DE19964223B4

DE19964223B4 - Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung

Info

Publication number: DE19964223B4
Application number: DE19964223A
Authority: DE
Inventors: Günther Ebinger; Alexander Roser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2019-05-13
Also published as: DE19964222B4; DE19964223A1; DE19964222A1; DE19964221B4; DE19964221A1

Abstract

Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, über die die Flansche schwenkbeweglich und/oder dichtend in eine einer Solllage der zu verbindenden Strangteile entsprechende Stellung federnd vorgespannt sind und die als bei geschlossenem Abgasstrang auf diesen aufsetzbare, einstückige, die Flansche in Spannrichtung federnd beaufschlagende Klammer ausgebildet ist, deren über einen Steg verbundene und in Armen auslaufende, bogenförmige Klammerschenkel die gegenüberliegenden Flanschseiten übergreifen und in in Umfangsrichtung beabstandeten Spannbereichen über Abstützungen die gegenüberliegenden Flanschseiten beaufschlagen, dadurch gekennzeichnet, dass von den jeweils einander gegenüberliegenden Klammerschenkeln (13, 14) die einander entsprechenden Arme (24 bzw. 25) an ihren vom Steg (12) abgelegenen, freien Enden über Spannlaschen (28, 29) lösbar verbunden sind, die von den Enden der dem einen, ersten Klammerschenkel (13) zugeordneten Armen ausgehend jeweils in Richtung auf den entsprechenden Arm des anderen, zweiten Schenkels (14) abgewinkelt sind und in gegen diesen eingeschlagenen, hakenförmig gekrümmten Endbereichen (30) auslaufen, welche eine den Enden der...

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Schwingungsentkoppelnde Flanschverbindungen sind aus der Praxis bekannt und werden insbesondere zwischen Teilen des Abgasstranges vorgesehen, die, zueinander gelenkig beweglich, dichtend zu verbinden sind. Auf solche Flanschverbindungen wirken teilweise erhebliche Kräfte, da der Abgasstrang mit dem Motor des Fahrzeuges gekoppelt ist und als vom Motor abragendes Teil aufgrund seiner ebenfalls elastisch beweglichen Halterung gegenüber dem Rahmen bzw. der Karosserie des Fahrzeuges mit dem Motor eine Einheit bildet, die auch zur Lagestabilisierung des Motores innerhalb des Fahrzeuges beiträgt. Dies bedingt eine entsprechend stabile Ausbildung der Flanschverbindung sowie auch eine Ausgestaltung, durch die Winkelfehler und Montagetoleranzen kompensiert werden sowie auch Schwingungen der Abgasanlage abgefangen werden können. Um diesbezüglich eine gewisse Entkopplung in der Flanschverbindung zu erreichen, wird diese federnd verspannt.
Hierzu ist es aus der DE 44 44 550 A1 bekannt, tellerfederartige, die Flansche über ihren Umfang umschließende und daher nicht in den geschlossenen Abgasstrang einsetzbare Spannelemente zu verwenden, die ihrerseits unter entsprechender Vorspannung zu einer Spannvorrichtung verbunden werden, wobei die Verbindung über in Richtung des Abgasstranges sich erstreckende, mit einem der Spannelemente einstückige und gegenüber dem anderen Spannelement verhakbare Laschen erfolgt, so dass der Grad der elastischen Nachgiebigkeit vorwiegend von der Federhärte der tellerfederartigen, ringförmig geschlossenen Spannelemente abhängt. Derartige Spannvorrichtungen sind zwar in ihrer Funktion zufriedenstellend, bedingen aber einen relativ hohen Bedarf an teurem Federstahl und können auch nicht in den geschlossenen Abgasstrang eingesetzt werden, so dass beispielsweise bei Beschädigung oder Versagen der Spannelemente oder der Notwendigkeit, Teile des Abgasstranges auszuwechseln, hohe Reparaturkosten entstehen. Darüber hinaus bedingt die voll umschließende Bauweise auch einen relativ großen Raumbedarf, so dass ungeachtet des funktional durchaus befriedigenden Ergebnisses solcher Spannvorrichtungen ein Bedarf für Spannvorrichtungen gegeben ist, die ihrerseits in den geschlossenen Abgasstrang einsetzbar sind.
Nicht in den geschlossenen Abgasstrang einzusetzen sind auch mehrteilige Rohrverbindungen gemäß der DE 196 46 125 A1 , bei denen ein zwischen die zu verbindenden Rohrenden eingreifender Zentrierring vorgesehen ist, der in einem die zu verbindenden Rohrenden radial beabstandet umschließenden Hüllrohr liegt und gegen den sich in den Ringspalt zum Hüllrohr axial einfuhrbare und unter Verspannung radial aufspreizende Dichtringpakete ab stützen, wobei die axiale Verspannung über von beiden Stirnseiten in das Hüllrohr einfuhrbare und gegenüber dem Hüllrohr verrastbare Spannringe erfolgt.
In den geschlossenen Abgasstrang einsetzbare Spannvorrichtungen, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigt und aus der DE 197 28 973 A1 bekannt sind, sind als einstückige, U-förmige Spannklammern ausgebildet, deren bogenförmige Klammerschenkel in ihrem Scheitelbereich über einen Steg verbunden sind und gegenüberliegend gegabelt jeweils frei in zwei Armen auslaufen. Von der Seite aufgeschoben umgreifen die bogenförmigen Klammerschenkel den Abgasstrang beidseitig, wobei sich die Klammerschenkel zentrierend und axial verspannend jeweils auf einer der einander gegenüberliegenden Flanschseiten abstützen. Die Beaufschlagung der zu verspannenden Flansche über die sich jeweils entsprechenden Arme der Klammerschenkel erfolgt in Spannbereichen, die in Längsrichtung der Arme, also in Umfangsrichtung versetzt sind, wobei die Arme im jeweiligen Spannbereich als Abstützung eine Ausprägung oder dergleichen aufweisen, durch die auch der für die Federwirkung notwendige Freigang zwischen dem jeweiligen Flansch und dem gegen diesen abgestützten Arm erreicht wird.
Bei einer weiteren bekannten Flanschverbindung mittels einer federnden Spannvorrichtung ( DE 41 01 849 A1 ), die seitlich auf einen über Flansche zu verbindenden Leitungsstrang aufzusetzen ist, sind vier Arme vorgesehen, die paarweise, sich seitlich der Leitungsteile erstrecken, den axial gegenüberliegenden Flanschseiten zugeordnet sind, wobei zwischen den Armenden Stegverbindungen vorgesehen sind, welche einerseits durch axia le Verbindungsstege zwischen den auf gegenüberliegenden Flanschseiten liegenden, sich jeweils entsprechenden Armen und andererseits, am jeweils anderen Armende, durch querlaufende Verbindungsstege zwischen den auf gleichen Flanschseiten liegenden, sich entsprechenden Armenden gebildet sind. Es entsteht so eine durchlaufende, in sich geschlossene klammerartige Spannvorrichtung, bei der die jeweils einander entsprechenden Verbindungsstege über Hilfsklammern zusätzlich gegeneinander zu verspannen sind, um einen sicheren Halt zu erreichen und die Spannkraft zu erhöhen.
Bei einer weiteren schwingungsentkoppelnden Flanschverbindung ( DE 35 03 148 C2 ) ist die Spannvorrichtung durch einzelne, aufgetrennte Ringfederelemente gebildet, deren ihrer Trennstelle zugeordnete, einander gegenüberliegende Enden sich auf den gegenüberliegenden Seiten der miteinander zu verbindenden Flansche abstützen und diese axial gegeneinander verspannen. Durch die Auswahl solcher Ringfederelemente und ihrer Verteilung längs des Flanschumfanges ist bei dieser Lösung zwar eine große Flexibilität hinsichtlich der Größe und der Verteilung der Spannkräfte längs des Umfanges der Flanschverbindung zu erreichen, der montagemäßige Aufwand ist bei einer derartigen Ausgestaltung aber erheblich, zumal gegebenenfalls Ringfedern unterschiedlicher Spannkraft einzusetzen sind, oder mit einer unterschiedlichen Verteilung der Ringfedern über den Umfang gearbeitet werden muß. Zudem setzt eine solche Lösung auch eine entsprechende Zugänglichkeit sowie ausreichenden Raum für die verhältnismäßig voluminösen Ringfedern voraus.
Desweiteren sind Flanschverbindungen bekannt ( DE OS 26 14 477 ; DE 43 17 256 C2 ), bei denen die zu verbindenden Flansche in ihrer Montagestellung einen im Querschnitt trapezförmigen, sich nach außen verjüngenden Ringbund bilden, der über axial beaufschlagende Spannelemente oder über eine in Umfangsrichtung zu verspannende Rohrschelle mit entsprechend geneigten Flanken zusammengehalten ist.
Schließlich ist aus der US 2,240,078 eine Spannvorrichtung für kugelgelenkig verbundene Rohre, insbesondere Glasrohre bekannt, die eine auf die Rohre seitlich aufschiebbare, die Kugelgelenkverbindung übergreifende einstückige, aus Federstahl bestehende Klammer umfasst. Die Klammer weist in Verlaufsrichtung der Rohre, also axial beabstandet, von einem gemeinsamen Steg ausgehend auseinandergespreizt verlaufende Klammerschenkel auf, die jeweils gegabelt sind, mit ihren Gabelarmen die Rohre jeweils auf einer der gegenüberliegenden Kugelgelenkseiten übergreifen und die in verspanntem Zustand gegen flanschartige, einander gegenüberliegende Stützflächen der Kugelgelenkverbindung anliegen.
Die Verspannung der Klammerschenkel erfolgt über Spannschrauben, die jeweils einander entsprechende Arme der auseinandergespreizten Klammerschenkel verbinden und die, bezogen auf die Rohrachse, einander diametral gegenüberliegen und die Arme in deren längsmittlerem Bereich durchsetzen sowie entgegen der beim Aufschieben der Klammer auf den Rohrstrang gegebenen Spreizung verspannen.
Durch die Erfindung soll eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung der eingangs genannten Art dahingehend ausgestaltet werden, dass ungeachtet der Möglichkeit einer individuellen Festlegung der Spannkraft für einzelne Spannbereiche hohe Spannkräfte aufgebracht werden können, und dies bei guten Montagevoraussetzungen.
Erreicht wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1, demzufolge von den jeweils einander gegenüberliegenden Klammerschenkeln einander entsprechende Arme an ihren vom Steg abgelegenen Enden miteinander verbunden werden. Dies geschieht über eine Rastverbindung, die unter Montagegesichtspunkten leicht zu beherrschen ist und die dadurch gebildet ist, dass jeweils das Ende des einem ersten Klammerschenkel zugeordneten Armes in eine in Richtung auf den entsprechenden Arm des anderen, zweiten Klammerschenkels abgewinkelte Lasche übergeht, die in einem hakenförmig gekrümmten Ende ausläuft und ihrerseits gegenüber diesem, dem zweiten Klammerschenkel zugehörigen Arm rückfedernd verhakbar ist, so dass die Rastverbindung einfach herzustellen ist und mit der Klammer einstückig zugeordneten Teilen erreicht wird.
In Verbindung mit einer solchen Lösung ist es von Vorteil, wenn die den Klammerschenkeln zugeordneten Abstützungen beiderseits der quer zu den Armen verlaufenden Längsmittellinie des Abgasstranges im Bereich der Flanschverbindungen liegen, wobei die Abstützungen bevorzugt ausgestellten, den Flansch beaufschlagenden Zungen zugeordnet sein können, so dass über die Bestimmung der Zungenquerschnitte das Verhältnis der Spannkräfte in den einzelnen Abstützungen zusätzlich beeinflussbar ist. Insbe sondere lässt sich durch die Gestaltung der Abstützungen auch sicherstellen, dass die Arme der Klammerschenkel gegenüber den benachbarten Flanschseiten einen für Federbewegungen ausreichenden Freigang aufweisen.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung mit weiteren Merkmalen nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
1 den grundsätzlichen Aufbau einer Spannvorrichtung zur schwingungsentkoppelnden Flanschverbindung im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, wobei die über die Flanschverbindung zu koppelnden, die Flanschen tragenden Teile als Rohrteile strichliert angedeutet sind,
2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in 1,
3 eine erfindungsgemäße Ausgestaltungsform einer Spannvorrichtung gemäß 1, wobei die Arme der die Flansche von gegenüberliegenden Seiten beaufschlagenden und gegeneinander verspannenden Klammerschenkel im Bereich ihrer vom Steg abgelegenen Enden miteinander verbunden sind,
4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV in 3, und
5–8 Beispiele für Flanschgestaltungen im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, auf die Spannvorrichtung gemäß der Erfindung ansetzbar sind.
Die 5 bis 8 zeigen in schematisierter Darstellung Schnitte durch einen Teilbereich eines Abgasstranges 1 eines Kraftfahrzeuges, wobei der Abgasstrang 1 Strangteile 2, 3 umfasst, die durch Rohrabschnitte gebildet sind und die jeweils im Endbereich ausgestellte Flansche 4, 5 aufweisen, die über Spannvorrichtungen, die im grundsätzlichen Aufbau der in 1 und 2 gezeigten Ausführung entsprechen und in erfindungsgemäßer Ausgestaltung einen Aufbau gemäß 3 und 4 haben, zu verspannen und relativ zueinander zu positionieren sind.
Die Flansche 4, 5 können, wie in den 5 bis 8 gezeigt, in unterschiedlicher Weise ausgestaltet und über Dichtungen 6 gegeneinander abgestützt sein (5 bis 7). Eine weitere Ausgestaltung zeigt 8, bei der die Flansche 4, 5 als gesonderte, die Strangteile 2, 3 umschließende Ringe ausgebildet sind, die sich gegen entsprechend aufgeweitete Bereiche der Strangteile 2, 3 abstützen, wobei die Strangteile 2, 3 gemäß 8 im Überdeckungsbereich zwischen den Flanschen 4, 5 eine dichtende Kugelverbindung 7 bilden.
In den 1 und 2 ist ein grundsätzlicher Aufbau einer Spannvorrichtung 10 dargestellt, die als einstückige Spannvorrichtung ausgebildet ist und in ihrer Zuordnung zu den zu verbindenden Strangteilen in 2 gezeigt ist, wobei diese Strang teile 2, 3 und die diesen zugeordneten Flansche 4, 5 strichliert angedeutet sind.
Die als einstückige Klammer 11 ausgebildete Spannvorrichtung 10 zur Herstellung der schwingungsentkoppelnden Verbindung zwischen den Strangteilen 2, 3 bzw. deren Flanschen 4, 5 ist seitlich auf die Flansche 4, 5 aufschiebbar, so dass der Abgasstrang 1 zum Aufsetzen der Spannvorrichtung 10 nicht aufgetrennt werden muß.
Die in 1 und 2 gezeigte Spannvorrichtung 10 ist als einstückige Klammer 11 gestaltet und weist einen Klammersteg 12 auf, über den die Klammerschenkel 13 und 14 verbunden sind, die die Flansche 4 und 5 auf ihren voneinander abgewandten Seiten beaufschlagen und gegeneinander verspannen. Die Klammerschenkel 13 und 14 sind in der Draufsicht U-förmig gestaltet und weisen zwei vom Steg 12 abragende Arme 15, 16 auf, die die als Rohre ausgebildeten Strangteile 2, 3 seitlich übergreifen und sich auf den zugehörigen, strichliert angedeuteten Flanschen 4, 5 abstützen. Bezogen auf die zum Steg 12 parallele Längsmittelebene 17 der Strangteile 2, 3 stützen sich die Arme 15, 16 der Klammerschenkel 13 bzw. 14 im vom Klammersteg 12 abgelegenen Bereich ab, wobei die entsprechenden Spannbereiche den vom Steg abgelegenen Enden der Arme 15, 16 zugeordnet sind, die Abstützungen 18, 19 tragen.
Zwischen den Armen 15, 16 liegt im Bereich des Klammerstege 12 ein weiterer Spannbereich der Klammer 11, der durch die Abstützung 20 symbolisiert ist. Die drei Abstützungen 18 bis 20 lie gen damit symmetrisch zu einer zum Steg 12 senkrechten Längsmittelebene 22 und in etwa gleichem Winkelabstand zueinander.
Die Klammer 11 ist bezüglich des freien Abstandes zwischen den freien Enden der einem Klammerschenkel 13 bzw. 14 und zugeordneten Arme 15, 16 so bemessen, dass dieser gleich, bevorzugt geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Strangteile 2, 3, die vom jeweiligen Klammerschenkel 13 bzw. 14 übergriffen werden, so dass sich auch eine Sicherung für die auf den Abgasstrang aufgesteckte Klammer ergibt, ungeachtet dessen, dass die Klammer 11 seitlich aufgeschoben ist.
Als Material findet für die Klammer 11 bevorzugt Federstahlblech Verwendung.
In den 3 und 4 ist eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Spannvorrichtung 10 gezeigt, wobei die Klammer mit 23 bezeichnet ist und bezüglich entsprechender Teile gleiche Bezugszeichen wie in 1 Verwendung finden.
Die ebenfalls einstückige Klammer 23 mit ihrem Steg 12 und ihren Klammerschenkeln 13 und 14 weist bezüglich der Klammerschenkel 13 und 14 jeweils Arme 24 und 25 auf, die zueinander beabstandet sind und bezogen auf den jeweiligen Klammerschenkel 13 bzw. 14 sich beiderseits des jeweiligen Strangteiles 2 bzw. 3 erstrecken. In diesem Ausführungsbeispiel sind den Armen 24, 25 jeweils Abstützungen 26, 27 zugeordnet, die beiderseits der stegparallelen Längsmittelebene 17 liegen und die in Richtung auf das jeweilige Strangteil 2 bzw. 3 bzw. den entsprechenden Flansch 4 bzw. 5 zum Arm 24 bzw. 25 versetzt liegen, so dass der Freigang der Arme 24 bzw. 25 zum Flansch 4 bzw. 5 gegeben ist.
Die Arme 24, 25 laufen bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform nicht frei aus, sondern sind im Bereich ihrer vom Steg 12 abgewandten Enden gegeneinander verspannt. Diese Verspannung erfolgt über eine dem jeweiligen Schenkelarm 24, 25 zugeordnete Spannlasche, die mit 28 bzw. 29 bezeichnet ist und die im dargestellten Ausführungsbeispiel von den Armen des Klammerschenkels 13 ausgeht und in Richtung auf den Klammerschenkel 14 abgewinkelt ist, wobei jede der Spannlaschen 28, 29 einen eingeschlagenen Endbereich 30 aufweist. Dieser Endbereich 30 ist hakenförmig gekrümmt und übergreift in verrastetem Zustand mit seinem Hakenende das freie Ende des jeweils zugehörigen Armes 24 bzw. 25 des Klammerschenkels 14.
Diese anhand der Klammer 23 erläuterte Hakverbindung im Bereich der freien Enden der Arme 24, 25 erhöht die Stabilität und ermöglicht die Beherrschung höherer Spannkräfte, wobei durch die Wahl der Hebellängen der Abstützungen 26, 27 einerseits zum jeweiligen Arm 24 und 25 und andererseits zum jeweils benachbarten Armende, also zum Steg 12 bzw. zur jeweiligen Spannlasche 27, 28 die jeweiligen Spannkräfte weitgehend unabhängig voneinander individuell vorgegeben werden können.
Die Spannlaschen 28, 29 ermöglichen in Verbindung mit dem eingebogenen Endbereich zudem eine einfache Montage, wobei durch die Einbiegung des Endbereiches 30 eine Führungsbahn geschaffen wird und nach Überfahren des Endbereiches durch die in entspre chender Länge ausgeführten Arme 24, 25 durch Rückfederung der Spannlasche 28, 29 deren Spannstellung auch gesichert ist.

Claims

Spannvorrichtung für eine schwingungsentkoppelnde Flanschverbindung im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen, über die die Flansche schwenkbeweglich und/oder dichtend in eine einer Solllage der zu verbindenden Strangteile entsprechende Stellung federnd vorgespannt sind und die als bei geschlossenem Abgasstrang auf diesen aufsetzbare, einstückige, die Flansche in Spannrichtung federnd beaufschlagende Klammer ausgebildet ist, deren über einen Steg verbundene und in Armen auslaufende, bogenförmige Klammerschenkel die gegenüberliegenden Flanschseiten übergreifen und in in Umfangsrichtung beabstandeten Spannbereichen über Abstützungen die gegenüberliegenden Flanschseiten beaufschlagen, dadurch gekennzeichnet, dass von den jeweils einander gegenüberliegenden Klammerschenkeln (13, 14) die einander entsprechenden Arme (24 bzw. 25) an ihren vom Steg (12) abgelegenen, freien Enden über Spannlaschen (28, 29) lösbar verbunden sind, die von den Enden der dem einen, ersten Klammerschenkel (13) zugeordneten Armen ausgehend jeweils in Richtung auf den entsprechenden Arm des anderen, zweiten Schenkels (14) abgewinkelt sind und in gegen diesen eingeschlagenen, hakenförmig gekrümmten Endbereichen (30) auslaufen, welche eine den Enden der Arme des zweiten Klammer schenkels (14) zugewandte Führungsbahn als Abdrängfläche aufweisen und federnd zurückgestellt ihre zu diesen Armen übergreifende Rastlage einnehmen.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Arme (24, 25) zwei Abstützungen (26, 27) trägt, die bezogen auf die zum Klammersteg (12) parallele Längsmittelebene (17) des Abgasstranges auf verschiedenen Seiten liegen.
Spannvorrichtung nach Anspruche 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Armen (15, 16) der Klammerschenkel (13, 14) und dem zwischen den Armen (15, 16) liegenden Bereich des Steges (12) jeweils ein Spannbereich zugeordnet ist und dass die drei in Umfangsrichtung vorgesehenen Spannbereiche (Abstützungen 18 bis 20) etwa gleich beabstandet sind.