DE3843738C2

DE3843738C2 -

Info

Publication number: DE3843738C2
Application number: DE19883843738
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr.-Ing. 4150 Krefeld De Janssen; Gerhard 4133 Neukirchen-Vluyn De Dworrak
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: HUCKINGER FAHRZEUGTEILE GMBH, 47259 DUISBURG, DE
Priority date: 1987-12-29
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1990-03-29
Also published as: DE3843738A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemme zum Verbinden starrer Metallrohre gemäß dem Gattungsbegriff.

Mit derartigen Klemmen erfolgt vielfach das Verbinden von rohrartigen Auspuffelementen miteinander im Automobilbau. Die Auspuffelemente stoßen stumpf aneinander und werden von der Klemme zusammengehalten und abgedichtet. Die besonderen Probleme derartiger Klemmen sind die große Durchmessertoleranz der Rohrelemente, die Wärmebelastung und die Montierbarkeit in ungünstiger Lage, worauf bei der Gestaltung der Klemme Rücksicht zu nehmen ist.

Bekannt ist eine einen Rohrstoß überbrückende Klemme aus der US-PS 41 65 109, von der die gegenwärtig vorgeschlagene Klemme ausgeht. Bei dieser Klemme ist das die Schenkel bildende Teil als einteiliges Blechstück ausgebildet, das an seinen Enden mit dem Klemmkörper fest verbunden ist. In dem Schenkelstoß und am Schraubenkopf sowie an der Mutter sind geformte Abstandshalter angeordnet, so daß nach der Verklemmung die verformten Schenkel im Bereich der Schraubenverbindung an diesen Abstandshaltern zur Anlage kommen. Diese Klemmverbindung ist nur einmalig verwendbar, da der plastisch verformte Schenkelbereich nicht in die Ausgangslage zurückgebogen werden kann. Die Verbindung ist auch nicht ausreichend dicht, da die aufnehmbaren Klemmkräfte durch die Deformation des Schenkelbereiches begrenzt sind. Außerdem ist die Montage erschwert, da weder der Schraubenkopf noch die Mutter verdrehsicher angeordnet sind und deshalb immer ein zusätzliches Werkzeug zum Abfangen des Gegenmomentes erforderlich ist.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die gattungsmäßige Klemme so zu verbessern, daß sie in platz- und gewichtssparender Weise Rohre im Durchmessertoleranzbereich nach DIN 2394, insbesondere Auspuffrohre, zuverlässig klemmt und abdichtet und wiederverwendbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Kombination der kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst und durch die Merkmale der Unteransprüche fortgebildet.

Sowohl aus dem DE-GM 19 36 774 wie auch der CH-PS 5 24 784 ist es bekannt, den freien Randbereich der Schenkel um 90 Grad entgegen dem Stoß abzubiegen und in dem so gebildeten wannenförmigen Profil ein die Gewindebohrung aufnehmendes Element z. B. eine Mutter anzuordnen. Auch hierbei weisen die gegenüberliegenden Schenkelflächen nach dem Verklemmen einen Abstand auf. Die Kombination insgesamt ergibt sich hieraus aber nicht.

Die erfindungsgemäße Klemme besteht aus einfachen Einzelteilen, nämlich einen den Klemmkörper bildenden Schlitzrohrabschnitt, einem Paar einfach zu biegender Schenkel mit Bohrungen, die drehversetzt im Abstand zu den Schlitzrohrkanten mit dem Klemmkörper verbunden sind und Klemmittel, wie z. B. Schrauben. Entsprechend einfach ist die Herstellung der Schenkel, z. B. durch Gesenkpressen und die Verbindung dieser mit dem Klemmkörper durch Schweißen. Das anzuwendende Schweißverfahren muß dem Werkstoff und den Abmessungen der zu verbindenden Teile angepaßt sein. Der Wärmeeintrag soll in bezug auf den Verzug der Klemme so gering wie möglich sein, auf der anderen Seite wird wegen der hohen Stückzahl eine entsprechende Schweißleistung gefordert. Vorgeschlagen wird deshalb eine WIG- bzw. MIG-Schweißnaht, die aber unterbrochen ist, um den Wärmeeintrag zu begrenzen. Alternativ dazu kann auch eine Punkt- oder Rollenschweißnaht angebracht werden. Besonders geeignet ist auch eine CO₂-Laserschweißung, die bei hoher Schweißleistung nur einen geringen Wärmeeintrag bedeutet.

Die Klemme wird vorzugsweise für die Verbindung von Auspuffrohren verwendet. Bei dieser Art der Verbindung besteht das Problem der doppelten Anforderung Abdichtung und mechanisch festes Verbinden, und zwar bei Rohren mit verhältnismäßig großen Durchmessertoleranzen. Dies bedeutet, daß für eine dichte Verbindung große Anzugsmomente der Schrauben und damit große aufzunehmende Kräfte zu beherrschen sind. Dazu müssen die Schenkel im Bereich der Schraubverbindung eine ausreichende Steifigkeit besitzen, damit sie bei der Verklemmung keine plastische Verformung erleiden. Diese Forderung wird dadurch erfüllt, daß der freie Randbereich mindestens eines Schenkels um etwa 90 Grad entgegen dem Stoß gebogen wird. Dadurch ergibt sich ein wannenförmiges Profil, das für eine entsprechende Steifigkeit des Schenkels sorgt. In vorteilhafter Weise kann der Eckbereich dieses Profils genutzt werden, um ein die Stabilität erhöhendes Element, wie zum Beispiel eine Vierkantmutter verdrehsicher anzuordnen. Dadurch wird gleichzeitig die Montage erleichtert, da das zweite Werkzeug zum Gegenhalten bei der Verschraubung entfallen kann. In gleicher Weise wird vorgeschlagen, auch den zweiten Schenkel diesbezüglich auszubilden und dem Eckbereich, z. B. eine Vierkantscheibe anzuordnen. Der Eckbereich des Profils kann auch anders geformt sein, um zum Beispiel ein oval oder sechseckig geformtes Element verdrehsicher anzuordnen. Um die Steifigkeit des Schenkels noch weiter zu erhöhen, ist in unmittelbarer Nähe der Schraubverbindung eine Sicke angeformt, die entgegen dem Stoß ausgebeult ist. Diese Maßnahmen, Erzeugung eines wannenförmigen Profils mit der Möglichkeit stabilisierende Elemente in dem jeweiligen Eckbereich anzuordnen und das Anformen einer Sicke in unmittelbarer Nachbarschaft der Schraubverbindung, haben zur Folge, daß die Schraubspannkraft voll als Reaktions-Umfangskraft am Rohr wirken kann. Um das Biegemoment in dem Schenkel gering zu halten, wird die Schraubenachse so dicht, wie es das Klemmittel bzw. das Werkzeug erlaubt, zum Rohr hin gelegt. Dazu wird weiterbildend vorgeschlagen, statt einer üblichen Sechskantschraube eine sogenannte Ribe-Torx-Schraube zu verwenden. Diese zeichnet sich durch einen platzsparenden Kopf aus, der durch seine besondere Form auch hohe Drehmomente übertragen kann. Außerdem nimmt der dafür zu verwendende Spezialschlüssel weniger Platz ein als ein üblicher Steckschlüssel.

Die bisher bekannte Anordnung der Dichtung in der sich bildenden Tasche zwischen Rohr und Schenkelansatz hat den Nachteil, daß durch das Zusammenwirken von Vibrationen und dem heißen Gasstrom die Dichtung allmählich herausbröselt und damit nicht mehr wirksam ist. Um dies zu verhindern, wird die Dichtung beiderseits mit einer Metallfolie abgedeckt, d. h. quasi gekammert und die umfangsseitige Erstreckung des Metallfolienverbundes entsprechend verankert. Dazu wird ein Schenkelansatz entsprechend der Kontur des Klemmkörpers geformt und die Folie vor dem Verbinden des Schenkels mit dem Klemmkörper dazwischen eingeklemmt und damit verklebt. Dabei bildet die Stirnfläche des Klemmkörperendes einen Anschlag für die Dichtung in Umfangsrichtung. Der andere Schenkelansatz wird geringfügig abweichend von der Kontur des Klemmkörpers geformt, so daß ein kleiner Spalt entsteht, in die das andere Ende des Metallfolienverbundes einschiebbar ist. Damit wird verhindert, daß die Metallfolie bei der Klemmung hochgedrückt und in dem Schlitzbereich verquetscht wird.

Der Ansatzpunkt der Schenkel am Klemmkörper und der sich daraus ergebende Schenkelstoß wird in Abhängigkeit von der Größe der Klemme und der verwendeten Blechdicke und unter Berücksichtigung der Außendurchmessertoleranzen der zu verbindenden Rohre so gewählt, daß die Verbindung dicht ist, bevor einzelne Flächenelemente der einander gegenüberliegenden Schenkelflächen miteinander in Berührung kommen. Somit verbleibt nach der Verklemmung immer ein Abstand zwischen den beiden einander gegenüberliegenden geraden Schenkelflächen, so daß die Klemme immer unter Spannung steht und jederzeit nachgezogen werden kann. Die vorgeschlagene Klemme ist wiederverwendbar, da die einzelnen Teile aus einem korrosionsbeständigen und temperaturbeständigen Stahlblech hergestellt sind und bei der Verklemmung kein Teil plastisch deformiert wird. Im Sinne dieser Wiederverwendbarkeit wird vorgeschlagen, statt der üblichen Vierkantmutter eine Hutmutter zu verwenden, um das Ende der Schraube vor dem direkten Korrosionsangriff zu schützen. Als Werkstoff wird zum Beispiel ein X5CrNi18/9 verwendet und die Blechdicken liegen im Bereich zwischen 1 bis 2,5 mm, wobei die Blechdicke der Schenkel mindestens gleich, vorzugsweise größer ist als die des Klemmkörpers.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Klemme,

Fig. 2 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Klemme,

Fig. 3 im vergrößerten Maßstab einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1.

In den Fig. 1 und 2 sind die zu verbindenden Rohre von ca. 45 mm Durchmesser mit 1 und 2 bezeichnet. Sie stoßen mit ihrer gestrichelt dargestellten Stirnfläche 3, 4 gegeneinander. Die Rohrenden werden umfaßt von dem schlitzrohrartigen Klemmkörper 5 aus etwa 1,8 mm dickem Stahlband. An dem Klemmkörper 5 sind drehversetzt Schenkel 6, 7 mit einer Dicke von etwa 2 mm durch eine WIG-Schweißnaht befestigt. Die Schweißnaht ist nicht durchgehend, sondern besteht aus einzelnen Schweißnahtabschnitten 8, 8′, 9, 9′, 10, 10′ (Fig. 3), um den Wärmeeintrag im Hinblick auf den Verzug der Klemme gering zu halten. Der freie Randbereich 11, 12 der Schenkel 6, 7 ist um etwa 90 Grad entgegen dem Stoß hochgebogen, so daß ein wannenförmiges Profil entsteht. In dem Eckbereich des Profils ist auf der Kopfseite 13, 13′ der Schraube 14, 14′ eine Vierkantscheibe 15, 15′ als Unterlegscheibe und am anderen Ende der Schraube 14, 14′ eine Vierkantmutter 16, 16′ angeordnet. Damit kann die Schraube 14, 14′, die hier als Ribe-Torx-Schraube ausgebildet ist, ohne ein gegenhaltendes Werkzeug festgedreht werden. Zur Versteifung der Schenkel 6, 7 ist in unmittelbarer Nähe der Schraubverbindung je eine Sicke 17, 17′, 18, 18′ angeformt, wobei die Auswölbung entgegen dem Stoß gerichtet ist.

In Fig. 3 ist in einem vergrößerten Maßstab die Klemme im Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 dargestellt. Dabei wurde auf die Darstellung der zu klemmenden Rohre 1, 2 verzichtet. In dieser Darstellung ist das wannenförmige Profil, das durch die Umbiegung der freien Randbereiche 11, 12 der Schenkel 6, 7 entstanden ist, gut zu erkennen. Die Vierkantscheibe 15, 15′ sowie die Vierkantmutter 16, 16′ kann in dem Eckbereich formschlüssig eingepaßt werden, so daß zum einen die Stabilität der Schenkel 6, 7 in diesem Bereich der Kräfteaufnahme erhöht wird und zum anderen das gegenhaltende Werkzeug entfallen kann. Der Schenkelstoß 21 ist so bemessen, daß nach der Verklemmung die einander gegenüberliegenden Flächen 19, 20 der beiden Schenkel 6, 7 einen Abstand aufweisen. In der sich bildenden Tasche zwischen den Rohren 1, 2 und dem Schenkelansatz 7 ist eine Dichtung 22, z. B. Fiberfrax angeordnet. Auf die Darstellung der Abdeckung der Dichtung 22 mit einer dünnen Metallfolie wurde aus Gründen der schwierigen Darstellung verzichtet. Das eine Klemmkörperende 23 bildet für die Dichtung 22 einen Anschlag in Umfangsrichtung. Zum Anzug sind zwei Ribe-Torx-Schrauben 14, 14′ mit Vierkant-Unterlegscheiben 15, 15′ vorgesehen. Beim Anziehen der Klemme dringt das Klemmkörperende 24 zwischen Rohr 1 und 2 und Schenkel 7 und verpreßt die Dichtung 22. Eine derartige Klemmverbindung ist bei einem Innendruck von 0,3 bar dicht, bis auf eine Restleckage weniger als 5 Liter pro Minute. Die Verdrehfestigkeit beträgt mehr als 80 Nm.

Claims

1. Klemme zum Verbinden starrer Metallrohre mit einem den Rohrstoß überbrückenden und die Rohre umschlingenden, geschlitzten und sich über die ganze Länge der Klemme erstreckenden Klemmkörper und daran angreifenden über die Länge der Klemme reichenden und über einen Teil des Umfanges am Klemmkörper anliegenden und die Schraubverbindungen aufnehmenden Schenkel, wobei das eine Ende des Klemmkörpers über den Ansatz des Schenkels hinaus den Schenkelstoß abdeckt und das andere Ende des Klemmkörpers sich bis in den Bereich des Ansatzes des Schenkels erstreckt und der Ansatz der Schenkel im parallel zum Rohr verlaufenden Bereich einen Abstand zum Rohr aufweist und daß das den Schenkelstoß abdeckende, über den Ansatz des Schenkels vorstehende Ende des Klemmkörpers beim Anziehen der Klemme in die vom Rohr und dem angreifenden Schenkel gebildeten Tasche, in der eine Dichtung angeordnet ist, teilweise eindringt und nach der Verklemmung der Klemmkörper auf dem Umfang der zu verbindenden Rohre fest anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der freie Randbereich (11, 12) mindestens eines geraden Schenkels (6, 7) um etwa 90 Grad entgegen dem Stoß gebogen ist und in dem jeweiligen Eckbereich des so gebildeten wannenförmigen Profils ein die Gewindebohrung aufnehmendes Element angeordnet ist und
b) die Dichtung (22) beidseitig durch eine dünne Metallfolie abgedeckt und der sich in beide Umfangsrichtungen erstreckende Metallfolienverbund am einen Ende zwischen Klemmkörper (5) und Schenkelansatz (7) nahezu fest eingeklemmt ist, wobei die Stirnfläche des Klemmkörperendes (23) einen Anschlag für die Dichtung (22) in Umfangsrichtung bildet und am anderen Ende in einem schmalen Spalt zwischen Klemmkörperende (24) und dem nur teilweise am Klemmkörper (5) anliegenden Schenkelansatz (6) einschiebbar ist und
c) die einander gegenüberliegenden geraden Schenkelflächen (19, 20) nach der Verklemmung einen Abstand aufweisen.

2. Klemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schenkel (6, 7) ein durch die die Umbiegung des freien Randbereiches (11, 12) sich ergebendes wannenförmiges Profil aufweisen und im Eckbereich des Profils des zweiten Schenkels (6) ein eine Durchgangsbohrung aufweisendes Element angeordnet ist.

3. Klemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmkörper (5) und die daran befestigten Schenkel (6, 7) aus einem korrosionsbeständigen Stahlblech hergestellt sind.

4. Klemme nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechdicke für den Klemmkörper (5) und die Schenkel (6, 7) im Bereich zwischen 1 bis 2,5 mm liegt und die Blechdicke der Schenkel (6, 7) mindestens gleich, vorzugsweise größer ist als die des Klemmkörpers (5).

5. Klemme nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das am Klemmkörper (5) anliegende Ende des Schenkelansatzes mit einer unterbrochenen WIG- bzw. MIG-Schweißnaht (8, 8′, 9, 9′, 10, 10′) mit dem Klemmkörper (5) verbunden ist.

6. Klemme nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (6, 7) im Bereich des am Klemmkörper (5) anliegenden Schenkelansatzes durch eine Punkt- oder Rollennahtschweißung mit dem Klemmkörper (5) verbunden ist.

7. Klemme nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (6, 7) im Bereich des am Klemmkörper (5) anliegenden Schenkelansatzes mittels eines CO₂-Laserschweißung mit dem Klemmkörper (5) verbunden ist.

8. Klemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Gewindebohrung aufnehmende Element eine Vierkantmutter (16, 16′) ist.

9. Klemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Gewindebohrung aufnehmende Element als Hutmutter ausgebildet ist.

10. Klemme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Durchgangsbohrung aufweisende Element eine Vierkantscheibe (15, 15′) ist.

11. Klemme nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gerade Schenkel (6, 7) in unmittelbarer Nähe der Schraubverbindung eine entgegen dem Stoß gerichtete Sicke (17, 17′, 18, 18′) aufweist.

12. Klemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Gewindebohrung eingreifende Schraube (14, 14′) als Ribe-Torx-Schraube ausgebildet ist.