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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Schlauchanordnung mit einem Schlauch, der eine elastische Wandung aufweist, die einen Innenraum umschließt. Ferner betrifft die Erfindung eine Kraftstoffleitung mit mindestens einer derartigen Schlauchanordnung sowie ein Verfahren zur Schlauchformgebung.
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Stand der Technik
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Bei technischen Einrichtungen müssen Leitungen und insbesondere Schläuche in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden räumlichen Gegebenheiten verlegt werden. Insbesondere müssen so Kraftstoffleitungen in Motorräumen von Kraftfahrzeugen verlegt werden. Damit die Leitungen und Schläuche derart verlegt werden können, muß ihre Form an die räumlichen Gegebenheiten angepasst sein. Um Schläuchen, insbesondere Gummischläuchen, dauerhaft eine vordefinierte Form zu verpassen, werden sie als so genannte Formschläuche hergestellt. Dazu werden zunächst Schlauchstücke von Gummischläuchen in vordefinierter Länge, vorzugsweise ca. ein Meter, abgeschnitten. Danach wird das einzelne Schlauchstück auf einen gebogenen Vulkanisationsdorn aufgefädelt und dort vulkanisiert. Durch dieses Vulkanisieren wird dem Schlauch eine dauerhafte Form gegeben, er wird zum Formschlauch. Dieser Formschlauch wird anschließend vom Vulkanisationsdorn abgezogen. Dabei besteht allerdings die Gefahr, beim Abziehen den Formschlauch zu zerreißen. Aufgrund dieses Verfahrens können Formschläuche nur in begrenzten Längen hergestellt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist eine Schlauchanordnung geschaffen mit einem Schlauch, der eine elastische Wandung aufweist, die einen Innenraum umschließt und bei der ein längliches, plastisch verformbares Element als „Formgebungsbauteil” in den Innenraum des Schlauches eingebracht ist.
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Der Innenraum des Schlauches ist gemäß der Erfindung also nicht vollkommen leer. Dort eingebracht, insbesondere eingeschoben, ist ein Element, das länglich ist. Länglich bedeutet, dass die Quererstreckung des Elements wesentlich geringer ist als dessen Längserstreckung. Die Längserstreckung und damit die Länge des Elements erstreckt sich vorteilhaft über die gesamte Länge des Innenraums. Das eingebrachte Element ist plastisch verformbar. Dies bedeutet, dass es, wenn man es verformt bzw. verbiegt, weitestgehendst in der verformten Lage bleibt. Der Innenraum des Schlauches ist von einer Wandung umschlossen, die mit elastischem Material gestaltet ist. Die Elastizität bewirkt, dass der Schlauch, wenn man ihn von einer Ausgangslage in eine verformte Lage bringt, wieder weitestgehendst in seine Ausgangslage zurückkehren würde. Der Schlauch weist an beiden Enden seiner Längserstreckung jeweils eine Öffnung auf. Durch diese Öffnung ist das längliche, plastisch verformbare Element in den Innenraum eingebracht, insbesondere eingeschoben. Verformt man nun das eingebrachte Element, so verformt sich zunächst nur das Element selbst. Wird das Element so weit verformt, dass es die Wandung berührt, wird auch die elastische Wandung verformt. Es entstehen Kontaktflächen zwischen dem eingebrachten Element und der Innenseite der Wandung. Die elastische Wandung drängt aufgrund ihrer elastischen Eigenschaft zurück in ihre Ausgangslage, das eingebrachte Element hält aufgrund seiner plastischen Eigenschaft dagegen. Deswegen verklemmt sich das eingebrachte plastische Element gegen die elastische Wandung an den genannten Kontaktflächen und hält diese in ihrer verformten Lage.
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Dieses genannte Verklemmen bewirkt darüberhinaus, dass der verformte Schlauch annähernd resistent gegenüber einem Verformen durch Schwingungen ist. Schwingungen können, z. B. durch Fahrtbewegungen, von außen am Schlauch erzeugt werden oder von innen durch ein den Schlauch durchströmendes Medium.
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Mit der erfindungsgemäßen Schlauchanordnung kann ein Schlauch in jede, nur durch die Quererstreckung des Schlauches begrenzte, beliebige Lage verformt werden. Damit kann die Formgebung eines Schlauches erfindungsgemäß an die jeweiligen räumlichen Gegebenheiten individuell angepasst erfolgen. Darüber hinaus ist die genannte Formgebung auf der gesamten Länge eines Schlauches möglich, nämlich indem sich die Länge des eingebrachten, länglichen, plastisch verformbaren Elements vorteilhaft auf die gesamte Länge des Innenraums erstreckt. Dann kann das eingebrachte Element und damit der Schlauch an jeder beliebigen Stelle seiner gesamten Längserstreckung verformt werden. Dies bringt gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass nicht mehrere Abschnitte von Schläuchen vorliegen, die bei der Montage miteinander dicht verbunden werden müssten. Somit wird die Montage erheblich vereinfacht.
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Die genannte Formgebung erfolgt einfach, indem man die erfindungsgemäße Schlauchanordnung manuell oder maschinell einfach biegt. Besonders vorteilhaft wird die Formgebung des Schlauches mittels Steckbrett als Schablone durchgeführt. Ein Steckbrett umfasst ein Brett und darin variabel einsteckbare Stäbe. Die Stäbe werden derart in das Steckbrett gesteckt, dass entlang einer gedachten Verbindungslinie zwischen den Stäben die gewünschte Form eines zu verformenden Schlauches entsteht. An diesen Elementen wird die erfindungsgemäße Schlauchanordnung angelegt und angedrückt und damit entsprechend der gesteckten Form verbogen. So können schnell und einfach gleich gestaltete Formen von Schläuchen hergestellt werden.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Schlauchanordnung ist, dass auch nachträgliche Änderungen leicht durchgeführt werden können, da die Form des Schlauches durch erneutes Verformen des plastisch verformbaren Elements wieder schnell geändert werden kann. Darüberhinaus kann die erfindungsgemäße Schlauchanordnung wesentlich kostengünstiger verformt werden, verglichen mit der herkömmlichen Herstellung von Formschläuchen durch Vulkanisation, da keine Werkzeuge und kostspieligen Geräte, wie z. B. ein Vulkanisationsofen benötigt werden.
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Die Formgebung für den erfindungsgemäßen Schlauch kann auch direkt am Erzeugnis durchgeführt werden. Der Schlauch kann also sozusagen am Erzeugnis eingelegt oder in dieses hineingebogen werden. Dabei ist innerhalb des bestehenden Bauraums kein zusätzlischer Platz für die Formgebung des Schlauches nötig. Die Formgebung der erfindungsgemäßen Schläuche kann also „inline” während der Montage erfolgen. Vorteilhaft ist dies beispielsweise bei einer Kraftstoffrückflussleitung (Fuel Return Line).
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Gemäß der Erfindung werden keine zusätzlichen Verpackungen und Logistikwege benötigt, da mehrere Schlauchtypen zunächst gleich gestaltet sein können, nämlich gerade. Dies bedeutet, dass diese gleichen, geraden Schlauchtypen in jeweils die gleiche Verpackung gepackt werden können und direkt zum Ort der Montage geliefert werden können. Dadurch verringern sich die Kosten weiterhin erheblich. Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß möglich, auch bei unterschiedlichen räumlichen Gegebenheiten (wie es z. B. bei unterschiedlichen Ausstattungsvarianten von Kraftfahrzeugen der Fall sein kann) individuell angepasst dem Schlauch erst direkt beim Verlegen die entsprechende Form zu geben. Dies ist bei bisherigen Formschläuchen nicht möglich.
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Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schlauchanordnung weist der Schlauch vor dem Einbringen des länglichen, plastisch verformbaren Elements eine geradlinige Längserstreckung auf.
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Der Schlauch sollte, wie bereits oben erwähnt, vor dem Einbringen des länglichen, plastisch verformbaren Elements im Wesentlichen gerade sein. Dies hat den Vorteil, dass das längliche Element besonders einfach in den Schlauch eingebracht, insbesondere eingeschoben bzw. eingesteckt werden kann. Außerdem sind gerade Schläuche sehr einfach und kostengünstig herzustellen.
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Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schlauchanordnung ist der Schlauch vulkanisiert.
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Vulkanisieren ist ein bekanntes und sehr weit verbreitetes Verfahren zur Herstellung von elastischen Schläuchen. Für die derartige Herstellung liegt also viel Erfahrung und hohe Sicherheit vor. Mittels Vulkanisieren lassen sich insbesondere geradlinige Schläuche sehr kostengünstig herstellen. Des weiteren ist der Schlauch für die erfindungsgemäße Schlauchanordnung bereits nach dem ersten Vulkanisieren fertig. Er muss im Gegensatz zur herkömmlichen Herstellung von Formschläuchen nicht ein zweites Mal auf einem Vulkanisationsdorn nachvulkanisiert werden.
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Gemäß einer dritten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schlauchanordnung ist das längliche, plastisch verformbare Element im Innenraum des Schlauches zumindest ein wenig frei beweglich.
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Frei beweglich bedeutet hier, dass das längliche Element nicht mittels Klemmen oder anderer geeigneter Elemente an der Wandung im Innenraum des Schlauches befestigt ist, sondern im Innenraum des Schlauches frei hin und her bewegt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass beim Verformen der erfindungsgemäßen Schlauchanordnung sowohl das längliche Element als auch der Schlauch frei gegeneinander verschiebbar sind. So ist es möglich, jede beliebieg starke Verformung bzw. Krümmung zu erreichen, ohne dass nennenswerte Verspannungen zwischen länglichem Element und Schlauch auftreten.
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Gemäß einer vierten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schlauchanordnung ist das längliche, plastisch verformbare Element im Innenraum des Schlauches gehaltert.
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Das Haltern erfolgt vorteilhaft mittels Anschlusselementen, welche kostengünstige Hülsen oder Stutzen sein können, mit denen das längliche, plastisch verformbare Element, insbesondere an den beiden Enden der Längserstreckung an der Wandung des Schlauches befestigt ist. So ist das Element ortsfest gehalten und kann im Laufe der Zeit durch die im Schlauch durch durchströmendes Medium erzeugte Strömung nicht verschoben werden. Ein Herauswandern aus dem Schlauch hinein in ein benachbartes Bauelement, wie beispielsweise ein Ventil, ist somit vermieden.
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Gemäß einer fünften vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schlauchanordnung weist das längliche, plastisch verformbare Element eine Quererstreckung auf, die um ein Vielfaches geringer ist als die Quererstreckung des Innenraums des Schlauches.
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Dies bedeutet, dass der Innenraum des Schlauches durch das eingebrachte längliche Element nicht zum großen Teil gefüllt ist, sondern dass noch ausreichend Platz für ein den Schlauch durchströmendes Medium verbleibt. Je kleiner die Quererstreckung des in den Innenraum des Schlauches eingebrachten länglichen Elements ist, desto kleiner sind Strömungsverluste und Strömungsänderungen des den Schlauch durchströmenden Mediums.
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Gemäß einer sechsten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schlauchanordnung ist das längliche, plastisch verformbare Element mit einer glatten Oberfläche gestaltet.
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Glatt bedeutet hier, dass die Oberfläche gradfrei und nicht rau ist. Je glatter die Oberfläche des in den Innenraum des Schlauches eingebrachten länglichen Elements ist, desto kleiner sind auch hier Strömungsverluste und Strömungsänderungen des den Schlauch durchströmenden Mediums. Des weiteren kann die Innenseite der Wandung des Schlauches nicht durch die glatte Oberfläche des eingebrachten Elements beschädigt werden.
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Gemäß einer siebten vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schlauchanordnung ist das längliche, plastisch verformbare Element mit einem Draht aus Metall gestaltet.
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Ein Draht aus Metall ist besonders einfach zu beschaffen, da solche Drähte in großen Mengen und mit einer enormen Variantenvielfalt gefertigt werden. Der Draht ist derart zu wählen, dass er plastisch verformbar bzw. biegbar und trotzdem steif ist. Ein Draht kann damit in verhältnismäßig kleinem Durchmesser als längliches Element verwendet werden und bietet dennoch die notwendige Stabilität. Darüber hinaus ist die Oberfläche von Drähten in der Regel gradfrei und glatt. Alternativ zu einem Draht ist das erfindungsgemäße längliche, verformbare Element vorteilhaft auch mit einem Rohr oder einem im Querschnitt kreuzförmigen Stab gebildet. Dieser ist besonders bevorzugt mittels eines Strangpressverfahrens hergestellt.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Kraftstoffleitung geschaffen mit mindestens einer erfindungsgemäßen Schlauchanordnung.
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Eine derartige Kraftstoffleitung kann durch die daraus resultierende Möglichkeit der erfindungsgemäßen Schlauchformgebung einfach und platzsparend, insbesondere in einem Motorraum eingebaut werden. Dabei kann die Schlauchformgebung direkt am fertigen Fahrzeug durchgeführt werden.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Verfahren zur Schlauchformgebung geschaffen mit den Schritten: Einbringen eines länglichen, plastisch verformbaren Elements in einen Innenraum eines elastischen Schlauches und plastisches Verformen des in dem Schlauch eingebrachten Elements, derart, dass auch der Schlauch selbst verformt und von dem plastisch verformten Element in dieser verformten Lage gehalten wird.
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Dieses erfindungsgemäße Verfahren zur Schlauchformgebung bietet ebenfalls die oben bereits für die Schlauchanordnung erläuterten Vorteile.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt eines ersten Abschnitts einer erfindungsgemäßen Schlauchanordnung vor einer Formgebung,
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2 einen Längsschnitt eines zweiten Abschnitts der Schlauchanordnung gemäß 1 nach der Formgebung und
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3 eine perspektivische Ansicht des zweiten Abschnitts der Schlauchanordnung gemäß 2.
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In den 1 bis 3 ist eine Kraftstoffleitung 10 dargestellt, wie sie in einem weiter nicht dargestellten Motorraum verlegt werden soll, damit durch diese Kraftstoff, z. B. Diesel oder Benzin, als flüssiges Medium hindurchgeleitet werden kann.
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Die Kraftstoffleitung 10 umfasst einen Leitungsabschnitt 11 und eine daran anschließende Schlauchanordnung 12. Die Schlauchanordnung 12 beinhaltet einen Schlauch 14. Dieser Schlauch 14 hat eine elastische Wandung 16, welche aus Kautschuk hergetellt ist und einen Innenraum 18 umschließt. In den Innenraum 18 eingebracht, insbesondere eingeschoben ist ein längliches, plastisch verformbares Element 20, das mit einem Draht aus Metall gestaltet ist.
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Der Schlauch 14 weist vor dem Einbringen des Elements 20 eine geradlinige Längserstreckung auf bzw. ist gerade. Das Element 20 kann dann besonders leicht in den Innenraum 18 eingeschoben werden. Besonders vorteilhaft ist der Schlauch 14 geradlinig vulkanisiert.
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Das Element 20 ist nach dem Einschieben im Innenraum 18 zumindest geringfügig frei beweglich. Es ist insbesondere zunächst weder kraftschlüssig noch formschlüssig an der Wandung 16 befestigt.
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Nach dem Einschieben des Elements 20 in den Innenraum 18 ist an den Enden des Schlauches 14 jedoch je ein Stutzen 22 eingebracht worden, wie in 1 dargestellt. Mit diesem Stutzen 22 ist das Element 20 in dem Innenraum 18 zurückgehalten und kann entsprechend nicht mehr in Längsrichtung verschoben werden. Es kann entsprechend auch nicht aufgrund von strömendem Medium im Schlauch 14 aus diesem herauswandern.
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Das Element 20 ist mittels eines Drahtes gestaltet, der einen kreisrunden Querschnitt mit einem Durchmesser von ca. 2 mm als Quererstreckung 24 aufweist. Dieses Maß ist um ein Vielfaches kleiner als eine Quererstreckung 26 des Innenraums 18, welche mit einem Durchmesser von ca. 7,5 mm gekennzeichnet ist. Dies bedeutet, dass im Innenraum 18 noch ausreichend Platz für das den Schlauch 14 durchströmende Medium verbleibt. Damit werden Strömungsverluste und Strömungsänderungen des den Schlauch 14 durchströmenden Mediums durch das eingebrachte Element 20 klein gehalten.
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Die genannten Strömungsverluste und Strömgungsänderungen werden zusätzlich minimiert, indem das Element 20 mit einer Oberfläche 28 gestaltet ist, die glatt und gradfrei ist.
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Je nach Art des den Schlauch 14 durchströmenden Mediums ist es möglich, das Material des Elements 20 anzupassen. Vorteilhaft kann bei einem Medium, das oxidierende Eigenschaften aufweist, ein Draht aus Edelstahl als Element 20 gewählt werden.
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Während 1 die Kraftstoffleitung 10 mit der Schlauchanordnung 12 vor einer Formgebung zeigt, ist in 2 die Kraftstoffleitung 10 mit der Schlauchanordnung 12 nach der Formgebung dargestellt. Die Formgebung ist maschinell mittels Biegen der Wandung 16 und des sich darin befindenden Elements 20 erfolgt, nachdem zuvor das Element 20 in den Innenraum 18 eingeschoben worden war.
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Das Element 20 ist dabei so weit gebogen worden, dass es gegen die Wandung 16 zum Anliegen kommt. Damit sind Kontaktflächen 30 zwischen dem eingebrachten Element 20 und der Innenseite der Wandung 16 entstanden. Die Wandung 16 drängt aufgrund ihrer elastischen Eigenschaft zurück in ihre Ausgangslage, das eingebrachte Element 20 hält aufgrund seiner plastischen Eigenschaft dagegen. Damit verklemmt sich das eingebrachte plastische Element 20 gegen die elastische Wandung 16 an den Kontaktflächen 30 und hält die Wandung 16 in ihrer verformten Lage. Durch dieses Halten in der verformten Lage ist dem Schlauch 14 eine beständige, dauerhafte Form gegeben.
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Durch ein erneutes Verbiegen kann der Schlauch 14 aber auch in eine andere Form gebracht werden.
