DE8226865U1 - Auspuffsammelleitung fuer mehrzylindrische kraftfahrzeug-motoren - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-INQ. R. LEMCKE DR.-ING. H. J. BROMMER

AMALIENSTRASSE 28

KAFILSRUHE 1

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

Auspuffsammelleitung für mehrzylindrische Kraftfahrzeug-Motoren

Die Erfindung geht aus von einer für mehrzylindrische Kraftfahrzeug-Motoren bestimmten AuspuffSammelleitung, die mehrere zu den Auslaßöffnungen des Zylinderkopfes führende Anschlußstutzen aufweist.

Derartige Auspuffkrümmer bestehen heutzutage überwiegend aus Eisenguß . Sie sind dadurch relativ schwer.

Außerdem sind Versuche mit Auspuffkrümmern in Schalenbauweise gemacht worden, bei denen man vorgepreßte Halbschalen an ihren Längsrändern zusammengeschweißt hat. Diese Krümmer zeichnen sich zwar durch geringes Gewicht aus, dafür müssen aber kostenaufwendige Schweißnähte in Kauf genommen werden.

Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß im modernen Kraftfahrzeugbau die vom Motor ausgehenden Emissionen, insbesondere die Körperschall-Geräusche, stärker als bisher gedämpft werden müssen. Zu diesem Zweck eignet sich insbesondere eine Verkapselung des Motors.

Eine solche Verkapselung hat jedoch zur Folge, daß die Wärmeabstrahlung des Motors nicht mehr durch den Fahrtwind und den Lüfter-Luftstrom abgeführt werden kann. Dadurch entstehen wesentlich höhere Temperaturen, insbesondere im Bereich des Auspuffkrümmers. Entsprechend verstärken sich die Wärmedehnungsprobleme aufgrund der unterschiedlichen Wärraeausdehnung des Zylinderkopfes einerseits und der daran angeflanschten Auspuffsammelleitung andererseits.

Ausgehend von dieser Erkenntnis, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine AuspuffSammelleitung zu entwickeln, die den höheren thermischen Anforderungen bei gekapselten Motoren gewachsen ist und die sich insbesondere durch hohe Dehnungsaufnahme bei niedrigen Herstellungskosten auszeichnet. Zugleich soll die erfindungsgemäße Sammelleitung mit geringem Gewicht auskommen und für eine nachträgliche Ummantelung zur Wärme- und Schallisolierung geeignet sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sammelleitung als einstückiges Stahlblech-Rohr mit

lokalen Aushalsungen ausgebildet ist, daß diese Aushaisungen mit den Anschlußstutzen verschweißt sind und daß in die Sammelleitung und/oder die Anschlußstutzen mehrere, etwa in Umfangsrichtung laufende Dehnungswellen unmittelbar in die Blechwand eingeformt sind und daß die Sammelleitung und die Anschlußstutzen von einer ' Isolierung zur Wärme- und. Geräuschdämmung umgeben sind.

Diese erfindungsgemäße Konstruktion bietet entscheidende Vorteile in herstellungstechnischer wie auch in anwendungstechnischer Hinsicht: Dadurch, daß die Sammelleitung mitsamt ihren Aushalsungen aus einem einstückigen Rohr ausgeformt wird, erübrigen sich die bei Schalenkonstruktionen notwendigen langen Schweißnähte in Längsrichtung und gegenüber den Gußkrümmern hat man erhebliche Gewichtsvorteile. Vor allem aber eröffnet sich die Möglichkeit, Dehnungswellen, die für den erfindungsgemäßen Anwendungsfall von besonderer Bedeutung sind, unmittelbar in die Rohrwand der Sammelleitung oder ihrer Anschlußstutzen zu integrieren. Es sind also keine separaten Zusatzbauteile in Form von Bälgen od. dgl. notwendig , ebenso entfallen aufwendige Montagearbeitern Außerdem zeichnen sich die integrierten Dehnungswellen durch geringen Platzbedarf sowohl in axialer wie auch in radialer Richtung aus. Sie können daher selbst in kleinen Rohrabschnitten untergebracht werden und dort absoluten Dehnungsausgleich bewirken. Schließlich ist die erfindungsgemäße Sammelleitung aufgrund der integrierten Dehnungswellen prädestiniert für das Anbringen

einer äußeren Isolierung, da keine Verbindungcflansche od. dgl. zu überbrücken sind. Eine solche Isolierung verringert die V/ärmeabstrahlung der Sammelleitung in den Motorraum, was aufgrund der Kapselung von besonderer Bedeutung ist.

Zweckmäßig sind die Dehnungswellen in die Anschlußstutzen eingeformt. Denn nach Feststellungen der Anrnelderin ergibt sich bei dieser Positionierung die beste Entlastung der Dichtung zwischen Anschlußstutzen und Zylinderkopf gegenüber den unterschiedlichen Wärmedehnungen beider Anschlußteile. Verzugserscheinungen und die Gefahr lokaler Undichtigkeiten im Bereich der Dichtung v/erden dadurch optimal beseitigt. Zudem kann auf Verstärkungen und Verrippungen des Auspuffkrümmers ud auf eine aufwendige Gestaltung der Dichtung verzichtet werden.

Selbstverständlicn liegt es aber auch im Rahmen der Erfindung, Dehnungswellen stattdessen oder zusätzlich auch in der Sammelleitung anzuordnen, und zwar zweckmäßig jeweils zwischen zwei Aushalsungen. Die auftretenden Biege- und Schubkräfte werden dadurch relativ gleichüiäoig auf clic einzelnen Abschnitte der Sammelleitung verteilt.

Die Sammelleitung und die Anschlußstutzen bestehen zweckmäßig aus austenitischem Stahlblech mit einer Viandstärke von 0,5 bis 1,5 mm, insbesondere 0,6 bis 1,0 mm. Dadurch läßt sich das Rohr relativ leicht in die gewünschte Form bringen und man erhält eine ausreichende Elastizität der Dehnungsv/ellen.

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Hinsichtlich der Ausbildung der Anschlußstutzen empfiehlt es sich, daß sie an ihrem freien Ende umgebördelt sind und jeweils einen Losflansch tragen. Selbstverständlich liegen auch andere Anschlußraöglichkeiten im Rahmen der Erfindung.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Auspuffsammelleitung hat es sich als besonders günstig erwiesen, von einem Stahlrohr auszugehen, dieses Rohr lokal an denjenigen Stellen, wo später die Anschlußstutzen münden sollen, auszuhalsen, das Rohr und/oder die Anschlußstutzen sodann in eine Form einzulegen und unter innerem Überdruck und axialem Stauchen an die mit eingeformten Wellen versehene Innenkontur dieser Form zu pressen, danach die ausgehalsten Bereiche aufzuschneiden und mit jeweils einem Anschlußstutzen zu verschweißen. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, das Formen der Aushalsungen und der Dehnungswollen in der Sammelleitung in einem Arbeitsgang auszuführen.

Für das Anbringen der Dehnungswellen in den Anschlußstutzen ist es besonders günstig, hier von einem durchgehenden Stahlblech-Rohr auszugehen, das in der oben beschriebenen Weise in die Wellenform gepreßt wird, dieses Rohr danach jedoch zwischen den Dehnungswellen in die einzelnen Anschlußstutzen zu trennen und die Anschlußstutzen sodann an die ausgehalsten Bereiche der Sammelleitung anzuschweLßen.

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Zuletzt wird auf der Außenseite der Sammelleitung und der Anschlußstutzen eine Isolierung aufgebracht. Dabei handelt es sich im einfachsten Fall um Isoliermatten, die auf dem Blechrohr verklammert werden und ggf. an ihrer Außenseite durch Metallschalen abgedeckt werden.

Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispielus anhand der Zeichnung; diese zeigt eine erfindungsgemäße AuspuffSammelleitung in einer Schrägansicht, wobei beide Positionierungsmöglichkeiten der Dehnungswellen, nämlich sowohl in der Sammelleitung als auch an den Anschlußstutzen, dargestellt sind.

Die Zeichnung zeigt eine AuspuffSammelleitung 1, in die durch inneren Überdruck unter Verwendung einer entsprechenden Außenform mehrere nebeneinanderliegende Aushalsungen 1a, 1b und 1c eingeformt worden sind. Die Enden dieser Aushalsungen weisen etwa kreisförmigen Querschnitt auf, so daß sie mit den zugehörigen Anschlußstutzen 2, 3 und 4 fluchten und nach dem Aufschneiden der Aushalsungen durch eine einfache Stumpfnaht mit den Anschlußstutzen verschweißt werden können. Der letzte Anschlußstutzen 5 wird durch das entsprechend abgebogene hintere Ende der Sammelleitung selbst gebildet.

Wie man sieht, zeichnet sich die Sammelleitung dadurch aus, daß sie aus einem einstüokigen Rohr, vorzugsweise aus Stahlblech, ausgeformt worden ist und daß sio einzelne, unmittelbar in die Rohrwand eingeformte Wellen 6, 7, 3 und 9 aufweist, die vom Rohrumfang ausgehend radial

nach außen gewölbt sind. Sie können in Umfangsriehtung umlaufen, stattdessen können aber auch - insbesondere bei gebogenem Verlauf der Sammelleitung - Teilwellen vorgesehen werden, die sich nur über einen Teil des Umfanges erstrecken.

Im Ausführungsbeispiel sind die Dehnungswellen nach jeder Einmündung eines AnschlußStutzens 2, 3, 4 und 5 angeordnet, damit bezüglich aller Befestigungspunkte des Auspuffkrümmers am Zylinderkopf ein weitgehender Dehnungsausgleich gewährleistet ist.

Besonders günstig ist es stattdessen, wenn man eine oder mehrere Dehnungswellen in den Anscnlußstutzen anbringt, wie dies durch die Bezugszeichen 10, 11, 12 und 13 ebenfalls in der Zeichnung dargestellt ist. Dadurch kann den Verzugserscheinungen an der Abdichtung zwischen Zylirderkopf und Auspuffkrümmer am besten entgegengewirkt werden und die Dichtwirkung ist auch bei einfachen Flachdichtungen gewährleistet.

Die Enden der Anschlußstutzen sind jeweils nach außen umgebördelt und tragen einen Los.flansch zur Montage am Zylinderkopf.

Schließlich ist in der Zeichnung noch die Ummantelung der Sammelleitung mitsamt ihrer Anschlußstutzen zur Wärme- und .'Jchallisolation angedeutet. Es handelt sich dabei um Isülationsmaterial, das .band- oder schalenförmig auf die Rohrv/and aufgelegt und durch einen Blechmantel, beispielsweise in Form von Halbschalen, daran festgelegt wird.

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Die Herstellung der Auspuffsannnelleitung kann in der Weise erfolgen, daß ein zylindrisches Rohr aus Edelstanlblech zunächst an denjenigen Stellen, v/o später die Anschlußstutzen angeschweißt v/erden sollen, ausgehalst wird, wohingegen es am hinteren Ende zur Bildung des letzten Anschlußstutzens entsprechend umgebogen wird. Zum Aushalsen wird das Rohr in eine Form eingelegt, die aus zwei Hälften besteht und in deren Innenprofil die Aushalsungen eingeformt sind. Durch inneren Überdruck und ggf. durch axiales Stauchen wird das Rohr ^η1η diese Form hineingepreßt. Sodann werden die ausgehalsix-rn Bereiche 1a, 1b und 1c geradegeschnitten, damit sie mit den zugehörigen Anschlußstutzen 2, 3, 4 verschweißt werden können. Diese Anschlußstutzen werden aus einem zunächst durchgehenden Stahlblech-Rohr hergestellt, indem dieses in eine Form eingelegt wird, in deren Innenprofil die Dehnungswellen in der gewünschten Anzahl eingeformt sind. Durch inneren Überdruck und gleichzeitiges axiales Stauchen bilden sich dann die Dehnungswellen, wobei entgegen der zeichnerischen Darstellung selbstverständlich statt einer jeweils auch mehrere Dehnungswellen hintereinander angeordnet sein können. Die Anschlußstutzen werden sodann mit der Sammelleitung verschweißt und mit dieser zusammen mit einer Isolierung ummantelt.

Claims (5)

Witzenmann GmbH Metallschlauch-Fabrik Pforzheim, Östiiehe Karl-Friedrich-Straße 134, 7530 Pforzheim Schutzansprüche

1. Für mehrzylindrische Kraftfahrzeug-Motoren bestimmte AuspuffSammelleitung, die mehrere zu den Auslaßöffnungen des Zylinderkopfes führende Anschlußstutzen aufweist, dadurch gekennzeichnet,

daß die Sammelleitung (1) als einstückiges Stahlblech-Rohr mit lokalen Aushaisungen (1a, 1b, 1c) ausgebildet ist, daß diese Aushalsungen (1a, 1b, 1c) mit den Anschlußstutzen (2, 3, 4) verschweißt sind und daß in die Sammelleitung (1) und/oder die Anschlußstutzen (2, 3, 4) mehrere, etwa in Umfangsrichtung laufende Dehnungswellen (6 bis 13) unmittelbar in die Blechwand eingeformt sind und daß die Sammelleitung (1) und die Anschlußstutzen (2, 3, 4, 5) von einer Isolierung zur Wärme- und Geräuschdämmung umgeben sind.

2. AuspuffSammelleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungswellen (10 bis 13) nur in die Anschlußstutzen (2 bis 5) eingeformt sind.

3. AuspuffSammelleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jeden Anschlußstutzen (2 bis !?) eine Dehnungswelle (10 bis 13) eingeformt ist.

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4. AuspuffSammelleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitung (1) und die Anschlußstutzen (2 bis 5) aus austenitischem Stahlblech mit einer Wandstärke von 0,5 bis 1,5 mm, insbesondere 0,6 bis 1,0 mm besteht.

5. AuspuffSammelleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstutzen (2 bis 5) an ihren freien Enden umgebördelt sind und Losflansche tragen.