkissen 3 gebildete Dämpfelement axial mit Bezug zur und direkt auf der Faltenbalgmuffe 2 befestigt. Im nicht einschränkenden Beispiel in 1, 2 und 3 ist das zylindrische Muffenkissen 3 axial mit Bezug zur Faltenbalgmuffe 2 an zweiten Endwellungen 11 befestigt, die ringförmig sind.
Insbesondere ist das durch das Muffenkissen 3 gebildete Dämpfelement mittels einander gegenüber angeordneter Befestigungsteile 12, 14 des Dämpfelements axial und unmittelbar an der Faltenbalgmuffe 2 befestigt.
Gemäß der Erfindung sind die Befestigungsteile 12, 14 durch axiale Komprimierung und radiale Umfassung (auf eine in Fachkreisen bekannte Art und Weise, z.B. unter Anwendung eines geeigneten Presswerkzeugs) der entsprechenden zugehörigen, gegenüber angeordneten, ringförmigen Endabschnitte des vom zylindrischen Muffenkissen 3 ausgebildeten Dämpfelements geformt, so dass die Befestigungsteile 12, 14 durch axial kompaktiertes Geflecht 4 aus Draht 5 ausgebildet sind.
Die ringförmigen Befestigungsteile 12, 14 ruhen axial innerhalb entsprechender ringförmiger Lücken 16, die zwischen zweiten Wellungen 11 und ersten Welllungen 10 ausgebildet sind. Insbesondere sind die ringförmigen Lücken 16 jeweils zwischen einem Scheitel 18 (3) einer entsprechenden Wellung 11 und der Wellung 10 angrenzend an die zugehörige Wellung 11 und den zugehörigen Scheitel 18 ausgebildet.
Die Wellungen 11 sind in ihrer radialen Höhe kleiner als die Wellungen 10 und sind Endwellungen der Faltenbalgmuffe 2, die angrenzend an die Endwellungen 10 und angrenzend an (und deshalb nahe bei) entsprechenden glatten zylindrischen Anschlussenden 21, 22 der Faltenbalgmuffe 2 angeordnet sind. Im Gebrauch ist die gesamte Verbindung 1 auf bekannte und fluiddichte Art und Weise mittels der zylindrischen Anschlussenden 21, 22 mit den Abgasrohren verbunden.
Das Dämpfelement in Form des Kissens 3 aus Geflecht 4 aus Draht 5 und in Form einer zylindrischen Muffe erstreckt sich deshalb über die gesamte Länge des Balgs 2, mit Ausnahme der glatten zylindrischen Enden 21, 22 und ergreift dank der Art und Weise seiner wie weiter unten näher beschriebenen Montage die Scheitel sämtlicher ersten Wellungen 10 radial einwärts mit einer festgelegten Kraft.
Mit anderen Worten, die Befestigungsteile 12, 14 werden durch einander gegenüber angeordnete ringförmige Enden des Dämpfelements in Form des Kissens 3 aus Geflecht 4 aus Draht 5 und in Form einer zylindrischen Muffe ausgebildet, welche Enden, wenn sie wie oben beschrieben, permanent deformiert sind, radial einwärts des Kissens 3 vorspringen und folglich einen kleineren Innendurchmesser als der Rest des Kissens 3 aufweisen.
Die Enden 12, 14 ruhen radial auf gegenüberliegenden Enden auf den entsprechenden Scheiteln 18 der Wellungen 11, die in ihrer radialen Höhe kleiner als die Wellungen 10 sind, aber den selben Innendurchmesser haben, und ruhen axial mit praktisch keinem Abstand an den entsprechenden gegenüber angeordneten Seiten 30, welche den Enden 21 bzw. 22 der Wellungen 10 unmittelbar angrenzend an die Wellungen 11 zugewandt sind (3).
Zur Vereinfachung der Herstellung haben die ringförmigen Endbefestigungsabschnitte 12, 14 vorzugsweise einen im wesentlichen rechteckigen radialen Querschnitt, können aber natürlich auch jede andere geeignete Form aufweisen.
Das Muffenkissen 3 und die flexible Faltenbalgmuffe 2 werden getrennt hergestellt, und die Verbindung 1 dann wie folgt montiert.
Zunächst wird das Muffenkissen 3 – das in etwa der selben Länge wie der Balg 2, einschließlich der glatten Enden 21, 22, ausgeführt ist – festsitzend längs auf den Scheiteln der Wellungen 10 befestigt, in dem es unter Verwendung eines bekannten Werkzeugs radial auswärts bis zu seiner Elastizitätsgrenze gestreckt wird, um ein Halbfertigteil auszubilden.
Aus dem Halbfertigteil wird sodann die Verbindung 1 gebildet, in dem die einander gegenüberliegenden Enden des Muffenkissens 3, die axial von den Scheiteln 18 der Endwellungen 11 über die Enden 21, 22 vorspringen, axial komprimiert (und mittels eines Presswerkzeugs radial in einer in Fachkreisen bekannten Art und Weise eingefasst) werden.
Wenn es axial komprimiert wird, wird das Geflecht 4 kompaktiert und erhöht seine Dichte, um auf diese Weise die vorspringenden Enden des Muffenkissens 3, die folglich verkürzt werden und sich radial ausdehnen, permanent zu deformieren. Da die Enden des Muffenkissens 3 während der permanenten Deformierung durch ein bekanntes, aus Gründen der Einfachheit nicht dargestelltes Presswerkzeug radial auswärts umfasst werden, können sie sich nur radial einwärts erweitern, wodurch die ringförmigen Lücken 16, die zwischen den angrenzenden Wellungen 11, 10 an den Enden 21, 22 ausgebildet sind, vollkommen ausgefüllt werden. Auf diese Weise werden die Befestigungsteile 12, 14 ausgebildet, und, wie oben beschrieben, die Endabschnitte des Muffenkissens 3, die auf gegenüberliegenden Enden axial an einander gegenüberliegenden Seiten 30 aufliegen, um das Muffenkissen 3 an den beiden Enden 21 und 22 axial am Balg 2 zu befestigen, ohne dass zusätzliche Elemente erforderlich wären.
Ein bekanntes zusätzliches Element, wie etwa eine geflochtene Drahtmuffe oder eine flexible Muffe aus gewundenen, festgepressten Metallstreifen, kann als optionale Komponente der Verbindung gemäß der Erfindung hinzugefügt werden, z.B. als Innenverkleidung des Balgs 2 (um die Abgase zu führen und möglicherweise auch die Deformation des Balgs in Längsrichtung zu begrenzen), oder als externes Teil des Kissens 3, jedoch gemäß der Erfindung ist ein solches zum Befestigen des Kissens 3 oder für eine effektive Vibrationsdämpfung oder Lärmreduzierung im Betrieb nicht unbedingt nötig.
In den Variationen der 4 und 5, die in allem Übrigen den beschriebenen völlig entsprechen, kann das Kissen 3 axial durch die Abschnitte 12, 14 anders als in 2 dargestellt befestigt sein, insbesondere ohne die Lücken 16, auf die deshalb auch verzichtet werden kann.
In den dargestellten Variationen ist das Muffenkissen 3 unmittelbar an den glatten Enden 21, 22 der Faltenbalgmuffe 2, und insbesondere an den Seiten 30a der unteren Endwellungen 11 des Balgs 2 befestigt. Die Endwellungen 11 des Balgs 2 (in einer aus Gründen der Einfachheit nicht dargestellten weiteren Variation) können auch die selbe (aber keine geringere) Höhe als die Wellungen 10 aufweisen und deshalb mit den Wellungen 10 identisch sein, um die Lücken 16 zu eliminieren.
Die Variationen der 4 und 5 sind auf die selbe Weise wie oben beschrieben zusammengestellt, ausgenommen die Form der Presswerkzeuge zur Herstellung der komprimierten, verdichteten Abschnitte 12, 14. Auch umfasst im Fall kürzerer Endwellungen 11 das Muffenkissen 3 kegelstumpfförmige Endabschnitte 50, welche die Endbefestigungsteile 12, 14 mit dem radial an den Wellungen 10 festsitzend befestigten Abschnitt verbindet.

Claims

Entkopplungsverbindung (1) für Abgasleitungen für Brennkraftmaschinen, die eine fluiddichte, flexible Faltenbalgmuffe (2) aus Metall umfasst, die ihrerseits eine Anzahl ringförmiger erster Wellungen (10) aufweist; und ferner mindestens ein Dämpfelement (3) in Form eines Kissens (4, 5) aus Drahtgeflecht, das in Kontakt mit mindestens den ringförmigen ersten Wellungen (10) der Faltenbalgmuffe (2) gepresst wird, wobei das Dämpfelement (3) axial mit Bezug auf die Faltenbalgmuffe (2) und unmittelbar auf der Faltenbalgmuffe selbst, nahe den glatten, zylindrischen Verbindungsenden (21, 22) der Faltenbalgmuffe befestigt ist; wobei i) das Dämpfelement (3) in Form eines Kissens aus Drahtgeflecht (4, 5) vorliegt, das die Form einer zylindrischen Muffe hat, die auf der und radial außerhalb der flexiblen Faltenbalgmuffe (2) festsitzend angebracht ist; dadurch gekennzeichnet, dass: ii) das Dämpfelement (3) mittels Befestigungsteilen (12, 14) axial und unmittelbar auf der Faltenbalgmuffe (2) befestigt ist, wobei die Befestigungsteile auf dem Dämpfelement von einander gegenüber angeordneten, ringförmigen Enden des Dämpfelements begrenzt sind, die radial einwärts desselben vorspringen, um einen Innendurchmesser zu haben, der kleiner ist als der Rest des Kissens (3); iii) wobei die Enden die Befestigungsteile (12, 14) begrenzen, die von verdichtetem Drahtgeflecht (4, 5) mit erhöhter Dichte ausgebildet sind und die durch permanente Kompressionsverformung mit Bezug auf die gegenüber angeordneten Endabschnitte des Kissens (3) ausgebildet wurden, so dass die Enden (12, 14) axial auf gegenüber liegenden Enden an gegenüber liegenden Seiten (30, 30a) des Faltenbalgs (2) aufliegen.
Verbindung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfelement (3) axial an ringförmigen zweiten Wellungen (11) der Faltenbalgmuffe (2) befestigt ist, wobei die Befestigungsteile (12, 14), die von verdichtetem Drahtgeflecht (4, 5) begrenzt sind, axial innerhalb entsprechender Zwischenräume (16) eingesetzt sind und aufliegen, welche zwischen den ringförmigen ersten (10) und zweiten (11) Wellungen begrenzt sind.
Verbindung (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenräume (16) ringförmige Zwischenräume sind, die jeweils zwischen einem Scheitel (18) einer entsprechenden zweiten Wellung (11) und einer ersten Wellung (10) angrenzend an die zweite Wellung (11) begrenzt sind, wobei die zweiten Wellungen in ihrer radialen Höhe kleiner sind als die ersten Wellungen (10).
Verbindung (1) gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Wellungen (11) Endwellungen der Faltenbalgmuffe (2) sind, die nahe an den glatten zylindrischen Anschlussenden (21, 22) der Faltenbalgmuffe (2) angeordnet sind.
Verbindung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Dämpfelement (3) – mit der Ausnahme der glatten zylindrischen Verbindungsenden (21, 22) – in Form eines Kissens aus Drahtgeflecht (4, 5) und in Form einer zylindrischen Muffe über die gesamte Länge der Faltenbalgmuffe (2) erstreckt und die Scheitel aller ersten Wellungen (10) radial einwärts mit einer bestimmten Kraft erfasst.
Verbindung (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Enden (12, 14), die radial einwärts des Kissens (3) vorstehen, radial auf den entsprechenden Scheiteln (18) der zweiten Wellungen (11) aufliegen, die in ihrer radialen Höhe kleiner sind als die ersten Wellungen (10), doch den gleichen Innendurchmesser aufweisen, und axial und im wesentlichen ohne Abstand an den entsprechenden Seiten (30) der ersten Wellungen (10) angrenzend an die zweiten Wellungen (11) aufliegen.
Verbindung (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Enden (12, 14), die radial einwärts von dem Kissen (3) vorstehen, einen im wesentlichen rechteckigen Radialquerschnitt aufweisen.
Verbindung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfelement (3) in Form eines Kissens aus Drahtgeflecht (4, 5) und in Form einer zylindrischen Muffe direkt an den glatten zylindrischen Verbindungsenden (21, 22) der Faltenbalgmuffe (2) befestigt ist, insbesondere an den Seiten (30a) der Endwellungen (11) der Faltenbalgmuffe (2).
Verbindung (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Endwellungen (11) der Faltenbalgmuffe (2) eine kleinere Höhe aufweisen.
Verbindung (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfelement (3) in der Form eines Kissens aus Drahtgeflecht (4, 5) und in Form einer zylindrischen Muffe kegelstumpfförmige Endabschnitte (50) aufweist, welche die Endverbindungsteile (12, 14) mit dem Abschnitt verbinden, der radial festgesetzt auf den ersten Wellungen (10) angeordnet ist.