Abgasanlage für Kraftfahrzeuge

Abstract

 In Abgasanlagen, bestehend aus Gehäusen (1) und/oder abgasführenden Rohren (2), müssen Teile bei Bedarf mit einer Isolierschale, bestehend aus Isoliermaterial (3), meist Mineralwolle, und einem Blechmantel (4), umhüllt werden. Die Verbindung zwischen Blechmantel (4) und Gehäusen (1) bzw. Rohren (2) erfolgt auf der einen Seite als Festlager (6), auf der anderen Seite als Loslager (7). Im Bereich des Festlagers (6) preßt ein Spannring (8.5) das Ende des Blechmantels (4) in eine umlaufende Sicke (2.1) im Rohr (2). Im Bereich des Loslagers (7) übergreift eine Schiebemuffe (9.1), welche an einer Seite mit dem abgasführenden Rohr 2) verschweißt ist, das Ende (4.1) des Blechmantels (4). Auf diese Weise sind die Verbindungsstellen (6, 7) zwischen Blechmantel (4) und Abgasanlage (1, 2) gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit und das Austreten von Isoliermaterial (3) abgedichtet. Relativbewegungen zwischen Blechmantel (4) und Gehäuse (1), ausgelöst durch Motorschwingungen, Abgaspulsationen und Unebenheiten der Fahrbahn, sind auf ein Minimum reduziert. Die Lebensdauer des Isoliermaterials (3) wird erhöht. Thermisch bedingte Ausdehnungsdifferenzen zwischen Blechmantel (4) und Abgasanlage (1, 2) werden problemlos ausgeglichen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] In bestimmten Fällen ist es erforderlich und üblich, Teile der Abgasanlage, beispielsweise Töpfe, Katalysatorgehäuse, Rohre und dergleichen, thermisch zu isolieren. Hierzu wird zunächst eine Isolierschicht aus Mineralwolle oder keramischem Vlies etc., aufgelegt, die außen von einem Blechmantel umhüllt, gehalten und geschützt wird. Die Enden des Blechmantels werden entweder beidseitig oder - wenn erhebliche thermische Ausdehnungsdifferenzen zwischen Abgasanlage und Blechmantel zu erwarten sind - einseitig mit der Abgasanlage durch mehrere Heftschweißpunkte verbunden (DE-A-25 52 647).

[0003] Die Erfahrung zeigt, daß diese Schweißstellen sehr schnell zerstört werden, so daß der Blechmantel sich frei gegenüber der Isolierschicht und der Abgasanlage bewegen kann.

[0004] Die geringe Haltbarkeit der üblichen Schweißverbindungen hat mehrere Gründe. Hier ist einmal zu nennen die unterschiedliche Materialdicke der Abgasanlage, meist ca. 2 mm, und des Blechmantels, meist nur 0,5 mm, ferner die Tatsache, daß die Bleche meist aus unterschiedlichen Materialien bestehen, z. B. Edelstahl für die Abgasanlage und Normalstahl für den Blechmantel, und oft noch mit einer Aluminiumschicht als Korrosionsschutz belegt sind.

[0005] Bedingt durch Motorschwingungen, Abgaspulsationen, Fahrbahnunebenheiten und dergleichen führt der lose Blechmantel Relativbewegungen aus gegenüber der Isolierschicht und der Abgasanlage. Zunächst wird die Isolierschicht dadurch beschädigt und verliert ihre Wirkung. Weiterhin kommt es zu nicht unerheblichen Klappergeräuschen. Außerdem können Feuchtigkeit und Schmutz in den Raum zwischen Abgasanlage und Isolationsblechmantel gelangen und unerwünschte Korrosionen auslösen.

[0006] Derartige Relativbewegungen führt der Blechmantel auf der losen Seite immer aus. Die oben erwähnte DE-A-25 52 647 schlägt deshalb vor, das abgasführende Rohr durch mehrere aufgesteckte und geschweißte Rohrstücke, das freie Ende des Blechmantels durch einen innen eingeschweißten Metallring zu verstärken. Der Metallring soll entsprechend der thermischen Ausdehnungsdifferenz über den Rohrstücken gleiten. Erhält der Verstärkungsring wenig Spiel gegenüber den Rohrstücken, werden Korrosion, Schmutz und Wärmedehnung seine Bewegungsfähigkeit schnell blockieren. Erhält der Verstärkungsring ausreichend Spiel, können Wasser und Schmutz nicht am Eindringen gehindert werden.

[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbindungen zwischen der Abgasanlage und dem Blechmantel in jeder Beziehung zu verbessern.

[0008] Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

[0009] Damit ergeben sich die Vorteile, daß mögliche Relativbewegungen zwischen Blechmantel und Abgasanlage auf ein Minimum reduziert sind, wodurch die Lebensdauer des Isoliermaterials positiv beeinflußt wird, daß Klappergeräusche ganz entfallen, daß Schweißverbindungen ganz entfallen, daß auch Isoliermaterial, welches mechanisch weniger stabil ist, verwendet werden kann und vor allem, daß die Verbindung zwischen Blechschale und Abgasanlage auch auf der Seite des Loslagers aufgrund der labyrinthartigen Konstruktion praktisch dicht ist, so daß weder Wasser noch Schmutz eindringen oder die Isoliermaterialien herausfallen können.

[0010] Ausgestaltungen der Erfindung im Bereich des Festlagers mit Materialverstärkung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 4.

[0011] Ausgestaltungen der Erfindung im Bereich des Loslagers sind Gegenstand der Unteransprüche 5 bis 7, wobei die Unteransprüche 6 und 7 Lösungen aufzeigen, die die Längsbewegungen des freien Endes des Blechmantels, hervorgerufen durch thermische Ausdehnungsdifferenzen, durch Motorschwingungen, durch Abgaspulsationen usw., begrenzen.

[0012] Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines isolierten Schalldämpfergehäuses als Teil einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Ausführungsform der Fig. 1 entlang der Linie II-II,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines isolierten Schalldämpfergehäuses als Teil einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines isolierten Schalldämpfergehäuses als Teil einer Abgasanlage für Kraftfahrzeuge und

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Ausführungsform der Fig. 4 entlang der Linie V-V.

[0013] In Fig. 1 erkennt man einen Längsschnitt durch ein Gehäuse 1, beispielsweise eines Schalldämpfers oder Katalysators, welches mit abgasführenden Rohren 2 eingangsseitig und ausgangsseitig verbunden ist. Das Gehäsue 1 ist mit einer Isolierschale umgeben, die aus einer Isolierschicht 3 und einem dünnen Blechmantel 4 besteht.

[0014] Die mechanische Verbindung zwischen Blechmantel 4 und den abgasführenden Rohren 2 der Abgasanlage erfolgt auf der linken Seite durch ein Festlager 6, auf der rechten Seite durch ein Loslager 7. Das Loslager 7 erlaubt den spannungsfreien Ausgleich von thermisch bedingten Ausdehnungsunterschieden zwischen Gehäuse 1 und Blechmantel 4.

[0015] Im Bereich des Festlagers 6 wird die Verbindung zwischen Blechmantel 4 und abgasführendem Rohr 2 durch einen Spannring 8.5 hergestellt, der das Ende des Blechmantels 4 in eine umlaufende Sicke 2.1 preßt. Die Enden 8.6 des Spannrings 8.5 können zur Erhöhung der Dauerfestigkeit miteinander verschweißt werden. Eine derartige Verbindung ist nahezu so dicht und stabil wie eine Schweißverbindung, läßt sich jedoch schneller herstellen. Die bekannten Probleme bei Schweißverbindungen - Gefügeveränderungen, geringe mechanische Festigkeit, erhöhte Korrosionsanfälligkeit - treten nicht auf.

[0016] Fig. 2 zeigt diese Verbindung im Querschnitt. Auf der Seite des Loslagers 7 wurde eine labyrinthartige Spaltdichtung realisiert mit Hilfe eines Muffenrings 9.1, der auf der einen Seite mit dem abgasführenden Rohr 2 verschweißt ist. Auch eine Klemmbefestigung ist möglich. Auf der anderen Seite übergreift der Muffenring 9.1 das Ende 4.1 des Blechmantels 4. Diese Verbindung ist weitestgehend geschützt gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz und gegen das Austreten von Isoliermaterial 3. Ferner können keine Klappergeräusche auftreten. Dynamische Relativbewegungen zwischen Gehäuse 1 und Blechmantel 4 sind auf ein Minimum reduziert, so daß auch bei Verwendung von Isoliermaterial 3 geringer mechanischer Festigkeit mit einer langen Lebensdauer desselben gerechnet werden kann.

[0017] Fig. 3 zeigt auf der Seite des Festlagers 6 eine Variante der mechanischen Verbindung ohne Schweißen. In das abgasführende Rohr 2 ist eine umlaufende Sicke 2.1 eingebracht. Über das Ende des Blechmantels 4 ist eine Muffe 8.2 gelegt und in die umlaufende Sicke 2.1 eingepreßt.

[0018] Im Bereich des Loslagers 7 trägt die Schiebemuffe 9.1 eine umlaufende Nut 9.2, in die das nach außen abgekröpfte Ende 4.2 des Blechmantels 4 eingreift. Dadurch wird die freie Beweglichkeit des Endes 4.2 des Blechmantels 4 in beiden Richtungen begrenzt; der Blechmantel 4 bleibt auch bei extremen Beanspruchungen sicher im Muffenring 9.1 gehalten.

[0019] Fig. 4 im Längsschnitt und Fig. 5 im Querschnitt zeigen eine dritte Ausführungsform für ein Festlager 6. Das Ende des Blechmantels 4 wird hier mit Hilfe eines breiten Spannrings 8.7 auf dem abgasführenden Rohr 2 befestigt, wobei die mechanische Spannung durch Bildung von angesickten Ohren 8.8 in den Spannring 8.7 eingebracht wird.

[0020] Im Bereich des Loslagers 7 erkennt man eine Ausführungsform, bei der das Ende 4.3 des Blechmantels 4 gewellt ist, so daß eine Art entsteht, die den notwendigen Spalt zwischen dem abgasführenden Rohr 2 und dem losen Ende des Muffenrings 9.1 elastisch überbrückt.

[0021] Es versteht sich, daß nicht alle denkbaren mechanischen Lösungen des erfindungsgemäßen Prinzips in der Zeichnung dargestellt werden konnten. Gemeinsam ist allen Lösungen die Dichtigkeit gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit und das Austreten von Isoliermaterial und der problemlose Ausgleich von thermischen Ausdehnungsdifferenzen im Bereich des Loslagers und die mechanische Festigkeit und Dichtigkeit im Bereich des Festlagers, wobei die mit Schweißverbindungen verknüpften Probleme vermieden werden.

Ansprüche

1. Abgasanlage (1, 2) für Kraftfahrzeuge, bestehend aus abgasführenden Gehäusen (1) und/oder Rohren (2), die von einem aus relativ dünnem Blech bestehenden Blechmantel (4) umgeben sind, wobei zwischen Abgasanlage (1, 2) und Blechmantel (4) auf der einen Seite ein Festlager (6), auf der anderen Seite ein Loslager (7) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Festlager (6) als Klemmverbindung mit einem über den Blechmantel (4) gelegten Klemmring (8), das Loslager (7) als Spaltdichtung mit einem das freie Ende (4.1, 4.2, 4.3) des Blechmantels (4) übergreifenden und führenden Muffenring (9) ausgeführt ist, der auf der anderen Seite mit der Abgasanlage (1, 2) verbunden ist.

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Festlager (6) als eingesickte Muffe (8.2) realisiert ist.

3. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Festlager (6) als Spannring (8.7) mit angesickten Ohren (8.8) realisiert ist.

4. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Festlager (6) als aufgespannter Ring (8.5) realisiert ist.

5. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (4.3) des Blechmantels (4) gewellt ist.

6. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Muffenring (9.1) eine umlaufende Nut 9.2) vorgesehen ist, die die freie Bewegung des ausgestellten Endes (4.2) des Blechmantels (4) begrenzt.

7. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (1) bzw. Rohr (2) eine umlaufende Nut vorgesehen ist, die die freie Bewegung des ausgestellten Endes des Blechmantels (4) begrenzt.

Zeichnung