DE102016111561A1

DE102016111561A1 - Connecting device for gas-tight connection of tubular and / or nozzle-shaped components

Info

Publication number: DE102016111561A1
Application number: DE102016111561.4A
Authority: DE
Inventors: Thilo Lutz
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: ElringKlinger AG
Priority date: 2016-06-23
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2017-12-28

Abstract

Verbindungseinrichtung an zwei rohrförmigen Bauteilen eines Motorabgaspfads, von denen jedes mit einem nach außen vorspringenden umlaufenden Verbindungselement versehen ist, wobei die Verbindungseinrichtung einen Gelenkbereich mit mehreren Gelenkelementen aufweist, jedes Verbindungselement mit einem ersten Gelenkelement versehen ist, welches eine schalenartige erste Gelenkfläche bildet, der eine ballige zweite Gelenkfläche eines zweiten Gelenkelements gegenüberliegt, zwischen diesen Gelenkflächen mindestens ein Abdichtelement vorgesehen ist, die ersten Gelenkelemente mit den ersten Verbindungselementen gasdicht verbunden und die zweiten Gelenkelemente gasdicht zu einer Einheit verbunden sind, und bei miteinander fluchtenden Achsen der beiden Bauteile die Gelenkflächen rotationssymmetrisch zu diesen Achsen ausgebildet sind.Connecting means on two tubular components of an engine exhaust path, each of which is provided with an outwardly projecting circumferential connecting member, wherein the connecting means comprises a hinge portion having a plurality of hinge members, each connecting member is provided with a first hinge member which forms a cup-like first hinge surface, which is a crowned second joint surface of a second joint element opposite, at least one sealing element is provided between these joint surfaces, the first joint elements gas-tightly connected to the first connecting elements and the second joint elements are gas-tightly connected to a unit, and aligned axes of the two components, the joint surfaces rotationally symmetrical to these axes are formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung in einem Abgaspfad einer Brennkraftmaschine, und zwar eine solche Verbindungseinrichtung zum gasdichten Verbinden von hohlen rohr- und/oder stutzenförmigen Bereichen zweier Bauteile, welche im Bereich der Verbindungseinrichtung jeweils eine Hohlraumachse definieren und von denen jedes mit einem radial nach außen vorspringenden umlaufenden Verbindungselement versehen sowie mit diesem gasdicht verbunden ist, wobei in der montierten Verbindungseinrichtung diese Verbindungselemente einander benachbart und mittels einer, begrenzte Winkelabweichungen von einem Fluchten der Hohlraumachsen zulassenden Verbindungsvorrichtung zumindest ungefähr in Längsrichtung der vorgenannten Bauteilbereiche gegeneinandergezogen und zusammengehalten werden.The invention relates to a connecting device in an exhaust path of an internal combustion engine, namely such a connecting device for gas-tight connection of hollow tubular and / or nozzle-shaped areas of two components which define in the region of the connecting device each have a cavity axis and each of which with a radially outwardly projecting Provided circumferential connecting element and is connected to this gas-tight, wherein in the assembled connection means, these connecting elements adjacent to each other and by means of a, limited angular deviations from an alignment of the cavity axes permitting connecting device at least approximately in the longitudinal direction of the aforementioned component areas are pulled together and held together.

Unter einem Abgaspfad einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Hubkolbenmotors, ist dabei ein Bereich eines die Abgase der Brennkraftmaschine führenden Leitungssystems zu verstehen, in dessen Bereich zwei Rohrleitungen, eine Rohrleitung und ein Stutzen eines Bauteils oder zwei solche Stutzen gasdicht miteinander verbunden sind. Ein solches Abgas-Leitungssystem ist im Motorbetrieb außerordentlich hohen Temperaturen ausgesetzt, da die Abgase eines Dieselmotors, aber auch eines Ottomotors am Abgasauslass des Motors Temperaturen von 1000°C oder sogar ca. 1100°C erreichen können, und außerdem vor allem in einem Fahrzeug, einer Baumaschine oder dergleichen im Betrieb das Abgas-Leitungssystem Erschütterungen und Schwingungen ausgesetzt ist, welche nicht zum Undichtwerden einer der vorgenannten Verbindung führen dürfen.Under an exhaust path of an internal combustion engine, in particular a reciprocating engine, while a range of the exhaust gases of the internal combustion engine leading line system to understand, in the area of two pipes, a pipe and a nozzle of a component or two such nozzle are connected to each other gas-tight. Such an exhaust pipe system is exposed to extremely high temperatures during engine operation, since the exhaust gases of a diesel engine, but also a gasoline engine at the exhaust outlet of the engine temperatures of 1000 ° C or even reach about 1100 ° C, and also especially in a vehicle, a construction machine or the like in operation, the exhaust pipe system is exposed to vibration and vibration, which must not lead to leakage of any of the aforementioned compound.

Ein die Abgase der Brennkraftmaschine ableitendes Leitungssystem enthält vor allem bei einem Dieselmotor ein Partikelfilter; stromaufwärts des Partikelfilters liegt ein Hochdruckbereich des Leitungssystems, stromabwärts des Partikelfilters ein Niederdruckbereich des Leitungssystems, und eine von der vorliegenden Erfindung betroffene Verbindungseinrichtung kann im Hochdruckbereich und/oder im Niederdruckbereich vorgesehen werden. Bei modernen Motoren wird mindestens ein Teil der Abgase über eine Abgasrückführleitung dem Motor wieder zugeführt, insbesondere um die von einem Dieselmotor erzeugten Rußpartikel im Motor zu verbrennen; eine von der vorliegenden Erfindung betroffene Verbindungseinrichtung kann auch in einer solchen Abgasrückführleitung vorgesehen werden. Schließlich werden bei vielen modernen Motoren durch die Motorabgase angetriebene Turbolader eingesetzt, und eine von der vorliegenden Erfindung betroffene Verbindungseinrichtung kann auch in einem einen Turbolader enthaltenden Abgas-Leitungssystem stromaufwärts und/oder stromabwärts des Turboladers eingesetzt werden.An exhaust system of the internal combustion engine derived line system contains a particulate filter, especially in a diesel engine; upstream of the particulate filter upstream of the particulate filter is a high-pressure region of the conduit system, downstream of the particulate filter, a low-pressure region of the conduit system, and a connection means affected by the present invention can be provided in the high-pressure region and / or in the low-pressure region. In modern engines, at least a portion of the exhaust gases are returned to the engine via an exhaust gas recirculation line, particularly to burn soot particles generated by a diesel engine in the engine; A connecting device affected by the present invention may also be provided in such an exhaust gas recirculation line. Finally, many modern engines use turbochargers driven by engine exhaust gases, and a connector of the present invention may also be employed in a turbocharger-containing exhaust manifold upstream and / or downstream of the turbocharger.

Weil die Hohlraumachsen der miteinander zu verbindenden Bauteile oder Bauteilbereiche oft nicht miteinander fluchten, aber auch wegen der vorstehend erwähnten Erschütterungen und Schwingungen wird im Stand der Technik oft ein Federbalg eingesetzt, um zwei Abgas-Rohrleitungen oder eine solche Leitung mit einem Anschlussstutzen eines Moduls, wie beispielsweise eines Partikelfilters, beweglich und dennoch gasdicht miteinander zu verbinden. Außerdem erfolgen Verbindungen von Rohrleitungen oder einer Rohrleitung mit einem Anschlussstutzen oft mit Hilfe von Flanschen an den Rohrleitungen und/oder Stutzen, wobei zwei miteinander zu verbindende Flansche, zwischen denen auch eine Flachdichtung angeordnet sein kann, mittels Schrauben gegeneinandergezogen werden; beim Anschweißen eines solchen Flanschs an eine Rohrleitung oder einen Stutzen lässt sich aber nicht mit Sicherheit ausschließen, dass das Schweißen zu einem Verzug der Leitung bzw. des Stutzens führt und/oder ein Flansch an der Leitung bzw. dem Stutzen so befestigt wird, dass die Flanschachse gegenüber der Achse der Leitung bzw. des Stutzens radial und/oder winkelmäßig etwas versetzt ist, so dass die dadurch hervorgerufenen Fertigungstoleranzen zur Folge haben, dass die Achsen der miteinander verbundenen Rohrleitungen oder der Rohrleitung und des Stutzens nicht miteinander fluchten, sondern einen kleinen Winkel miteinander bilden, das heißt es besteht ein Winkelversatz.Because the cavity axes of the components or component areas to be connected are often not aligned, but also because of the aforementioned vibrations and vibrations in the art often used a bellows to two exhaust pipes or such a conduit with a connection piece of a module, such as For example, a particle filter, mobile and yet gas-tight to connect. In addition, connections of pipelines or a pipeline with a connecting piece are often made with the aid of flanges on the pipes and / or nozzles, wherein two flanges to be joined, between which a flat gasket can be arranged, are pulled against each other by means of screws; but when welding such a flange to a pipe or a pipe can not be ruled out with certainty that the welding leads to a delay of the line or the nozzle and / or a flange is attached to the line or the nozzle so that the Flange axis relative to the axis of the line or the nozzle radially and / or angularly offset slightly, so that the resulting manufacturing tolerances have the consequence that the axes of the interconnected piping or the pipe and the nozzle are not aligned, but a small angle form together, that is there is an angular offset.

In einer herkömmlichen Verbindung mit Hilfe von Flanschen, welche mittels Schrauben gegeneinandergepresst werden, lässt sich ein Winkelversatz jedoch nicht ausgleichen; dies ist zwar bei einer einen Federbalg enthaltenden Verbindung möglich, jedoch ist ein Federbalg verhältnismäßig kostspielig.In a conventional connection by means of flanges, which are pressed against each other by means of screws, however, an angular offset can not be compensated; While this is possible with a bellows-containing connection, a bellows is relatively expensive.

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungseinrichtung der eingangs definierten Art vorzuschlagen, welche ohne die verhältnismäßig hohen Kosten eines Federbalgs einen solchen Winkelversatz kompensieren kann.The invention was based on the object to propose a connecting device of the type defined, which can compensate for such an angular offset without the relatively high cost of a bellows.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Verbindungseinrichtung der eingangs definierten Art so zu gestalten, dass sie einen Gelenkbereich mit mehreren solchen Gelenkelementen aufweist, dass die Hohlraumachsen der miteinander zu verbindenden Bauteile nicht miteinander fluchten müssen, sondern insbesondere im Betrieb auch einen begrenzt veränderbaren Winkelversatz haben können, ohne dass die Gasdichtheit der Verbindung beeinträchtigt wird, wozu zwischen Gelenkflächen der gegeneinander verschwenkbaren Gelenkelemente mittels mindestens eines Abdichtelements gasdicht abgedichtet wird; dabei ist jedes der gasdicht miteinander zu verbindenden Bauteile mit einem flanschartigen Verbindungselement versehen, welches an dem ihm zugeordneten Bauteil gasdicht angeordnet ist und zu diesem Zweck an das Bauteil auch angeformt sein kann.To achieve this object, the invention proposes to design a connection device of the type defined above so that it has a joint area with several such joint elements that the cavity axes of the components to be joined together must not be aligned, but in particular a limited variable angular offset in operation can have, without the gas-tightness of the connection is impaired, for which is sealed gas-tight between hinge surfaces of the mutually pivotable hinge elements by means of at least one sealing member; each of the gas-tight components to be connected with each other provided a flange-like connecting element, which is arranged gas-tight on the associated component and for this purpose may also be integrally formed on the component.

Ausgehend von einer Verbindungseinrichtung der eingangs definierten Art zeichnen sich erste Ausführungsformen der Erfindung dadurch aus,

– dass die Verbindungseinrichtung einen Gelenkbereich mit mehreren Gelenkelementen aufweist,
– dass jedes Verbindungselement mit einem ersten Gelenkelement versehen ist, welches eine radial nach innen und insbesondere auch dem jeweils anderen Verbindungselement zu gewandte, konkave und schalenartige erste Gelenkfläche bildet,
– dass jeder ersten Gelenkfläche eine konvexe ballige zweite Gelenkfläche eines zweiten Gelenkelements gegenüberliegt,
– dass zwischen den ersten und zweiten Gelenkflächen mindestens ein temperaturbeständiges Abdichtelement vorgesehen ist,
– dass die ersten Gelenkelemente mit den Verbindungselementen gasdicht verbunden sind und die zweiten Gelenkelemente gasdicht zu einer Einheit verbunden sind, und
– dass bei miteinander fluchtenden Hohlraumachsen der beiden Bauteile die Gelenkflächen rotationssymmetrisch zu diesen Achsen ausgebildet sind.

Starting from a connecting device of the type defined at the outset, first embodiments of the invention are characterized in that

In that the connecting device has a joint area with a plurality of joint elements,
- That each connecting element is provided with a first hinge element which forms a radially inwardly and in particular also the respective other connecting element facing, concave and shell-like first joint surface,
In that each first articular surface is opposite a convex spherical second articular surface of a second articular element,
That at least one temperature-resistant sealing element is provided between the first and second joint surfaces,
- That the first hinge elements are connected in a gastight manner with the connecting elements and the second hinge elements are connected in a gastight manner to form a unit, and
- That in mutually aligned cavity axes of the two components, the joint surfaces are rotationally symmetrical to these axes.

Zu diesen ersten Ausführungsformen ist Folgendes zu bemerken:
Die mit den beiden Verbindungselementen gasdicht verbundenen ersten Gelenkelemente können als separate Teile gestaltet sein, bevorzugt sind sie jedoch Bestandteile der Verbindungselemente und insbesondere mit diesen einstückig, so dass jedes Verbindungselement eine der ersten Gelenkflächen bildet. Auch die zweiten Gelenkelemente könnten als separate Teile hergestellt und diese dann gasdicht zu einer Einheit verbunden werden, beispielsweise durch Schweißen, vorteilhafter ist es jedoch, wenn die beiden zweiten Gelenkelemente von ein und demselben Teil gebildet werden, welches so gestaltet ist, dass es mit einer seiner Hauptoberflächen die beiden zweiten Gelenkflächen bildet.The following is to be noted for these first embodiments:
The gas-tightly connected to the two connecting elements first hinge elements may be designed as separate parts, but they are preferably components of the connecting elements and in particular with these in one piece, so that each connecting element forms one of the first joint surfaces. The second hinge elements could be made as separate parts and then connected in a gas-tight manner to a unit, for example by welding, it is more advantageous, however, if the two second hinge elements are formed by one and the same part, which is designed so that it with a its main surfaces forms the two second articular surfaces.

Es ist auch vorteilhaft, wenn jedes der beiden Verbindungselemente flanschartig gestaltet ist; dabei wird bevorzugt, dass zumindest eines dieser Verbindungselemente an das zugehörige Bauteil angeformt oder, wenn es als separates Teil hergestellt wird, mit diesem Bauteil insbesondere durch Schweißen gasdicht verbunden ist (dies gilt auch für im Folgenden noch zu erörternde zweite Ausführungsformen der Erfindung).It is also advantageous if each of the two connecting elements is designed flange-like; It is preferred that at least one of these connecting elements is integrally formed on the associated component or, if it is produced as a separate part, gas-tightly connected to this component, in particular by welding (this also applies to hereinafter to be discussed second embodiments of the invention).

Angesichts der vorstehend erwähnten hohen Abgastemperaturen muss das mindestens eine Abdichtelement gegenüber diesen Temperaturen hinreichend beständig sein, so dass sich als Material für ein solches Abdichtelement ein entsprechend temperaturbeständiges Metall empfiehlt.In view of the abovementioned high exhaust gas temperatures, the at least one sealing element must be sufficiently resistant to these temperatures, so that a suitable temperature-resistant metal is recommended as the material for such a sealing element.

Der von den beiden Bauteilen zusammen mit der Verbindungseinrichtung gebildete Verbund könnte radial innerhalb der beiden miteinander zu einer Einheit verbundenen zweiten Gelenkelemente einen Gasdurchlass aufweisen, beispielsweise gebildet von zwei koaxialen und gasdicht miteinander verbundenen Rohrstücken, von denen jedes mit einem der beiden zweiten Gelenkelemente gasdicht verbunden ist; bevorzugt weist jedoch jedes der zweiten Gelenkelemente selbst einen Gasdurchlass auf und ist radial außerhalb dieses Gasdurchlasses mit einer zweiten Gelenkfläche versehen.The composite formed by the two components together with the connecting device could radially inside the two integrally connected to a second joint elements have a gas passage, for example, formed by two coaxial and gas-tight interconnected pieces of pipe, each of which gas-tightly connected to one of the two second hinge elements ; However, preferably, each of the second hinge elements itself has a gas passage and is provided radially outside this gas passage with a second joint surface.

In der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung bilden jeweils eine erste und eine zweite Gelenkfläche ein Gelenkflächenpaar; für jedes dieser Gelenkflächenpaare kann die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung mindestens ein Abdichtelement enthalten, vor allem dann, wenn die beiden zweiten Gelenkelemente von einem einzigen Teil oder von zwei insbesondere durch Schweißen gasdicht miteinander verbundenen Teilen gebildet werden, können die genannten Abdichtelemente der Verbindungseinrichtung aber auch von einem einzigen Teil gebildet werden.In the connecting device according to the invention, in each case a first and a second joint surface form a joint surface pair; for each of these articular surface pairs, the connecting device according to the invention may comprise at least one sealing element, especially if the two second hinge elements are formed by a single part or by two gas-tight interconnected by welding in particular, said sealing elements of the connecting device but also by a single Part to be formed.

Im Sinne möglichst geringer Fertigungskosten wird empfohlen, ein rohrartiges oder ringförmiges Blechformteil oder massives Metallteil, wie ein Gussteil, herzustellen, welches die beiden zweiten Gelenkelemente bildet; im erstgenannten Fall kann das rohrartige Blechformteil in axialen Hohlräumen der Verbindungselemente angeordnet sein, und zwar in mindestens einem der Verbindungselemente derart, dass die Achse dieses Verbindungselements mit der Achse des rohrartigen Blechformteils variable kleine Winkel bilden kann, und im Fall eines massiven Metallteils, oder wenn das Blechformteil ringförmig gestaltet ist, kann das ringförmige Blech- oder massive Metallteil in den beiden Verbindungselementen und damit zwischen den beiden ersten Gelenkflächen so schwimmend gehalten sein, dass es einen Winkelversatz zwischen den beiden Verbindungselementen erlaubt.In terms of the lowest possible manufacturing costs, it is recommended to produce a tubular or annular sheet metal part or solid metal part, such as a casting, which forms the two second hinge elements; in the former case, the tubular sheet metal part can be arranged in axial cavities of the connecting elements, in at least one of the connecting elements such that the axis of this connecting element can form variable small angles with the axis of the tubular sheet metal part, and in the case of a solid metal part, or the sheet metal part is designed annular, the annular sheet metal or solid metal part in the two connecting elements and thus between the two first articular surfaces can be kept so floating that it allows an angular offset between the two connecting elements.

Zweite erfindungsgemäße Ausführungsformen der eingangs definierten Verbindungseinrichtung zeichnen sich dadurch aus,

– dass die Verbindungseinrichtung einen Gelenkbereich mit mehreren Gelenkelementen aufweist,
– dass ein erstes Verbindungselement mit einem ersten Gelenkelement versehen ist, welches eine radial nach innen und insbesondere auch dem anderen Verbindungselement zu gewandte, konkave und schalenartige erste Gelenkfläche bildet,
– dass der ersten Gelenkfläche eine konvexe ballige zweite Gelenkfläche eines zweiten Gelenkelements gegenüberliegt,
– dass zur Abdichtung zwischen der ersten und zweiten Gelenkfläche zwischen diesen mindestens ein temperaturbeständiges Abdichtelement vorgesehen ist,
– dass das erste Gelenkelement mit dem ersten Verbindungselement und damit mit einem ersten der beiden Bauteile und das zweite Gelenkelement mit dem zweiten Verbindungselement und damit mit dem zweiten Bauteil gasdicht verbunden ist, und
– dass bei miteinander fluchtenden Hohlraumachsen der beiden Bauteile die Gelenkflächen rotationssymmetrisch zu diesen Achsen ausgebildet sind.

Second embodiments according to the invention of the connection device defined at the outset are distinguished by

In that the connecting device has a joint area with a plurality of joint elements,
A first connection element is provided with a first joint element which forms a concave and shell-like first joint surface facing radially inwards and in particular also towards the other connection element,
That the first articular surface is opposed to a convex crowned second articular surface of a second articular element,
- That is provided for sealing between the first and second joint surface between these at least one temperature-resistant sealing element,
- That the first joint element with the first connecting element and thus with a first of the two components and the second joint element with the second connecting element and thus with the second component is connected gas-tight, and
- That in mutually aligned cavity axes of the two components, the joint surfaces are rotationally symmetrical to these axes.

Diese zweiten Ausführungsformen der Erfindung können also (müssen aber nicht zwingend) so gestaltet werden, dass sie nur eine einzige erste Gelenkfläche und nur eine einzige zweite Gelenkfläche aufweisen.These second embodiments of the invention can thus (but not necessarily) be designed so that they have only a single first articular surface and only a single second articular surface.

Die zweiten Ausführungsformen der Erfindung werden bevorzugt so gestaltet, dass das erste Verbindungselement am Endbereich eines ersten der beiden Bauteile vorgesehen und das zweite Bauteil an einem dem ersten Bauteil zugewandten Bereich mit einer sich zum ersten Bauteil trichterartig erweiternden Rohrtulpe versehen ist, welche das zweite Verbindungselement bildet, und dass sich das zweite Gelenkelement an die Rohrtulpe anschließt und mit dieser gasdicht verbunden ist. Eine solche Rohrtulpe lässt sich zwar auch als separates Teil herstellen, geringere Herstellkosten lassen sich aber dadurch erzielen, dass ein rohrartiger Endbereich des zweiten Bauteils zu einer Rohrtulpe umgeformt wird. Besonders günstig ist es dann, diesen rohrartigen Endbereich so umzuformen, dass er nicht nur die Rohrtulpe und damit das zweite Verbindungselement bildet, sondern auch die zweite Gelenkfläche und damit das zweite Gelenkelement.The second embodiments of the invention are preferably designed such that the first connection element is provided on the end region of a first of the two components and the second component is provided on a region facing the first component with a tube tulip which widens in a funnel-like manner relative to the first component, which forms the second connection element , And that the second hinge element connects to the tube tulip and is connected to this gas-tight. Although such a tube tulip can also be produced as a separate part, lower production costs can be achieved by forming a tube-like end region of the second component into a tube tulip. It is then particularly favorable to reshape this tubular end region such that it not only forms the tube tulip and thus the second connecting element, but also the second joint surface and thus the second joint element.

Im Übrigen gelten für die zweiten Ausführungsformen der Erfindung die meisten der vorstehend zu den ersten Ausführungsformen gemachten Bemerkungen und Erläuterungen.Incidentally, for the second embodiments of the invention, most of the remarks and explanations made above regarding the first embodiments apply.

Wie sich aus den obigen Ausführungen ergibt, ist es vorteilhaft, den Gelenkbereich einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung kugelgelenkartig auszubilden. Auch wenn die konkaven bzw. konvex-balligen Gelenkflächen auch dann einen oben erörterten Winkelversatz zulassen bzw. kompensieren können, wenn die Gelenkflächen keine Kugelflächen bilden, da sich Abweichungen von der Kugelflächenform durch ein geeignetes Abdichtelement bzw. geeignete Abdichtelemente kompensieren lassen, ist es zu bevorzugen, die Gelenkflächen als Kugelflächen zu gestalten, wobei in diesem Zusammenhang unter einer Kugelfläche ein Bereich oder Segment einer Kugeloberfläche oder der Innenfläche einer Hohlkugel zu verstehen ist.As is apparent from the above statements, it is advantageous to form the joint region of a connecting device according to the invention ball-joint-like. Even if the concave or convex-spherical joint surfaces can allow or compensate an angular offset discussed above even if the joint surfaces do not form spherical surfaces, since deviations from the spherical surface shape can be compensated by a suitable sealing element or suitable sealing elements, it is preferable to design the articular surfaces as spherical surfaces, in which context a spherical surface is to be understood as an area or segment of a spherical surface or of the inner surface of a hollow sphere.

Als hinreichend temperaturbeständiges Abdichtelement, welches auch Abweichungen der Gelenkflächen von Kugelflächen kompensieren kann und eine zumindest verhältnismäßig gute Beweglichkeit des Gelenkbereichs einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung gewährleistet, empfiehlt sich ein insbesondere rotationssymmetrisch gestalteter Ring aus einem Federstahlblech, der mit mindestens einer um die Ringachse lückenlos umlaufenden Abdichtsicke versehen ist sowie mindestens im Bereich dieser Sicke mit seiner einen Seite gegen eine der ersten und zweiten Gelenkflächen und mit seiner anderen Seite gegen die andere dieser Gelenkflächen abdichtend anliegt.As a sufficiently temperature-resistant sealing element, which can compensate for deviations of the joint surfaces of spherical surfaces and ensures at least relatively good mobility of the hinge portion of a connecting device according to the invention, a particular rotationally symmetrical ring made of a spring steel sheet, which is provided with at least one continuous around the ring axis sealing bead is recommended and at least in the region of this bead with its one side sealingly abuts against one of the first and second joint surfaces and with its other side against the other of these joint surfaces.

In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass dem Fachmann Federstähle wohlbekannt sind, die auch bei den hohen Betriebstemperaturen eines Gaspfads einer Brennkraftmaschine noch ausreichende elastische Eigenschaften haben, damit die vorstehend erwähnte Abdichtsicke ihre Abdichtfunktion hinreichend erfüllen kann.In this connection, it should be noted that spring steels are well known to those skilled in the art, which still have sufficient elastic properties even at the high operating temperatures of a gas path of an internal combustion engine, so that the above-mentioned sealing bead can sufficiently fulfill its sealing function.

Die Abdichtsicke kann die Form einer sogenannten Vollsicke haben, also eine Querschnittsform, welche ungefähr einem U, einem Trapez oder dergleichen entspricht; bevorzugt wird jedoch eine Abdichtsicke, welche von einer Abkröpfung des Blechrings gebildet wird, also von einer sogenannten Halbsicke, da sich eine solche Sicke mit geringeren Pressungskräften federelastisch verformen lässt als eine Vollsicke, so dass sie sich auch besser an die Gelenkflächen anpassen kann.The sealing bead may have the shape of a so-called full bead, that is, a cross-sectional shape which approximately corresponds to a U, a trapezoid or the like; However, a sealing bead, which is formed by a bend of the sheet metal ring, ie a so-called half bead, is preferred since such a bead can be deformed resiliently with lower pressing forces than a full bead, so that it can also be better adapted to the joint surfaces.

Obwohl es grundsätzlich möglich wäre, den das Abdichtelement bildenden Ring schwimmend zwischen den Gelenkflächen anzuordnen, ist es aus Gründen der Funktionssicherheit des Gelenkbereichs der Verbindungseinrichtung zu bevorzugen, den Ring an der ersten oder der zweiten Gelenkfläche festzulegen, insbesondere durch Punktschweißen oder eine Schweißnaht. Bei Ausführungsformen, welche zwei miteinander verbundene zweite Gelenkelemente besitzen, kann der besagte Ring natürlich auch nur an einer der beiden ersten oder zweiten Gelenkflächen festgelegt sein.Although it would be possible in principle to arrange the sealing element forming the ring floating between the joint surfaces, it is preferable for reasons of reliability of the joint portion of the connecting device to set the ring on the first or the second articular surface, in particular by spot welding or a weld. Of course, in embodiments having two interconnected second hinge elements, said ring may also be fixed to only one of the first or second hinge surfaces.

Es ist besonders vorteilhaft, die Verbindungsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung als sogenannte Schelle zu gestalten, welche die beiden Verbindungselemente übergreift. Bei einer solchen Schelle, oft auch als Rohrschelle bezeichnet, handelt es sich üblicherweise um ein Blechformteil, welches die Gestalt eines an einer Stelle seines Umfangs aufgetrennten Rings mit einem Profilquerschnitt hat, der einem U oder einem V ähnlich ist, wobei sich die an der Trennstelle des Rings befindenden Enden des Blechformteils durch mindestens eine Schraube oder dergleichen gegeneinanderziehen lassen, um so den Ringdurchmesser etwas verkleinern und dadurch die beiden Verbindungselemente gegeneinanderziehen zu können. Dabei ist es besonders empfehlenswert, die beiden Verbindungselemente auf ihren voneinander abgewandten Seiten jeweils mit einer Konusfläche und die Schelle mit zwei Seitenwänden zu versehen, welche gegen die Konusflächen der Verbindungselemente anliegen, im Schnitt durch die Schelle miteinander insbesondere einen Winkel bilden und beim Anziehen der Schelle in axialer Richtung der Verbindungseinrichtung gegen diese Konusflächen anpressbar sind.It is particularly advantageous to design the connecting device of a connecting device according to the invention as a so-called clamp, which overlaps the two connecting elements. In such a clamp, often referred to as a pipe clamp, it is usually a sheet metal part, which has the shape of a separated at one point of its circumference ring with a Profile cross section has, which is similar to a U or a V, which can be pulled against each other by at least one screw or the like at the separation point of the ring ends of the sheet metal part, so as to reduce the ring diameter slightly and thereby be able to pull the two fasteners against each other. It is particularly advisable to provide the two connecting elements on their sides facing away from each other with a conical surface and the clamp with two side walls which abut against the conical surfaces of the connecting elements, in particular through the clamp together form an angle and when tightening the clamp in the axial direction of the connecting device against these conical surfaces are pressed.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, könnte eine solche Schelle auch so gestaltet sein, dass nur Bereiche ihres Umfangs dem Anziehen der beiden Verbindungselemente gegeneinander dienen, vorzugsweise ist die Schelle aber rotationssymmetrisch gestaltet.As can be seen from the above, such a clamp could also be designed so that only areas of its circumference serve to tighten the two connecting elements against each other, but preferably the clamp is designed rotationally symmetrical.

Bei allen Ausführungsformen der Erfindung ist es schon aus herstellungstechnischen Gründen von Vorteil, wenn die Verbindungseinrichtung (bei miteinander fluchtenden Hohlraumachsen) rotationssymmetrisch zu den Hohlraumachsen ausgebildet ist.In all embodiments of the invention, it is already for manufacturing reasons advantageous if the connecting device (with mutually aligned cavity axes) is rotationally symmetrical to the cavity axes.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten zeichnerischen Darstellungen besonders bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung; in den Zeichnungen zeigen:Further features, advantages and details of the invention will become apparent from the appended claims and / or from the following description and / or the accompanying drawings of particularly preferred embodiments of the connecting device according to the invention; in the drawings show:

1: einen Längsschnitt durch eine erste Verbindungseinrichtung gemäß ersten Ausführungsformen der Erfindung; 1 a longitudinal section through a first connecting device according to first embodiments of the invention;

2: einen der 1 entsprechenden Längsschnitt durch eine zweite Verbindungseinrichtung gemäß ersten Ausführungsformen der Erfindung; 2 : one of the 1 corresponding longitudinal section through a second connecting device according to first embodiments of the invention;

3: einen der 1 entsprechenden Längsschnitt durch eine dritte Verbindungseinrichtung gemäß zweiten Ausführungsformen der Erfindung, und 3 : one of the 1 corresponding longitudinal section through a third connecting device according to second embodiments of the invention, and

4: einen der 1 entsprechenden Längsschnitt durch eine vierte Verbindungseinrichtung gemäß zweiten Ausführungsformen der Erfindung. 4 : one of the 1 corresponding longitudinal section through a fourth connecting device according to second embodiments of the invention.

Die 1 zeigt einen Endbereich eines rohrförmigen oder zumindest einen Endbereich eines Anschlussstutzens eines ersten Bauteils 10, einen entsprechenden Endbereich eines zweiten Bauteils 12, ein mit dem ersten Bauteil 10 gasdicht verbundenes erstes Verbindungselement 14, ein mit dem zweiten Bauteil 12 gasdicht verbundenes zweites Verbindungselement 16, ein im Wesentlichen rohrförmiges Einsatzteil 18, zwei Abdichtelemente 20 und 22 sowie eine als Schelle 24 gestaltete Verbindungsvorrichtung, welche infolgedessen im Folgenden stets als Schelle bezeichnet werden wird.The 1 shows an end portion of a tubular or at least one end portion of a connecting piece of a first component 10 , a corresponding end portion of a second component 12 , one with the first component 10 gastight connected first connecting element 14 , one with the second component 12 gastight connected second connecting element 16 , a substantially tubular insert 18 , two sealing elements 20 and 22 as well as a clamp 24 designed connecting device, which consequently will always be referred to as a clamp in the following.

Wenn die Hohlraumachsen der beiden Bauteile 10 und 12 miteinander fluchten, soll die gesamte Verbindungseinrichtung bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet sein, und zwar zu einer in 1 erkennbaren Achse 26; von dieser rotationssymmetrischen Gestaltung ausgenommen ist gegebenenfalls derjenige Bereich der Schelle 24, mit dessen Hilfe die Schelle unter Verkleinerung ihres Durchmessers zusammengezogen wird.When the cavity axes of the two components 10 and 12 aligned with each other, the entire connecting device should preferably be rotationally symmetrical, namely to a in 1 recognizable axis 26 ; If appropriate, that region of the clamp is excluded from this rotationally symmetrical design 24 , with the help of which the clamp is tightened while reducing its diameter.

Jedes der Verbindungselemente 14, 16 ist flanschartig gestaltet, hat einen rohrartigen Stutzenbereich 14a bzw. 16a, einen Flanschbereich 14b bzw. 16b und eine Konusfläche 14c bzw. 16c, wobei diese Konusflächen auf voneinander abgewandten Seiten der Flanschbereiche 14b, 16b liegen. Die Stutzenbereiche 14a, 16a übergreifen die Bauteile 10, 12 und sind mit diesen gasdicht verbunden, nämlich durch jeweils eine Schweißnahmt 28.Each of the connecting elements 14 . 16 is designed flange, has a tubular socket area 14a respectively. 16a , a flange area 14b respectively. 16b and a cone surface 14c respectively. 16c , These conical surfaces on opposite sides of the flange 14b . 16b lie. The neck areas 14a . 16a overlap the components 10 . 12 and are connected to these gas-tight, namely by each one welds 28 ,

Jedes der Verbindungselemente 14, 16 ist mit einem Gelenkelement versehen, welches bei der in 1 gezeigten Verbindungseinrichtung mit dem Flanschbereich 14b bzw. 16b einstückig ist, das heißt vom jeweiligen Flanschbereich gebildet wird, so dass in dem Flanschbereich 14b und in dem Flanschbereich 16b jeweils auch ein erstes Gelenkelement zu sehen ist.Each of the connecting elements 14 . 16 is provided with a hinge element, which in the in 1 connecting device shown with the flange 14b respectively. 16b is integral, that is, is formed by the respective flange portion, so that in the flange 14b and in the flange area 16b in each case also a first joint element can be seen.

Das vom Flanschbereich 14b gebildete erste Gelenkelement hat eine radial nach innen gewandte konkave und schalenartige erste Gelenkfläche 14d, das vom Flanschbereich 16b gebildete erste Gelenkelement hat gleichfalls eine radial nach innen gewandte konkave und schalenartige erste Gelenkfläche 16d, und diese beiden ersten Gelenkflächen sind auch einander zugewandt und insbesondere als Kugelflächen gestaltet.That of the flange area 14b formed first joint element has a radially inwardly facing concave and shell-like first joint surface 14d that from the flange area 16b formed first joint member also has a radially inwardly facing concave and shell-like first joint surface 16d , And these two first articular surfaces are also facing each other and designed in particular as spherical surfaces.

Das Einsatzteil 18 ist hülsenartig gestaltet, wird insbesondere von einem Blechformteil gebildet, hat zwei rohrartige Endbereiche 18a und 18b und zwischen diesen Endbereichen einen radial nach außen ausgewölbten Mittelbereich, bestehend aus zwei sogenannten Rohrtulpen, die jeweils ein zweites Gelenkelement 18c bzw. 18d bilden. Jedes dieser zweiten Gelenkelemente bildet mit seiner radial äußeren Fläche eine zweite Gelenkfläche 18e bzw. 18f, welche entsprechend der gegenüberliegenden ersten Gelenkfläche 14d bzw. 16d und insbesondere als Kugelfläche gestaltet ist.The insert part 18 is sleeve-shaped, is formed in particular of a sheet metal part, has two tubular end portions 18a and 18b and between these end portions a radially outwardly bulged central region consisting of two so-called tube tulips, each having a second hinge element 18c respectively. 18d form. Each of these second joint elements forms with its radially outer surface a second joint surface 18e respectively. 18f which correspond to the opposite one first articular surface 14d respectively. 16d and is designed in particular as a spherical surface.

Wie die 1 erkennen lässt, ist das Einsatzteil 18 zwischen und in den Verbindungselementen 14 und 16 schwimmend angeordnet, und zwar sowohl mit axialem, als auch mit radialem Spiel, und so dimensioniert, dass es in axialer Richtung, das heißt in Richtung der Achse 26 nur begrenzt verschiebbar ist und es ermöglicht, dass sich die beiden Verbindungselemente 14, 16 relativ zueinander um eine Achse begrenzt verschwenken lassen, welche senkrecht zur Zeichnungsebene der 1 verläuft, die Achse 26 schneidet und in 1 mit 30 bezeichnet wurde.As the 1 is the insert part 18 between and in the connecting elements 14 and 16 floating, with both axial and radial play, and dimensioned to be in the axial direction, ie in the direction of the axis 26 is only limitedly displaceable and it allows the two fasteners 14 . 16 can pivot relative to each other limited by an axis which perpendicular to the plane of the 1 runs, the axis 26 cuts and in 1 With 30 was designated.

Jedes der Abdichtelemente 20, 22 wird von einem bezüglich der Achse 26 rotationssymmetrisch gestalteten Ring aus einem Federstahlblech gebildet, in welches eine um die Ringachse lückenlos umlaufende Abdichtsicke 20a bzw. 22a eingeprägt wurde, bei der es sich im vorliegenden Fall um eine sogenannte Halbsicke handelt. Anders als in 1 dargestellt, liegt bei zusammengebauter Verbindungseinrichtung und angezogener Schelle 24 jedes dieser Abdichtelemente 20, 22 einerseits gegen eine der ersten Gelenkflächen 14d bzw. 16d und andererseits gegen eine der zweiten Gelenkflächen 18e bzw. 18f an, und zwar mit einem gemäß 1 oberhalb der Abdichtsicke 20a bzw. 22a liegenden Abdichtelementbereich bzw. mit einem gemäß 1 unterhalb der jeweiligen Abdichtsicke liegenden Abdichtelementbereich, und diese unteren Abdichtelementbereiche sind mit dem Einsatzteil 18 fest verbunden, beispielsweise durch Punktschweißen oder bevorzugt gasdicht durch eine längs des jeweiligen Abdichtelements verlaufende, lückenlose Schweißnaht. Zu den vorstehend erwähnten Abdichtelementen gehört aber auch jeweils ein sogenannter Sickenfuß der betreffenden Abdichtsicke, gebildet von einer Biegekante des Stahlblechs.Each of the sealing elements 20 . 22 is from one with respect to the axis 26 formed rotationally symmetrical ring of a spring steel sheet, in which a continuous around the ring axis sealing bead 20a respectively. 22a imprinted, which in the present case is a so-called half bead. Unlike in 1 shown lies with the assembled connection device and tightened clamp 24 each of these sealing elements 20 . 22 on the one hand against one of the first articular surfaces 14d respectively. 16d and on the other hand against one of the second articular surfaces 18e respectively. 18f on, with one according to 1 above the sealing bead 20a respectively. 22a lying sealing element or with a according to 1 below the respective sealing bead lying Abdichtelementbereich, and these lower Abdichtelementbereiche are with the insert 18 firmly connected, for example by spot welding or preferably gas-tight by a along the respective sealing element extending, seamless weld. However, a so-called bead base of the respective sealing bead, formed by a bending edge of the steel sheet, also belongs to the abovementioned sealing elements.

Obwohl dies weniger vorteilhaft wäre, könnte eines der beiden Abdichtelemente oder könnten die Abdichtelemente aber auch jeweils an einem der Flanschbereiche 14b bzw. 16b festgelegt sein, und zwar wiederum insbesondere durch Schweißen. Schließlich könnten beide Abdichtelemente auch miteinander verbunden und insbesondere miteinander einstückig sein, so dass sie beide von einem einzigen Federstahlblechring gebildet werden, welcher dann auch nur an einem einzigen Element festgelegt werden muss, und zwar entweder an einem der beiden zweiten Gelenkelemente 18c, 18d oder an einem der beiden Flanschbereiche 14b, 16b.Although this would be less advantageous, could one of the two sealing elements or the sealing elements but also in each case at one of the flange portions 14b respectively. 16b be determined, again in particular by welding. Finally, both sealing elements could also be connected to each other and in particular be integral with each other, so that they are both formed by a single spring steel sheet ring, which then has to be fixed only to a single element, either on one of the two second hinge elements 18c . 18d or on one of the two flange areas 14b . 16b ,

Wie die 1 erkennen lässt, hat die Schelle 24 zwei Seitenwände 24a und 24b, welche in einem Querschnitt durch die Schelle miteinander einen Winkel bilden und nach dem Anziehen der Schelle, anders als in 1 dargestellt, gegen die Konusflächen 14c, 16c der Verbindungselemente 14, 16 angepresst sind.As the 1 lets recognize, has the clamp 24 two side walls 24a and 24b which form an angle with each other in a cross section through the clamp and after tightening the clamp, other than in 1 shown against the cone surfaces 14c . 16c the connecting elements 14 . 16 are pressed.

Der 1 lässt sich entnehmen, dass die Verbindungseinrichtung trotz der kugelgelenkartigen Gestaltung ihres Gelenkbereichs zu einer gasdichten Verbindung der beiden Bauteile 10, 12 führt, und zwar aus folgenden Gründen: Die beiden Verbindungselemente 14, 16 sind mit den beiden Bauteilen 10, 12 gasdicht verbunden, und bei angezogener Schelle 24 sind die beiden Abdichtelemente 20, 22 zwischen dem Einsatzteil 18 und den beiden Flanschbereichen 14b, 16b eingespannt und werden gasdicht sowohl gegen die beiden ersten Gelenkflächen 14d, 16d als auch gegen die beiden zweiten Gelenkflächen 18e, 18f angepresst, so dass aufgrund des einstückigen Einsatzteils 18 die beiden Bauteile 10, 12 durch die Verbindungseinrichtung gasdicht miteinander verbunden sind, auch wenn die beiden einander zugekehrten axialen Stirnflächen der beiden Flanschbereiche 14b, 16b zwischen sich noch eine Lücke bilden.Of the 1 can be seen that the connecting device despite the ball joint-like design of their joint area to a gas-tight connection of the two components 10 . 12 leads, for the following reasons: The two fasteners 14 . 16 are with the two components 10 . 12 connected gas-tight, and with tightened clamp 24 are the two sealing elements 20 . 22 between the insert part 18 and the two flange areas 14b . 16b clamped and become gas-tight both against the two first articular surfaces 14d . 16d as well as against the two second articular surfaces 18e . 18f pressed so that due to the one-piece insert part 18 the two components 10 . 12 are connected together gas-tight by the connecting device, even if the two mutually facing axial end faces of the two flange portions 14b . 16b form a gap between themselves.

Wie sich schließlich gleichfalls der 1 entnehmen lässt, ist die in 1 dargestellte erste erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung bei miteinander fluchtenden Achsen der beiden Verbindungselemente 14, 16 insbesondere spiegelbildlich gestaltet und, zwar bezüglich einer Ebene, welche senkrecht zur Zeichnungsebene der 1 verläuft und in welcher die Schwenkachse 30 liegt.How finally the same 1 is the in 1 illustrated first inventive connecting device with mutually aligned axes of the two connecting elements 14 . 16 designed in particular mirror image and, although with respect to a plane which perpendicular to the plane of the 1 runs and in which the pivot axis 30 lies.

Die in 2 dargestellte zweite Verbindungseinrichtung unterscheidet sich von der in 1 gezeigten ersten Verbindungseinrichtung nur hinsichtlich der Art und Form des Einsatzteils und soll auch mit einer in 2 nicht dargestellten Schelle versehen sein, welche hinsichtlich ihrer Wirkungsweise mit der Schelle 24 identisch und zumindest im Wesentlichen gleich gestaltet sein soll wie die Schelle 24. Infolgedessen wurden in 2 dieselben Bezugszeichen wie in 1 verwendet, wobei das in 2 dargestellte Einsatzteil mit 18' bezeichnet wurde.In the 2 illustrated second connection device differs from the in 1 shown first connecting device only in terms of the type and shape of the insert part and should also with an in 2 not shown clamp to be provided, which in terms of their operation with the clamp 24 should be identical and at least substantially the same as the clamp 24 , As a result, were in 2 the same reference numerals as in 1 used, the in 2 shown insert with 18 ' was designated.

Bei dem in 2 dargestellten Einsatzteil 18' handelt es sich um ein massives ringförmiges Metallgussteil, es könnte aber auch ein anderes ringförmiges Metallteil sein, dem durch eine Bearbeitung die in 2 dargestellte Querschnittsform gegeben wurde, beispielsweise durch eine spanabhebende Bearbeitung, wie Drehen, oder durch einen der bekannten Umformprozesse, bei denen das Metall plastisch verformt wird.At the in 2 illustrated insert 18 ' it is a solid annular metal casting, but it could also be another annular metal part, which by machining the in 2 has been given cross-sectional shape, for example, by a machining, such as turning, or by one of the known forming processes in which the metal is plastically deformed.

Die in den 3 und 4 dargestellten dritten und vierten Verbindungseinrichtungen sind gemäß zweiten Ausführungsformen der Erfindung gestaltet und unterscheiden sich voneinander in ähnlicher Weise wie die in den 1 und 2 gezeigten ersten und zweiten Verbindungseinrichtungen, weshalb zunächst die in 3 gezeigte dritte Verbindungseinrichtung im Detail beschrieben werden soll; in 3 wurden soweit möglich dieselben Bezugszeichen wie in 1 verwendet.The in the 3 and 4 The third and fourth connecting devices shown are configured according to second embodiments of the invention and differ from each other in a similar manner to that in FIGS 1 and 2 shown first and second connecting devices, which is why the first in 3 shown third connection means to be described in detail; in 3 were as far as possible the same reference numerals as in 1 used.

Die in 3 gezeigte Verbindungseinrichtung besitzt gleichfalls das flanschartig gestaltete erste Verbindungselement 14 mit dem rohrartigen Stutzenbereich 14a und dem Flanschbereich 14b; in 3 wurde zur Vereinfachung der Darstellung das in 1 gezeigte erste Bauteil 10 weggelassen, ein entsprechendes erstes Bauteil könnte sich bei der in 3 gezeigten Verbindungseinrichtung aber auch in Richtung der Achse 26 direkt und unmittelbar an den Stutzenbereich 14a anschließen, oder könnte es sich bei dem Stutzenbereich 14a um einen Anschlussstutzen eines ersten Bauteils handeln. Der Flanschbereich 14b bildet auch bei dieser Verbindungseinrichtung das mit der ersten Gelenkfläche 14d versehene erste Gelenkelement und ist an seiner Außenseite mit der Konusfläche 14c versehen.In the 3 also shown connecting device has the flange-shaped first connecting element 14 with the tube-like neck area 14a and the flange area 14b ; in 3 was used to simplify the presentation in 1 shown first component 10 omitted, a corresponding first component could be at the in 3 shown connecting device but also in the direction of the axis 26 directly and directly to the nozzle area 14a connect, or could it be at the nozzle area 14a to act a connection piece of a first component. The flange area 14b also forms in this connection device with the first joint surface 14d provided first joint element and is on its outside with the conical surface 14c Mistake.

In 3 ist ein rohrförmiges zweites Bauteil 112 dargestellt, dessen in 3 rechts gezeigter Endbereich so umgeformt wurde, dass er gemäß 3 von links nach rechts zunächst einen flanschartigen Bereich bildet, nämlich einen Flanschbereich 116b, und dann ein zweites Gelenkelement 118d, dessen gemäß 3 obere Außenseite eine zweite Gelenkfläche 118e bildet.In 3 is a tubular second component 112 represented, whose in 3 right end portion was transformed so that it according to 3 from left to right initially forms a flange-like area, namely a flange 116b , and then a second hinge element 118d according to 3 upper outer side a second articular surface 118e forms.

Die in 3 gezeigte Verbindungseinrichtung besitzt nur ein einziges Abdichtelement 120, welches mit dem Abdichtelement 20 der in 1 dargestellten Verbindungseinrichtung identisch sein soll, eine Halbsicke 120a besitzt, am zweiten Gelenkelement 118d festgelegt sein soll und, anders als in 3 dargestellt, bei angezogener Schelle 24 zwischen der ersten Gelenkfläche 14d und der zweiten Gelenkfläche 118f so eingespannt ist, dass es gegen jede dieser beiden Gelenkflächen gasdicht abdichtend angepresst wird; ebenso wie bei der in 1 dargestellten Verbindungseinrichtung kann eine gasdichte Abdichtung zwischen dem Abdichtelement 120 und der zweiten Gelenkfläche 118e aber auch dadurch erreicht werden, dass der gegen die zweite Gelenkfläche 118e anliegende Bereich des Abdichtelements 120 mittels einer umlaufenden Schweißnaht am zweiten Gelenkelement 118d befestigt wird.In the 3 shown connecting device has only a single sealing element 120 , which with the sealing element 20 the in 1 is to be identical, a half bead 120a owns, on the second joint element 118d should be fixed and, unlike in 3 shown, with clamp on 24 between the first articular surface 14d and the second articular surface 118f is clamped so that it is gas-tight sealingly pressed against each of these two articular surfaces; as well as in the 1 connecting device shown can be a gas-tight seal between the sealing element 120 and the second articular surface 118e but also be achieved by the fact that against the second articular surface 118e adjacent region of the sealing element 120 by means of a circumferential weld on the second joint element 118d is attached.

Anders als die in 1 gezeigte Schelle 24 hat die in 3 dargestellte Schelle 24 zwei ungleich lange Seitenwände 124a und 124b, welche aber gleichfalls jeweils einen Konus bilden (in dem in 3 dargestellten Querschnitt bilden die beiden Seitenwände miteinander nur einen Winkel). Bei angezogener Schelle 24 ist die Seitenwand 124a gegen die Konusfläche 14c und die Seitenwand 124b gegen eine Konusfläche 116c angepresst, welche von der Außenseite des Flanschbereichs 126b gebildet wird und der Konusfläche 16c des in 1 gezeigten zweiten Verbindungselements 16 entspricht. Bei der in 3 gezeigten Verbindungseinrichtung bildet also der Flanschbereich 116b ein zweites Verbindungselement, welches jedoch anders als das zweite Verbindungselement 16 der in 1 gezeigten Verbindungseinrichtung nicht auch ein erstes Gelenkelement mit einer ersten Gelenkfläche bildet.Unlike the in 1 shown clamp 24 has the in 3 illustrated clamp 24 two uneven side walls 124a and 124b which, however, also each form a cone (in which in 3 represented cross-section, the two side walls together only one angle). When the clamp is on 24 is the sidewall 124a against the cone surface 14c and the side wall 124b against a cone surface 116c pressed, which from the outside of the flange 126b is formed and the cone surface 16c of in 1 shown second connecting element 16 equivalent. At the in 3 Thus, the connection device shown forms the flange area 116b a second connecting element, which, however, different from the second connecting element 16 the in 1 Connection device not shown also forms a first hinge element with a first articular surface.

Ebenso wie die erste Gelenkfläche 14d und die zweite Gelenkfläche 18e der in 1 gezeigten Verbindungseinrichtung sind bei der in 3 gezeigten Verbindungseinrichtung die erste Gelenkfläche 14d und die zweite Gelenkfläche 118e vorzugsweise so gestaltet, dass sie jeweils einen Bereich einer Kugelfläche bilden, und zwar wiederum Kugelflächen mit unterschiedlichen Radien.Like the first articular surface 14d and the second articular surface 18e the in 1 shown connecting device are in the in 3 connecting device shown the first joint surface 14d and the second articular surface 118e preferably designed so that they each form an area of a spherical surface, and in turn spherical surfaces with different radii.

Außerdem gilt auch für die in 3 gezeigte Verbindungseinrichtung hinsichtlich einer rotationssymmetrischen Gestaltung Ähnliches wie für die in 1 gezeigte Verbindungseinrichtung – wenn die Achsen des Stutzenbereichs 14a und des zweiten Bauteils 112 miteinander fluchten, das heißt mit der Achse 26 zusammenfallen, ist auch die in 3 gezeigte Verbindungseinrichtung bezüglich dieser Achse vorzugsweise rotationssymmetrisch gestaltet (abgesehen von Mitteln zum Zusammenziehen der Schelle 24).Also applies to the in 3 shown connection device with respect to a rotationally symmetrical design similar to that in 1 Connecting device shown - when the axes of the nozzle area 14a and the second component 112 aligned with each other, that is with the axis 26 coincide, is also the in 3 shown connecting device with respect to this axis preferably rotationally symmetrical designed (apart from means for contraction of the clamp 24 ).

Infolge des über das Abdichtelement 120 erfolgenden Zusammenwirkens der beiden Gelenkflächen 14d und 118e bildet auch die in 3 gezeigte Verbindungseinrichtung eine Art Kugelgelenk mit insbesondere als Kugelflächen gestalteten Gelenkflächen, und bei angezogener Schelle 24 ist dieses Kugelgelenk auch gasdicht, und zwar infolge des Abdichtelements 120 sowie des Umstands, dass der gemäß 3 rechte Endbereich des zweiten Bauteils 112, das heißt das zweite Gelenkelement 118d und der Flanschbereich 116b, mit dem zweiten Bauteil 112 einstückig ist bzw. sind.As a result of the over the sealing element 120 successful interaction of the two articular surfaces 14d and 118e also forms the in 3 Connection device shown a kind of ball joint with articulated surfaces designed in particular as spherical surfaces, and when tightened clamp 24 this ball joint is also gas-tight, due to the sealing element 120 and the fact that the according to 3 right end portion of the second component 112 that is, the second joint element 118d and the flange area 116b , with the second component 112 is in one piece or are.

Die in 4 gezeigte vierte Verbindungseinrichtung unterscheidet sich von der in 3 dargestellten dritten Verbindungseinrichtung lediglich dadurch, dass die vierte Verbindungseinrichtung ein dem Einsatzteil 18' der in 2 dargestellten zweiten Verbindungseinrichtung entsprechendes Teil besitzt, nämlich einen Metallring 218, welcher jedoch an die Stelle des Flanschbereichs 116b und des zweiten Gelenkelements 118d der in 3 gezeigten Verbindungseinrichtung tritt und die Funktionen dieses Flanschbereichs und dieses zweiten Gelenkelements übernimmt. Hingegen können bei der in 4 gezeigten Verbindungseinrichtung deren erstes Verbindungselement 14, deren Schelle 24 und deren Abdichtelement 220 mit dem Verbindungselement 14, der Schelle 24 und dem Abdichtelement 120 der in 3 dargestellten Verbindungseinrichtung identisch sein.In the 4 The fourth connecting device shown differs from that in FIG 3 illustrated third connection means only in that the fourth connection means a the insert part 18 ' the in 2 shown second connecting device has corresponding part, namely a metal ring 218 , which, however, in place of the flange 116b and the second hinge element 118d the in 3 shown connecting device occurs and the functions of this flange and this second joint element takes over. On the other hand, at the in 4 connecting device shown their first connecting element 14 , whose bell 24 and its sealing element 220 with the connecting element 14 , the bell 24 and the sealing element 120 the in 3 be illustrated connecting device identical.

Die 4 zeigt jedoch anders als die 3 ein erstes Bauteil 210, welches mit dem ersten Verbindungselement 14 beispielsweise durch Schweißen gasdicht verbunden ist, sowie ein zweites Bauteil 212, welches mit dem Metallring 218 gleichfalls beispielsweise durch Schweißen gasdicht verbunden sein soll.The 4 but shows differently than the 3 a first component 210 , which with the first connecting element 14 is gas-tight, for example, connected by welding, and a second component 212 which with the metal ring 218 should also be gas-tight, for example, by welding.

Ebenso wie die in 3 gezeigte Verbindungseinrichtung hat auch die in 4 dargestellte Verbindungseinrichtung nur ein einziges Abdichtelement 220, und dieses ist am Metallring 218 festgelegt, insbesondere durch eine gasdichte umlaufende Schweißnaht. Das Abdichtelement 220 könnte aber auch am Verbindungselement 14 festgelegt sein.Just like the in 3 Connection device shown has also in 4 connecting device shown only a single sealing element 220 and this is on the metal ring 218 determined, in particular by a gas-tight circumferential weld. The sealing element 220 but it could also be on the connecting element 14 be set.

Bei der gemäß 4 gestalteten vierten Verbindungseinrichtung bildet der Metallring 218 mit seiner gemäß 4 rechten Hälfte ein zweites Gelenkelement 218d mit einer zweiten Gelenkfläche 218e und mit seiner gemäß 4 linken Hälfte einen Flanschbereich 216b mit einer zumindest konusähnlichen Fläche 216c. Im Metallring 218 ist also ein Teil zu sehen, welches sowohl ein zweites Gelenkelement als auch ein zweites Verbindungselement bildet.In accordance with 4 designed fourth connecting means forms the metal ring 218 with his according to 4 right half a second joint element 218d with a second articular surface 218e and with his according to 4 left half a flange area 216b with an at least cone-like surface 216c , In the metal ring 218 So is a part to see, which forms both a second joint element and a second connecting element.

Ein Vergleich der 3 und 4 lässt nicht nur erkennen, dass auch die in 4 gezeigte vierte Verbindungseinrichtung eine Art Kugelgelenk bildet, welches gasdicht ist, sondern dass, wenn die Achsen der beiden Bauteile 210 und 212 miteinander fluchten, die vierte Verbindungseinrichtung bezüglich dieser Achse rotationssymmetrisch gestaltet sein kann (wiederum abgesehen von Mitteln zum Zusammenziehen der Schelle 24).A comparison of 3 and 4 not only shows that the in 4 shown fourth connection means forms a kind of ball joint, which is gas-tight, but that when the axes of the two components 210 and 212 aligned with each other, the fourth connection means can be designed rotationally symmetrical with respect to this axis (again, apart from means for contraction of the clamp 24 ).

Im Übrigen gilt für die Herstellung des Metallrings 218 dasselbe wie für die Herstellung des Einsatzteils 18' der in 2 gezeigten zweiten Verbindungseinrichtung.Incidentally, applies to the production of the metal ring 218 the same as for the production of the insert 18 ' the in 2 shown second connecting device.

Bezüglich des Abdichtelements bzw. der Abdichtelemente einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung, insbesondere der in den 1 bis 4 dargestellten vier Verbindungseinrichtungen, ist im Hinblick darauf, dass ein solches Abdichtelement bevorzugt mit einer Sicke versehen ist, noch Folgendes zu bemerken:
Handelt es sich bei der Abdichtsicke um eine sogenannte Vollsicke, das heißt um eine Sicke, deren Querschnitt ähnlich einem Kreisbogen, einem Trapez oder einer ähnlichen Auswölbung gestaltet ist, bildet die Abdichtsicke an ihren Übergängen in das unverformte Blech jeweils einen sogenannten Sickenfuß und zwischen diesen beiden Sickenfüßen eine Sickenkuppe; wenn eine solche elastische Vollsicke zwischen zwei Gelenkflächen eingespannt und infolgedessen Pressungskräften unterworfen ist, sind die Pressungskräfte vor allem auf die beiden Sickenfüße und die Sickenkuppe konzentriert, weshalb die Abdichtfunktion des Abdichtelements vor allem oder sogar ausschließlich durch die Sickenfüße und die Sickenkuppe herbeigeführt wird. Ist die Abdichtsicke als sogenannte Halbsicke gestaltet, bildet sie an ihren beiden Übergängen in das unverformte Blech (in einem Querschnitt durch die Sicke) jeweils einen sogenannten Sickenfuß, so dass die Abdichtfunktion einer Halbsicke zumindest im Wesentlichen oder sogar ausschließlich durch die beiden Sickenfüße bewirkt wird. Hieraus wird ersichtlich, dass das Fixieren des Abdichtelements an einer Gelenkfläche keinen Abdichteffekt haben muss, sondern auch nur dem Zweck dienen kann, das Abdichtelement in einer für seine Abdichtfunktion erforderlichen Position zu halten.With respect to the sealing element or the sealing elements of a connecting device according to the invention, in particular in the 1 to 4 In view of the fact that such a sealing element is preferably provided with a bead, the following is also to be noted:
If the sealing bead is a so-called full bead, that is to say a bead whose cross-section is similar to a circular arc, a trapezoid or a similar bulge, the sealing bead forms at each of its transitions into the undeformed metal sheet a so-called bead base and between the two Mosquito Feet a sickle tip; if such elastic full bead is clamped between two joint surfaces and consequently subjected to pressing forces, the pressing forces are concentrated mainly on the two bead feet and the beading, so the sealing function of the sealing member is mainly or even exclusively brought about by the bead feet and the beading. If the sealing bead is configured as a so-called half bead, it forms at each of its two transitions into the undeformed metal sheet (in a cross section through the bead) a so-called bead foot, so that the sealing function of a half bead is effected at least essentially or even exclusively by the two bead feet. It will thus be appreciated that the fixing of the sealing member to a hinge surface need not have a sealing effect, but may serve only the purpose of maintaining the sealing member in a position required for its sealing function.

Allen vier zeichnerisch dargestellten Verbindungseinrichtungen ist gemeinsam, dass erfindungsgemäß ein Winkelversatz zweier miteinander gasdicht zu verbindenden Bauteile durch mindestens eine konkave und mindestens eine ballige und konvexe Gelenkfläche kompensierbar ist, wobei zwischen diesen Gelenkflächen mittels eines Abdichtelements gasdicht abgedichtet wird und die Gelenkflächen von Gelenkelementen gebildet werden, mit denen Verbindungselemente versehen sind, die sich mittels einer einen begrenzten Winkelversatz der Bauteile zulassenden Verbindungsvorrichtung gegeneinanderziehen und zusammenhalten lassen.Common to all four connecting devices shown in the drawing is that, according to the invention, an angular offset between two components to be connected in a gas-tight manner can be compensated by at least one concave and at least one crowned and convex joint surface, whereby a gas-tight sealing between these joint surfaces by means of a sealing element and the joint surfaces are formed by joint elements, with which connecting elements are provided, which can pull together and hold together by means of a limited angular displacement of the components allowing connecting device.

Claims

Connecting device in an exhaust path of an internal combustion engine for gas-tight connection of two hollow tubular and / or nozzle-shaped components, each defining a cavity axis in the region of the connecting device and each of which is provided with a radially outwardly projecting circumferential connecting element and gas-tightly connected thereto in the assembled connecting device, these connecting elements adjacent to each other and by means of a limited angular deviations from an alignment of the cavity axis permitting connecting device at least substantially in the longitudinal direction of the components are pulled together and held together, characterized in that the connecting means comprises a hinge portion having a plurality of hinge elements, - that each connecting element is provided with a first joint element which forms a concave and shell-like first joint surface facing the cavity axes, - That each first joint surface is opposite to a convex crowned second joint surface of a second joint element, - that at least one sealing element is provided between the first and second joint surfaces, - that the first joint elements are gas-tightly connected to the first connecting elements and the second joint elements gas-tightly connected to form a unit are, and - that in mutually aligned cavity axes of the two components, the joint surfaces are rotationally symmetrical to these axes.

Connecting device according to claim 1, characterized in that the first joint surface is facing radially inwardly and to the respective other connecting element.

Connecting device according to claim 1 or 2, characterized in that the second joint member has a gas passage and is provided radially outside the gas passage with the second joint surface.

Connecting device according to one of claims 1 to 3, characterized in that each of a first and a second joint surface formed hinge surface pair is provided with a sealing element.

Connecting device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second hinge elements are integral with each other.

Connecting device according to claim 5, characterized in that the second hinge elements are formed by a tubular sheet-metal shaped part.

Connecting device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the hinge region has a sleeve-like inner insert part, which forms on its outer circumference, the second joint surfaces, which are arranged one behind the other in the axial direction of the insert part.

Connecting device according to claim 5, characterized in that the second hinge elements are formed by an annular metal part.

Connecting device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the two second joint surfaces forming part enclosed by the two connecting elements and is held floating with respect to the latter.

Connecting device in an exhaust path of an internal combustion engine for gas-tight connection of two hollow tubular and / or nozzle-shaped components, each defining a cavity axis in the region of the connecting device and each of which is provided with a radially outwardly projecting circumferential connecting element, wherein in the assembled connecting device Connecting elements are at least substantially against each other and held together at least substantially in the longitudinal direction of the components by means of a limited angular deviations from an alignment of the cavity axis permitting connecting device, characterized in that the connecting device has a joint region with a plurality of joint elements, - that a first connecting element is provided with a first joint element, which forms a cavity axis facing, concave and shell-like first joint surface, - that the first articular surface a convex spherical second e hinged surface of a second joint element, - that for sealing between the first and second joint surface between them at least one sealing element is provided, - that the first joint element with the first connecting element and thus with a first of the two components and the second joint element with the second connecting element and thus is gas-tightly connected to the second component, and - that in mutually aligned cavity axes of the two components, the joint surfaces are rotationally symmetrical to these axes.

Connecting device according to claim 10, characterized in that the first joint surface is facing radially inwardly and to the respective other connecting element.

Connecting device according to claim 10 or 11, characterized in that the first connecting element is provided at the end region of a first of the two components and the second component is provided on a first component facing portion with a funnel-like widening to the first component tube tulip, which forms the second connecting element , And that the second hinge element connects to the tube tulip and is connected to this gas-tight.

Connecting device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the second connecting element is integrally formed on the second of the two components.

Connecting device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the second joint element connects seamlessly to the second connecting element.

Connecting device according to claim 10 or 11, characterized in that both the second connecting element and the second joint element is formed by an annular metal part, which is connected in a gastight manner with the second component.

Connecting device according to one of claims 1 to 15, characterized in that the joint area is formed ball-joint-like.

Connecting device according to claim 16, characterized in that the joint surfaces are designed as spherical surfaces.

Connecting device according to one of claims 1 to 17, characterized in that the sealing element is a rotationally symmetrical ring made of a spring steel sheet, which is provided with at least one continuous around the ring axis sealing bead and at least in the region of this bead with its one side against one of the first and second hinge surfaces and with its other side sealingly abuts against the other of these articular surfaces.

Connecting device according to claim 18, characterized in that the sealing bead is designed as formed by a bend of the metal ring half bead.

Connecting device according to one of claims 1 to 19, characterized in that the sealing element is fixed to the first or the second joint surface.

Connecting device according to one of claims 1 to 20, characterized in that the connecting device is designed as a clamp which engages over the two connecting elements.

Connecting device according to claim 21, characterized in that the two connecting elements each have on their sides facing away from each other a conical surface and the clamp has two side walls which abut against the conical surfaces of the connecting elements.

Connecting device according to one of claims 1 to 22, which is formed in mutually aligned cavity axes rotationally symmetrical to these axes.