DE10036235A1 - Medienleitung aus gummiartigem Kunststoff, insbesondere Kühlwasserschlauch - Google Patents

Medienleitung aus gummiartigem Kunststoff, insbesondere Kühlwasserschlauch

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Abstract

Der Kühlwasserschlauch besteht aus einem gummiartigen Kunststoff und ist im Bereich seiner Krümmungen mit einem Verstärkungsschlauch versehen, der entweder nachträglich außen auf den Kühlwasserschlauch aufgebracht oder als Einlegeteil in die Wand des Kühlwasserschlauchs eingebettet ist. Die Verstärkungsschläuche können als Geflecht, Gewebe, Gestrick oder Gewirk ausgebildet sein und erhöhen die Druckfestigkeit in den kritischen Bereichen des Kühlwasserschlauchs.

Description

Die Erfindung betrifft eine Medienleitung aus einem gummiartigen Kunststoff, insbesondere einen Kühlwasserschlauch für ein Kraft­ fahrzeug.
Obwohl die Erfindung auch auf andere Medienleitungen anwendbar ist, wird sie nachfolgend im Zusammenhang mit einem Kühlwasser­ schlauch beschrieben. Wenn ein Kühlwasserschlauch aus einem elastischen Thermoplast besteht, erleichtert dies nicht nur seine Montage unter den meist beengten Verhältnissen im Motor­ raum eines Kraftfahrzeugs, sondern das gummiartige Material ist in der Lage, die auftretenden Schwingungen zu dämpfen und die Übertragung dieser Schwingungen auf andere Bauteile weitgehend zu verhindern. Weiterhin können Toleranzen und Längenänderungen (z. B. durch Temperatur oder Medieneinfluß) sehr gut ausgeglichen werden. Für Kühlwasserschläuche verwendbare Materialien wie PP EPDM zeichnen sich durch eine gute Temperaturbeständigkeit bis etwa 130°C aus, sie haben aber nur eine verhältnismäßig geringe Druckfestigkeit und die nachteilige Eigenschaft, daß sie bei Überschreiten der Druckfestigkeit eine bleibende Verformung erleiden.
Insbesondere dann, wenn ein herzustellender Schlauch in zwei Ebenen liegende Krümmungen aufweist, d. h. einen dreidimensiona­ len Verlauf nimmt, empfiehlt es sich, das Spritzgußverfahren anzuwenden, wobei sich die Gas- oder Wasserinjektionstechnik anbietet, bei der der noch schmelzeflüssige Kern des Formnestes mit einem Druckmedium ausgeblasen wird. Dieses Verfahren ist aber bisher auf die Herstellung von gekrümmten Schläuchen aus einem gummiartigen Kunststoff nicht anwendbar, wenn diese hohen Temperaturbelastungen ausgesetzt sind und eine verhältnismäßig hohe Druckfestigkeit haben müssen, wie dies bei Kühlwasser­ schläuchen der Fall ist, weil sich vor allem im Bereich der Krümmungen verfahrensbedingt Dünnstellen ergeben können, an denen die Wandstärke stellenweise auf die Hälfte der vorgesehe­ nen Dicke verringert sein kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorzugsweise mit wenigstens einer Krümmung versehene Medienlei­ tung, insbesondere einen Kühlwasserschlauch aus einem gummi­ artigen Kunststoff anzugeben, der eine erhöhte Druckfestigkeit hat.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung sieht vor, daß die Medienleitung bevorzugt nur im Bereich ihrer Krümmungen und gegebenenfalls den anschließenden Übergangsbereichen mit jeweils einem Verstärkungsschlauch ver­ sehen ist. Dieser Verstärkungsschlauch besteht aus einem Materi­ al z. B. wie Polyester oder Polyamid, Aramid etc., d. h. aus einem weitgehend starren, nicht-elastischen Material. Da dieser Ver­ stärkungsschlauch sich nur im Bereich der Krümmungen befindet, ist er - wie nachfolgend erläutert wird - auf einfache Weise anzuordnen bzw. anzubringen, und er erhöht an den Stellen die Druckfestigkeit, an denen in der Medienleitung die größte Druck­ belastung auftritt.
Die Erfindung sieht auch vor, den Verstärkungsschlauch in gera­ den Bereichen der Medienleitung anzubringen, wenn dies von der Belastung erforderlich wird.
Damit kann die Medienleitung erfindungsgemäß durch die Druck­ fluidinjektionstechnik hergestellt werden, auch wenn diese es mit sich bringt, daß die Wandstärke der Medienleitung im Bereich ihrer wenigstens einen Krümmung (vorzugsweise mehreren Krümmun­ gen) reduziert sein kann. Die hiermit einhergehende Verringerung der Druckfestigkeit wird durch einen entsprechend dimensionier­ ten Verstärkungsschlauch ausgeglichen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Verstärkungsschlauch außen auf die fertige Medienleitung aufgebracht wird. Dabei wird ein solcher Verstärkungsschlauch verwendet, der sich aufgrund seiner Machart radial ausdehnt, wenn er in seiner Längsrichtung zusammengedrückt wird, wobei er in diesem Zustand, in dem er einen größeren Durchmesser hat als die Medienleitung, über diese geschoben und im Bereich der zur Verstärkung vorgesehenen Krümmung wieder axial auseinandergezo­ gen wird, so daß er sich außen an die Medienleitung anlegt. Dies kann - aufgrund seiner Machart - auch selbsttätig, d. h. elastisch erfolgen.
Je nach Oberflächenbeschaffenheit der Medienleitung und des Verstärkungsschlauches kann dieser allein durch Reibung so auf der Medienleitung gehalten sein, daß der Verstärkungsschlauch seine Funktion erfüllt. Wenn dies der Fall ist, ist der Ver­ stärkungsschlauch auf besonders einfache und damit kostengün­ stige Weise anzuordnen.
Es kann aber auch vorgesehen sein, daß der Verstärkungsschlauch bevorzugt im Bereich seiner seitlichen Enden an der Medienlei­ tung befestigt, beispielsweise mit dieser verschweißt wird.
Wenn der Verstärkungsschlauch ein Geflecht ist, läßt er sich besonders wirkungsvoll durch axiales Zusammenschieben radial aufweiten, und er kehrt von alleine wieder in den ursprünglichen Zustand zurück. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, daß der Verstärkungsschlauch ein Gewebe, ein Gestrick oder ein Gewirk sein kann, wobei bezüglich dieser Strukturen auf die beigefügten Zeichnungen hingewiesen wird.
Nach einem alternativen Vorschlag der Erfindung wird die gummi­ artige Kunststoff-Medienleitung nachträglich mittels einem Gewebeschlauch (oder auch Geflecht, Gestrick, Gewirk) umschlos­ sen und an seiner Verbindungsstelle durch Nähen, Kleben Schwei­ ßen oder auch einem Klettband oder Druckknopf miteinander ver­ bunden.
Auch kann die Verstärkung durch ein doppelseitiges Klettband erfolgen; hier wird der Schlauch spiralförmig umwickelt. Auch die Verstärkung durch eine Metall- oder Kunststoffspirale ist denkbar.
Nach einem weiteren alternativen Vorschlag der Erfindung ist der wenigstens eine Verstärkungsschlauch von dem gummiartigen Kunst­ stoff der Medienleitung durchdrungen bzw. angespritzt. Dies bedeutet, daß der Verstärkungsschlauch als Einlegeteil in dem zugehörigen Krümmungsbereich des Formnestes angeordnet worden ist, bevor das Formnest mit der Kunststoffschmelze gefüllt und der Schmelzekern anschließend ausgestoßen worden ist.
Hierzu wird in weiteren Einzelheiten vorgeschlagen, daß der Verstärkungsschlauch an mindestens einem Ende mit einer Fixier­ einrichtung versehen ist, mit der er in dem Formnest befestigt wird. Diese Fixiereinrichtung besteht zweckmäßigerweise aus mindestens einem Haltering am Ende des Verstärkungsschlauches, der radial über die fertig hergestellte Medienleitung hinaus vorsteht.
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Formnest in den Endbereichen der Krümmung (oder in den anschließenden Über­ gangsbereichen) mindestens eine Ringnut ausgebildet, in die der Haltering des Verstärkungsschlauchs eingelegt wird, so daß dieser beim Füllen des Formnestes mit der Kunststoffschmelze sicher gehalten ist. Es können auch zusätzliche Halteringe im Bereich der Krümmung vorgesehen sein.
Auf diese Weise kann auch ein dreidimensionaler Kühlwasser­ schlauch mit mehreren Krümmungen an seinen kritischen Stellen auf verhältnismäßig einfache Weise wirkungsvoll verstärkt wer­ den, was mit einem über die gesamte Länge durchgehenden Ver­ stärkungsschlauch nicht möglich wäre, da ein solcher durchgehen­ der Schlauch praktisch nicht in eine dreidimensionale Form eingelegt werden und in dieser fixiert werden kann.
Auch bei der Verwendung als Einlegeteil kann der Verstär­ kungsschlauch erfindungsgemäß ein Geflecht, ein Gewebe, ein Gestrick oder ein Gewirk sein. Ein besonderer Vorteil von Rund­ gestricken ist, daß im Bereich von Krümmungen die innenliegenden Fasern zur Festigkeit beitragen und nicht wie bei den Geflechten entlastet werden, so daß die durch ein Rundgestrick erzielte Druckfestigkeit besonders hoch ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
Fig. 1A-1D vier verschiedene Arten der Machart eines Verstärkungsschlauchs;
Fig. 2A-2C aufeinanderfolgende Montageschritte eines Verstärkungsschlauchs in Form eines Geflechts;
Fig. 3A + 3B zwei aufeinanderfolgende Verfahrensschritte der erfindungsgemäßen Herstellung eines verstärkten Kühlwasserschlauchs und
Fig. 3C den ausgeblasenen Kühlwasserschlauch im Werkzeug.
Fig. 1A zeigt ein Geflecht 1, bei dem die Fasern jeweils zwei querverlaufende Fasern im Wechsel übergreifen und untergreifen. Die Fasern des Geflechts verlaufen dabei schräg zur Längsrich­ tung des Verstärkungsschlauches, wie auch die Fig. 2A bis 2C zeigen. Hinsichtlich der einzelnen Merkmale des Geflechts wird ausdrücklich auf die Offenbarung der Fig. 1A hingewiesen.
Fig. 1B zeigt die Machart eines Gewebes 2, bei dem parallel liegende Fasern 3 von einer quer verlaufenden Endlosfaser 4 im Wechsel über- und untergriffen werden.
Das in Fig. 1C dargestellte Gestrick 5 und das in Fig. 1D dar­ gestellte Gewirk 6 haben eine spezielle Machart, bei der Endlos­ fäden schlingenartig ineinander eingreifen. Einzelheiten sind der Offenbarung der Fig. 1C und 1D zu entnehmen.
Die Fig. 2A bis 2C zeigen auf rein schematische Weise die Ver­ stärkung einer Medienleitung 7 durch einen nachträglich aufge­ brachten Stützschlauch bzw. Verstärkungsschlauch 8. Dieser Stützschlauch 8 wird zunächst axial zusammengedrückt, wie durch die Pfeile A in Fig. 2A angedeutet ist, wodurch sich das Rund­ geflecht radial aufweitet. In diesem Zustand läßt sich der Stützschlauch 8 problemlos über die Medienleitung 7 schieben und an der gewünschten Stelle anordnen.
An dieser Stelle wird der Stützschlauch 8 in Richtung der Pfeile B (siehe Fig. 2B) auseinandergezogen, bis er sich außen an sie Medienleitung 7 anlegt.
Gemäß Fig. 2C werden die Enden des Stützschlauchs 8 auf geeigne­ te Weise an der Medienleitung 7 befestigt. Dies kann z. B. da­ durch geschehen, daß die Endabschnitte 9 mit der Medienleitung 7 verschweißt werden. Zum Fixieren des Stützschlauches 8 können aber auch beispielsweise Halteringe, Schellen etc. verwendet werden.
Die Fig. 3A bis 3C zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Stützschlauch 8 als Einlegeteil in dem Formnest 9 eines Spritzgußwerkzeugs 10 fixiert wird. Der in diesem Fall wiederum als Geflecht (andere Ausführungsformen sind möglich) ausgebildete Stützschlauch 8 ist ein beiden Enden mit einem Befestigungsring 11 versehen. Die beiden Befestigungsringe 11 haben einen größeren Außendurchmesser als der Stützschlauch 8 und werden in Nuten 12 in der Wand des Formnestes angeordnet, womit der Stützschlauch 8 sicher fixiert ist und an der vor­ gesehenen Stelle verbleibt, wenn das Formnest gemäß Fig. 3B mit Kunststoffschmelze gefüllt wird.
Fig. 3C zeigt skizzenhaft die Medienleitung nach dem Auspressen des Schmelzekerns, wobei der Stützschlauch 8 in die Wand der Medienleitung eingebettet ist. Die Halteringe 11 stehen über den Außenumfang der Medienleitung 7 vor. Der Stützschlauch 8 sorgt im Bereich der verfahrensbedingt entstandenen Dünnstelle 13 dafür, daß die Medienleitung, z. B. ein Kühlwasserschlauch, die erforderliche Druckfestigkeit hat.
Es wird betont, daß es im Rahmen der Erfindung liegt, auch die geraden Bereiche der Medienleitung zu verstärken. Dies kann zum Beispiel erfolgen, um die Druckbeständigkeit der gesamten Me­ dienleitung weiter zu erhöhen, oder um Bereiche der Medienlei­ tung, die hohen Umgebungstemperaturen ausgesetzt sind, zu ver­ stärken.

Claims (12)

1. Medienleitung, insbesondere Kühlwasserschlauch, wobei die Medienleitung wenigstens eine Krümmung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Medienleitung aus einem gummiartigen Kunststoff besteht und mindestens im Bereich der wenigstens einen Krümmung mit einem Verstärkungsschlauch (8) versehen ist.
2. Medienleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Verstärkungs­ schlauch (8) außen auf die fertige Medienleitung (7) aufgebracht ist.
3. Medienleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Verstärkungs­ schlauch (8) in die Wand der Medienleitung eingebettet ist.
4. Medienleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Verstärkungs­ schlauch von innen durch die Schmelze an die Werkzeugwand ange­ drückt wird, so daß der Verstärkungsschlauch die Außenhaut des Formteils bildet.
5. Medienleitung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Verstärkungs­ schlauch (8) an mindestens einem Ende mit einem Haltering (9) versehen ist, der z. B. radial über die Medienleitung hinaus vor­ steht und als "verlorenes" Teil am Bauteil verbleibt.
6. Medienleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsschlauch ein Ge­ flecht (1) ist.
7. Medienleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsschlauch ein Gewebe (2) ist.
8. Medienleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsschlauch ein Ge­ strick (5) ist.
9. Medienleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsschlauch ein Gewirk (6) ist.
10. Medienleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsschlauch eine Spira­ le aus Metall oder Kunststoff ist.
11. Medienleitung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsschlauch durch ein doppelseitiges (Vorderseite: Haken, Rückseite: Schlaufen) spi­ ralförmig gewickeltes Klettband entsteht.
12. Medienleitung nach einem der Ansprüche 1, 2, 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsschlauch aus einem ebenen Textil, das die Medienleitung umschließt und durch Nähen, Klettverschluß, Druckknopf, Schweißen oder Kleben in sich ge­ schlossen wird, besteht.
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