EP1479885B1 - Abgasanlage - Google Patents

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EP1479885B1
EP1479885B1 EP04011629A EP04011629A EP1479885B1 EP 1479885 B1 EP1479885 B1 EP 1479885B1 EP 04011629 A EP04011629 A EP 04011629A EP 04011629 A EP04011629 A EP 04011629A EP 1479885 B1 EP1479885 B1 EP 1479885B1
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EP
European Patent Office
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spherical
exhaust system
sealing ring
sealing
tube section
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EP04011629A
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English (en)
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Berchtold Anton
Adldinger Martin
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Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Original Assignee
ArvinMeritor Emissions Technologies GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1805—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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    • F01N13/18—Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • F01N13/1805—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body
    • F01N13/1827—Sealings specially adapted for exhaust systems

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust system for an internal combustion engine driven motor vehicle, wherein the various components are adjustable with respect to each other.
  • the first pipe section has a tulip-like extension
  • the inner surface is designed as a spherical sealing surface
  • the outer surface of the sealing ring is designed to correspond to the sealing surface of the first pipe section and the spherical seal surface over a large area on the sealing surface of the first pipe section is applied. Due to this, the sealing rings, which serve not only the sealing of the two pipe sections against each other, but also the mechanical support of the pipe sections to each other, comparatively large size, which when using a material optimized in view of the specific mechanical and thermal requirements material to not inconsiderable costs for the respective sealing ring leads.
  • a quick release pipe coupling is known, with which two pipes can be connected together.
  • One of the tubes has a spherical sealing surface, in which a groove is formed, in which a sealing ring is arranged.
  • the other tube has a tulip-shaped counter surface, in which the sealing surface is received with the sealing ring.
  • the invention has for its object to provide an exhaust system that reliably and permanently meet existing requirements in practice, which include in particular the ever-increasing demands on the tightness at comparatively low manufacturing and maintenance costs, in particular a disassembly and subsequent Reassembly of the exhaust system in the ball zone connection without adverse effects should be possible.
  • the exhaust system according to the invention is thus characterized in particular by the fact that the mechanical loads between the two interconnected in the ball zone connection components of the exhaust system on both sides of the sealing ring on the spherical sealing surface of the first pipe section adjoining spherical contact surfaces of the second pipe section are transmitted. This results in the greatest possible mechanical relief of the sealing ring.
  • sealing rings which are considerably more cost-effective than the sealing rings required for the generic exhaust systems specified at the outset. Due to the mechanical relief of the sealing ring whose wear is also reduced; This leads to a particularly permanently sealed connection of the two components in the area of the spherical zone connection. In this case, a disassembly of the exhaust system in the region of the spherical zone connection with subsequent reassembly even without impairment of the function is possible if the position of the two components to be interconnected deviates from the original position in the reassembly of the exhaust system.
  • a particular advantage of the solution according to the invention is the possibility of a comparatively smooth outer surface of the exhaust system in the region of the spherical zone connection, which is particularly favorable for exposed exhaust systems of motorcycles from an aesthetic point of view.
  • no special requirements are placed on the further components of the connection of the two components, such as clamps and the like.
  • clamps can be used whose inner surface corresponds to the spherical outer surface of the tulip, so that clamp and tulip readily in different positions can rest against one another comparatively over a large area.
  • the present invention can be applied in the case of the execution of the exhaust system as such for a motorcycle.
  • For motorcycles must often be removed to change the rear of the muffler, which is possible according to the above embodiments in the case of the execution of the exhaust system according to the present invention easily and without affecting the function after the subsequent reassembly of the muffler.
  • the spherical contact surfaces do not necessarily have to be completely closed circumferentially. Rather, the spherical contact surfaces can also be divided under particularly stored conditions, so that the power transmission between the interconnected components distributed over several individual zones. It is important, however, that according to the essence of the present invention on both sides of the sealing ring, a mechanical contact of the two pipe sections to each other via the standing with the spherical sealing surface of the first pipe section in contact Contact surfaces of the second pipe section exists.
  • the exhaust system only partially illustrated in the drawing comprises two components (not shown), which are interconnected in the area of the spherical zone connection 1.
  • One component is a first pipe section 2 and the other component is a second pipe section 3 assigned.
  • the first pipe section 2 has a tulip-like extension 4. Its inner surface 5 is designed as a spherical sealing surface 6, on which a sealing ring 7 rests.
  • the sealing ring 7 is inserted in a bead-like recess 8, which is circumferentially rolled on the end formed on the second pipe section 3, executed in the form of a spherical zone 9 extension.
  • the ball zone 9 is designed such that its outer surfaces bearing surfaces 10 and 11, which are intended for surface contact with the sealing surface 5 of the first pipe section 2.
  • a ball clamp 12 is provided, with which the pipe sections 2 and 3 are clamped against one another by abutment of the contact surfaces 10 and 11 on the sealing surface 5.
  • the outer surfaces of the tulip-like extension 4 of the first pipe section 2 and the extension of the second pipe section 3 in the region of the contact zone 13 for the ball clamp 12 are spherical with a common, the center of curvature of the sealing surface 5 and the contact surfaces 10 and 11 corresponding center of curvature to a uniform , planar contact the ball clamp 12 to the two pipe sections 2 and 3, even with different angular positions of the two pipe sections with respect to each other to allow.
  • a clamp could be provided, which rests on one of the pipe sections, for example, the second pipe section 3 in the region of the contact zone 13 of the extension, in a conical or otherwise suitably shaped outer surface.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasanlage für ein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug, bei der die verschiedenen Komponenten bezüglich einander justierbar sind.
  • Abgasanlagen der vorstehend angegebenen Art sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Offenbart werden sie beispielsweise in der DE 19608870 C1, der DE 19964223 A1, der FR 2577986 A1, der DE 3512751 C2 und der DE 19508979 C2.
  • Ein wesentliches Konstruktionsmerkmal der bekannten gattungsgemäßen Abgasanlagen ist dabei, daß der erste Rohrabschnitt eine tulpenartige Erweiterung aufweist, deren Innenfläche als sphärische Dichtfläche ausgeführt ist, wobei die Außenfläche des Dichtungsrings korrespondierend zu der Dichtfläche des ersten Rohrabschnitts sphärisch ausgeführt ist und der Dichtungsring großflächig an der Dichtfläche des ersten Rohrabschnitts anliegt. Bedingt hierdurch sind die Dichtungsringe, die nicht nur der Abdichtung der beiden Rohrabschnitte gegeneinander, sondern auch der mechanischen Abstützung der Rohrabschnitte aneinander dienen, vergleichsweise großformatig, was bei Verwendung eines im Hinblick auf die spezifischen mechanischen und thermischen Anforderungen optimierten Materials zu nicht unerheblichen Kosten für den jeweiligen Dichtungsring führt. Dies wirkt sich nicht nur bei der Herstellung der Abgasanlage nachteilig aus, sondern auch bei deren Wartung, nämlich wenn eine Erneuerung des Dichtungsrings erforderlich ist. Zudem besteht beim Einsatz gattungsgemäßer Abgasanlagen bei spezifischen Anwendungsfällen, beispielsweise im Falle von Torsionsschwingungen zwischen den beiden miteinander verbundenen Komponenten der Abgasanlage, die Gefahr einer Beschädigung des Dichtungsrings.
  • Bekannt ist darüber hinaus in der Abgastechnik die Verbindung zweier Komponenten über eine keine gesonderte Dichtung aufweisende Kugelzonenverbindung. Auch in diesem Falle ist eine Justierung der beiden miteinander verbundenen Komponenten der betreffenden Abgasanlage zueinander möglich. Indessen sind solchermaßen ausgeführte Abgasanlagen ungeeignet, wenn sie im Bereich der betreffenden Kugelzonenverbindung wiederholt zerlegt und hernach wieder zusammengefügt werden sollen, ohne daß sich sicherstellen läßt, daß die beiden Komponenten stets in exakt derselben Position zueinander montiert werden.
  • Aus der GB-A-1 350 938 ist eine schnell lösbare Rohrkupplung bekannt, mit der zwei Rohre miteinander verbunden werden können. Eines der Rohre weist eine kugelige Dichtfläche auf, in der eine Nut ausgebildet ist, in der ein Dichtungsring angeordnet ist. Das andere Rohr weist eine tulpenförmige Gegenfläche auf, in der die Dichtfläche mit dem Dichtungsring aufgenommen ist.
  • Aus der FR-A-2 596 492 ist eine gelenkige Verbindung zwischen zwei Kunststoffrohren bekannt. Das an der Verbindungsstelle innenliegende Rohr weist eine kugelige Dichtfläche auf, die in einer kugeligen Dichtfläche des an der Verbindungsstelle außenliegenden Rohres aufgenommen ist. Zwischen den beiden Dichtflächen ist ein Dichtungsring angeordnet, der in einer Nut angeordnet ist, die entweder in der inneren oder der äußeren Dichtfläche vorgesehen ist.
  • Aus der DE-A-26 27 375 ist eine Abgasanlage bekannt, bei der zwei Rohrabschnitte mittels einer Kugelschelle miteinander verspannt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasanlage bereitzustellen, die bei vergleichsweise geringen Herstellungs- und Wartungskosten zuverlässig und dauerhaft den in der Praxis bestehenden Anforderungen, zu denen insbesondere auch die ständig steigenden Anforderungen an die Dichtheit zählen, genügt, wobei insbesondere ein Zerlegen und anschließendes Wiederzusammenfügen der Abgasanlage im Bereich der Kugelzonenverbindung ohne nachteilige Auswirkungen möglich sein soll.
  • Gelöst wird diese Aufgabenstellung gemäß der vorliegenden Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die erfindungsgemäße Abgasanlage zeichnet sich somit insbesondere dadurch aus, daß die mechanischen Belastungen zwischen den beiden im Bereich der Kugelzonenverbindung miteinander verbundenen Komponenten der Abgasanlage über die beiderseits des Dichtungsrings an der sphärischen Dichtfläche des ersten Rohrabschnitts anliegenden sphärischen Anlageflächen des zweiten Rohrabschnitts übertragen werden. Hieraus ergibt sich eine weitestgehende mechanische Entlastung des Dichtungsrings.
  • Dieser kann, was seine Dimensionierung und Materialauswahl angeht, somit spezifisch auf seine Dichtungsfunktion hin optimiert werden. Insbesondere lassen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung Dichtungsringe verwenden, welche erheblich kostengünstiger sind als die für die eingangs angegebenen gattungsgemäßen Abgasanlagen erforderlichen Dichtungsringe. Durch die mechanische Entlastung des Dichtungsrings ist zudem dessen Verschleiß gemindert; dies führt zu einer besonders dauerhaft dichten Verbindung der beiden Komponenten im Bereich der Kugelzonenverbindung. Dabei ist auch ein Zerlegen der Abgasanlage im Bereich der Kugelzonenverbindung mit anschließendem Wiederzusammenbau selbst dann ohne Beeinträchtigung der Funktion möglich, wenn die Lage der beiden miteinander zu verbinden Komponenten bei dem Wiederzusammenbau der Abgasanlage von der ursprünglichen Lage abweicht. In der Regel ist dabei noch nicht einmal ein Austausch des Dichtungsrings erforderlich, wobei der Dichtungsring, sollte dies doch erforderlich sein, zu minimalen Kosten ausgetauscht werden kann. Besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist die Möglichkeit einer vergleichsweise glatten Außenfläche der Abgasanlage im Bereich der Kugelzonenverbindung, was namentlich bei freiliegenden Abgasanlagen von Motorrädern unter ästhetischen Gesichtspunkten günstig ist. Zudem sind in diesem Falle an die weiteren der Verbindung der beiden Komponenten dienenden Bauteile wie Schellen und dergleichen keine besonderen Anforderungen zu stellen. Insbesondere lassen sich Schellen einsetzen, deren Innenfläche zu der sphärischen Außenfläche der Tulpe korrespondiert, so daß Schelle und Tulpe ohne weiteres in verschiedenen Stellungen vergleichsweise großflächig aneinander anliegen können.
  • Mit besonderen Vorteil läßt sich die vorliegende Erfindung im Falle der Ausführung der Abgasanlage als eine solche für ein Motorrad anwenden. Denn bei Motorrädern muß häufig zum Wechsel des Hinterrades der Schalldämpfer abgenommen werden, was gemäß den vorstehenden Ausführungen im Falle der Ausführung der Abgasanlage nach der vorliegenden Erfindung problemlos und ohne Beeinträchtigung der Funktion nach der anschließenden erneuten Montage des Schalldämpfers möglich ist.
  • In gleicher Weise vorteilhaft ist der Einsatz der vorliegenden Erfindung bei Abgasanlagen für Kraftwagen, wobei hier insbesondere die hervorragenden Eigenschaften hinsichtlich der Dichtigkeit zum Tragen kommen.
  • Lediglich der Vollständigkeit halber ist darauf hinzuweisen, daß die sphärischen Anlageflächen keineswegs zwingend umlaufend vollständig geschlossen sein müssen. Vielmehr können die sphärischen Anlageflächen bei besonders gelagerten Verhältnissen auch unterteilt sein, so daß sich die Kraftübertragung zwischen den miteinander verbundenen Komponenten auf mehrere einzelne Zonen verteilt. Wichtig ist dabei allerdings, daß entsprechend dem Wesen der vorliegenden Erfindung beiderseits des Dichtungsrings eine mechanische Anlage der beiden Rohrabschnitte aneinander über die mit der sphärischen Dichtfläche des ersten Rohrabschnitts in Kontakt stehenden Anlageflächen des zweiten Rohrabschnitts besteht.
  • Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
    • Fig. 1
    im Längsschnitt den hier relevanten Ausschnitt einer Abgasanlage und
    Fig. 2
    vergrößert das maßgebliche Detail X der Fig. 1.
  • Die in der Zeichnung nur ausschnittsweise veranschaulichte Abgasanlage umfaßt zwei - nicht dargestellte - Komponenten, welche im Bereich der Kugelzonenverbindung 1 miteinander verbunden sind. Der einen Komponenten ist dabei ein erster Rohrabschnitt 2 und der anderen Komponente ist ein zweiter Rohrabschnitt 3 zugeordnet.
  • Der erste Rohrabschnitt 2 weist eine tulpenartige Erweiterung 4 auf. Deren Innenfläche 5 ist ausgeführt als sphärische Dichtfläche 6, an welcher ein Dichtungsring 7 anliegt. Der Dichtungsring 7 ist eingelegt in eine sickenartige Vertiefung 8, welche auf der endseitig an den zweiten Rohrabschnitt 3 angeformten, in Form einer Kugelzone 9 ausgeführten Erweiterung umlaufend einrolliert ist.
  • Beiderseits des Dichtungsrings 7 ist die Kugelzone 9 dergestalt ausgeführt, daß ihre Außenflächen Anlageflächen 10 und 11 bildet, die zur flächigen Anlage an der Dichtfläche 5 des ersten Rohrabschnitts 2 bestimmt sind.
  • Zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen den beiden Komponenten der Abgasanlage im Bereich der Kugelzonenverbindung 1 ist eine Kugelschelle 12 vorgesehen, mit welcher die Rohrabschnitte 2 und 3 unter Anlage der Anlageflächen 10 und 11 an der Dichtfläche 5 gegeneinander verspannt werden. Die Außenflächen der tulpenartigen Erweiterung 4 des ersten Rohrabschnitts 2 und der Erweiterung des zweiten Rohrabschnitts 3 im Bereich der Anlagezone 13 für die Kugelschelle 12 sind sphärisch mit einem gemeinsamen, dem Krümmungsmittelpunkt der Dichtfläche 5 und der Anlageflächen 10 und 11 entsprechenden Krümmungsmittelpunkt ausgeführt, um eine gleichmäßige, flächige Anlage der Kugelschelle 12 an den beiden Rohrabschnitten 2 und 3 auch bei unterschiedlichen Winkelstellungen der beiden Rohrabschnitte bezüglich einander zu ermöglichen. Im Bedarfsfalle könnte indessen auch eine Schelle vorgesehen sein, welche an einem der Rohrabschnitte beispielsweise dem zweiten Rohrabschnitt 3 im Bereich der Anlagezone 13 der Erweiterung, an einer konischen oder auf andere geeignete Weise geformten Außenfläche anliegt.

Claims (3)

  1. Abgasanlage für ein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug, umfassend mehrere bezüglich einander justierbare Komponenten, welche im Bereich einer Rohrverbindung in Form einer Kugelzonenverbindung (1) lösbar miteinander verbunden sind, wobei die beiden miteinander verbundenen Rohrabschnitte (2, 3) mittels eines an einer sphärischen Dichtfläche (6) des einen, ersten Rohrabschnitts (2) anliegenden Dichtungsrings (7) gegeneinander abgedichtet sind, wobei der zweite Rohrabschnitt (3) beiderseits des Dichtungsrings (7) zur sphärischen Dichtfläche (6) des ersten Rohrabschnitts (2) korrespondierende sphärische Anlageflächen (10, 11) aufweist, wobei die sphärischen Anlageflächen (10, 11) des zweiten Rohrabschnitts (3) beiderseits des Dichtungsrings (7) flächig an der sphärischen Dichtfläche (6) des ersten Rohrabschnitts (2) anliegen, wobei der erste Rohrabschnitt (2) eine tulpenartige Erweiterung (4) aufweist, deren Innenfläche (5) als sphärische Dichtfläche (6) ausgeführt ist, und wobei der zweite Rohrabschnitt (3) eine Kugelzone (9) aufweist, auf deren Außenfläche beiderseits einer den Dichtungsring (7) aufnehmenden Sicke (8) die beiden sphärischen Anlageflächen (10,11) ausgebildet sind.
  2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasanlage als eine Motorrad-Abgasanlage ausgeführt ist.
  3. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rohrabschnitte (2 und 3) mittels einer Kugelschelle (12) gegeneinander verspannt sind.
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