EP1857652A1 - Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
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- EP1857652A1 EP1857652A1 EP07017552A EP07017552A EP1857652A1 EP 1857652 A1 EP1857652 A1 EP 1857652A1 EP 07017552 A EP07017552 A EP 07017552A EP 07017552 A EP07017552 A EP 07017552A EP 1857652 A1 EP1857652 A1 EP 1857652A1
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- exhaust system
- bellows
- longitudinal side
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- connecting device
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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
- 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
- F01N13/1811—Fixing exhaust manifolds, exhaust pipes or pipe sections to each other, to engine or to vehicle body with means permitting relative movement, e.g. compensation of thermal expansion or vibration
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- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
- F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
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- 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
- F01N2470/00—Structure or shape of exhaust gas passages, pipes or tubes
- F01N2470/12—Tubes being corrugated
Definitions
- the present invention relates to an exhaust system for a motor vehicle having at least one connecting device arranged between two adjacent components of the exhaust system, wherein the connecting device, when a predetermined mechanical stress, i. is bendable in particular in a crash of the motor vehicle, whereby a defined bending of the exhaust system can be introduced.
- the individual components of exhaust systems such as, for example, the front pipe, the primary catalytic converter, the main catalytic converter and the silencer are interconnected by triangular flanges.
- the one flange carries in its corner regions in each case a screw bolt and has the other flange in its corner regions in each case a corresponding receiving opening, so that the bolts pass through the receiving openings and are held by means of nuts.
- connection of two tubes of an exhaust system for motor vehicles, wherein the connection comprises two annular coupling parts and two diametrically arranged spring elements.
- the publication DE 195 26 085 A1 relates to a hinged connection of two pipes of an exhaust system, in which two nested globally flared pipe sections are covered by a clamp-shaped clamping element.
- a connecting element for two exhaust-carrying tubes which has a spherically expanded transition region and a transition region limiting flange connection, the flanges are spaced by means of elastic sleeves.
- the pamphlet shows WO 98/39593 a joint for an exhaust system.
- This joint has two spherical sections, which are peripherally coupled via three identical spring-elastic screw elements.
- an exhaust system for a motor vehicle with at least one arranged between two adjacent components of the exhaust system connecting device is described.
- the connecting device consists of two concentric nested pipe ends with different diameters, wherein one of the pipe ends has an annular groove and two balls are mounted in this groove at diametrically opposite positions.
- the centers of the two balls define a joint axis, so that a defined bending of the exhaust system can be introduced there.
- FR 2 522 726 A is another articulated connection device discloses two pipe ends of an exhaust system, wherein a tube end is widened like a ball and corresponds with a socket-like receptacle of the other tube end, the two tube ends of two plate-like flange halves are surrounded with a conical contact surface and the two flange halves are connected by means of spring-loaded fittings.
- Such joints allow within certain limits, an axial rotation or pivoting of the two tubes of the exhaust system and thus serve for the defined bending of the exhaust system or to compensate for vibrations and tolerances of the exhaust system.
- the connecting device is designed as a tubular bellows, which is formed differently on its two opposite longitudinal sides.
- the connecting device in the event of a crash, a certain bending point and deformation direction or Abknickiolo the exhaust system before.
- a special folding of the exhaust system can optionally be effected.
- the exhaust system can be bent in a crash-induced compression of the motor vehicle so at least one suitable location in a desired direction and thus directed, for example, within the engine compartment in a designated lateral escape space to not affect sensitive areas of the vehicle. This increases the safety of the vehicle occupants and allows a favorable classification in the type damage classification.
- the defined kinking of the exhaust system takes place within a kink angle range of up to approximately 45 degrees to the longitudinal axis of the exhaust system. Because this angular range already allows a significant deformation or shortening of the exhaust system.
- the connecting device can already be curved, this curvature would be amplified in a crash-induced compression of the exhaust system.
- the bellows has on its one longitudinal side a smaller wall thickness than on its other longitudinal side and / or the bellows is provided on its one longitudinal side with a number of notches.
- the pipe ends 1, 1 'of two components of the exhaust system are connected by means of a connecting element 2, which comprises a tubular bellows 11 there, which defines a defined bending when a predetermined mechanical stress is exceeded the exhaust system initiates.
- this bellows 11 is at its two opposite longitudinal sides 12, 12 'differently shaped by the waves 13 are more pronounced on the one longitudinal side 12 of the bellows 11 than the Shafts 13 'on the other longitudinal side 12' of the bellows eleventh
- one longitudinal side 12 in FIG. 1 is designed with a smaller wall thickness
- the other longitudinal side 12 ' is designed with a larger wall thickness.
- the smaller wall thickness of the bellows 11 should not be provided continuously, but only in the region of the outer edges and / or inner edges of the shafts 13 of the bellows 11.
- the one longitudinal side 12 is provided in places with notches 14, whereas the other longitudinal side 12 'has no indentations 14.
- the indentations 14 on the one longitudinal side 12 should in turn be provided in particular in the region of the outer edges and / or inner edges of the shafts 13 of the bellows 11.
- one longitudinal side 12 of the bellows 11 is weakened with respect to the other longitudinal side 12 'of the bellows 11.
- a defined bending of the connecting device 2 of the exhaust system is initiated in the event of a crash occurring strong mechanical stress, which exceeds a predetermined value.
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer zwischen zwei benachbarten Komponenten der Abgasanlage angeordneten Verbindungseinrichtung, wobei die Verbindungseinrichtung beim Überschreiten einer vorgegebenen mechanischen Beanspruchung, d.h. insbesondere bei einem Crash des Kraftfahrzeuges abknickbar ist, wodurch ein definiertes Abknicken der Abgasanlage einleitbar ist.
- Gemäß dem Stand der Technik werden die einzelnen Komponenten von Abgasanlagen wie, zum Beispiel das Vorrohr, der Vorkatalysator, der Hauptkatalysator und der Schalldämpfer durch dreieckförmige Flansche miteinanderverbunden. Dabei trägt der eine Flansch in seinen Eckbereichen jeweils einen Schraubenbolzen und weist der andere Flansch in seinen Eckbereichen jeweils eine korrespondierende Aufnahmeöffnung auf, so dass die Schraubenbolzen durch die Aufnahmeöffnungen hindurchgreifen und mittels Schraubenmuttern gehalten werden.
- Eine solche Verbindung muss den mechanischen und thermischen Beanspruchungen der Abgasanlage über einen größeren Zeitraum standhalten. Nicht zuletzt deshalb stellt die Abgasanlage im Crashfall ein relativ starres System dar, welches sich in Abhängigkeit von den auftretenden Kräften sowie in Abhängigkeit von seiner Gestalt und den Fixierungspositionen an Motor und Karosserie verformt. Dies ist jedoch nachteilig, da gerade im Crashfall eine bestimmte Verformung erwünscht ist, um das Eindringen der Abgasanlage in bestimmte Bereiche des Kraftfahrzeuges zu vermeiden.
- In der Druckschrift
DE 27 46 676 C2 ist eine gelenkige Verbindung zweier Rohre einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge beschrieben, wobei die Verbindung zwei ringförmige Kupplungsteile und zwei diametral dazu angeordnete Federelemente aufweist. - Auch die Druckschrift
DE 195 26 085 A1 betrifft eine gelenkige Verbindung zweier Rohre einer Abgasanlage, bei der zwei ineinander gesteckte kugelförmig aufgeweitete Rohrabschnitte von einem schellenförmigen Spannelement umfasst sind. - Des weiteren ist aus der Druckschrift
ein Verbindungselement für zwei abgasführende Rohre bekannt, welches einen kugelförmig aufgeweiteten Übergangsbereich und eine den Übergangsbereich begrenzende Flanschverbindung besitzt, deren Flansche mittels elastischer Hülsen beabstandet sind.FR 0 399 880 A - Und schließlich zeigt die Druckschrift
ein Gelenk für eine Abgasanlage. Dieses Gelenk weist zwei sphärische Abschnitte auf, die umfangsseitig über drei gleiche federelastische Schraubelemente miteinander gekoppelt sind.WO 98/39593 - In der gattungsbildenden Druckschrift
EP 1 057 984 A2 ist eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer zwischen zwei benachbarten Komponenten der Abgasanlage angeordneten Verbindungseinrichtung beschrieben. Die Verbindungseinrichtung besteht aus zwei konzentrisch ineinander gesteckten Rohrenden mit unterschiedlichen Durchmessern, wobei eines der Rohrenden eine ringförmige Nut aufweist und in dieser Nut an diametral gegenüberliegenden Positionen zwei Kugeln gelagert sind. Dadurch definieren die Mitten der beiden Kugeln eine Gelenkachse, so dass dort ein definiertes Abknicken der Abgasanlage einleitbar ist. - Aus der Druckschrift
ist eine andere gelenkartige Verbindungseinrichtung zwei Rohrenden einer Abgasanlage geoffenbart, wobei ein Rohrende kugelartig aufgeweitet ist und mit einer pfannenartigen Aufnahme des anderen Rohrendes korrespondiert, die beiden Rohrenden von zwei tellerartigen Flanschhälften mit konischer Kontaktfläche umgeben sind und die beiden Flanschhälften mittels federgespannter Verschraubungen verbunden sind.FR 2 522 726 A - Die Druckschrift
US 5,967,565 A beschreibt eine Verbindung für eine Abgasanlage mit konisch bzw. eben ausgebildeten Ringflächen und ringförmigen Pufferelementen, wobei die Ringflächen axial hintereinander liegen und die Pufferelemente jeweils zwischen zwei der Ringflächen angeordnet sind, so dass diese Verbindung als Reaktion auf Motorschwingungen und/oder Fahrbahnunebenheiten eine gewisse Biegebewegung der Abgasanlage ermöglicht. - Darüber hinaus ist in der Druckschrift
US 6,164,067 A ein Verbindungsglied für eine Abgasanlage enthalten, welches ein kugelartig aufgeweitetes Rohrende, ein pfannenartig aufgeweitetes Rohrende, einen Flansch und drei federgespannten Verschraubungen aufweist. Dabei umgibt der Flansch die ineinander angeordneten Rohrenden und wird der Flansch mittels der federgespannten Verschraubungen gehalten, so dass das Verbindungsglied eine gewisse Relativbewegung zwischen den beiden Rohrenden gestattet. - Ferner ist aus der Druckschrift
US 5,340,165 A ein flexibler Verbinder bekannt, der wenigstens eine kugelartige Verbindung der Rohrenden innerhalb eines schützenden zylindrischen Wellenbalges aufweist. - Schließlich zeigt die Druckschrift
US 4,097,071 A eine weitere flexible Verbindung für Abgasrohre, welche ein zylindrisches Rohrende, ein konisches Rohrende sowie ein dazwischen angeordnetes Pufferelement durch eine federgespannte Verschraubung zweier Flanschhälften miteinander verbindet. - Solche Gelenkverbindungen erlauben innerhalb gewisser Grenzen ein axiales Verdrehen oder ein gegeneinander Verschwenken der beiden Rohre der Abgasanlage und dienen somit zum definierten Abknicken der Abgasanlage bzw. zum Ausgleich von Schwingungen und Toleranzen der Abgasanlage.
- Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine weiter verbesserte Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer zwischenbenachbarten Komponenten der Abgasanlage angeordneten Verbindungseinrichtung zu schaffen, welche sich im Crashfall definiert verformt, so dass sichergestellt ist, dass insbesondere der Bereich der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges ohne Beeinträchtigung bleibt.
- Gelöst wird diese Aufgabe, indem die Verbindungseinrichtung als ein rohrförmiger Wellenbalg ausgebildet ist, der an seinen beiden einander gegenüberliegenden Längsseiten unterschiedlich ausgeformt ist. Auf diese Weise gibt die Verbindungseinrichtung im Crashfall eine bestimmte Abknickstelle und Verformungsrichtung bzw. Abknickbewegung der Abgasanlage vor. Weist die Abgasanlage dabei sogar zwei oder mehrere erfindungsgemäße Verbindungseinrichtungen in ihrem Verlauf auf, so kann gegebenenfalls eine spezielle Faltung der Abgasanlage bewirkt werden. Erfindungsgemäß kann die Abgasanlage bei einer crashbedingten Stauchung des Kraftfahrzeuges also an wenigstens einer geeigneten Stelle in einer gewünschten Richtung abgeknickt werden und somit zum Beispiel innerhalb des Motorraumes in einen dafür vorgesehenen seitlichen Ausweichraum geleitet werden, um sensible Bereiche des Kraftfahrzeuges nicht zu beeinträchtigen. Dies erhöht die Sicherheit der Fahrzeuginsassen und erlaubt eine günstige Einstufung bei der Typschadensklassifizierung.
- Idealerweise erfolgt das definierte Abknicken der Abgasanlage innerhalb eines Knickwinkelbereiches von bis zu ca. 45 Grad zur Längsachse der Abgasanlage. Denn dieser Winkelbereich erlaubt bereits eine wesentliche Verformung bzw. Verkürzung der Abgasanlage.
- Vorteilhaft weist der Wellenbalg an seiner einen Längsseite stärker ausgeprägte Wellen auf als an seiner anderen Längsseite. Dadurch kann die Verbindungseinrichtung bereits gekrümmt sein, wobei diese Krümmung bei einercrashbedingten Stauchung der Abgasanlage verstärkt werden würde.
- Besonders vorteilhaft weist der Wellenbalg an seiner einen Längsseite eine geringere Wandstärke auf als an seiner anderen Längsseite und/oder ist der Wellenbalg an seiner einen Längsseite mit einer Anzahl von Einkerbungen versehen. Diese Merkmale bedeuten jeweils eine Schwächung der Verbindungseinrichtung, so dass der Wellenbalg beim Überschreiten der vorgegebenen mechanischen Belastung auf der einen Längsseite aufreißen kann.
- Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine geschnittene Verbindungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; und
- Fig. 2
- eine geschnittene Verbindungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- Gemäß den in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die Rohrenden 1, 1' zweier Komponenten der Abgasanlage mittels eines Verbindungselementes 2 verbunden, welches dort einen rohrförmigen Wellenbalg 11 umfasst, der beim Überschreiten einer vorgegebenen mechanischen Beanspruchung ein definiertes Abknicken der Abgasanlage einleitet.
- Dazu ist dieser Wellenbalg 11 an seinen beiden einander gegenüberliegenden Längsseiten 12, 12' unterschiedlich ausgeformt, indem die Wellen 13 auf der einen Längsseite 12 des Wellenbalges 11 stärker ausgeprägt sind als die Wellen 13' auf der anderen Längsseite 12' des Wellenbalges 11.
- Darüber hinaus ist die eine Längsseite 12 in Fig. 1 mit einer geringeren Wandstärke ausgestaltet, wohingegen die andere Längsseite 12' mit einer größeren Wandstärke ausgestaltet ist. Dabei sollte die geringere Wandstärke des Wellenbalges 11 nicht durchgehend, sondern nur im Bereich der Außenkanten und/oder Innenkanten der Wellen 13 des Wellenbalges 11 vorgesehen sein.
- In Fig. 2 ist die eine Längsseite 12 stellenweise mit Einkerbungen 14 versehen, wohingegen die andere Längsseite 12' keine Einkerbungen 14 aufweist. Dabei sollten die Einkerbungen 14 auf der einen Längsseite 12 wiederum insbesondere im Bereich der Außenkanten und/oder Innenkanten der Wellen 13 des Wellenbalges 11 vorgesehen sein.
- Mittels dieser Merkmale ist die eine Längsseite 12 des Wellenbalges 11 gegenüber der anderen Längsseite 12' des Wellenbalges 11 geschwächt. Dadurch wird bei einer im Crashfall auftretenden starken mechanischen Beanspruchung, welche einen vorgegebenen Wert übersteigt, ein definiertes Abknicken der Verbindungseinrichtung 2 der Abgasanlage eingeleitet.
- Liste der Bezugszeichen:
- 1,1'
- Rohrende
- 2
- Verbindungseinrichtung
- 11
- Wellenbalg
- 12, 12'
- Längsseiten
- 13
- Welle
- 14
- Einkerbung
- L
- Längsachse
Claims (5)
- Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer zwischen zwei benachbarten Komponenten der Abgasanlage angeordneten Verbindungseinrichtung, wobei die Verbindungseinrichtung beim Überschreiten einer vorgegebenenmechanischen Beanspruchung d.h. insbesondere bei einem Crash des Kraftfahrzeuges abknickbar ist, wodurch ein definiertes Abknicken der Abgasanlage einleitbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindungseinrichtung (2) als ein rohrförmiger Wellenbalg (11) ausgebildet ist, der an seinen beiden einander gegenüberliegenden Längsseiten (12, 12') unterschiedlich ausgeformt ist. - Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das definierte Abknicken der Abgasanlage innerhalb eines Knickwinkelbereiches von bis zu ca. 45 Grad zur Längsachse (L) der Abgasanlage erfolgt.
- Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenbalg (11) an seiner einen Längsseite (12) stärker ausgeprägte Wellen (13) aufweist als an seiner anderen Längsseite (12').
- Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenbalg (11) an seiner einen Längsseite (12) eine geringere Wandstärke hat als an seiner anderen Längsseite (12').
- Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenbalg (11) an seiner einen Längsseite (12) mit einer Anzahl von Einkerbungen (14), versehen ist.
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