DE10021179C2 - Vorrichtung zur axialen Befestigung eines Rohres - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur axialen Befestigung eines Rohres mit endlicher Länge zwischen zwei starren Bauteilen, insbesondere eines Abgasrohres einer Brennkraftmaschine, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der US 3 233 921 A bekannt. Weitere gattungsgemäße Vorrichtungen beschreiben die GB 2 238 838 A, die US 4 647 084 A und die US 5 069 487 A.

Ein mittels einer solchen Vorrichtung zu befestigendes Rohr ist aus der DE 196 42 692 A1 bekannt. An seinen beiden Enden weist das Rohr jeweils einen Flansch auf, der an demjenigen Bauteil angeschraubt wird, an dem das Rohr befestigt werden soll. Hierzu besitzt das Rohr an seinen beiden Enden eine kugelförmige Aufwei­ tung, welche jeweils auf eine Wölbung aufgesetzt wird, die sich an beiden Bauteilen befindet.

Bei der Montage wird das eine Ende des Rohrs zunächst auf die erste Wölbung aufgesetzt und dort ange­ schraubt. Dann wird das andere Ende über die zweite Wölbung gesetzt und anschließend gleichermaßen ver­ schraubt. Um jedoch die zweite Aufweitung über die zweite Wölbung schieben zu können, muß das Rohr deut­ lich kürzer ausgeführt sein als der eigentliche Ab­ stand zwischen den beiden Bauteilen. Dies hat zur Fol­ ge, daß durch die anschließende Verschraubung das Rohr sehr stark gedehnt werden muß, um eine gasdichte Ver­ bindung zwischen dem Rohr und den beiden Bauteilen zu gewährleisten. Meist ist das Rohr in einem solchen Fall mit mehreren Dehnfalten versehen, um die genannte Dehnung überhaupt erst zu ermöglichen. Insbesondere dann führen durch diese Dehnung entstehende Verspan­ nungen jedoch sehr schnell zu Beschädigungen des Rohrs. Aber auch die Montage solcher Rohre ist sehr aufwendig und problematisch, da das Rohr in axialer Richtung zusammengedrückt werden muß, um die Montage auf der zweiten Wölbung zu ermöglichen.

Diese Nachteile werden mittels den oben angegebenen, gattungsgemäßen Vorrichtungen beseitigt. Allerdings ergeben sich bei sämtlichen dieser beschriebenen Vor­ richtungen Probleme bei der Montage, insbesondere wenn es sich um eine Serienfertigung handelt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur axialen Befestigung eines Rohres mit endlicher Länge zwischen zwei starren Bauteilen zu schaffen, welche einerseits eine sichere und gasdichte Verbindung des Rohres mit den Bauteilen gewährleistet und bei welcher andererseits eine einfache Montage des Rohres möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Dadurch, daß erfindungsgemäß das Zwischenbauteil an seinem Außenumfang wenigstens einen Rücksprung auf­ weist und die Aufweitung des Rohres mittels jeweils wenigstens einer Umbördelung derart in den wenigstens einen Rücksprung eingeformt ist, daß sich eine Ver­ liersicherung für das Zwischenbauteil ergibt, ist eine sehr einfache und sichere Montage des Rohres zwischen den beiden Bauteilen möglich, da ein Verlieren des Zwischenbauteiles praktisch ausgeschlossen ist. Des weiteren kann hierdurch die Lagerhaltung vereinfacht werden, da keine zwei separaten Teile mehr vorhanden sein müssen.

Dabei werden die bisherigen Vorteile beibehalten, näm­ lich daß das Zwischenbauteil bei der Montage des Roh­ res zumindest an derjenigen Seite desselben angeordnet ist, die zum Schluß, also an dem zweiten Bauteil, an­ gebracht wird, wodurch das Verbinden der Aufweitung auf der Rohrseite mit der Wölbung auf der Bauteilseite mittels Kraft- oder Formschluß völlig spannungsfrei möglich ist und Verspannungen des Rohres vermieden werden.

Das Zwischenbauteil befindet sich also weiterhin teil­ weise innerhalb der Aufweitung des Rohres, so daß es nicht erforderlich ist, das Rohr bei der Montage über die Wölbung zu schieben. Des weiteren ermöglicht das Zwischenbauteil Bewegungen in radialer Richtung, um Toleranzen zwischen den beiden starren Bauteilen ausgleichen zu können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.

Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrich­ tung zur axialen Befestigung eines Rohres zwischen zwei starren Bauteilen.

Ein Rohr 1 mit endlicher Länge und zwei Enden 1a und 1b ist dafür vorgesehen, in axialer Richtung zwischen zwei starren Bauteilen 2 und 3 befestigt zu werden. Bei dem Rohr 1 handelt es sich im vorliegenden Fall um ein luftspaltisoliertes, doppelwandiges Abgasrohr mit einem Außenrohr 4 und einem mit Abstand zum Außenrohr 4 verlaufenden Innenrohr 5, welches in an sich bekann­ ter Weise Abgas aus einer nicht dargestellten Brenn­ kraftmaschine abtransportiert. Im konkreten Anwen­ dungsfall handelt es sich bei dem Bauteil 2 um einen Zylinderkopf und bei dem Bauteil 3 um einen Abgastur­ bolader der Brennkraftmaschine. Zwischen den beiden Bauteilen 2 und 3 weist das Außenrohr 4 einen an sich bekannten Kompensator 6 auf, welcher aus mehreren Dehnfalten 7 besteht, die gewisse Längentoleranzen des Rohres 1 erlauben. Das Rohr 1 ist im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel bezüglich seiner Form sehr einfach dargestellt, es sind jedoch auch kompliziertere, z. B. gekrümmte Verläufe möglich.

An seinem dem Bauteil 2 zugewandten Ende 1a ist das Rohr 1 mit einer Aufweitung 8 und an seinem dem Bau­ teil 3 zugewandten Ende 1b mit einer Aufweitung 9 versehen. Zwischen dem Bauteil 2 und der Aufweitung 8 des Rohres 1 befindet sich ein Zwischenbauteil 10, welches an seiner der Aufweitung 8 zugewandten Seite mit einer konvexen, wenigstens annähernd kugelförmigen Wölbung 11 versehen ist. In gleicher Weise ist auch zwischen dem Bauteil 3 und der Aufweitung 9 ein Zwischenbauteil 12 vorgesehen, welches an seiner der Aufweitung 9 zu­ gewandten Seite ebenfalls mit einer konvexen, wenig­ stens annähernd kugelförmigen Wölbung 13 versehen ist. An ihren den Bauteilen 2 und 3 zugewandten Seiten sind die Zwischenbauteile 10 und 12 jeweils mit einer we­ nigstens annähernd ebenen Fläche versehen. Alternativ wäre es an diesen Seiten auch möglich, jeweils eine wenigstens annähernd kugelförmige Fläche vorzusehen. Durch die dann entstehende Linienberührung ergibt sich eine höhere Flächenpressung zwischen den beiden Tei­ len. Um die im folgenden beschriebene Wirkung durch das Zwischenbauteil 10 bzw. 12 zu erreichen, ist je­ doch nur an einem der beiden Enden 1a bzw. 1b des Roh­ res 1 eines der Zwischenbauteile 10 oder 12 notwendig. Das andere Ende 1a bzw. 1b kann in beliebiger Weise an dem zugehörigen Bauteil 2 bzw. 3 angebracht werden.

Um die Aufweitung 8 axial gegen das Zwischenbauteil 10 und dieses wiederum gegen das Bauteil 2 zu drücken und auf diese Art und Weise das Rohr 1 an dem Bauteil 2 zu befestigen, ist eine Schraubverbindung 14 vorgesehen, welche aus einem gegen die Aufweitung 8 pressenden Flanschelement 15, einem von dem Bauteil 2 radial nach außen vorspringenden Flanschelement 16, mehreren um den Umfang der Flanschelemente 15 und 16 verteilte Schrauben 17 und zugehörigen Muttern 18 besteht. Im vorliegenden Schnitt sind nur jeweils zwei Schrauben 17 und zwei Muttern 18 dargestellt. Zur Durchführung der Schrauben 17 befinden sich in dem Flanschelement 15 Bohrungen 19 und in dem Flanschelement 16 Bohrungen 20. In gleicher Weise wird auch die Aufweitung 9 über das Zwischenbauteil 12 in axialer Richtung mit einer Schraubverbindung 21, die aus einem Flanschelement 22, einem Flanschelement 23, Schrauben 24, Muttern 25 so­ wie Bohrungen 26 und 27 besteht, an dem Bauteil 3 an­ gebracht. In der Darstellung sind die Schrauben 17 und 24 noch nicht vollständig angezogen, so daß die sich später berührenden Teile noch voneinander entfernt sind. Durch die Schraubverbindungen 14 und 21 ergibt sich ein Kraftschluß zwischen den Aufweitungen 8 und 9, den Zwischenbauteilen 10 und 12 sowie den Bauteilen 2 und 3. Alternativ sind jedoch auch Verbindungsmög­ lichkeiten denkbar, bei denen die genannten Teile mit­ tels Formschluß miteinander verbunden werden.

An ihrer den Bauteilen 2 und 3 zugewandten Seite wei­ sen die Zwischenbauteile 10 und 12 auf ihrer Mantel­ fläche jeweils um ihren Umfang verlaufende, in Rich­ tung der Mittelachse der Zwischenbauteile 10 und 12 weisende Rücksprünge 28 und 29 auf, die auch als Nuten ausgebildet sein können. In diese Rücksprünge 28 und 29 sind aus dem Material der Aufweitungen 8 und 9 Um­ bördelungen 30 und 31 eingeformt, um so Verliersiche­ rungen für die Zwischenbauteile 10 und 12 zu bieten. Dennoch sind die Zwischenbauteile 10 und 12 in den Aufweitungen 8 und 9 noch so beweglich, daß Toleranzen in radialer Richtung ausgeglichen werden können. Hier ist es auch möglich, die Umbördelungen 30 und 31 nur örtlich begrenzt vorzusehen, beispielsweise nur zwei oder drei um den Umfang der Aufweitung 8 bzw. 9. Diese Art von Umbördelung 30 bzw. 31 kann dann als Einker­ bung bezeichnet werden. Die Umbördelungen 30 und 31 könnten beispielsweise als letzter Fertigungsschritt bei der Herstellung des Rohres 1 eingebracht werden, wobei dann zuvor das Zwischenbauteil 10 bzw. 12 in die jeweilige Aufweitung 8 bzw. 9 eingelegt werden müßte. Auf diese Weise wäre eine Vormontage für die Zwischen­ bauteile 10 und 12 gegeben.

Durch die Zwischenbauteile 10 und 12 wird also ein spannungsfreies Verbinden der Aufweitungen 8 und 9 mit den Wölbungen 11 und 13 erreicht und es können nach­ teilige Verspannungen des Rohres 1 vermieden werden. Das Zwischenbauteil 10 bzw. 12 ermöglicht Bewegungen in radialer Richtung, um auf diese Weise Toleranzen zwischen den beiden Bauteilen 2 und 3 auszugleichen.

Sowohl die Innenseite der Aufweitungen 8 und 9 als auch die Wölbungen 11 und 13 könnten beispielsweise mit Nickel, Kupfer oder ähnlichen Materialien be­ schichtet sein, um hierdurch eine bessere Abdichtung bei der Montage zu erzielen.

Selbstverständlich sind sowohl die Bauteile 2 und 3 als auch die Zwischenbauteile 10 und 12 mit Bohrungen 32, 33, 34 und 35 versehen, die im vorliegenden Fall das Durchführen von Abgas gewährleisten. Hierbei wei­ sen die Bohrungen 34 und 35 einen Durchmesser auf, der mindestens der lichten Weite des Rohres 1 entspricht, um noch besser eventuell auftretende Toleranzen auszu­ gleichen.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur axialen Befestigung eines Rohres mit endlicher Länge zwischen zwei starren Bautei­ len, insbesondere eines Abgasrohres einer Brenn­ kraftmaschine, insbesondere zwischen der Auslaß­ seite eines Zylinderkopfes und einem Abgasturbola­ der, wobei das Rohr an wenigstens einem seiner En­ den mit einer Aufweitung versehen ist, welche mit­ tels Kraft- oder Formschluß gasdicht mit einer konvexen, wenigstens annähernd kugelförmigen Wöl­ bung verbunden ist, mit wenigstens einem Zwischen­ bauteil, welches zwischen der wenigstens einen Aufweitung des Rohres und einem der Bauteile ange­ ordnet ist und die Wölbung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Zwischenbauteil (10, 12) an seinem Außenumfang wenigstens einen Rücksprung (28, 29) aufweist, und daß die Aufweitung (8, 9) des Rohres (1) mittels jeweils wenigstens einer Umbör­ delung (30, 31) derart in den wenigstens einen Rücksprung (28, 29) eingeformt ist, daß sich eine Verliersicherung für das Zwischenbauteil (10, 12) ergibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Zwischenbauteil (10, 12) eine wenigstens annähernd mittig verlaufende Bohrung (34, 35) aufweist, deren Durchmesser wenigstens der lichten Weite des Rohres (1) entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Rücksprung (28, 29) um wenig­ stens annähernd den gesamten Umfang des Zwischen­ bauteils (10, 12) verläuft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei als Einkerbungen ausgebildete Um­ bördelungen (30, 31) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Zwischenbauteil (10, 12) an seiner dem Bauteil (2, 3) zugewandten Seite eine wenigstens annähernd ebene Fläche aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Zwischenbauteil (10, 12) an seiner dem Bauteil (2, 3) zugewandten Seite eine wenigstens annähernd kugelförmige Fläche aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) als luftspaltisolierendes, doppelwan­ digs Rohr (1) mit einem Außenrohr (4) und einem mit Abstand zum Außenrohr (4) verlaufenden Innen­ rohr (5) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (4) mit einem mehrere Dehnfalten (7) aufweisenden Kompensator (6) versehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Aufweitung (8, 9) und/oder die Außenfläche der Wölbung (11, 13) mit einer Be­ schichtung versehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung Nickel und/oder Kupfer aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenbauteil (10, 12) an einem Ende (1a bzw. 1b) des Rohres (1) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenbauteil (10) an beiden Enden (1a, 1b) des Rohres (1) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung der Aufweitung (8, 9) mit der Wöl­ bung (11, 13) eine Schraubverbindung (14, 21) vorge­ sehen ist.