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CN101769191B - 法兰连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车的内燃机的排气系统的法兰连接(1)，用于将排气系统的管体(4)连接到其它构件(5)上，其包括在管体(4)的末端区域形成的管喇叭口(2)以及环形法兰(3)，该环形法兰(3)在管喇叭口(2)远离其它构件(5)的一侧围绕管体(4)，并且包括多个用于连接其它构件(5)的紧固点(6，7)。如果法兰(3)和其它构件(5)之间的表面轮廓(8)的形状可以在法兰连接(1)处于组装状态时使法兰连接点(6，7)之间的表面压力均化，就可以改进法兰连接(1)的气密性。

Description

法兰连接装置
技术领域
本发明涉及一种机动车的内燃机的排气系统的法兰连接装置。
背景技术
排气系统的法兰连接装置用于将排气系统的管体与其它构件连接，其中其它构件可以是排气系统的其它构件或者是该内燃机的其它构件。在一些申请中，排气系统的管体的末端区域可以包括管喇叭口，例如是具有加宽横截面的末端部分。适用于这种情况的法兰连接装置还包括环形法兰，其在远离其他组件的管喇叭口一侧围绕所述管体，其中该法兰包括多个用于螺纹连接到其它组件的贯穿通孔。这样的法兰连接装置例如可以在排气系统与排气涡轮增压器的涡轮的连接中发现。由于空间的原因，可能需要使用仅包含两个径向相对布置的用于螺纹连接的贯穿通孔的法兰。已知这种类型的法兰连接装置可能会发生泄漏，致使废气可能在法兰连接装置的区域从排气系统中泄漏。另外，由于交变的载荷或震动，会产生相对的移动以及由此而产生磨损。
发明内容
本发明涉及一种前面所述的该类法兰连接装置的改进的实施方式，用以解决存在的问题，其优选特征为具有改善的气密性。
根据本发明，这一问题通过独立权利要求的技术方案来解决。从属权利要求的技术方案为改进的实施方式。
本发明基于这样的总体构思，即在法兰与其它的非平坦的构件之间形成至少一个表面轮廓，其为二维的，而非三维的，这样尤其是在法兰连接装置的组装状态下，在紧固点之间实现表面压力的均化。通过这样做，本发明利用平坦的表面轮廓内相邻的紧固点之间相对大的距离实现了，在紧固点区域的两个相互邻接的构件之间的表面压力高于相邻的紧固点之间的压力。通过偏离一个平坦的表面轮廓的方式来形成表面轮廓，相邻的螺纹连接点之间的表面压力将增加，其使得表面压力均化。通过圆周方向的相对的表面压力，获得了法兰连接装置的改善的密封效果。
特别形成的表面轮廓可以在法兰和管喇叭口之间或者管喇叭口和其它构件之间设置或者具体化。
根据一个优选的实施例，表面轮廓可以如此形成，从而使得处于组装状态的法兰可以弹性形变，从而可以获得所需要的螺纹连接点之间的表面压力的均化作用。这个更进一步的改进利用了以下事实，即对于具有平坦接触表面的法兰连接装置，主要因为法兰在建立连接例如当紧固螺纹连接点的时候，受到弹性形变的作用，从而产生了变化的表面压力。通过按照建议形成表面轮廓，这一形变可类似于相反于先前的，以使得在紧固过程例如紧固螺纹连接中获得的法兰形变被抵消，从而导致了所需要的紧固点之间的表面压力的均化。
这里所达到的“均化”不应被理解为绝对的，而是相对于传统的具有平坦表面轮廓的法兰连接装置来说的。事实上接触表面的等压线将以闭合轮廓的形式自己建立，在平坦法兰的情况下，其在表面轮廓的内部可以径向移动，而在圆锥形法兰的情况下，可以轴向移动。
该特别形成的表面轮廓可以在管喇叭口上和/或在法兰上和/或在其它构件上形成。可选择地，该表面轮廓还可以形成于被设置在管喇叭口和法兰之间的中间环上。在这样的中间环的帮助下，现在已有的法兰连接装置可被改良为本发明的法兰连接装置，即在具有特殊形状的中间环的帮助下，现有的法兰连接装置的气密性得到改善。
中间环可以包括例如连接部分，中间环通过连接部分可以在紧固点结合。结果，中间环在法兰连接装置上的结合被简化。连接部分例如限定了一个相对位置，尤其是中间环和法兰连接装置的其它构件之间的相对转动的位置。
本发明的其他重要的特征和优点可由从属权利要求、附图以及参照附图的相应的附图说明中得到。
可以理解的是，上述提到并且将在下面仍将表述的特征不仅仅可用于所述的相应的组合，其还可以用于其它的组合或者是独自应用，这些都没有超出本发明的范围。
附图说明
本发明的优选的实施例在附图中示出并在下面的说明中进行了更加详细的解释，其中相同的附图标记相同的或相似的或功能相同的部件。
以下，象征性的示出：
图1-5组装前的法兰连接装置的不同实施方式的高度简化的侧视图，
图6如图1-5中的法兰连接装置在组装状态时的侧视图，
图7-9组装前的具有中间环的法兰连接装置的不同实施方式的侧面图，
图10如图7-9中的法兰连接装置在组装状态时的侧视图，以及
图11中间环的透视图。
具体实施方式
根据图1-10，一个法兰连接装置1，其形成了内燃机的排气系统(未在此处示出)的一部分，其包括管喇叭口2以及环形法兰3。排气系统内的法兰连接装置1，可以和其相应的内燃机一起设置在机动车内部，用于将排气系统的管体4连接到排气系统的其它构件5上。构件5基本上可以是任意的其它构件，例如内燃机的构件。然而，法兰连接装置1更优选用于连接管体4与排气系统构件5。优选的而非限制性的，构件5是排气涡轮增压器的涡轮，排气系统或者排气系统的管体4与其连接。为此，管喇叭口2与涡轮即构件5的出口或者入口连接。管喇叭口2形成于管体4的末端区域。这里的术语“管喇叭口”指的是管体4的轴向末端部分，其包括以圆形方式向着管体4的末端面扩展的内部横截面。
法兰3是环形的并且设置在管喇叭口2的另一侧上，其远离管体4的其它构件5，其中法兰3同轴包围管体4。法兰连接装置1包括至少两个相互间隔的紧固点，其优选相对设置。在该实例中，这些紧固点通过贯穿通孔6以及螺纹连接7形成，即通过螺纹连接点6-7。因此，该实例中的法兰3包括多个贯穿通孔6，通过其法兰3可以螺纹连接到其它的构件5。相应的螺纹连接在图中通过点划线示出并被指定附图标记7。在图1-5和7-9所示出的这些螺纹连接7并没有被紧固。因此，这些图分别示出法兰连接装置1未组装的状态。仅在图6和10所示的螺纹连接7是被紧固的。因此，这些图示出法兰连接装置1的已完成组装的状态。值得注意的是，在所示出的实施方式中，法兰3使管喇叭口2在其外部边缘轴向紧靠构件5，其中优选形成由管喇叭口外部边缘的壁厚决定的轴向间隙15。这样的轴向间隙15并未落入基于合适构型的优选的实施例。对于最适宜的造型，法兰3直接与构件5邻接。这有利于组装，因为螺纹连接可以在切断瞬间起作用。一旦各自的螺纹连接工具将法兰连接装置推向支撑物，紧固时刻会很快出现并达到各自设置的切断瞬间。
在所示出的优选实施例中，相应的法兰3只有两个贯穿通孔6，从而最终仅有两个螺纹连接7或者两个螺纹连接点7。这两个贯穿通孔6之后被径向相对地设置于法兰3上。原则上，法兰连接装置1还可以在法兰3上具有多于两个的贯穿通孔6。可替换地，其它的紧固设施也是可以采用的，例如肘节杆或者类似的设施。
在法兰3和其它构件5之间形成有表面轮廓8，其具有衍生自二维平面的三维形状。在图1至5和7至9的全部图中，为了更好的理解，表面轮廓8的曲率被明显放大。这种情况形成的表面轮廓8使得在根据图6和10的法兰连接装置1的组装状态下，由贯穿通孔6或者螺纹连接7限定的螺纹连接点之间的表面压力均化。如图1-3和7-9的实施例，该表面轮廓8在法兰3和管喇叭口2之间形成或设置。与之相比，图4和5的实施例中的表面轮廓8在管喇叭口2和其它构件5之间形成或设置。
另外，图1-5和7-9的每一幅图都只示出了在两个螺纹连接7之间面向观察者的一侧。很明显，螺纹连接7之间远离观察者一侧的相应的形状也可以呈现。相对于两个螺纹连接7定位于其中的对称面，表面轮廓8优选为镜面对称。
单个来说，图1所示的实施例中表面轮廓8在面向管喇叭口2一侧形成于法兰3上。图2所示的实施例中表面轮廓8在面向法兰3的一侧形成于管喇叭口2上。图3所示的实施例中表面轮廓8在面向管喇叭口2一侧形成于法兰3上并在面向法兰3一侧形成于管喇叭口2上。图4所示的实施例的表面轮廓8在面向管喇叭口2一侧形成于其它构件5上。图5所示实施例的表面轮廓8在面向其它构件5一侧形成于管喇叭口2上。很明显，表面轮廓8的其它的形式和组合的设置也是可能的。
在所有示出的实施例中表面轮廓8实际上形成为，当螺纹连接7紧固是，即法兰连接装置1处于组装状态时，法兰3可弹性变形，从而可获得所需要的在螺纹连接点6，7之间的表面压力的均化。然而，在将要螺纹连接在一起的构件之间的平坦的轮廓的情况下，在该例中是在法兰3和管喇叭口2之间以及在管喇叭口2和其它构件5之间，螺纹连接7可以导致法兰3的弹性形变，其在螺纹连接6，7之间获得并使得表面压力降低，这里阐述的螺纹连接点6，7之间的表面轮廓导致在组装过程中或者当紧固螺纹连接7时螺纹连接点6，7之间的表面压力的增加，这与由法兰3的弹性形变导致的螺纹连接点6，7之间的表面压力的减少或多或少的相抵消。
表面轮廓8可以如此形成，在图1，3，5，7和9中在螺纹连接点6，7之间朝着管喇叭口2中凸地弯曲，在图5中朝着其它构件5中凸地弯曲，在图2，3，4，8和9中朝法兰3中凸地弯曲。在这样的例子中该表面轮廓8的凸起的弧线非常均匀地并且“逐渐地”形成。关于穿过螺纹连接点7中间并垂直于螺纹连接点7所在平面的平面，其以镜面对称的方式形成。更优选的图1-5和7-9所示的曲线被放大或者被显著地增强。
然而，在图1-6的实施例中，该表面轮廓8被体现或形成于法兰3、管喇叭口2和其它组件5中的至少一个组件上，图7-10示出的实施例中该表面轮廓8被体现或形成于中间环9上。中间环9被设置在管喇叭口2和法兰3之间。因此，处于组装状态的时候，法兰通过中间环9在管喇叭口2上支撑其自身。图7所示的实施例中表面轮廓8形成于中间环9的面向管喇叭口2的一侧上。图8示出一种形式，其中该表面轮廓8形成于中间环9的面向法兰3的一侧上。图9示出的实施例中该表面轮廓8形成于中间环9的面向管喇叭口2的一侧以及面向法兰3的一侧。很显然，图7至10中的实施例也可以与图1至6中的实施例相结合。
根据图7-11的中间环9，可以包括连接部件10，通过连接部分10中间环9可以与螺纹连接7相结合。这些连接部件10突出至贯穿通孔6的区域内，并且可以具有合适的凹陷，以使得螺纹连接7可以穿过贯穿通孔6以及凹陷11。中间环9可以例如是以具有一定形状的金属薄板部分的形式而体现或者制造。凹陷11仅示范性地示出。连接部件10还可以通过其它合适的方式来体现。
根据图1-10，管喇叭口2可以在面向法兰3的一侧在其外侧形成圆锥形。作为补充，法兰3的贯穿通孔12，管体4通过其贯穿环形法兰3，也可以形成圆锥形。由此，管喇叭口2包括外部锥体13，法兰3包括内部锥体14。为了使中间环9和在法兰3与管喇叭口2之间的接触区域能更好的配合，根据图11的中间环9也可以形成圆锥形。为了实现所需要的表面轮廓8，中间环9在其圆周方向可以具有不同的壁厚。在这种情况下，这一壁厚在圆周方向从螺纹连接点6，7开始增加，然后在到达下一个或者其它的螺纹连接点6，7后再降低。由此，产生了实现表面轮廓8所需的曲线。实际上，该中间环9在其锥形区域具有一个内圆锥和一个外圆锥。

Claims (10)

1.一种机动车的内燃机的排气系统的法兰连接装置，用于将排气系统的管体(4)连接到排气系统或者内燃机的其它构件(5)上，其具有
-管喇叭口(2)，在管体(4)的末端区域上形成，
-环形法兰(3)，在远离其它构件(5)的管喇叭口(2)的一侧围绕管体(4)，并且包括多个用于连接其它构件(5)的紧固点(6，7)，
-法兰(3)与其它构件(5)之间的表面轮廓(8)成一定的形状，从而在组装状态时其使得紧固点(6，7)之间的表面压力均化，
其特征在于，所述的表面轮廓(8)形成于设置在管喇叭口(2)和法兰(3)之间的中间环(9)上，用于实现表面轮廓(8)的中间环(9)包括在其圆周方向上不同的壁厚。
2.根据权利要求1所述的法兰连接装置，其特征在于，所述的表面轮廓(8)使得法兰(3)在处于组装状态时以一定的方式产生弹性形变，从而使紧固点(6，7)之间的表面压力均化。
3.根据权利要求1所述的法兰连接装置，其特征在于，所述的表面轮廓(8)在紧固点(6，7)之间朝向管喇叭口(2)和/或朝向其它的构件(5)和/或朝向法兰(3)中凸地弯曲。
4.根据权利要求1所述的法兰连接装置，其特征在于，所述的中间环(9)包括连接部件(10)，通过该连接部件所述中间环能够在紧固点(6，7)结合。
5.根据权利要求1或4所述的法兰连接装置，其特征在于，所述的中间环(9)是一成形的金属薄板部件。
6.根据权利要求1或4所述的法兰连接装置，其特征在于，所述的中间环(9)具有锥形形状。
7.根据权利要求1所述的法兰连接，其特征在于，所述的中间环(9)在其圆周方向上的壁厚从螺纹连接点(6，9)开始增加，直至相邻的螺纹连接点(6，9)后再次降低。
8.根据权利要求1所述的法兰连接装置，其特征在于，所述的法兰(3)包括两个紧固点(6，7)，其相互之间位于径向相对的位置。
9.根据权利要求1所述的法兰连接装置，其特征在于，所述的法兰(3)在其朝向管喇叭口(2)的一侧包括内部锥体(14)。
10.根据权利要求1所述的法兰连接装置，其特征在于，所述的紧固点的每一个都通过用于螺纹连接(7)与形成于法兰(3)上其它构件(5)的贯穿通孔(6)而形成。
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