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Die Erfindung betrifft eine Schlauchschelle mit einem Spannband und einer radial wirkenden Federeinrichtung auf der Innenseite des Spannbands, die sich in Umfangsrichtung der Schlauchschelle über weniger als den halben Schellenumfang erstreckt.
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Ladeluftschläuche müssen sicher an festen Bauteilen, wie z. B. Rohre aus Kunststoff oder Metall, dem Turbolader, dem Ladeluftkühler oder dem Motoreinlasssystem, angebunden werden. Die bisher verwendeten Verbindungen zwischen den Elastomerschläuchen und den starren Bauteilen gehen überwiegend auf das Prinzip der Klemmung zurück, z. B. die Befestigung eines Schlauches mit einer Schlauchschelle Bei dieser Verbindungsart wird das Schlauchende auf einen festen Stutzen geschoben und anschließend mit einer Schlauchschelle auf diesem durch Zusammenziehen des Spannbandes über eine Spannschraube mit einem genau definierten Drehmoment umfangsmäßig festgeklemmt.
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Aufgrund der Relaxation des elastomeren Schlauchwerkstoffes kommt es zu einer Lockerung der Verbindungsstelle, weil die Relaxation zu einer nachlassenden Vorspannung im Gummiteil, d. h. dem Schlauchende führt. Das führt zu dem Erfordernis eines Nachspannens der Schlauchschelle, z. B. mittels einer Spannschraube. Bei niedrigeren Außentemperaturen kommt es zu Durchmesserverringerungen eines in den Schlauch ragenden Rohrstutzens, so dass an sich ein Nachspannen notwendig wäre, was aber im Betrieb nicht laufend möglich ist. Es kann bei niedrigen Außentemperaturen daher zu Undichtheiten aufgrund nachlassender bzw. ungleichmäßiger Umfangskräfte der Schlauchschellenverbindung kommen.
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Wird nicht nachgespannt, verringern sich die Klemmkräfte (Umfangskräfte) und es besteht Abzugsgefahr für das Schlauchende vom Rohrstutzen. Auch Undichtigkeiten sind die mögliche negative Folge.
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Alle diese Ursachen führten in der Technik bereits zu verschiedenen Lösungsvorschlägen, die eine selbsttätige Nachstellung der Spannkraft der Schlauchschelle erzielen sollten.
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Aus der
DE 40 05 631 A1 ist eine Schlauchschelle mit einer federbelasteten Nachspanneinrichtung bekannt, die zwischen dem Spannband und einer sich in Umfangsrichtung der Schlauchschelle über weniger als den halben Schellenumfang erstreckenden und radial zur Schellenmitte hin gekrümmten Lasche wirksam ist. Die Lasche ist im ungespannten Zustand der Schelle mit dem Spannband verbunden und soll entlang des Spannbandes verschiebbar sein. Die Krümmung der federbelasteten Lasche soll im Wesentlichen der Krümmung des übrigen Spannbandes entsprechen. Die in Umfangsrichtung der Schelle kurze Lasche wird durch die sich einerseits an der Innenseite des Spannbandes und andererseits an der Lasche abstützende Federeinrichtung im Wesentlichen nur in Radialrichtung bewegt.
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Eine mit einer derartigen Federeinrichtung ausgebildete Schlauchschelle ist technisch aufwendig in der Herstellung und montagehinderlich. Zudem ist das Verschieben der Laschenenden auf der Innenseite des Spannbandes oft nicht störungsfrei, was zu einer ungleichmäßigen Umschlingungskraft der Schlauchschelle mit der Gefahr von Undichtheiten und Abzug des Schlauchendes vom Rohrstutzen führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schlauchschelle der eingangs genannten Art zu schaffen, die während des Betriebes funktionssicher ist und in dem Aufbau technisch weniger aufwendig ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Federeinrichtung ein sich in Umfangsrichtung des Spannbandes erstreckendes Elastomerformteil ist, das zu den Enden flach auslaufend ist.
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Das Federelement der Federeinrichtung ist durch das Elastomerformteil gebildet. Während des betrieblichen Einsatzes bewirkt das Elastomerformteil eine nachspannende Federwirkung aus sich selbst heraus und hält die Umschlingungskraft der Schlauchschelle gleichmäßig aufrecht.
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Die Krümmung des Federelementes ist weitgehend der Krümmung des Spannbandes angepasst. Der Federweg des Federelementes hängt ab von seinen Dimensionen, besonders von seiner Dicke. Die bestimmt im Wesentlichen den Nachstellbereich des Federelementes. Das Federelement wirkt wie eine Elastomerfeder. Der elastomere Werkstoff des Federelementes wird derart ausgewählt, dass ein gutes Relaxationsverhalten, ein ausreichender Federweg und eine ausreichende Federkennlinie vorliegen. Die dafür notwendige Wahl des Elastomerwerkstoffes ist abhängig von den Dimensionen und Beanspruchungen der Schlauchschellenverbindung.
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Das elastomere Federelement kompensiert das Relaxieren eines montierten Schlauches. Dadurch ist die Dichtheit der Schlauchschellenverbindung über die gesamte Lebensdauer des Schlauches gewährleistet.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Dicke des Elastomerformteiles zu den beiden Enden hin abnehmend ausgebildet ist. Dadurch ist die maximale Dicke im Mittenbereich des Elastomerformteiles, was vorteilhaft zur Folge hat, dass der Federweg über die Dicke bestimmt werden kann. Gleichzeitig kommt es an den abnehmenden Enden, entgegen der Lösung mit Metalllasche, zu keiner Umfangskraftveränderung, da es nahezu keinen Absatz zwischen den Formteilenden und der Innenfläche des Spannbandes gibt. Die Umfangskraft ist gleichmäßig.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Elastomerformteil radial zur Schellenmitte gekrümmt ist. Das so ausgebildete Teil ist formtechnisch sehr einfach herzustellen und bildet eine Ausführung, die ab einer definierten Schellengröße bei nahezu allen Schellen, auch bei einer Zweitmontage, anwendbar ist.
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In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist das Elastomerformteil sichelförmig ausgebildet. In diesem Fall wird das Federelement praktisch spannungsfrei an dem Schellenband befestigt. Einem Lösen des Federelementes beim Transport wird dadurch vorgebeugt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Elastomerformteil im Querschnitt zum Inneren der Schlauchschelle konvex ausgebildet. Damit ist eine gut verteilte Flächenpressung möglich. Auch kann durch entsprechende Ausbildung der konvexen Form die Federkennlinie des Elastomerformteiles beeinflusst werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Elastomerformteil lösbar mit dem Spannband verbunden ist. Entsprechend des Einsatzfalles kann das Elastomerformteil einfach durch ein anderes mit einer geeigneten Federkennlinie ausgetauscht werden. Auch ist ein Nachrüsten konventioneller Schlauchschellen möglich.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die hakenförmigen Längsränder des Elastomerformteiles die Ränder des Spannbandes umgreifen. Die Ränder werden umgekrempelt und nach dem Einsetzen um die Ränder des Spannbandes zurückgeklappt.
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Das in der Schlauchschelle sitzende Elastomerformteil kompensiert das Setzen des montierten Schlauchendes. Unter Setzen ist die zeit- und temperaturabhängige, plastische Verformung unter Last zu verstehen. In diesem Fall die Verformung des Elastomerformteiles unter der montierten Schlauchschelle.
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Die Federeigenschaften des Elastomerformteiles werden entsprechend des vorliegenden Schlauchwerkstoffes ausgelegt. Dazu wird der Fachmann einen geeigneten Elastomerwerkstoff für den jeweiligen Einsatzfall wählen und/oder die Formgebung des Elastomerformteiles, z. B. die Dicke, anpassen. Geeignet ist das erfindungsgemäße Schlauchschellensystem für die Befestigung eines Schlauches aus beliebigem elastomerem Werkstoff (z. B.: VMQ, AEM, NR, EPDM, ECO) mit oder ohne Gestrick oder Gewebeverstärkung.
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Das Elastomerformteil muss aus einem elastomerem Werkstoff mit entsprechendem Setzverhalten bei gleichzeitiger, entsprechender Temperaturbeständigkeit bestehen (z. B.: MR oder VMQ).
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Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung sind die Dichtheit der Schlauch-Schellenverbindung sowie eine langfristig sichere Befestigung erreicht.
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Anhand der schematischen Zeichnung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
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1 schematisch eine stirnseitige Ansicht einer Schlauchschelle mit einem innenliegenden Federelement in Form eines sichelförmigen Elastomerformteiles;
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2 schematisch eine stirnseitige Ansicht einer Schlauchschelle mit einer nach außen gerichteten Wölbung im Umfang des Spannbandes;
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3 schematisch eine stirnseitige Ansicht einer Schlauchschelle ohne eine Wölbung im Umfang des Spannbandes;
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4 schematisch im Detailausschnitt eine Schlauchschelle mit einem rückenseitig profilierten, zwei längs verlaufende, hakenförmige Hinterschnitte aufweisenden Elastomerformteil;
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5 schematisch im Detailausschnitt eine Schlauchschelle mit einem sichelförmigen Elastomerformteil, das mittels einer rückenseitigen Knopfausbildung in einer Öffnung des Spannbandes befestigt ist;
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6 bis 9 verschiedene Ausbildungen des als Federelement wirkenden Elastomerformteiles jeweils in Seitenansicht und zugehörigem Querschnitt;
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10 bis 12 weitere verschiedene Ausbildungen des als Federelement wirkenden Elastomerformteiles jeweils in Seitenansicht und zugehörigem Querschnitt;
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13 ein konvexes Elastomerformteil mit gerader Grundfläche in Seitenansicht und zugehörigem Querschnitt;
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14 das in 13 gezeigte Elastomerformteil eingesetzt in eine in Detaildarstellung dargestellte Schlauchschelle.
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In allen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile.
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1 zeigt schematisch eine stirnseitige Ansicht einer Schlauchschelle 2. Die Schlauchschelle 2 besteht aus einem Spannband 3, einem Spannverschluss 4 und einer Federeinrichtung 5, die aus einem sichelförmigen Elastomerformteil 6 gebildet ist. Der Spannverschluss 4 besteht aus einem Gehäuse 7 und einer Spannschraube 8. Der eine Endabschnitt 11 des Spannbandes 3 ist durch das Gehäuse 7 hindurchgeführt und mit dessen Boden verbunden. Der andere Endabschnitt 12 ist ebenfalls durch das Gehäuse 7 hindurchgeführt und auf seiner Außenseite mit radial vorstehenden, hier nicht gezeigten Zähnen versehen. Das Gewinde der Spannschraube 8 wirkt beim Spannen der Schlauchschelle 2 mit den Zähnen zusammen und schiebt den Endabschnitt 12 des Spannbandes 3 über die Außenseite des Endabschnitts 11 hinweg durch das Gehäuse 7.
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Das Federelement der Federeinrichtung 5 ist durch das Elastomerformteil 6 gebildet. Es ist auf der Innenseite des Spannbandes 3 dort angeordnet, wo bei dem Nachspannen des Spannbandes 3 keine bzw. nur eine unwesentliche Verschiebung des Spannbandes 3 relativ zur Schlauchoberfläche stattfindet. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel liegt das Federelement 6 in einem Winkel α zur Spannschraube 8 von etwa 120°. Das Federelement 6 ist sichelförmig ausgebildet und weist umfangsmäßig zwei dünn auslaufende Enden 13 und 14 auf, die sich nahezu übergangsfrei an die Innenfläche des Spannbandes 3 anschmiegen.
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Die eigene Federkraft des Federelements 6 bewirkt eine selbsttätige Nachstellung der Festspannung der Schlauchschelle 2 auf dem hier nicht gezeigten Schlauchende, das dadurch sicher festgeklemmt in seiner Position verbleibt.
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Die Krümmung des Federelementes 6 ist weitgehend der Krümmung des Spannbandes 3 angepasst. Der Federweg des Federelementes 6 hängt ab von den gewählten Dimensionen, besonders von der Dicke des Federelementes 6. Die bestimmt im Wesentlichen den Nachstellbereich des Federelementes 6. Das Federelement 6 wirkt wie eine Elastomerfeder.
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In 2 wird eine Schlauchschelle 2 mit einer nach außen gerichteten Wölbung 21 des Spannbandes 3 gezeigt. In diese Wölbung 21 ist ein sichelförmiges elastomeres Federelement 6 eingesetzt, dessen Krümmung sich der Krümmung des übrigen Spannbandes 3 anpasst und somit einen kreisförmigen Spannbereich A umfasst.
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Die Schlauchschelle 2 gemäß 3 weist keine Wölbung im Spannband 3 auf. Nach Aufnahme des elastomeren Federelementes 6 entsteht ein Querschnitt B, welcher nicht kreisförmig ist. Der dem Schlauch und dem Schlauchstutzen entsprechende runde Einspannquerschnitt bildet sich erst nach dem Anziehen der Spannschraube 8 aus.
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In den Ausführungsbeispielen gemäß 1 bis 3 wird das Federelement 6 vor der Montage lose in die Schlauchschelle 2 gelegt.
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In den 4 und 5 wird das Federelement 6 durch eine formschlüssige Ausbildung mit dem Spannband 3 verbunden. Dabei ist das sichelförmige Federelement 6 gemäß 4 im Querschnitt gesehen mit längs verlaufenden Rändern 23 versehen, an denen Hinterschnitte 24 ausgebildet sind, die auf dem Rücken, der zur Spannbandinnenfläche gerichtet ist, angebracht sind und um die Ränder des Spannbandes 3 eingreifen.
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In 5 wird eine Befestigung des elastomeren Federelementes 6 am Spannband 3 mittels einer Pilzkopf- bzw. Knopfbefestigung 25 am Spannband 3 gezeigt. Dabei weist das sichelförmige Federelement 6 an seinem Zenit einen angeformten Pilzkopf auf, der in eine zentrale Öffnung des Spannbandes 3 eingedrückt ist.
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In den 6 bis 9 werden verschiedene Ausbildungen des sichelförmigen elastomeren Federelementes 3 gezeigt. Alle Ausbildungen haben gemeinsam, dass die Enden 13 und 14 des sichelförmigen Federelementes 6 jeweils spitz und flach auslaufen.
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Das Federelement 6 gemäß 7 weist über die Breite des Federelementes 6 Bohrungen 26 auf, die der Biegefreudigkeit des Federelementes 6 dienen. Die Ausbildung gemäß 8 weist eine sich in Längsrichtung erstreckende Innenprofilierung 27 auf. Über entsprechende Konfiguration der Innenprofilierung 27 kann die Federkennlinie des Federelementes 6 beeinflusst werden. Diese Innenprofilierung 27 ist auch in der Ausbildung gemäß 9 zu sehen, wobei dort die durch die Innenprofilierung 27 entstandenen Längsrippen 28 halbkreisförmig ausgebildet sind.
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Die Ausbildungen des elastomeren Federelementes 6 gemäß den 10 bis 12 haben gemeinsam, dass diese Federelemente 6 stärker gekrümmt hergestellt sind und jeweils auf ihrem Rücken längs verlaufende Hinterschnitte 31 aufweisen, die zum Umfassen der Ränder des Spannbandes 3 geeignet sind. Die Ausbildungen unterscheiden sich aufgrund ihrer Querschnitte. In 10 weist der Querschnitt eine nach innen gerichtete, querliegende konvexe Erhebung 32 auf. Diese ist in der Ausbildung nach 11 in einem spitzeren Verlauf zu sehen. 12 weist eine glatte Innenfläche 33 auf.
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In den 13 und 14 wird ein elastomeres Federelement 6' gezeigt, das im Herstellzustand eine gerade Grundfläche 41 aufweist. In Längsrichtung des Federelementes 6' ist eine konvexe Wölbung 42 vorhanden. Auf der geraden Grundfläche 41, die im eingesetzten Zustand der Innenseite des Spannbandes 3 zugewandt ist, sind in Längsrichtung verlaufende Hinterschnitte 43 angeformt, die die Ränder des Spannbandes 3 umfassen. Wird das Federelement 6' in die geschlossene Schlauchschelle 2 eingesetzt, so wird das Federelement 6' mit der Grundfläche 41 an der Innenseite des Spannbandes 3 anliegen und zwangsläufig entsprechend des Spannbandradius gekrümmt.
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Durch das beschriebene federbelastete Nachspannsystem wird erreicht, dass die Schlauchschelle 2 axial und radial gegen Verschieben gesichert ist und mithin gute Betriebseigenschaften aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Schlauchschelle
- 3
- Spannband
- 4
- Spannverschluss
- 5
- Federeinrichtung
- 6
- Elastomerformteil; Federelement
- 6'
- Elastomerformteil; Federelement
- 7
- Gehäuse
- 8
- Spannschraube
- 11
- Endabschnitt Spannband
- 12
- Endabschnitt Spannband
- 13
- Ende Federelement
- 14
- Ende Federelement
- 21
- Wölbung
- 23
- Längsränder
- 24
- Hinterschnitte
- 25
- Knopfbefestigung
- 26
- Bohrungen
- 27
- Innenprofilierung
- 28
- Längsrippen
- 31
- Hinterschnitte
- 32
- konvexe Erhebung
- 33
- Innenfläche glatt
- 41
- Grundfläche
- 42
- konvexe Querwölbung
- 43
- Hinterschnitte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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