DE29717501U1 - Flansch für eine mehrflutige Abgasanlage von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Flansch für eine mehrflutige Abgasanlage von Kraftfahrzeugen

Die Erfindung betrifft einen Flansch für eine ein- oder mehrflutige Abgasanlage von Kraftfahrzeugen, wobei der Flansch am Zylinderkopf die Abgasauslässe überdeckend befestigbar oder befestigt ist und für jeden Abgasauslaß eine Abgasdurchlaßöffnung aufweist, an die jeweils ein Abgasrohr anschließt, welches mit dem Flansch gasdicht verbunden, insbesondere verschweißt, ist, wobei der Flansch einschichtig aus einem Stanzteil oder mehrschichtig aus mehreren aufeinandergelegten und dicht miteinander verbundenen, insbesondere miteinander verlöteten, Stanz- oder Formteilen besteht, und wobei der Flansch mit oder ohne Lambdasondenanschluß und/oder mit oder ohne Sekundärluftanschluß zum Zuführen von

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Sekundärluft zum Abgasauslaß ausgebildet ist.

Ein derartiger Flansch ist beispielsweise aus der DE 196 07 184 Cl bekannt und in der älteren Anmeldung 197 35 061.5 beschrieben.

Ein weiterer ähnlicher Flansch ist aus der DE 34 34 Al bekannt. Bei der dortigen Ausbildung ist der Flansch lamellenartig aus mehreren Platinen gebildet, die miteinander verschweißt sind. Zum Anschluß der Auspuffrohre ist dabei eine Ausführungsform offenbart, bei der von der äußeren Platine ein durchgestanzter Rand abgeht, der die Form eines etwa rohrartigen kurzen Ansatzes aufweist. In die Innenseite dieses Randes ist das entsprechende Auspuffrohr eingesetzt, welches mit der Innenseite des Randes verlötet oder verschweißt werden kann.

Bei anderen Ausführungsformen gemäß diesen Stand der Technik ist in die Abgasdurchlaßöffnungen der Platinen ein Rohrstutzen eingesetzt, der mit den Innenwandungen der Lochungen der Platinen verlötet wird. An den Rohrstutzen kann dann das entsprechende Auspuffrohr angeschlossen werden. Bei solchen Ausbildungen, bei

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denen insbesondere auch das jeweils abgehende Abgasrohr relativ dünnwandig ausgebildet sein soll, tritt der Nachteil ein, daß aufgrund von Wärme-Dehnungen und von im Betrieb auftretenden Schwingungen das Auspuffrohr extrem bruchgefährdet ist. Bei den betrieblich auftretenden Belastungen bricht das Auspuffrohr im Bereich des Übergangs zwischen dem Auspuffrohr und dem Rohrstutzen bzw. es treten an dieser Stelle Risse auf, wobei dies möglicherweise auch dadurch verursacht ist, daß in diesem Bereich die Schweißstelle liegt und entsprechend das Material des Auspuffrohres durch den Schweißvorgang in seiner Lebensdauer beeinträchtigt ist.

Gleichgültig an welche Stelle die Schweißverbindung des Auspuffrohres bezüglich des Flansches verlegt wird, tritt jeweils in diesem Bereich der Effekt auf, daß bei einer dauernden Schwingbelastung bzw. bei temperaturbedingten Dehnungen Risse am Abgasrohr entstehen, so daß eine ausreichende Lebensdauer nicht gewährleistet ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Flansch gattungsgemäßer Art zu schaffen, bei dem die Haltbarkeit

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an der Verbindungsstelle von Abgasrohr und Flansch verbessert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß mit dem Flansch ein gegenüber den Stanz- oder Formteilen dünnwandigeres Blechteil verbunden ist, von dem koaxial zu den Abgasdurchlaßöffnungen jeweils ein angeformter Rohrstutzen abgeht, daß die Abgasrohre auf die Rohrstutzen aufgesteckt oder bevorzugt in diese eingesteckt und mit dem Rohrstutzen gasdicht verbunden, insbesondere verschweißt, sind.

Das dünnwandigere Blechteil, welches beispielsweise nur die halbe Dicke oder weniger als die Dicke der einzelnen Schichten des Flansches aufweist, und der daran angeformte Rohrstutzen ermöglichen es, daß das vorzugsweise in den jeweiligen Rohrstutzen eingesteckte und mit diesem stoffschlüssig verbundene Abgasrohr temperaturbedingten Dehnungen ohne Schädigung folgen kann und Schwingungen, die bei der betrieblichen Benutzung auftreten, nicht an der Schweißstelle oder stoffschlüssigen Verbindungsstelle zwischen Abgasrohr und Rohrstutzen aufgefangen werden müssen, sondern daß diese Belastungen durch den an das dünnwandige Blechteil

angeformten Rohrstutzen aufgenommen werden können. Hieraus resultiert eine erheblich bessere Lebensdauer dieser Anordnung.

Bevorzugt ist dabei vorgesehen, daß der Flansch aus einem oder zwei Stanzblechen mit einer Gesamtdicke von etwa 10 mm bzw. einer Einzelschichtdicke von ca. 5 mm besteht.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, daß das dünnwandige Blechteil und die angeformten Stutzen eine Wandstärke von etwa 2 mm aufweisen.

Desweiteren ist besonders bevorzugt vorgesehen, daß die Stutzen aus dem dünnwandigen Blechteil tiefgezogen sind.

Eine besonders bevorzugte Ausbildung wird darin gesehen, daß das Blechteil die unterste, in Montagesollage am Motorkopf anliegende Lage bildet, das weitere oder die weiteren Stanzteile miteinander und mit dem Blechteil dicht verbunden, insbesondere verlötet sind, die am Blechteil angeformten Stutzen mit radialem Bewegungsspiel die Abgasdurchlaßöffnungen des oder der Stanzteile durchgreifen und über den Flansch vorragen,

und daß die Abgasrohre bis etwa zur halben Höhe des Flansches in die Stutzen eingesteckt und mit diesen stoffschlüssig verbunden sind.

Bei einer solchen Anordnung ist das dünnwandige Blechteil in der Montagesollposition nicht nur durch seine stoffschlüssige Verbindung mit dem Flansch gehalten, sondern es ist zudem dadurch in seiner Lage gesichert, daß der Flansch in herkömmlicher Weise an den Motorkopf angeschraubt wird (gegebenenfalls unter Zwischenlage einer Dichtung), so daß das Blechteil in Montagesollage fest eingespannt ist. Der von dem Blechteil abragende Stutzen durchgreift die entsprechenden Durchlaßöffnungen der Stanzteile mit radialem Bewegungsspiel, so daß auch dann, wenn das entsprechende Abgasrohr in den Stutzen eingesteckt und mit dem Stutzen stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt ist, eine Bewegungsfreiheit besteht, um Dehnungen und Schwingungen des Systems auszugleichen, ohne daß es zu Rißbildungen des Abgasrohres im stoffschlüssigen Anschlußbereich kommt. Um die Bewegungsfreiheit des angeformten Stutzens nicht zu beeinträchtigen, ist nicht nur das radiale Spiel zu den Abgasdurchlaßöffnungen der Stanzteile vorgesehen,

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sondern das Abgasrohr ist auch nur soweit in den jeweiligen Stutzen eingesteckt, daß die beim Tiefziehen der angeformten Stutzen entstehende Krümmung zwischen dem flachen Bereich des Blechteiles und dem daraus tiefgeformten Stutzen nicht überdeckt ist, so daß in diesem Bereich, der am meisten durch Dehnungen oder Schwingungen belastet ist, keine Materialbeeinträchtigung durch die stoffschlüssige Verbindung, insbesondere das Verschweißen entsteht.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß das radiale Bewegungsspiel etwa 1 - 2 mm beträgt.

Eine alternativ bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, daß ein Stanzteil die unterste Lage bildet, wobei vorzugsweise die Abgasdurchlaßöffnungen des Stanzteiles durch Schlitze oder Kanäle miteinander verbunden sind, das Blechteil die oder eine mittlere Lage bildet und außer den Abgasdurchlaßöffnungen vorzugsweise noch eine Lochung aufweist, die mit dem Schlitz oder Kanal in Verbindung steht, mindestens ein weiteres Stanzteil die obere Lage bildet und außer den Abgasdurchlaßöffnungen vorzugsweise noch eine Lochung aufweist, die mit der Lochung der mittleren Lage in

Verbindung steht und an die außenseitig ein Anschlußstutzen, z.B. für eine Lambdasonde, anschließt, und daß die Stutzen des Blechteiles die Lochungen der äußeren Lage (n) mit Spiel durchgreifen, wobei im zylindrischen Bereich der Stutzen nahe der Fluchtebene (äußeren Stirnfläche) der oberen Lage die eingesteckten Abgasrohrenden mit den Stutzen stoffschlüssig verbunden sind.

Bei dieser Ausführungsform ist dann, wenn nämlich kein Lambdasondenanschluß oder kein zusätzlicher Anschluß für Sekundärluftzuführung vorgesehen ist, lediglich die Anordnung von mehreren Stanzteilen übereinander vorgesehen, wobei das dünnwandige Blechteil zwischen die Lagen der Stanzteile eingefügt ist und mit seinen Anschlußstutzen aus den entsprechenden Abgasdurchlaßöffnungen der oberen Lagen herausragt, wobei auch dabei wieder ein radiales Spiel vorgesehen ist. Die Abgasrohre können auch dabei in die Anschlußstutzen eingesteckt und mit diesen stoffschlüssig verbunden werden, wobei die Verbindung wiederum im zylindrischen Bereich der Stutzen liegt und nicht in dem gekrümmten Übergang von der flächigen Ausbildung des dünnwandigen Blechteiles zu den Stutzen.

Damit steht dieser Bereich wieder ungeschädigt durch die Stoffschlußverbindung zur Aufnahme von Dehnungen und Schwingungsbewegungen zur Verfügung.

Auch dann, wenn zusätzliche Schlitze oder Kanäle für Sekundärluftzuführung oder für den Lambdasondenanschluß vorgesehen sind, ist diese Anordnung brauchbar und vorteilhaft, wobei bezüglich der Lebensdauer die gleichen Vorteile auftreten, die vorgehend geschildert sind.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Figur 1 eine erste Ausführungsform in

Draufsicht gesehen;

Figur 2 desgleichen im Schnitt II,II der

Figur 1 gesehen;

Figur 3 bis 5 Einzelheiten des Flansches nach

Figur 1 in Draufsicht gesehen;

Figur 6 bis 10 eine zweite Variante in den

Ansichten analog Figur 1 bis 5 gesehen.

Die Ausführungsbeispiele zeigen einen Flansch 1 für eine zweiflutige Abgasanlage von Kraftfahrzeugen. In der Montagesollage ist der Flansch 1 am Motorkopf befestigt, wobei der Flansch die Abgasauslässe des Motors überdeckt. Für jeden Abgasauslaß ist eine Abgasdurchlaßöffnung 2 vorgesehen, an die jeweils ein Abgasrohr 3 anschließt. Ein solches Abgasrohr ist in der Figur 2 bzw. der Figur 7 im rechten Teil der jeweiligen Figur gezeigt.

Das Abgasrohr 3 ist mit dem Flansch bzw. Bestandteilen des Flansches in noch später beschriebener Weise gasdicht verbunden, insbesondere stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verschweißt oder auch verlötet.

Der Flansch 1 ist bei allen Ausführungsformen mehrschichtig aus mehreren aufeinandergelegten und dicht miteinander verbundenen, insbesondere miteinander verlöteten, Stanz- oder Formteilen 4,5 bzw. 6,7 gebildet. Bei der Ausführungsform nach Figur 1 bis 5 ist

der Flansch 1 ohne Lambdasondenanschluß und ohne Sekundärluftanschluß ausgebildet. Bei der Ausführung nach Figur 6 bis 10 ist der Flansch 1 zusätzlich mit einem Lambdasondenanschluß versehen.

Mit dem Flansch 1 ist ein gegenüber den Stanz- oder Formteilen 4,5 bzw. 6,7 dünnwandigeres Blechteil 8 verbunden, von dem koaxial zu den Abgasdurchlaßöffnungen 2 jeweils ein angeformter Rohrstutzen 9 abgeht. Die Abgasrohre 3 sind in die entsprechenden Rohrstutzen 9 eingesteckt und mit den Rohrstutzen 9 gasdicht verbunden, insbesondere stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt.

Der Flansch 1 besteht jeweils aus zwei Stanzblechen 4,5 bzw. 6,7 die eine Dicke von ca. 5 mm aufweisen, während das dünnwandige Blechteil 8 nur eine Wandstärke von ca. 2 mm aufweist, ebenso wie die daran angeformten Stutzen 9. Die Stutzen 9 sind aus dem dünnwandigen Blechteil 8 im Wege des Tiefziehens ausgeformt.

Bei der Ausführungsform nach Figur 1 bis 5 bildet das Blechteil 8 die unterste, in Montagesollage am Motorkopf anliegende Lage. Die weiteren Lagen sind durch die

Stanzteile 4,5 gebildet, die miteinander und mit dem Blechteil 8 dicht verbunden sind, insbesondere verlötet sind. Die Verlötung kann beispielsweise mit Nickel erfolgen oder auch, was bevorzugt vorgesehen ist, mit Kupfermaterial, was kostengünstiger ist und einfacher zu verarbeiten ist.

Die am Blechteil 8 angeformten Stutzen 9 durchgreifen die Abgasdurchlaßöffnungen der Stanzteile 4,5 mit radialem Bewegungsspiel, so daß zwischen diesen Teilen ein Ringspalt 10 gebildet ist. Die Rohrstutzen 9 ragen jeweils über die dem Motorkopf abgewandte Seite des Flansches 1 vor. Die Abgasrohre 3 sind etwa bis zur halben Höhe des Flansches 1 in die Stutzen 9 eingesteckt und mit diesen stoffschlüssig verbunden, wobei der gekrümmte Übergang von der flächigen Ausbildung des Blechteiles 8 zum Stutzen 9 frei ist von materialschädigenden Beeinflussungen durch Schweißung oder sonstige Stoffschlußverbindung, so daß dieser Bereich zur Federung und zum Schwingungsausgleich zur Verfügung steht. Im Übrigen wird durch den Ringspalt erreicht, daß eine ausreichende Dehnung und Schwingung des Auspuffrohres 3 samt Stutzen 9 möglich ist, ohne daß dies durch die Teile 4 oder 5 des Flansches behindert

wird. Das radiale Bewegungsspiel im Bereich des Ringspaltes 10 beträgt ca. 2 ram.

Bei der Ausführungsform nach Figur 6 bis 10 bildet das Stanzteil 7 die unterste Lage, wobei bei dieser Ausbildungsform die Abgasdurchlaßöffnungen 2 des Stanzteiles 7 durch einen Schlitz oder Kanal 11 miteinander verbunden sind. Das Blechteil 8 bildet die mittlere Lage und weist außer den Abgasdurchlaßöffnungen (ausgebildet durch die Rohrstutzen 9) noch eine Lochung 12 auf, die mit dem Schlitz 11 oder Kanal in leitungsoffener Verbindung steht. Ein weiteres Stanzteil 6 bildet die obere Lage und weist wiederum außer den Abgasdurchlaßöffnungen 2 noch eine Lochung 13 auf, die mit der Lochung 12 der mittleren Lage in Verbindung steht und an die außenseitig ein Anschlußstutzen 14 zum Beispiel als Anschluß für eine Lambdasonde anschließt. Die Stutzen 9 des Blechteiles 8 durchgreifen die Lochungen der äußeren Lage (Stanzteil· 6) mit radialem Bewegungsspiel, so daß wiederum ein Ringspalt 10 in ähnlicher Dimensionierung wie bei dem anderen Ausführungsbeispiel gebildet ist. Im zylindrischen Bereich der Stutzen 9 ist nahe der Fluchtebene (äußeren Stirnfläche des Stanzteiles 6) der oberen Lage die

eingesteckten Abgasrohre 3 mit den Stutzen 9 stoffschlüssig verbunden, so daß wiederum der Krümmungsbereich zwischen den flächigen Bereich des Blechteiles 8 und den Stutzen 9 zur Aufnahme von Dehnungen oder Schwingungen zur Verfügung steht und insbesondere nicht durch die stoffschlüssige Verbindung geschädigt ist.

Anstelle der dargestellten Ausführungsformen sind noch unterschiedliche andere Ausführungsformen möglich. Der Flansch 1 weist zudem Lochungen für den Durchtritt von Befestigungsschrauben sowie Vertiefungen für die Aufnahme von Lot oder dergleichen auf.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (7)

Schutzansprüche:

1. Flansch für eine ein- oder mehrflutige Abgasanlage von Kraftfahrzeugen, wobei der Flansch am Zylinderkopf bzw. am Auspuffkrümmer die Abgasauslässe überdeckend befestigbar oder befestigt ist und für jeden Abgasauslaß eine Abgasdurchlaßöffnung aufweist, an die jeweils ein Abgasrohr anschließt, welches mit dem Flansch gasdicht verbunden, insbesondere verschweißt, ist, wobei der Flansch einschichtig aus einem Stanzteil oder mehrschichtig aus mehreren aufeinandergelegten und dicht miteinander verbundenen, insbesondere miteinander verlöteten, Stanz- oder Formteilen besteht, und wobei der Flansch mit oder ohne Lambdasondenanschluß und/oder mit oder ohne Sekundärluftanschluß zum Zuführen von Sekundärluft zum Abgasauslaß ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Flansch (1) ein gegenüber den Stanz- oder Formteilen dünnwandigeres Blechteil (8) verbunden ist, von dem koaxial zu den Abgasdurchlaßöffnungen (2) jeweils ein angeformter Rohrstutzen (9) abgeht, daß die Abgasrohre (3) auf die Rohrstutzen (9) aufgesteckt oder bevorzugt in diese eingesteckt und mit dem Rohrstutzen (9) gasdicht verbunden, insbesondere

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verschweißt, sind.

2. Flansch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (l)aus einem oder zwei Stanzblechen (4,5;6,7) mit einer Gesamtdicke von etwa 10 mm bzw. einer Einzelschichtdicke von ca. 5 mm besteht.

3. Flansch nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dünnwandige Blechteil (8) und die angeformten Stutzen (9) eine Wandstärke von etwa 2 mm aufweisen.

4. Flansch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stutzen (9) aus dem dünnwandigen Blechteil (8) tiefgezogen sind.

5. Flansch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechteil (8) die unterste, in Montagesollage am Motorkopf anliegende Lage bildet, das weitere oder die weiteren Stanzteile (4,5) miteinander und mit dem Blechteil (8) dicht verbunden, insbesondere verlötet sind, die am Blechteil (8) angeformten Stutzen (9) mit radialem Bewegungsspiel die Abgasdurchlaßöffnungen (2) des oder der Stanzteile

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(4,5) durchgreifen und über den Flansch (1) vorragen, und daß die Abgasrohre (3) bis etwa zur halben Höhe des Flansches (1) in die Stutzen (3) eingesteckt und mit diesen stoffschlüssig verbunden sind.

6. Flansch nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das radiale Bewegungsspiel etwa 1-2 mm beträgt.

7. Flansch einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stanzteil (7) die unterste Lage bildet, wobei vorzugsweise die Abgasdurchlaßöffnungen (2) des Stanzteiles (7) durch Schlitze oder Kanäle (11) miteinander verbunden sind, das Blechteil (8) die oder eine mittlere Lage bildet und außer den Abgasdurchlaßöffnungen vorzugsweise noch eine Lochung (12) aufweist, die mit dem Schlitz(11) oder Kanal in Verbindung steht, mindestens ein weiteres Stanzteil (6) die obere Lage bildet und außer den Abgasdurchlaßöffnungen (2) vorzugsweise noch eine Lochung (13) aufweist, die mit der Lochung (12) der mittleren Lage in Verbindung steht und an die außenseitig ein Anschlußstutzen (14), z.B. für eine Lambdasonde, anschließt, und daß die Stutzen (9) des Blechteiles (8) die Lochungen der äußeren Lage (n) (6)

mit Spiel durchgreifen, wobei im zylindrischen Bereich der Stutzen (9) nahe der Fluchtebene (äußeren Stirnfläche) der oberen Lage die eingesteckten Abgasrohrenden mit den Stutzen (9) stoffschlüssig verbunden sind.