DE69418680T2 - Biegsame Vibrationsdämpfungsverbindung, insbesondere für Kraftfahrzeugabgasleitungen - Google Patents

Description

• insbesondere für Kraftfahrzeugabgasleitungen Die Erfindung betrifft eine biegsame Vibrationsdämpfungsverbindung zum fluiddichten, mechanisch "entkoppelten" Verbinden von Rohrabschnitten, die insbesondere an das Auspuffrohr eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor anfügbar ist, zum Verbinden des Endrohrabschnitts des Auspuffkrümmers des Motors mit den Eintrittsrohrabschnitt des Katalysators.
• Im folgenden bedeutet der Begriff "mechanisch entkoppelt" die Fähigkeit der Verbindung, zwei mit ihren Enden zueinandergewandte Rohrstücke mechanisch zu verbinden, ohne irgendeine wahrnehmbare Vibration zwischen ihnen zu übertragen, und insbesondere auf eine solche Weise, daß der Katalysator gegen Vibration des Motors geschützt ist, während gleichzeitig eine relative Axial- und Drehbewegung der verbundenen Rohrabschnitte beispielsweise infolge unterschiedlicher Wärmedehnung möglich ist.
• Es sind zahlreiche Arten von biegsamen Verbindungen zum fluiddichten Verbinden von zwei Abschnitten eines Fahrzeugauspuffrohres bekannt. Eine Art, wie z. B. in US-A-4 659 117, weist eine biegsame gewellte fluiddichte Verbindungsmuffe und Stützteile auf, die an die Enden der Rohrabschnitte anfügbar sind, um sich gegenseitig zu halten und kastenartige Hohlräume zu bilden, die Vibrationsdämpfungspuffer aus zusammengedrücktem Draht aufweisen, der als Drahtgewebe bekannt ist. Eine weitere bekannte Art (siehe z. B. EP-A-0 511 000) besteht einfach aus einer biegsamen Wellmuffe mit einer biegsamen Außenhülle aus geflochtenem Draht, die beide fluiddicht an zwei starre röhrenförmige Endstücke angefügt sind, die wiederum an die Rohrabschnitte zur Verbindung angefügt sind.
• Die erste Art sorgt für eine gute Verbindung und gute "mechanische Entkopplung" der Rohrabschnitte, hat jedoch einen komplexen Aufbau, ist relativ voluminös und teuer in der Herstellung; wogegen die zweite Art kompakt und billig herzustellen ist, jedoch nur eine begrenzte Größe an Vibrationsdämpfung aufweist, die gänzlich von der Elastizität der Wellmuffe abhängt.
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine biegsame Vibrationsdämpfungsverbindung zum fluiddichten Verbinden von zwei mit ihren Enden zueinandergewandten Rohrabschnitten bereitzustellen, die gleichzeitig kompakt, billig herzustellen ist und für einen guten Grad an Vibrationsdämpfungseffizienz sorgt.
• Erfindungsgemäß wird eine biegsame Vibrationsdämpfungsverbindung zur mechanischen, fluiddichten Verbindung von zwei Rohrabschnitten nach Anspruch 1 bereitgestellt.
• Gemäß einer ersten Ausführungsform hat der Vibrationsdämpfungspuffer die Form einer zylindrischen Muffe von einer solchen Länge, daß er mit allen oder zumindest einigen der Wellen einer Wellrohrmuffe zusammenwirkt.
• Gemäß einer zweiten Ausführungsform hat der Vibrationsdämpfungspuffer die Form eines Ringelements, das der Kontur der Wellen der Wellrohrmuffe entspricht, und wird in den Ringspalt zwischen mindestens zwei benachbarten Wellen eingefügt, um auf beiden Seiten mit diesen zusammenzuwirken.
• Gemäß einer dritten Ausführungsform hat der Vibrationsdämpfungspuffer die Form eines Ringelements, das auf einen einen kleineren Durchmesser aufweisenden, nichtgewellten, zylindrischen Abschnitt der Wellrohrmuffe aufgesetzt ist und zwischen eine Endwelle der Wellrohrmuffe und eine ringförmige Schulter an dem entsprechenden Endstück eingespannt ist, um einen entsprechenden Endabschnitt der Drahtgeflechthülle gegen die Schulter festzuspannen.
• Somit ist ein hocheffektives vibrationsdämpfendes und auf jeden Fall biegsames Element zwischen Teile der Drahtgeflechthülle - die möglicherweise auch von außen durch entsprechende Abschnitte der Endstücke eingespannt ist - und Teile der Wellrohrmuffe, insbesondere an den Scheiteln oder Seiten der Wellen, fest eingespannt.
• Die resultierende Verbindung ist dadurch extrem einfach in ihrer Konstruktion, kompakt und billig und leicht herzu stellen, während sie gleichzeitig für eine effektive mechanische Entkopplung der verbundenen Rohrabschnitte sorgt: einerseits reduziert die Drahtgeflechthülle die auf die Wellrohrmuffe wirkende Last durch Absorbieren eines Teils der Wirklast, während sie diese gleichzeitig von außen stoßfest und witterungsbeständig macht; und andererseits beeinträchtigt die Drahtgeflechthülle in keiner Weise die Kapazität der Wellrohrmuffe, und zwar durch das Einfügen der Drahtgewebepuffer, um eine Relativbewegung der verbundenen Rohrabschnitte zu ermöglichen, begrenzt jedoch die Größe der Relativbewegung, um die Wellrohrmuffe gegen Bruch zu schützen.
• Schließlich sorgt der Drahtgewebepuffer, das erfindungsgemäß zwischen entsprechende Abschnitte (Scheitel oder Seiten) einer oder mehrerer Wellen und die Drahtgeflechthülle eingefügt ist, dafür, daß die Übertragung der Vibration von einem Rohrabschnitt zum anderen entlang der Wellrohrmuffe verhindert oder zumindest stark verringert wird, ohne die Flexibilität der Verbindung zu beeinträchtigen.
• Eine Anzahl von nichteinschränkenden Ausführungsformen der Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:
• Fig. 1 eine teilweise geschnittene Längsansicht einer erfindungsgemäßen biegsamen Verbindung;
• Fig. 2 eine Variation der Verbindung gemäß Fig. 1;
• Fig. 3, 4, 5 und 6 die gleichen Details von vier Variationen der erfindungsgemäßen Verbindung.
• Bezugszeichen 1 in Fig. 1 bezeichnet eine Vibrationsdämpfungsverbindung zur mechanischen, fluiddichten Verbindung von zwei Rohrabschnitten 2 und 3 (mit gestrichelten Linien dargestellt), und zwar insbesondere den Auspuffkrümmerendabschnitt 2 und den Katalysatoreintrittsabschnitt 3 eines Rohres, das Teil eines bekannten Fahrzeugauspuffsystems (nicht dargestellt) ist und in dem das Auspuffgas, das im Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) des Fahrzeugs erzeugt wird, in der durch den Pfeil gezeigten Richtung entlangströmt.
• Die Verbindung 1 weist auf: ein Paar röhrenförmige, im wesentliche starre Endstücke 4 und 5, die auf bekannte Weise an entsprechende gegenüberliegende Enden von Rohrabschnitten 2 und 3 anfügbar, z. B. anschweißbar, sind; eine Metallwellrohrmuffe 6, die eine Anzahl von Wellen 7 bietet, um eine elastische Verformbarkeit zu ermöglichen; und eine Drahtgeflechthülle 8, die die Wellrohrmuffe 6 von außen überdeckt. Die gegenüberliegenden Enden 9 und 10 der Wellrohrmuffe 6 - die in dem gezeigten Beispiel durch unvollständige Endwellen 7 gebildet werden - und die entsprechenden gegenüberliegenden Enden 11 und 12 der Hülle 8 sind einstückig mit entsprechenden Endstücken 4 und 5 verbunden, so daß die Verbindung 1 ein Stück bildet.
• Erfindungsgemäß ist zwischen die Wellrohrmuffe 6 und die Drahtgeflechthülle 8 zumindest ein ringförmiger Vibrationsdämpfungspuffer 16 aus komprimiertem Draht eingefügt, der als Drahtgewebe bekannt ist und in Form von ringförmigen Puffern vertrieben werden, die es in jeder Form und Größe gibt. In der Ausführungsform in Fig. 1 hat der Vibrationsdämpfungspuffer 16 die Form einer zylindrischen Muffe von einer solchen Länge, daß er mit allen (oder nur einigen) Wellen 7 der Wellrohrmuffe 6, einschließlich unvollständiger Endwellen 9 und 10, zusammenwirkt; und ist zwischen entsprechende Scheitel 17 der Wellen 7 der Muffe 6 und die im wesentlichen zylindrische, innere Seitenfläche 18 der Drahtgeflechthülle 8 eingefügt und eingespannt.
• Jedes Endstück 4, 5 ist so ausgebildet, daß es aufweist: einen zylindrischen Rohrabschnitt 20 zur Verbindung mit einem entsprechenden Rohrabschnitt 2, 3; und eine axiale Schulter 21, die durch dauerhafte Verformung eines entsprechenden ringförmigen Abschnitts des Rohrabschnitts 20 ausgebildet ist. In dem gezeigten Beispiel ist der Abschnitt, der die Schulter 21 bildet, ein gepreßter Mittelabschnitt des Rohrabschnitts 20, und jeder Rohrabschnitt 20 endet zur Muffe 6 hin mit einem zylindrischen Endabschnitt 22 mit einem Außendurchmesser, der im wesentlichen gleich dem Mindestinnendurchmesser der Wellrohrmuffe 6 ist. Die Muffe 6 läßt zumindest einige ihrer Endwellen 7 auf Endabschnitten 22 ruhen und endet mit Enden 9 und 10, die an Schultern 21 anliegen - in dem gezeigten Beispiel, am radial äußeren Rand der Schultern 21.
• Jedes Endstück 4, 5 weist einen ringförmigen Abschnitt 30 auf, der auf einem entsprechenden Ende 11, 12 der Hülle 8 angeordnet ist und, in der Ausführung gemäß Fig. 1, durch einen zylindrischen Ring oder eine zylindrische Muffe gebildet wird, die getrennt vom Rohrabschnitt 20 ausgebildet ist und einen Innendurchmesser hat, der größer ist als der Außendurchmesser der Muffe 6. Die Ringe 30 sind außen auf einen axialen Abschnitt der Hülle 8 aufgesetzt, der im wesentlichen gleich der Länge der Endabschnitte 22 ist, und sind auf der Hülle 8 angestaucht, um die Enden 11 und 12 der Hülle 8 gegen die Scheitel 17 der darunterliegenden Wellen 7 und 9, 10 festzuspannen und somit die Endabschnitte des Puffers 16 jeweils zwischen die Enden 11, 12 und die Scheitel 17 der Wellen 7 und/oder 9, 10 einzuspannen. Die Ringe 30 sind auch mit benachbarten Schultern 21 durch entsprechende Schweißraupen 32 verbunden, die dick genug sind, um auch die Enden 11, 12 der Hülle 8 und die Enden 9, 10 der Muffe 6 am Außenrand der Schultern 21 fest anzuordnen, ohne den Drahtgewebepuffer 16 zu beeinträchtigen.
• Nachstehend werden Fig. 2 bis 6 beschrieben, in denen alle Details, die denen ähnlich oder mit denen identisch sind, die bereits beschrieben worden sind, der Einfachheit halber mit dem gleichen Bezugszeichensystem bezeichnet sind.
• Die Variation gemäß Fig. 2 zeigt eine Verbindung 100, die mit der oben beschriebenen Verbindung 1 identisch ist, mit Ausnahme des folgenden: Die Wellen 7 der Muffe 6 sind alle gleich, ohne unvollständige Endwellen 9, 10; die Muffe 6 endet mit zwei gegenüberliegenden Enden 61, 62, die jeweils durch einen zylindrischen, einen kleineren Durchmesser aufweisenden, nichtgewellten Abschnitt der Muffe 6 gebildet werden; und Endstücke 4, 5 werden jeweils durch ein Rohr 20 gebildet, das angestaucht ist, um die Enden 11, 12 der Hülle 8 auf den zylindrischen Enden 61, 62 der Muffe 6 festzuspannen, ohne den Puffer 16 einzuspannen, der kürzer ist als die Hülle 8 und mit jedem Ende an der letzten Welle 7 der Muffe 6 endet.
• Außerdem sind die Endränder der Rohre 20, die der Muffe 6 gegenüberliegen, gebogen, um ringförmige Abschnitte 301 zu bilden, die die Abschnitte 30 im Zusammenwirken mit der Hülle 8 ersetzen und gleichzeitig Schultern 21 bilden, die in diesem Fall jedoch allein für eine axial festen Anordnung der Hülle 8 sorgen.
• Fig. 3 und 4 zeigen zwei ähnliche Variationen 101 und 102 der Verbindung 1. Da die Verbindung 1 sowohl zylindrisch als auch axial symmetrisch ist, ist nur die obere Hälfte des einen Endes der Verbindung im Schnitt in Fig. 3 bis 6 gezeigt.
• Die Verbindungen 101 und 102 in Fig. 3 und 4 unterscheiden sich von der Verbindung 1 darin, daß der Vibrationsdämpfungspuffer die Form eines ringförmigen Elements 161 hat, der der Kontur der Wellen 7 entspricht und in einen ringförmigen Spalt zwischen mindestens zwei benachbarten Wellen (das Ende zwei in Fig. 3 und zwei Zwischenwellen in Fig. 4) eingefügt ist, um auf beiden Seiten mit diesen zusammenzuwirken. Die Endstücke 4, 5 (nur Endstück 5 ist dargestellt) sind die gleichen wie die der Verbindung 1 in Fig. 1.
• Fig. 5 und 6 zeigen weitere zwei Verbindungen 103 und 104, bei denen der Vibrationsdämpfungspuffer die Form eines ringförmigen Elements 163 hat, das einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweist und auf einen zylindrischen, einen kleineren Durchmesser aufweisenden, nichtgewellten Abschnitt 62 jedes Endes der Wellrohrmuffe 6 aufgesetzt ist. Der Puffer 163 ist axial zwischen eine Endwelle 7a der Muffe 6 und eine ringförmige Schulter 21 des entsprechenden Endstücks 4, 5 (Endstück 5 ist nur dargestellt) eingespannt, um einen entsprechenden Abschnitts des Endabschnitts 11, 12 (Abschnitt 12 ist nur dargestellt) der Hülle 8 gegen die Schulter 21 festzuspannen.
• Die Muffe 6 ist die gleiche wie die der Verbindung 100 in Fig. 2; das Endstück 5 (wie Endstück 4 nicht dargestellt) wird durch ein Rohr 20 gebildet, das auf einem zylindrischen Ende 62 der Muffe 6 angestaucht ist, um den entsprechenden Endabschnitt des Endes 12 der Hülle 8 auf das zylindrische Ende 62 aufzuspannen; und die Schulter 21 wird durch einen angestauchten, gebogenen Abschnitt 303 des Rohres 20 gebildet.
• In der Variation in Fig. 5 ist vorzugsweise ein weiterer Drahtgewebepuffer 161 (optional und daher in Fig. 5 schraffiert dargestellt) zwischen zwei Wellen 7 der Wellrohrmuffe 6 eingefügt, wie bei der Verbindung 102 in Fig. 4.
• In der Variation in Fig. 6 ist der Abschnitt 303 L- förmig, um einen ringförmigen Muffenabschnitt 30 aufzuweisen, der dem in Fig. 1 ähnlich ist, jedoch in einem Stück mit dem Rohr 20 ausgebildet ist und der dafür sorgt, daß ein ringförmiger Vibrationsdämpfungspuffer 163 mit einer Hülle 8 dazwischen von außen eingespannt ist.

Claims (8)

1. Biegsame Vibrationsdämpfungsverbindung (1; 101; 102; 103; 104) zur mechanischen, fluiddichten Verbindung von zwei Rohrabschnitten, insbesondere zwei Abschnitten (2, 3) eines Fahrzeugauspuffrohres; wobei die Verbindung aufweist: ein Paar im wesentlichen starrer, rohrförmiger Endstücke (4, 5), die an entsprechende gegenüberliegende Enden der Rohrabschnitte (2, 3) anfügbar sind; eine Metallwellrohrmuffe (6), die eine Anzahl von Wellen (7) zur Elastisch-Verformbarmachung aufweist und deren entgegengesetzte Enden (9, 10) mit den entsprechenden Endstücken (4, 5) einstückig verbunden sind; einen Litzendrahtmantel (8), der die Wellrohrmuffe (6) außen umhüllt und auch an entgegengesetzten Enden (11, 12) mit den Endstücken (4, 5) verbunden ist; und mindestens ein ringförmiges Polster (16; 161; 163), das aus zusammengedrücktem Draht besteht; dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Polster (16; 161; 163) zwischen die Wellrohrmuffe und den Litzendrahtmantel (8) eingefügt ist, festgehalten in direktem Kontakt zwischen dem letzteren und mindestens einer der Wellen (7) der Wellrohrmuffe (6) oder zumindest mit deren höchstem Punkt (17), um effektiv als Vibrationsdämpfungselement zu wirken.

2. Biegsame Verbindung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Vibrationsdämpfungspolster (16) in Form einer zylindrischen Muffe mit einer solchen Länge aufweist, um mit mindestens einer der Wellen (7) der Wellrohrmuffe (6) zusammenzuwirken.

3. Biegsame Verbindung (101; 102) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein Vibrationsdämpfungspolster (161) in Form eines ringförmigen Elements aufweist, das mit der Kontur der Wellen (7) der Wellrohrmuffe (6) korrespondiert und in den ringförmigen Spalt zwischen minde stens zwei beliebigen benachbarten Wellen (7) eingefügt ist, um auf beiden Seiten mit denselben zusammenzuwirken.

4. Biegsame Verbindung (103104) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Vibrationsdämpfungspolster (163) in Form eines ringförmigen Elements aufweist, das an einen zylindrischen, einen kleinen Durchmesser aufweisenden, nichtgewellten Abschnitt (62) der Wellrohrmuffe (6) angefügt ist; wobei das Polster (163) zwischen einer Endwelle (7a) der Wellrohrmuffe (6) und einer ringförmigen Schulter (21) am entsprechenden Endstück (4, 5) festgehalten wird, um einen entsprechenden Abschnitt des Endabschnitts (11, 12) gegen die Schulter (21) des Litzendrahtmantels (8) zu klemmen.

5. Biegsame Verbindung (104) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vibrationsdämpfungspolster (163) in Form eines ringförmigen Elements durch einen ringförmigen Muffenabschnitt (30) des entsprechenden Endstücks (4, 5), mit dem Litzendrahtmantel. (8) dazwischen, außen festgehalten wird.

6. Biegsame Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Endstück (4, 5) einen zylindrischen Rohrabschnitt (20) zur Verbindung mit dem entsprechenden Rohrabschnitt (2, 3); und eine axiale Schulter (21) aufweist, die durch permanente Verformung eines entsprechenden ringförmigen Abschnitts des zylindrischen Rohrabschnitts (20) gebildet wird.

7. Biegsame Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Endstück (4, 5) einen ringförmigen Abschnitt (30; 301) aufweist, der auf dem entsprechenden Ende (11, 12) des Litzendrahtmantels (8) angeordnet ist.

8. Biegsame Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Abschnitt (30) des Endstücks (4, 5), der auf dem Litzendrahtmantel (8) angeordnet ist, durch einen ringförmigen Muffenabschnitt des Endstücks definiert ist, der einen größeren Durchmesser hat als die Wellrohrmuffe (6) und mit der entsprechenden axialen Schulter (21) des Endstücks (4, 5) mittels einer Schweißlage (32) verbunden ist.