Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug

Abstract

 Bei einer Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer zwischen zwei benachbarten Komponenten der Abgasanlage angeordneten Verbindungseinrichtung, wobei die Verbindungseinrichtung beim Überschreiten einer vorgegebenen mechanischen Beanspruchung, d.h. insbesondere bei einem Crash des Kraftfahrzeuges abknickbar ist, wodurch ein definiertes Abknicken der Abgasanlage einleitbar ist, wird vorgeschlagen, dass die Verbindungseinrichtung (2) als ein rohrförmiger Wellenbalg (11) ausgebildet ist, der an seinen beiden einander gegenüberliegenden Längsseiten (12, 12') unterschiedlich ausgeformt ist.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer zwischen zwei benachbarten Komponenten der Abgasanlage angeordneten Verbindungseinrichtung, wobei die Verbindungseinrichtung beim Überschreiten einer vorgegebenen mechanischen Beanspruchung, d.h. insbesondere bei einem Crash des Kraftfahrzeuges abknickbar ist, wodurch ein definiertes Abknicken der Abgasanlage einleitbar ist.

[0002] Gemäß dem Stand der Technik werden die einzelnen Komponenten von Abgasanlagen wie, zum Beispiel das Vorrohr, der Vorkatalysator, der Hauptkatalysator und der Schalldämpfer durch dreieckförmige Flansche miteinanderverbunden. Dabei trägt der eine Flansch in seinen Eckbereichen jeweils einen Schraubenbolzen und weist der andere Flansch in seinen Eckbereichen jeweils eine korrespondierende Aufnahmeöffnung auf, so dass die Schraubenbolzen durch die Aufnahmeöffnungen hindurchgreifen und mittels Schraubenmuttern gehalten werden.

[0003] Eine solche Verbindung muss den mechanischen und thermischen Beanspruchungen der Abgasanlage über einen größeren Zeitraum standhalten. Nicht zuletzt deshalb stellt die Abgasanlage im Crashfall ein relativ starres System dar, welches sich in Abhängigkeit von den auftretenden Kräften sowie in Abhängigkeit von seiner Gestalt und den Fixierungspositionen an Motor und Karosserie verformt. Dies ist jedoch nachteilig, da gerade im Crashfall eine bestimmte Verformung erwünscht ist, um das Eindringen der Abgasanlage in bestimmte Bereiche des Kraftfahrzeuges zu vermeiden.

[0004] In der Druckschrift DE 27 46 676 C2 ist eine gelenkige Verbindung zweier Rohre einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge beschrieben, wobei die Verbindung zwei ringförmige Kupplungsteile und zwei diametral dazu angeordnete Federelemente aufweist.

[0005] Auch die Druckschrift DE 195 26 085 A1 betrifft eine gelenkige Verbindung zweier Rohre einer Abgasanlage, bei der zwei ineinander gesteckte kugelförmig aufgeweitete Rohrabschnitte von einem schellenförmigen Spannelement umfasst sind.

[0006] Des weiteren ist aus der Druckschrift FR 0 399 880 A ein Verbindungselement für zwei abgasführende Rohre bekannt, welches einen kugelförmig aufgeweiteten Übergangsbereich und eine den Übergangsbereich begrenzende Flanschverbindung besitzt, deren Flansche mittels elastischer Hülsen beabstandet sind.

[0007] Und schließlich zeigt die Druckschrift WO 98/39593 ein Gelenk für eine Abgasanlage. Dieses Gelenk weist zwei sphärische Abschnitte auf, die umfangsseitig über drei gleiche federelastische Schraubelemente miteinander gekoppelt sind.

[0008] In der gattungsbildenden Druckschrift EP 1 057 984 A2 ist eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer zwischen zwei benachbarten Komponenten der Abgasanlage angeordneten Verbindungseinrichtung beschrieben. Die Verbindungseinrichtung besteht aus zwei konzentrisch ineinander gesteckten Rohrenden mit unterschiedlichen Durchmessern, wobei eines der Rohrenden eine ringförmige Nut aufweist und in dieser Nut an diametral gegenüberliegenden Positionen zwei Kugeln gelagert sind. Dadurch definieren die Mitten der beiden Kugeln eine Gelenkachse, so dass dort ein definiertes Abknicken der Abgasanlage einleitbar ist.

[0009] Aus der Druckschrift FR 2 522 726 A ist eine andere gelenkartige Verbindungseinrichtung zwei Rohrenden einer Abgasanlage geoffenbart, wobei ein Rohrende kugelartig aufgeweitet ist und mit einer pfannenartigen Aufnahme des anderen Rohrendes korrespondiert, die beiden Rohrenden von zwei tellerartigen Flanschhälften mit konischer Kontaktfläche umgeben sind und die beiden Flanschhälften mittels federgespannter Verschraubungen verbunden sind.

[0010] Die Druckschrift US 5,967,565 A beschreibt eine Verbindung für eine Abgasanlage mit konisch bzw. eben ausgebildeten Ringflächen und ringförmigen Pufferelementen, wobei die Ringflächen axial hintereinander liegen und die Pufferelemente jeweils zwischen zwei der Ringflächen angeordnet sind, so dass diese Verbindung als Reaktion auf Motorschwingungen und/oder Fahrbahnunebenheiten eine gewisse Biegebewegung der Abgasanlage ermöglicht.

[0011] Darüber hinaus ist in der Druckschrift US 6,164,067 A ein Verbindungsglied für eine Abgasanlage enthalten, welches ein kugelartig aufgeweitetes Rohrende, ein pfannenartig aufgeweitetes Rohrende, einen Flansch und drei federgespannten Verschraubungen aufweist. Dabei umgibt der Flansch die ineinander angeordneten Rohrenden und wird der Flansch mittels der federgespannten Verschraubungen gehalten, so dass das Verbindungsglied eine gewisse Relativbewegung zwischen den beiden Rohrenden gestattet.

[0012] Ferner ist aus der Druckschrift US 5,340,165 A ein flexibler Verbinder bekannt, der wenigstens eine kugelartige Verbindung der Rohrenden innerhalb eines schützenden zylindrischen Wellenbalges aufweist.

[0013] Schließlich zeigt die Druckschrift US 4,097,071 A eine weitere flexible Verbindung für Abgasrohre, welche ein zylindrisches Rohrende, ein konisches Rohrende sowie ein dazwischen angeordnetes Pufferelement durch eine federgespannte Verschraubung zweier Flanschhälften miteinander verbindet.

[0014] Solche Gelenkverbindungen erlauben innerhalb gewisser Grenzen ein axiales Verdrehen oder ein gegeneinander Verschwenken der beiden Rohre der Abgasanlage und dienen somit zum definierten Abknicken der Abgasanlage bzw. zum Ausgleich von Schwingungen und Toleranzen der Abgasanlage.

[0015] Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine weiter verbesserte Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer zwischenbenachbarten Komponenten der Abgasanlage angeordneten Verbindungseinrichtung zu schaffen, welche sich im Crashfall definiert verformt, so dass sichergestellt ist, dass insbesondere der Bereich der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges ohne Beeinträchtigung bleibt.

[0016] Gelöst wird diese Aufgabe, indem die Verbindungseinrichtung als ein rohrförmiger Wellenbalg ausgebildet ist, der an seinen beiden einander gegenüberliegenden Längsseiten unterschiedlich ausgeformt ist. Auf diese Weise gibt die Verbindungseinrichtung im Crashfall eine bestimmte Abknickstelle und Verformungsrichtung bzw. Abknickbewegung der Abgasanlage vor. Weist die Abgasanlage dabei sogar zwei oder mehrere erfindungsgemäße Verbindungseinrichtungen in ihrem Verlauf auf, so kann gegebenenfalls eine spezielle Faltung der Abgasanlage bewirkt werden. Erfindungsgemäß kann die Abgasanlage bei einer crashbedingten Stauchung des Kraftfahrzeuges also an wenigstens einer geeigneten Stelle in einer gewünschten Richtung abgeknickt werden und somit zum Beispiel innerhalb des Motorraumes in einen dafür vorgesehenen seitlichen Ausweichraum geleitet werden, um sensible Bereiche des Kraftfahrzeuges nicht zu beeinträchtigen. Dies erhöht die Sicherheit der Fahrzeuginsassen und erlaubt eine günstige Einstufung bei der Typschadensklassifizierung.

[0017] Idealerweise erfolgt das definierte Abknicken der Abgasanlage innerhalb eines Knickwinkelbereiches von bis zu ca. 45 Grad zur Längsachse der Abgasanlage. Denn dieser Winkelbereich erlaubt bereits eine wesentliche Verformung bzw. Verkürzung der Abgasanlage.

[0018] Vorteilhaft weist der Wellenbalg an seiner einen Längsseite stärker ausgeprägte Wellen auf als an seiner anderen Längsseite. Dadurch kann die Verbindungseinrichtung bereits gekrümmt sein, wobei diese Krümmung bei einercrashbedingten Stauchung der Abgasanlage verstärkt werden würde.

[0019] Besonders vorteilhaft weist der Wellenbalg an seiner einen Längsseite eine geringere Wandstärke auf als an seiner anderen Längsseite und/oder ist der Wellenbalg an seiner einen Längsseite mit einer Anzahl von Einkerbungen versehen. Diese Merkmale bedeuten jeweils eine Schwächung der Verbindungseinrichtung, so dass der Wellenbalg beim Überschreiten der vorgegebenen mechanischen Belastung auf der einen Längsseite aufreißen kann.

[0020] Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine geschnittene Verbindungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; und

Fig. 2

eine geschnittene Verbindungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.

[0021] Gemäß den in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die Rohrenden 1, 1' zweier Komponenten der Abgasanlage mittels eines Verbindungselementes 2 verbunden, welches dort einen rohrförmigen Wellenbalg 11 umfasst, der beim Überschreiten einer vorgegebenen mechanischen Beanspruchung ein definiertes Abknicken der Abgasanlage einleitet.

[0022] Dazu ist dieser Wellenbalg 11 an seinen beiden einander gegenüberliegenden Längsseiten 12, 12' unterschiedlich ausgeformt, indem die Wellen 13 auf der einen Längsseite 12 des Wellenbalges 11 stärker ausgeprägt sind als die Wellen 13' auf der anderen Längsseite 12' des Wellenbalges 11.

[0023] Darüber hinaus ist die eine Längsseite 12 in Fig. 1 mit einer geringeren Wandstärke ausgestaltet, wohingegen die andere Längsseite 12' mit einer größeren Wandstärke ausgestaltet ist. Dabei sollte die geringere Wandstärke des Wellenbalges 11 nicht durchgehend, sondern nur im Bereich der Außenkanten und/oder Innenkanten der Wellen 13 des Wellenbalges 11 vorgesehen sein.

[0024] In Fig. 2 ist die eine Längsseite 12 stellenweise mit Einkerbungen 14 versehen, wohingegen die andere Längsseite 12' keine Einkerbungen 14 aufweist. Dabei sollten die Einkerbungen 14 auf der einen Längsseite 12 wiederum insbesondere im Bereich der Außenkanten und/oder Innenkanten der Wellen 13 des Wellenbalges 11 vorgesehen sein.

[0025] Mittels dieser Merkmale ist die eine Längsseite 12 des Wellenbalges 11 gegenüber der anderen Längsseite 12' des Wellenbalges 11 geschwächt. Dadurch wird bei einer im Crashfall auftretenden starken mechanischen Beanspruchung, welche einen vorgegebenen Wert übersteigt, ein definiertes Abknicken der Verbindungseinrichtung 2 der Abgasanlage eingeleitet.

[0026] Liste der Bezugszeichen:

1,1'

Rohrende

2

Verbindungseinrichtung

11

Wellenbalg

12, 12'

Längsseiten

13

Welle

14

Einkerbung

L

Längsachse

Ansprüche

1. Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer zwischen zwei benachbarten Komponenten der Abgasanlage angeordneten Verbindungseinrichtung, wobei die Verbindungseinrichtung beim Überschreiten einer vorgegebenenmechanischen Beanspruchung d.h. insbesondere bei einem Crash des Kraftfahrzeuges abknickbar ist, wodurch ein definiertes Abknicken der Abgasanlage einleitbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindungseinrichtung (2) als ein rohrförmiger Wellenbalg (11) ausgebildet ist, der an seinen beiden einander gegenüberliegenden Längsseiten (12, 12') unterschiedlich ausgeformt ist.

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das definierte Abknicken der Abgasanlage innerhalb eines Knickwinkelbereiches von bis zu ca. 45 Grad zur Längsachse (L) der Abgasanlage erfolgt.

3. Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenbalg (11) an seiner einen Längsseite (12) stärker ausgeprägte Wellen (13) aufweist als an seiner anderen Längsseite (12').

4. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenbalg (11) an seiner einen Längsseite (12) eine geringere Wandstärke hat als an seiner anderen Längsseite (12').

5. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenbalg (11) an seiner einen Längsseite (12) mit einer Anzahl von Einkerbungen (14), versehen ist.

Zeichnung