CN113266498A - 热塑性弹性体波纹管道 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热塑性弹性体波纹管道。本发明涉及一种热塑性弹性体波纹管道（10），其包括介于两个肘形段（14、18）之间的波纹状管道段（12），其中，所述肘形段中的至少一者（18）由热塑性弹性体制成并通过在波纹状管道段（12）的端部部段（22）上包覆模制肘形段（18）而连接到波纹状管道段（12）的端部部段（22），并且其中，波纹状管道段（12）的端部部段（22）包括沿径向方向（32）指向远离波纹状管道段（12）的方向的引导和密封布置（50）。本发明还涉及一种具有这种热塑性弹性体波纹管道（10）的空气管道（80）。

Description

热塑性弹性体波纹管道

技术领域

本发明涉及一种热塑性弹性体波纹管道，具体地用于燃烧发动机的空气管道。

背景技术

US2006125149A公开了一种用于形成管道的方法，其中该管道用作例如汽车发动机的空气管道，并且在管道的纵向方向的一部分中设置有波纹状部段作为咬边（undercut）部分。该方法包括将弹性体材料注入型腔中，该型腔形成有用于形成管道的外部表面的型腔模和用于形成管道的内部表面的型芯模，其中型芯模是可轴向拆分成两部分的可拆分型芯模，一个部分是用于形成包含波纹状部段的管道区域的型芯模，且另一部分是用于形成没有波纹状部段的管道区域的型芯模；以及在打开型腔模之后，通过空气注射使波纹状部段沿半径方向膨胀，从型芯模移除包含波纹状部段的管道区域。

尽管如此，仍存在关于能够用该过程产生哪些几何形状的一些局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种热塑性弹性体波纹管道，其包括介于两个肘形段之间的波纹状管道段，所述两个肘形段能够由两个注射模制部分制造而成。

本发明的另一个目的是提供一种空气管道，其能够由两个注射模制部分制造而成。

本发明的一个目的通过一种热塑性弹性体波纹管道实现，该热塑性弹性体波纹管道包括介于两个肘形段之间的波纹状管道段，其中，所述肘形段中的至少一者由热塑性弹性体制成并通过将该肘形段包覆模制在波纹状管道段的端部部段上连接到波纹状管道段的该端部部段，并且其中，波纹状管道段的该端部部段包括沿径向方向指向远离波纹状管道段的方向的引导和密封布置（arrangement）。

本发明的另一个目的通过一种空气管道实现，该空气管道包括热塑性弹性体波纹管道，该热塑性弹性体波纹管道包括介于两个肘形段之间的波纹状管道段，其中，所述肘形段中的至少一者由热塑性弹性体制成并通过将该肘形段包覆模制在波纹状管道段的端部部段上连接到波纹状管道段的该端部部段，并且其中，波纹状管道段的该端部部段包括沿径向方向指向远离波纹状管道段的方向的引导和密封布置。

其他权利要求、描述和附图描述了本发明的有利实施例。

根据本发明的第一方面，一种热塑性弹性体波纹管道包括介于两个肘形段之间的波纹状管道段，其中，所述肘形段中的至少一者由热塑性弹性体制成并通过将该肘形段包覆模制在波纹状管道段的端部部段上连接到波纹状管道段的该端部部段，并且其中，波纹状管道段的该端部部段包括沿径向方向指向远离波纹状管道段的方向的引导和密封布置。

引导和密封布置提供了确保波纹状管道段在模具中的位置和在包覆模制阶段中防止泄漏的密封的功能。否则，由于波纹状管道段的弹性，波纹状管道段可在模具中具有不确定的位置。

优选地，热塑性弹性体（TPE）肘形管道段被包覆模制在热塑性弹性体波纹管道段上，该热塑性弹性体波纹管道段通过注射过程产生并被力脱模（force demold）。优选地，使用具有从70至90肖氏硬度A的肖氏硬度的材料。

波纹状管道段和肘形段之间的包覆模制连接提供了出色的强度性质，且甚至在管道上没有损坏的情况下能够满足对分离能力的严苛的柔性要求。

波纹状管道段可通过在模具工具中进行注射模制来制造，并以通常的方式脱模（例如，力脱模）。有利地，通过包覆模制连接肘形段允许在波纹状管道段和肘形段之间有多种几何形状和弯曲角度。

有利地，能够在没有专门工具（诸如加压的空气注射）的情况下实现包覆模制的肘形段的脱模。能够使用一个注射模具或两个模具进行制造。

引导和密封布置可利用波纹状管道段上的一个特征或者两个或更多个特征来提供引导和密封功能。作为密封功能的特征有利地连续设置在波纹状管道段的周围。作为引导功能的特征优选地可至少具有能够将滑块引导到其正确位置中的面。具体地，该特征可具有倾斜度以允许外部滑块将该部分引导到正确位置的表面。同时，波纹状管道段被定位在稳定位置中。该特征可连续设置在波纹状管道段周围，或者被划分在若干部段中或仅在一个小部段中。

波纹状管道段可在注射模具中已经与第一肘形段制造成一整体。任选地，波纹管道可制造有通过包覆模制附接在波纹状管道段的两个端部部段上的肘形段。

根据波纹管道的有利实施例，引导和密封布置可包括从端部部段的外表面上沿径向方向突出的至少一个连续肋。尽管在注射模制期间压力高，但连续肋仍允许可靠的密封。肋的各侧可提供预期的功能，其中在肋的一侧上具有引导功能且在肋的相对侧上具有密封功能。

根据波纹管道的有利实施例，连续肋具有锥形横截面。肋的每侧可针对预期的功能被优化，其中在肋的一侧上具有引导功能且在肋的相对侧上具有密封功能。有利地，设置成用于密封的一侧可在至少5°且不大于45°的角度范围内倾斜。同样地，设置成用于引导的一侧可在至少5°且不大于45°的角度范围内倾斜。有利地，相比于引导侧，密封侧可以以更陡的角度与端部部段的外表面相交。

根据波纹管道的有利实施例，连续肋可包括密封侧和相对的引导侧，具体地其中，密封侧相比于引导侧以更陡的角度与壁相交。具体地，肋的密封侧可布置成比相对的引导侧更接近端部部段。当在模制期间通过注射引入材料时，能够通过模具中的具有适当凹部的滑块来确保密封功能。

具体地，肋的密封侧可布置成比相对的引导侧更接近端部部段。有利地，密封侧可指向肘形段，其中引导侧是肋的相对侧。在有利实施例中，肋的密封侧可布置成垂直于或以低于10°的小角度接近垂直于端部部段的外表面。

根据波纹管道的有利替代性实施例，引导和密封布置可包括第一肋结构，其被构造成用于在围绕波纹状管道段的端部部段闭合注射工具时引导该注射工具；以及第二肋结构，其被构造成用于在在波纹状管道段的端部部段上进行包覆模制期间克服压力来密封注射工具。有利地，密封肋结构能够独立于引导功能针对密封功能被优化，且反之亦然。

根据波纹管道的有利实施例，引导肋结构和密封肋结构可被构造为在端部部段的外表面上的连续肋。该布置具有简单且可复制的几何形状。

根据波纹管道的有利实施例，在端部部段的外表面上，密封肋结构可被构造为连续肋且引导肋结构可被构造为不连续肋阵列。技术人员能够根据期望的布局从不同的布置中进行选择。

根据波纹管道的有利实施例，引导肋结构和密封肋结构可关于具体肋表面的倾斜度彼此对称地布置。该布置具有简单且可复制的几何形状。

根据波纹管道的有利实施例，引导和密封布置可从端部部段的壁的外表面突出的距离是在引导和密封布置与在前面的远侧处的壁的相交处的壁厚的至少1/4，具体地至少1/3。具体地，布置在端部部段的远侧的肋或肋阵列可突出的距离是在端部部段和肋或肋阵列的与端部部段相对的一侧之间的相交处的壁厚的至少1/4，具体地至少1/3。

根据波纹管道的有利实施例，密封肋结构可布置成比引导肋结构更接近端部部段。该布置对于模具中的密封有利。

根据波纹管道的另一个方面，提出了一种空气管道，其包括热塑性弹性体波纹管道，该热塑性弹性体波纹管道包括介于两个肘形段之间的波纹状管道段，其中，所述肘形段中的至少一者由热塑性弹性体制成并通过将该肘形段包覆模制在波纹状管道段的端部部段上连接到波纹状管道段的该端部部段，并且其中，波纹状管道段的该端部部段包括沿径向方向指向远离波纹状管道段的方向的引导和密封布置。

有利地，能够为柔性波纹管道提供可靠且成本有效的技术方案。尽管如此，空气管道仍能够提供足够的材料的柔性和强度。波纹状管道段和肘形段之间的包覆模制连接提供了出色的强度性质，且甚至在管道上没有损坏的情况下能够满足对分离能力的严苛的柔性要求。

附图说明

本发明连同上文提到的和其他的目的和优点可从实施例的以下详细描述中最佳地理解，但是不限于这些实施例，其中，示出了：

图1示出了根据本发明的实施例的空气管道的透视图，该空气管道包括布置在两个肘形段之间的波纹状管道段；

图2示出了根据图1的波纹状管道段的透视图，其中该波纹状管道段具有一个肘形管道和用于包覆模制第二肘形段的端部部段；

图3在侧视图中示出了根据本发明的实施例的定位在波纹状管道段的端部部段处的引导和密封布置的细节，其中该引导和密封布置包括具有引导和密封功能的一个周向肋；

图4在剖切视图（cut view）中示出了根据图3的波纹状管道段和包覆模制段之间的界面的细节；

图5在纵向剖切视图中示出了根据本发明的实施例的由一个肋组成的引导和密封布置的细节；

图6在侧视图中示出了根据本发明的实施例的定位在波纹状管道段的端部部段处的引导和密封布置的细节，其中引导和密封布置包括具有密封肋结构和引导肋结构的两个周向肋；

图7在剖切视图中示出了根据图6的波纹状管道段和包覆模制段之间的界面的细节；

图8在透视纵向剖切视图中示出了在波纹状管道段的端部部段处的界面的细节，其中该界面部分地由模具的滑块围封，其中肘形型芯在端部部段处被插入波纹状管道段中；

图9在纵向剖切视图中示出了根据图8的滑块和型芯之间的界面；

图10在纵向剖切视图中示出了根据图8的滑块和型芯之间的界面，其指示滑块和型芯上的密封肋；

图11-16示出了在波纹状管道段上包覆模制肘形段的注射过程中的不同阶段。

具体实施方式

在附图中，同样的元件用等同的附图标记引用。附图仅仅是示意性表示，不旨在描绘本发明的具体参数。此外，附图旨在仅描绘本发明的典型实施例，且因此不应被视为限制本发明的范围。

图1在透视图中描绘了包括热塑性弹性体波纹管道10的空气管道80。热塑性弹性体波纹管道10包括介于两个肘形段14、18之间的波纹状管道段12。在该实施例中，波纹状管道段12和第一肘形段14被制成一整体并形成基础管道本体40。

空气管道80可包括附接到管道本体40的一个或多个附加管道（未示出）。在图2中孤立地示出了基础管道本体40。

波纹状管道段12具有波纹状部分，其中第一肘形段14处于其一端处。第一肘形段14具有并置到波纹状管道段12的波纹状部分的弯曲区域16。

在波纹状管道段12的波纹状部分的相对侧处，布置有具有端部部段22的直管道部分，第二肘形部分18通过包覆模制附接到该端部部段22。第二肘形段18具有弯曲区域20，该弯曲区域20在波纹状管道段12的笔直部分处并置到端部部段22。在另一个实施例中，波纹状管道不是笔直地终止，而是具有另一种形状的端部，例如具有弯曲部段。

端部部段22设置有引导和密封布置50，该引导和密封布置50形成为沿着端部部段22的圆周连续延伸的单个外部肋54。

优选地，波纹管10的所有段都由热塑性弹性体材料制成，所述热塑性弹性体材料诸如例如聚酰胺系列弹性体、聚酯系列弹性体、聚氨酯系列弹性体（例如，聚酯-氨基甲酸酯弹性体和聚醚-氨基甲酸酯弹性体）、聚苯乙烯弹性体、聚烯烃弹性体（例如，包括聚乙烯或聚丙烯作为硬链段和乙丙橡胶或乙烯-丙烯-二烯橡胶作为软链段的弹性体；烯烃弹性体，其包括结晶度不同的硬链段和软链段）、聚氯乙烯系列弹性体、含氟热塑性弹性体等。这些热塑性弹性体可单独使用或组合使用。

图3在侧视图中示出了根据本发明的实施例的定位在波纹状管道段12的端部部段22处的引导和密封布置50的细节，其中该引导和密封布置50包括提供引导和密封功能的一个连续周向肋54。

图4在剖切视图中示出了根据图3的波纹状管道段12和包覆模制在波纹状管道段12的端部部段22上的肘形段18之间的界面78的细节。

在该实施例中，引导和密封布置50包括从端部部段22的外表面26上沿径向方向32突出的一个连续肋54。

连续肋54具有锥形横截面。连续肋54包括肋表面56，该肋表面56具有密封侧56和相对的引导侧58，具体地其中，密封侧56相比于引导侧以更陡的角度与壁相交，指向肘形段18，肋表面56布置成垂直于或接近垂直于端部部段22的外表面26。

肋54的指向肘形段18的肋表面56是肋54的密封侧56，相对的肋表面58是肋54的引导侧58。引导侧58允许确保在包覆模制之前波纹状管道段12在模具中的位置是正确的。密封侧56有助于在包覆模制阶段中避免泄漏。

肘形段18延伸成具有在肋54的密封侧56上的材料的突出部19。

任选地，端部部段22的前面36可设置有沿轴向方向30延伸的锯齿或瓣片等（未示出），以改善在界面78处端部部段22和肘形段18之间的连接。

图5在纵向剖切视图中示出了根据本发明的实施例的在波纹状管道段12的端部部段22处的引导和密封布置50的细节，该引导和密封布置50由一个肋54组成。

肋54具有锥形横截面，其中密封侧56以在密封侧56的面和径向方向32之间的角度σ倾斜，该角度在至少5°且不大于45°的角度范围内。引导侧58以在引导侧58的面和径向方向32之间的角度γ倾斜，该角度在至少5°且不大于45°的角度范围内。在一个实施例中，角度σ可远小于角度γ。

端部部段22的壁24在肋54（具体地，肋54的引导侧58）和波纹状管道段12的外表面26的相交处具有厚度34。

肋54沿径向方向32的高度76是壁24的厚度34的至少1/4，优选地1/3。

壁24在肋54的相对侧56处可更薄，因为来自包覆模制的肘形段18的材料将增加界面78处的总厚度。

图6在侧视图中示出了根据本发明的另一实施例的定位在波纹状管道段12的端部部段22处的替代性引导和密封布置50的细节，其中该引导和密封布置50包括两个周向肋，这两个周向肋被构造为引导肋结构60和密封肋结构70。

图7在剖切视图中示出了根据图6的波纹状管道段12和包覆模制段18之间的界面78的细节。

引导肋结构60被构造成用于在围绕波纹状管道段12的端部部段22封闭注射模具的滑块时引导该滑块，使得波纹状管道段正确地定位在模具中。密封肋结构70被构造成用于在在波纹状管道段12的端部部段22上进行包覆模制期间克服压力密封注射工具。

密封肋结构70和引导肋结构60被构造为在端部部段22的外表面26上的连续肋。

密封肋结构70布置成比引导肋结构60更接近波纹状管道段12的前面36。

在该实施例中，引导肋结构60和密封肋结构70布置成关于具体肋表面72、62和74、64的倾斜彼此对称。肋结构60、70围封凹槽52，壁24在该凹槽处比在引导和密封布置50的远侧处更薄。

在替代性实施例（未示出）中，在端部部段22的外表面26上，密封肋结构70可被构造为连续肋且引导肋结构60可被构造为不连续肋阵列。

在替代性实施例中，引导肋结构60可构造有甚至仅一个突出部而不是多个肋。

图8在透视纵向剖切视图中描绘了在波纹状管道段12的端部部段22处的界面的细节，该界面部分地由模具的可横向拆分的滑块110围封，并且具有在端部部段22处插入波纹状管道段12中的肘形型芯120。图9在纵向剖切视图中示出了根据图8的可拆分滑块110、波纹状管道段12和型芯120的部分之间的界面。图10在增强视图中示出了这些界面。

图8中的粗体箭头指示滑块110和肘形型芯120的脱模方向。

如在图9中的增强视图中能够最好地看出的那样，肋114从可拆分滑块110的表面突出到波纹状管道段12。同样地，肋122从肘形型芯120的表面突出到波纹状管道段12。引导和密封布置50的肋54被卡在可拆分滑块110的凹部112中。

肋114、122从内部和外部两者压紧波纹状管道段12的壁24，以便避免泄漏并改善模具的闭合。

应理解的是，附加地或替代地，这种肋能够布置在波纹状管道段12的内表面和/或外表面上。

图11至图16示出了在基础管道本体40上包覆模制肘形段18的注射过程中的不同阶段，其中该基础管道本体40包括波纹状管道段12和肘形段14。在该实施例中，使用两个模具100、130。

图11示出了具有用于制造基础管道本体40的两个可拆分滑块102、104的模具100，其中波纹状管道段12的波纹状部分在滑块104中且肘形段14在滑块102中。

图12示出了基础管道本体40的脱模。从波纹状管道段12的波纹状部分移除可拆分滑块104，并且从波纹状管道段12对波纹状型芯106进行力脱模。肘形段14保持在滑块102中，如在图13中能够看出的那样。

在波纹状管道段12的端部部段22处，已结合基础管道本体40形成引导和密封布置50。

基础管道本体40的端部部段22现在可用于围绕端部部段22布置的可横向拆分的滑块110，如在图14中的分解视图中所图示的那样。

在端部部段22处，肘形型芯120被插入穿过波纹状管道段12的开口，并且闭合可拆分滑块116。在该过程期间，波纹状管道段12的波纹状部分被略微压紧，原因在于波纹状波纹管的几何形状是可变的，并且由于模具100中的力脱模过程（图12），最终波纹管形状是不确定的。

图14中的粗体箭头指示滑块110、116和型芯120的闭合方向。

滑块110卡住引导和密封布置50并将波纹状管道段12引导到正确位置中，并且可拆分滑块110能够恰当地闭合。同样地，滑块110与引导和密封布置50提供密封，以便在模制期间避免泄漏。

当滑块110闭合时，滑块116能够抵靠肘形型芯120闭合。

图15以闭合方式示出准备好进行包覆模制步骤的模具130。

图16在模具130的分解视图中图示了包覆模制过程的结束，其中完整的波纹管道10的特征在于在波纹状管道段12和包覆模制的肘段18之间的引导和密封布置50。

Claims (12)

1.一种热塑性弹性体波纹管道（10），其包括介于两个肘形段（14、18）之间的波纹状管道段（12），其中，所述肘形段中的至少一者（18）由热塑性弹性体制成并通过在所述波纹状管道段（12）的端部部段（22）上包覆模制所述肘形段（18）连接到所述波纹状管道段（12）的端部部段（22），并且其中，所述波纹状管道段（12）的端部部段（22）包括沿径向方向（32）指向远离所述波纹状管道段（12）的方向的引导和密封布置（50）。

2.根据权利要求1所述的波纹管道，其中，所述引导和密封布置（50）包括从所述端部部段（22）的外表面（26）上沿径向方向（32）突出的至少一个连续肋（54）。

3.根据权利要求1或2所述的波纹管道，其中，所述连续肋（54）具有锥形横截面。

4.根据权利要求2或3所述的波纹管道，其中，所述连续肋（54）包括密封侧（56）和相对的引导侧（58），具体地其中，所述密封侧（56）相比于所述引导侧（58）以更陡的角度与壁相交。

5.根据权利要求4所述的波纹管道，其中，所述肋（54）的密封侧（56）布置成比相对的所述引导侧（58）更接近所述端部部段（22）。

6.根据权利要求1所述的波纹管道，其中，所述引导和密封布置（50）包括：第一肋结构（60），其被构造成用于在围绕所述波纹状管道段（12）的端部部段（22）闭合注射工具时引导所述工具；以及第二肋结构（70），其被构造成用于在所述波纹状管道段（12）的端部部段（22）上进行包覆模制期间克服压力密封所述注射工具。

7.根据权利要求6所述的波纹管道，其中，所述引导肋结构（60）和所述密封肋结构（70）被构造为在所述端部部段（22）的外表面（26）上的连续肋。

8.根据权利要求6所述的波纹管道，其中，在所述端部部段（22）的外表面（26）上，所述密封肋结构（70）被构造为连续肋且所述引导肋结构（60）被构造为不连续肋阵列。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的波纹管道，其中，所述引导肋结构（60）和所述密封肋结构（70）布置成关于具体肋表面（64、72；66、74）的倾斜彼此对称。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的波纹管道，其中，所述密封肋结构（70）布置成比所述引导肋结构（60）更接近所述端部部段（22）。

11.根据前述权利要求中任一项所述的波纹管道，其中，引导和密封布置（50）从所述端部部段（22）的壁（24）的外表面（26）突出的距离是在所述引导和密封布置（50）与远离前面（36）的一侧处的壁（24）的相交处的壁厚（34）的至少1/4，具体地至少1/3。

12.一种空气管道（80），其包括根据前述权利要求中任一项所述的波纹管道（10）。

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