DE69600074T2

DE69600074T2 - Flexibles röhrenförmiges Verbindungselement, für die Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE69600074T2
Application number: DE69600074T
Authority: DE
Inventors: Peter Krause
Original assignee: Magneti Marelli SpA
Current assignee: Marelli Europe SpA
Priority date: 1995-04-06
Filing date: 1996-04-02
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2016-04-03
Also published as: DE69600074D1; IT1280844B1; ITTO950264A0; EP0736679A1; ITTO950264A1; ES2110860T3; EP0736679B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet flexibler röhrenförmiger verbindungselemente für die Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen, die folgendes aufweisen:
- ein balgartig ausgebildetes röhrenförmiges Element aus Metall, das zwei Endbereiche aufweist, innerhalb welcher Enden zwei Rohre eingeschweißt sind, so daß sie mittels des verbindungselements miteinander verbunden sind, und
- ein äußeres röhrenformiges Gehäuse aus einem Metallgeflecht, das das balgartig ausgebildete Elemente umgibt.
Ein derartiges flexibles verbindungselement ist beispielsweise in der DE-A-35 06 626 offenbart.
Röhrenförmige verbindungselemente der oben genannten Art werden beispielsweise dazu verwendet, das Auslaßrohr des Abgaskrümmers des Motors eines Motorfahrzeuges mit dem katalytischen Konverter der Abgasanlage zu verbinden. Das balgartig ausgebildete Element dient dem Zweck, die Übertragung von Axial-, Biege- und Schubspannungen, beispielsweise aufgrund von Vibrationen des Motors an seinen elastischen Aufhängungen relativ zu der Stützstruktur des Motorfahrzeuges zu reduzieren oder aufzuheben. Gleichzeitig muß dieses flexible Verbindungselement natürlich eine gute Abdichtung gegen das Austreten der Abgase bei hohen Temperaturen (bis zu 1100ºC) darstellen.
Ein Nachteil der flexiblen Verbindungselemente, die bisher eingesetzt wurden, liegt darin, daß sie zwar die oben genannten Anforderungen einigermaßen zufriedenstellend erfüllen können, sie allerdings nicht in der Lage sind, ähnliche Funktionen bezüglich der Dämpfung oder der Aufhebung bei der Übertragung von Torsionsspannungen zu erfüllen. Aufgrund dieser Unfähigkeit der bisher eingesetzten flexiblen Verbindungselemente, kommt es häufig zu Ausfällen von Bauteilen der Abgasanlage von Motorfahrzeugen aufgrund der Torsionsbewegungen, die durch den Motor der Motorfahrzeuge auf diese Bauteile übertragen werden.
Im Hinblick auf eine Lösung dieses Problems sieht die vorliegende Erfindung ein flexibles röhrenförmiges Verbindungselement der oben genannten Art vor, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Ende des äußeren Gehäuses aus Metallgeflecht an das damit zusammenwirkende Ende des balgartig ausgebildeten Elements geschweißt ist und das entgegengesetzte Ende in einen Halsbereich übergeht, der frei rotierbar um den damit zusammenwirkenden Endbereich des balgartig ausgebildeten Elements angeordnet ist, und daß das balgartig ausgebildete Element wellenförmige Ausformungen aufweist, die derartig ausgebildet und angeordnet sind, daß sie in der Lage sind, relative Torsionsbewegungen der beiden zu verbindenden Rohre zumindest teilweise zu absorbieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Halsbereich an ein Ende des äußeren röhrenförmigen Gehäuses aus Metallgeflecht geschweißt und ist auf einer Buchse frei rotierbar angeordnet, die an das entsprechende Ende des balgartig ausgebildeten Elements geschweißt ist und Endkanten aufweist, die nach außen gebogen sind, um den Halsbereich axial zu halten. In einer ersten Ausführungsform weist das flexible Element eine wellenförmige Wandung mit umfangsseitig angeordneten Wellenkämmen auf, die in Ebenen liegen, die relativ zu einer Ebene, die im rechten Winkel zu der Rohrachse verläuft, (vorzugsweise um 45º) geneigt sind.
In einer zweiten Ausführungsform weist das flexible Element einen Bereich der wellenförmigen Wandung mit längs, parallel zu der Rohrachse ausgerichteten Wellenkämmen auf, und hat ein konisches oder rechteckiges Profil in einer Ebene, die diese Achse enthält.
In einer weiteren Ausführungsform weist das flexible Element beide Bereiche der wellenförmigen Wandung auf, nämlich einen mit längs, parallel zu der Rohrachse ausgerichteten Wellenkämmen und einen weiteren Bereich der wellenförmigen Wandung mit umfangsseitig angeordneten Wellenkämmen, die in Ebenen liegen, die im rechten Winkel zu der Rohrachse verlaufen.
Bei allen vorgenannten Ausführungsformen ist das balgartig ausgebildete Element aufgrund der Form und Anordnung der wellenförmigen Ausformungen in der Lage, die Übertragung von Torsionsbewegungen zwischen den zwei verbundenen Rohren zumindest teilweise zu absorbieren oder aufzuheben.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich, in welchen ausschließlich Beispiele dargestellt sind, die den Schutzbereich nicht einschränken. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht im Querschnitt eines flexiblen Verbindungselements gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein flexibles Verbindungselement gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht der in Fig. 2 durch den Pfeil III bezeichneten Einzelheit,
Fig. 4 eine Teilansicht im Querschnitt entlang der Linie IV-IV aus Fig. 2,
Fig. 5 eine Seitenansicht eines Bauteils des flexiblen Verbindungselements gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 6 eine Ansicht im Querschnitt entlang der Linie VI-VI aus Fig. 5,
Figuren 7 und 8 Einzelheiten in vergrößerter Darstellung, die zwei Formen einer Einzelheit aus Fig. 5 darstellen,
Fig. 9 eine Seitenansicht eines Bauteils des flexiblen Elements gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung teilweise im Querschnitt und
Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie X-X der Fig. 9.
Fig. 1 zeigt ein flexibles röhrenförmiges Verbindungselement gemäß dem Stand der Technik, das beispielsweise dazu verwendet wird, das Auslaßrohr des Abgaskrümmers eines Verbrennungsmotors mit dem katalytischen Konverter der Abgasanlage eines Motorfahrzeuges zu verbinden.
Das flexible Verbindungselement, das üblicherweise mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, umfaßt ein balgartig ausgebildetes röhrenförmiges Element 2, das zwei Endbereiche 3, 4 und einen mittleren balgartig ausgebildeten Bereich aufweist, der im Querschnitt entlang der Achse 5 des röhrenförmigen Elements ein Wellenprofil aufweist, mit umfangsseitig angeordneten Wellenkämmen 6, die in Ebenen liegen, die im rechten Winkel zu der Achse 5 verlaufen. Die Bezugszeichen 7, 8 bezeichnen jeweils die Enden der beiden miteinander zu verbindenden Rohre, die in die zwei Endbereiche 3, 4 des balgartig ausgebildeten röhrenförmigen Elements 2, das als Metall-Element ausgebildet ist, eingeschweißt sind. Dieses Element ist von einem äußeren Gehäuse aus Metallgeflecht 91 dessen Enden an die Endbereiche 3, 4 des balgartig ausgebildeten röhrenförmigen Elements 2 geschweißt sind, und von geschweißten Verbindungsstellen 10, 11 umgeben, die auch zur Befestigung der zwei Verstärkungs-Metallringe 12, 13 dienen.
Die Fig. 2 bis 4 betreffen eine erste Ausführungsform der Erfindung. In diesen Figuren sind die Bauteile, die mit denen aus Fig. 1 übereinstimmen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet worden. In dieser Ausführungsform weist das flexible röhrenförmige Verbindungselement, das üblicherweise mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet ist, ebenfalls ein balgartig ausgebildetes Metallrohr 15 auf, das einen mittleren balgartig ausgebildeten Bereich und zwei Endbereiche 31 4 aufweist, innerhalb denen die beiden zu verbindenden Rohre mittels geschweißter Verbindungsstellen 16, 17 befestigt sind.
Wie aus den Fig. 2 und 4 deutlich wird, weist das balgartig ausgebildete Element in diesem Fall allerdings wellenförmige Ausformungen auf mit umfangsseitig angeordneten Wellenkämmen, die in Ebenen liegen, die um einen Winkel A relativ zu der Achse 5 (oder einer Ebene, die zu dieser Achse im rechten Winkel verläuft), vorzugsweise um 450, geneigt sind. Außerdem ist in diesem Fall ein äußeres Gehäuse aus einem Metallgeflecht 18 vorgesehen, dessen eines Ende mittels der geschweißten Verbindungsstelle 16 an den Endbereich 3 des balgartig ausgebildeten Elements 15 und das Rohr 7 geschweißt ist, wobei an dem entgegengesetzten Ende dieses äußeren Gehäuses 18 ein Halsbereich 19 angeschweißt ist (vgl. auch Fig. 3), der innerhalb einer Buchse 20 frei rotierbar angeordnet ist, die ihrerseits mittels der geschweißten Verbindungsstelle 17 an den Endbereich 4 des balgartig ausgebildeten Elements 15 und das Rohr 8 geschweißt ist. Die Buchse 20 weist darüber hinaus Endkanten auf, die radial nach außen gebogen sind, um den Halsbereich 19 axial zu halten. In den Fig. 1 und 2 ist mit dem Pfeil G die Richtung der einströmenden Abgase bezeichnet. Wie im Fall der Fig. 2 dargestellt, werden, entgegen der bekannten Lösung aus Fig. 1, jegliche Torsionsbewegungen des Einlaßrohrs 8 nicht auf das äußere Gehäuse 18 übertragen, da das Rohr 8 mit dem Endbereich 4 des balgartig ausgebildeten Elements 15 und die Buchse 20 relativ zu dem Halsbereich 19, der an dem äußeren Gehäuse 18 befestigt ist, frei rotieren können. Gleichzeitig ist das balgartig ausgebildete Element 15 in der Lage, die Übertragung von Axial-, Biege-, Schub- und auch Torsionsbewegungen teilweise zu absorbieren oder aufzuheben.
Die Fig. 5 und 6 betreffen ein zweites Ausführungsbeispiel, das ähnlich zu dem aus Fig. 2 ist, außer einer unterschiedlichen Form des balgartig ausgebildeten Elements 15. Deshalb zeigen diese Figuren nur dieses Element, das in diesem Fall zylinderförmige Endbereiche 3, 4 und einen mittleren Bereich aufweist, mit einem Wellenprofil in einer Ebene, die im rechten Winkel zu der Achse 5 des Rohrs verläuft (vgl. Fig. 6). In diesem Fall sind die mit 6 bezeichneten Wellenkämme der wellenförmigen Ausformungen deshalb längs, beispielsweise parallel zu der Achse 5 ausgerichtet. Darüber hinaus hat, wie aus Fig. 5 deutlich wird, das Profil eines jeden Wellenkamms in einer Ebene, die die Achse 5 enthält, ein im wesentlichen konisches Profil mit Seiten, die mehr oder weniger geneigt sind (vgl. die Form aus Fig. 5 und Fig. 8), oder eine rechteckige Form (vgl. Fig. 7).
Die Fig. 9, 10 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der das balgartig ausgebildete Element 15 sowohl einen Bereich 15a aufweist, der identisch mit dem mittleren Bereich des in den Fig. 5, 6 dargestellten balgartig ausgebildeten Elements ist, beispielsweise mit längs ausgerichteten Wellenkämmen 6 und einem konischen oder rechteckigen Längsprofil, als auch einen Bereich lsb einer herkömmlichen Art, der ähnlich zu dem in Fig. 1 dargestellten ist, mit umfangsseitig angeordneten Wellenkämmen, die in Ebenen liegen, die im rechten Winkel zu der Achse 5 verlaufen. In diesem Fall erfüllt der Bereich 15b des balgartig ausgebildeten Elements die Aufgabe, die Axial- und Biegebewegungen zu absorbieren, wohingegen der Bereich 15a die Torsionsbewegungen absorbiert.

Claims

1. Flexibles röhrenförmiges Verbindungselement für die Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen, mit:

- einem balgartig ausgebildeten röhrenförmigen Element (15) aus Metall, das Endbereiche (3, 4) aufweist, innerhalb denen zwei Rohre (7, 8) eingeschweißt sind, so daß sie mittels des Verbindungselements (14) miteinander verbunden sind, und

- einem äußeren röhrenförmigen Gehäuse aus einem Metallgeflecht (18), das das balgartig ausgebildete Element (15) umgibt,

dadurch gekennzeichnet,

daß ein Ende des äußeren Gehäuses aus Metallgeflecht (18) an das damit zusammenwirkende Ende (3) des balgartig ausgebildeten Elements (15) geschweißt ist und das entgegengesetzte Ende in einen Halsbereich (19) übergeht, der frei rotierbar um den damit zusammenwirkenden Endbereich (4) des balgartig ausgebildeten Elements (15) angeordnet ist, und

daß das balgartig ausgebildete Element (15) wellenförmige Ausformungen aufweist, die derartig ausgebildet und

angeordnet sind, daß sie relative Torsionsbewegungen der beiden zu verbindenden Rohre (7, 8) zumindest teilweise absorbiert.

2. Flexibles röhrenförmiges Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halsbereich (19) an ein Ende des äußeren röhrenförmigen Gehäuses aus Metallgeflecht (18) geschweißt ist und auf einer Buchse (20) frei rotierbar angeordnet ist, die an das entsprechende Ende des balgartig ausgebildeten Elements (15) geschweißt ist und Kanten aufweist, die nach außen gebogen sind, um den Halsbereich (19) axial zu halten.

3. Flexibles röhrenförmiges Verbindungselement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das balgartig ausgebildete Element (15) eine wellenförmige Wandung mit umfangsseitig angeordneten Wellenkämmen aufweist, die in Ebenen liegen, die relativ zu einer Ebene, die im rechten Winkel zu der Achse (5) des Rohrs verläuft, geneigt sind.

4. Flexibles röhrenförmiges Verbindungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung etwa 45º beträgt.

5. Flexibles röhrenförmiges Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das balgartig ausgebildete Element (15) einen Bereich der wellenförmigen Wandung mit längs, parallel zu der Achse (5) des Rohrs ausgerichteten Wellenkämmen (6) aufweist und ein konisches oder rechteckiges Profil in einer Ebene hat, die diese Achse (5) enthält.

6. Flexibles röhrenförmiges Verbindungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das balgartig ausgebildete Element (15) einen weiteren Bereich der wellenförmigen Wandung (15b) mit umfangsseitig angeordneten Wellenkämmen aufweist, die in Ebenen liegen, die im rechten Winkel zu der Achse (5) des Rohrs verlaufen.