-
Die
Erfindung betrifft ein flexibles Leitungselement, insbesondere für die Abgasanlage
eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Demnach
besteht das betreffende flexible Leitungselement im Wesentlichen
aus einem schraubengangförmigen
oder ringgewellten Metallbalg, der beidseits je ein rohrförmiges Balgbord
aufweist, und einem diesen umgebenden Gestrickeschlauch, der im
Wesentlichen alle Außenkrempen
des Metallbalgs außen überdeckt.
An wenigstens einem der beiden Balgborde des Metallbalgs ist der
Gestrickeschlauch weder direkt noch indirekt befestigt. Zum Befestigen des
Gestrickeschlauchs am Metallbalg ist im Gestrickeschlauch mindestens
ein radial verdickter Umfangsbereich vorgesehen. Des Weiteren kann
das betreffende flexible Leitungselement in üblicher Weise innenliegend
mit einem strömungsführenden
Metallschlauch, insbesondere einem Agraffschlauch, sowie gegebenenfalls
einem Zwischengestricke zwischen dem Metallschlauch und dem Metallbalg
versehen sein, welches ein Anschlagen des Metallschlauchs am Metallbalg
bei lateralen Bewegungen des Leitungselements verhindert.
-
In
die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs werden durch Schlechtweganregungen,
Lastwechselreaktionen des Motors und insbesondere durch drehzahlabhängige Motorschwingungen
axiale, laterale und/oder angulare Bewegungen und Schwingungen eingeleitet,
die von einem oben genannten flexiblen Leitungselement abgekoppelt
werden. Soweit dieses Leitungselement relativ nahe am Motor angeordnet
ist, entkoppelt es dessen Schwingungen und Bewegungen sowie Wärmeausdehnungs-/Längenänderungen
von der sich stromabwärts
anschließenden
Abgasanlage, so dass destabilisierende Bewegungen oder Körperschalleinleitungen
reduziert werden.
-
Als
Schutz des Metallbalgs gegen zu große Längungen wurde dieser früher mit
einem Geflechtsschlauch aus Metalldrähten umgeben, der an den rohrförmigen Balgborden
mittels daran angebrachten Endhülsen
festgelegt wurde und eine Längung
des Metallbalgs nur bis zu einem Grenzwert erlaubte. Der Geflechtsschlauch
bot überdies
in der rauen Umgebung im Bodenbereich eines bei jeder Witterung
bewegten Kraftfahrzeugs einen wirkungsvollen Schutz gegen mechanische
Beanspruchung, wie Steinschlag oder ähnlichem.
-
Allerdings
hat ein solcher herkömmlicher
Geflechtsschlauch auch nachteilige Eigenschaften, die insbesondere
damit zusammenhängen,
dass der Geflechtsschlauch bei einer Längung seinen Durchmesser verringert.
Deswegen verursacht er einerseits Anschlaggeräusche, wenn er zu locker auf
diesem aufliegt, wobei er andererseits jedoch bei einer Längung des
Metallbalgs eng am Metallbalg anliegt und ab diesem Zeitpunkt nicht
nur eine weitere Längung verhindert,
sondern auch das gesamte Bauteil verfestigt, so dass die notwenige
Flexibilität
des Leitungselements verloren geht.
-
Um
sowohl diese Probleme zu vermeiden, als auch die Eigenschwingungen
des Metallbalges zumindest so zu bedämpfen, dass er von den im Kraftfahrzeugbetrieb
vorkommenden Schwingungsfrequenzen nicht in eine Resonanzschwingung
gerät, wurde
in jüngerer
Zeit der eben beschriebene außenliegende
Geflechtsschlauch durch einen Gestrickeschlauch aus Metalldraht
ersetzt.
-
In
der
DE 20 2005
013 341 U1 ist ein flexibles Leitungselement beschrieben,
bei dem der Metallbalg von einem Gestrickeschlauch überdeckt
ist. Die dort beschriebene Lehre hat sich unter anderem zum Ziel
gesetzt, die jeweils zum rohrförmigen
Balgbord hin letzten Wellen des Metallbalges vor der nachteiligen,
gegebenenfalls zerstörenden
radialen Krafteinleitung des an diesen Wellen umgelenkten Gestrickeschlauchs
bei einer Längung
des Leitungselements zu schützen.
Hierzu ist nach diesem Stand der Technik vorgesehen, die rohrförmigen Balgborde
des Metallbalgs mit konischen bzw. im Längsschnitt s-förmigen Abstandselementen zu
versehen, entlang derer der Gestrickeschlauch zu den Balgborden
hin umgelenkt wird, ohne selbst direkt mit den Randwellen des Metallschlauchs
in Kontakt zu kommen.
-
Die
EP 1 607 598 A1 offenbart
ein flexibles Leitungselement der eingangs genannten Art, bei dem
eine Umlenkung des Gestrickeschlauchs zu den Balgborden hin nicht
mehr notwendig ist. Denn hier ist zum Befestigen des Gestrickeschlauchs
am Metallbalg jeweils am Ende des Gestrickeschlauchs ein radial
verdickter Umfangsbereich desselben vorgesehen. Dieser Umfangsbereich
springt gegenüber dem
restlichen Gestrickeschlauch radial nach innen vor und verhakt sich
so an den Außenkrempen
der vordersten Hauptwelle des Metallbalgs. Eine Befestigung an den
Balgborden ist nicht vorgesehen.
-
Die
radial verdickten Umfangsbereiche des Standes der Technik nach der
EP 1 607 598 A1 entstehen
durch axiales Verpressen der im Grundzustand die Balgborde überdeckenden
Enden des Gestrickeschlauchs. Zum Verpressen wird ein spezielles
Verpresswerkzeug verwendet, welches sicherstellt, dass das Gestricke
bei der axialen Krafteinleitung nicht radial nach Außen ausweichen
kann, sondern sich radial nach innen verdickt. Ein solches Verpressen
eines Gestrickeschlauchs führt
jedoch oft nicht zu definierten Eigenschaften des hierdurch verdickten
Umfangsbereichs und benötigt
insbesondere ein spezielles Verpresswerkzeug, was den Fertigungsaufwand
des gesamten Leitungselements naturgemäß deutlich erhöht.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein flexibles
Leitungselement der eingangs genannten Art zu verbessern, so dass
insbesondere dessen Herstellung vereinfacht wird.
-
Gelöst ist diese
Aufgabe durch ein Leitungselement mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Leitungselements
finden sich in den Ansprüchen
2 bis 11.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der radial verdickte Umfangsbereich des Gestrickeschlauchs
also ohne Verpressen, sondern lediglich durch einfaches oder mehrfaches
Umschlagen, durch Einkrempeln oder Einrollen hergestellt worden. Eine
derartige Materialdopplung des Gestrickeschlauchs führt ohne
ein Verpressen zur gewünschten
Verdickung des entsprechenden radialen Um fangsbereichs, was an dieser
Stelle naturgemäß zu einer
höheren
radialen Kraft zwischen dem Gestrickeschlauch und dem Metallbalg
führt und
so den Gestrickeschlauch festlegt. Dass diese Festlegung ausreicht,
beruht auf der erfindungsgemäßen Erkenntnis,
dass eine Auszugssicherung gegen übermäßige Längung des Metallbalgs in modernen
Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen kaum mehr notwendig ist, da flexible
Leitungselemente der vorliegenden Art als Entkoppelelement recht
weit stromaufwärts
in die Abgasanlage eingebaut sind und deren Last nicht tragen, sondern
im Gegenteil zur wirksamen Entkopplung vor allem von Motorschwingungen
im Bereich von 20 Hz bis 300 Hz möglichst weich und hochflexibel
gebaut werden sollten. Die Sicherungsfunktion des Gestrickeschlauchs
gegen eine Längung
des Metallbalgs ist anhand dieser Erkenntnis also vollständig in
den Hintergrund getreten. Erfindungsgemäß konzentriert man sich stattdessen
auf die Dämpfungseigenschaften
des Gestrickeschlauchs, was die Anforderungen an eine Festlegung
desselben am Metallbalg deutlich herabsetzt.
-
Das
erfindungsgemäße Umschlagen,
Einkrempeln oder Einrollen des Gestrickeschlauchs führt zu Materialdopplungen,
welche ihrerseits die radiale Verdickung bewirken, ohne die Struktur
des Gestrickes selbst zu stören
oder beim Verpressen gar zu zerstören. Das Beibehalten der Struktur
des Gestrickes wirkt sich auch positiv auf das Dämpfungsverhalten des Gestrickeschlauchs
aus. Darüber
hinaus sind zum Umschlagen, Einkrempeln oder Einrollen des Gestrickeschlauchs
keine großen
Kräfte
nötig, so
dass auf ein separates Verpresswerkzeug verzichtet werden kann.
-
Dadurch,
dass an mindestens einem Ende des Metallbalgs der Gestrickeschlauch
nicht am Balgbord befestigt ist, kommt es dort weder zu radialen
Belastungen der Endwellen durch den Gestrickeschlauch, noch ist
der Gestrickeschlauch den extrem hohen thermischen Belastungen ausgesetzt,
die das Balgbord sonst an ihn weitergeben würde. Die Gefahr einer Korrosion
der Metalldrähte
mit nachfolgenden Drahtbrüchen
ist somit um ein Vielfaches geringer als im bisherigen Stand der
Technik. Gleichzeitig werden jedoch diese Vorteile nicht durch den
Nachteil einer aufwendigen Herstellung mit speziellen Verpresswerkzeugen
und dergleichen erkauft, sondern es ergeben sich Einsparungen bei
der Herstellung des erfindungsgemäßen flexiblen Leitungselements, da
sowohl der Arbeitsgang des Festlegens des Gestrickeschlauchs am
Balgbord als auch ein zusätzlicher
Verpressvorgang entfallen. Dementsprechend wird auch Material eingespart,
und Gestrickeschnipsel beim Beschneiden in der Fertigung fallen
nicht an.
-
Der
Gestrickeschlauch kann so gefertigt sein, dass er unter Vorspannung
an den Außenkrempen
des Metallbalgs anliegt, wodurch sich die Dämpfungswerte aufgrund einer
höheren
Reibung zwischen dem Gestrickeschlauch und den Außenkrempen
des Metallbalgs verbessern; die Balg-Eigenfrequenzen werden hierdurch
vorteilhaft verstimmt. Gleichzeitig ist dennoch eine volle Beweglichkeit
des flexiblen Leitungsteils gegeben.
-
Um
sicherzustellen, dass der Gestrickeschlauch auch ohne Anbindung
an die Balgborde des Metallbalgs bzw. ohne Überdeckung der Balgborde zuverlässig auf
den Außenkrempen
des Metallbalgs sitzt und nicht etwa von diesen während des
Betriebs abrutscht, sind erfindungsgemäß die folgenden bevorzugten
Ausgestaltungen vorgesehen:
Das freie Ende des Gestrickeschlauchs
kann umgeschlagen oder eingekrempelt sein, wodurch eine Materialdopplung
oder Vervielfachung des Materials entsteht. Durch die Anpresskraft
aufgrund eines solchen Umschlagens oder Einkrempelns ergibt sich
an diesen Stellen auch eine höhere
Bedämpfung
der eingeleiteten Schwingungen. Insbesondere die zweiten Schwingungsmoden
von weichen flexiblen Leitungselementen, die im Fahrbetrieb eines
durchschnittlichen Kraftfahrzeugs häufig durchfahren werden, werden
so effektiver bedämpft.
-
Das
freie Ende des Gestrickeschlauchs kann außerdem an den Metallbalg angedrückt sein,
so dass er sich an die Außenkrempen
des Metallbalgs gegebenenfalls formstabil anschmiegt. Hierdurch wird
die Bedämpfung
des Metallbalgs nochmals intensiviert; insbesondere jedoch ergibt
sich hierdurch eine effektive Verankerung des Gestrickeschlauchs am
Metallbalg, falls eine solche in der konkreten Einbausituation notwendig
ist.
-
Das
mindestens eine freie Ende des Gestrickeschlauchs kann auch in ein
Wellental des Metallbalgs einrolliert sein oder an einer Außenkrempe
des Metallbalgs verhakt sein. Wenn der Metallbalg mit kleineren
Vorwellen versehen ist, kann das Einrollieren des Gestrickeschlauchs
an dieser Stelle gleichzeitig zu einem Einhaken hinter der letzten
normal großen
Außenkrempe
des Metallbalgs führen.
-
Im
Sinne einer effektiveren Bedämpfung
des Metallbalgs, insbesondere an seinen Enden, können die Maschen des Gestrickeschlauchs
an seinem mindestens einen freien Ende dichter gestrickt sein als
in seinem übrigen
Umfang; hierbei ergibt sich gleichzeitig auch ein besserer Sitz
des Gestrickeschlauchs auf dem Metallbalg.
-
Um
eine weiter verbesserte Bedämpfung
der Metallbalg-Eigenschwingungen zu erzielen, kann der Gestrickeschlauch
nach einer weiteren Weiterbildung der vorliegenden Erfindung in
einem mittigen Dämpfungsbereich,
alternativ oder zusätzlich
zu seinen Enden, mit einer Verdickung oder Materialdopplung versehen
sein.
-
Um
den Gestrickeschlauch am Metallbalg zuverlässig zu verankern, ohne ihn
an den Balgborden festlegen zu müssen – was nach
der vorliegenden Erfindung gerade nicht vorgesehen ist – kann schließlich der
Metallbalg in mindestens einem mittigen Rohrbereich so ausgestaltet
sein, dass er keine Wellung aufweist, während der Gestrickeschlauch
in diesem Rohrbereich am Metallbalg verankert ist, beispielsweise
durch Verpressen oder ähnlichem.
-
Die
Maschen des Gestrickeschlauchs nach der vorliegenden Erfindung sind
vorzugsweise U-förmig
oder rechteckig ausgebildet. Sie können außerdem unterschiedliche Maschenverläufe haben,
und zwar in Längsrichtung
und/oder in Querrichtung des Leitungselements, beispielsweise axial
oder radial bereichsweise schmaler oder breiter ausgestaltet.
-
Einige
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen
beschrieben und näher
erläutert.
Es zeigen:
-
1 eine
teilgeschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen flexiblen Leitungselementes,
nach einer ersten Ausführungsform;
-
2 das
Detail Z aus 1;
-
3 das
Detail Z nach einer anderen Ausführungsform;
-
4 das
Detail Z nach einer weiteren Ausführungsform;
-
5 das
Detail Z nach einer weiteren Ausführungsform;
-
6 das
Detail Z nach einer weiteren Ausführungsform;
-
7 das
Detail Z nach einer weiteren Ausführungsform;
-
8 eine
teilgeschnittene Ansicht eines Leitungselements nach einer weiteren
Ausführungsform;
-
9 eine
Schnittdarstellung eines Teils eines Leitungselements nach einer
weiteren Ausführungsform.
-
Das
in 1 dargestellte flexible Leitungselement besteht
aus einem ringgewellten Metallbalg 1 mit zylindrischen
Balgborden 2, 2' und
einem dessen Außenkrempen 3 überdeckenden
Gestrickeschlauch 4 sowie einem koaxial im Inneren des
Metallbalgs 1 verlaufenden, aus Agraffen gewickelten Metallschlauch 5 zur
Gasstromführung.
Der Metallschlauch 5 ist an den Balgborden 2, 2' mit dem Metallbalg 1 fest
verbunden. An den Balgborden 2, 2' sind außerdem Endhülsen 6, 6' befestigt.
Der Metallbalg 1 ist an seinen Enden mit kleineren Vorwellen 7 versehen.
-
Wie
insbesondere in 2, einer Darstellung des Details
Z aus 1 zu erkennen ist, ist der Gestrickeschlauch 4 erfindungsgemäß weder
direkt noch indirekt mit dem Balgbord 2 des Metallbalgs 1 verbunden,
und er überdeckt
dieses nicht, sondern umschließt
nur die Balgaußenkrempen.
Statt dessen ist nach diesem Ausführungsbeispiel der Gestrickeschlauch 4 im
Endbereich des Metallbalgs 1 zweifach umgeschlagen, so
dass sich an einem Umschlag 8 als erfindungsgemäß radial
verdicktem Umfangsbereich eine vierfache Materialstärke des
Gestrickeschlauchs 4 ergibt, wodurch sich dann auch der
Gestrickeschlauch 4, wie dargestellt, besonders eng an die
Außenkrempen 3 des
Metallbalgs 1 anschmiegt und nahezu formschlüssig auf
diesen sitzt.
-
Die 3 bis 7 zeigen
weitere Beispiele für
die Verankerung des Gestrickeschlauchs 4 am Metallbalg 1,
ohne diesen direkt oder indirekt am Balgbord 2 zu befestigen
oder dieses zu überdecken:
In 3 ist
das freie Ende des Gestrickeschlauchs 4 eingekrempelt,
wobei sich ein hierbei entstandener gekrempelter Bereich 9 an
die zweite Vorwelle 7 anlegt und eine gewisse Verhakung
des Gestrickeschlauchs 4 an der Außenkrempe 3 der ersten
normalen Welle des Metallbalgs 1 erzeugt.
-
Dieser
Effekt ist in dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
in noch verstärktem
Maße gegeben,
denn hier ist der gekrempelte Bereich 9 des Gestrickeschlauchs 4 hinter
der zweiten Vorwelle 7 angeordnet und durch Andrücken dahinter
eingehakt.
-
In 5 ist
ein Ausführungsbeispiel
gezeigt, bei dem das freie Ende des Gestrickeschlauchs 4 dichter
gestrickt und an die Außenkrempen 3 des
Metallbalgs 1 angedrückt
ist, so dass sich hier wiederum eine Verhakung an den Vorwellen 7 des
Metallbalgs 1 ergibt.
-
Das
in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel weist ein eingerolltes
freies Ende des Gestrickeschlauchs 4 auf, wobei die hierdurch
entstandene Rolle 10 zwischen die beiden Vorwellen 7 hinein
gedrückt
ist, um den Gestrickeschlauch 4 am Metallbalg 1 sicher
zu verankern.
-
In 7 ist
wiederum ein Ausführungsbeispiel
dargestellt, bei dem das freie Ende des Gestrickeschlauchs 4 zu
einer Rolle 10 eingerollt ist. Im Gegensatz zu dem in 6 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist die Rolle 10 jedoch nicht in ein Wellenteil hinein
gedrückt
sondern lediglich an die Vorwellen 7 angedrückt, so
dass sich wie bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Verhakungseffekt ergibt, der den Gestrickeschlauch 4 am
Metallbalg 1 verankert.
-
8 zeigt
wiederum in einer 1 entsprechenden Ansicht ein
flexibles Leitungsteil als Ganzes im Teilschnitt, wobei der Unterschied
des hier dargestellten Ausführungsbeispiels
zu demjenigen aus 1 darin besteht, dass der Gestrickeschlauch 4 in einem
mittigen Dämpfungsbereich 11 eine
weitere Materialdopplung 12 aufweist, um zum einen die
Bedämpfung
des Metallbalgs 1 zu verbessern und zum anderen den festen
Sitz des Gestrickeschlauchs 4 auf dem Metallbalg 1 nochmals
zu verbessern. Denn auch hier im mittigen Dämpfungsbereich 11 schmiegt sich
der Gestrickeschlauch 4 aufgrund der Materialdopplung 12 besonders
eng an die Außenkrempen 3 des
Metallbalgs 1 an.
-
9 schließlich zeigt
eine Schnittdarstellung eines Teils eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Leitungselements,
wobei hier der Metallbalg 1 einen mittigen Rohrbereich 13 aufweist,
an dem keine Wellen vorhanden sind. Genau hier weist der Gestrickeschlauch 4 eine
mittige Materialdopplung 12 auf, die ihn dementsprechend an
diesem mittigen Rohrbereich 13 verankert. Durch die an
diesem mittigen Rohrbereich 13 verminderte Beweglichkeit
des Metallbalgs 1 ist die Verankerung des Gestrickeschlauchs 4 besonders
zuverlässig.
-
Der
Gestrickemantel 4 wird vorzugsweise aus dünnwandigem
Draht in ferritischer oder austenitischer Edelstahlqualität entweder
einlagig oder mehrlagig, insbesondere in Durchmessern von 0,15 mm
bis 0,40 mm gebildet. Die erfindungsgemäß vorgesehene Materialdopplung,
beispielsweise durch Umschlagen oder Einkrempeln, führt dann
zu einer radialen Einschnürung
des Gestrickemantels, ohne diesen nochmals separat andrücken oder
verpressen zu müssen.
An dieser Einschnürung
ergibt sich dann durch ein Anschmiegen an die Außenkrempen des Metallbalgs
eine formsteife Verbindung, während
die übrigen
Bereiche des Gestrickeschlauchs lediglich reibschlüssig an
den Außenkrempen
des Metallbalgs liegen und dementsprechend voll beweglich bleiben.