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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Rohrleitung und ein Rohrleitungssystem zur Förderung eines Fluids in einem Kraftfahrzeug, insbesondere eine Ölrücklaufleitung eines Abgasturboladers, mit einer Rohrleitung aus einem Metall enthaltenden Werkstoff, die an ihren Enden über einen Ein- sowie einen Auslauf für das Fluid verfügt.
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In Kraftfahrzeugen müssen während des Betriebs eine Vielzahl von Betriebsstoffen in Fluidform gefördert werden. Hierbei handelt es sich vornehmlich um Fluide, die der Kühlung und/oder der Schmierung einzelner Komponenten des Kraftfahrzeugs dienen. Vielfach werden derartige Fluide, beispielsweise in der Fahrzeugklimaanlage, auch als Arbeitsmittel eingesetzt, deren Aggregatzustand sich während der Förderung durch das Rohrleitungssystem bzw. die daran angeschlossenen Aggregate, insbesondere Verdichter und Wärmeübertrager, ändert.
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Für die Schmierung eines Verbrennungsmotors kommen Öle zum Einsatz, die in der Regel durch metallhaltige Rohrleitungen, insbesondere Stahlleitungen, gefördert werden. Bei der Auslegung derartiger Rohrleitungen ist zu berücksichtigen, dass durch Montagetoleranzen, Wärmedehnung, Schwingungen und Bewegungen der unterschiedlichen Baugruppen am Motor zumindest zeitweise Spannungen in die Rohrleitungen eingeleitet werden. Derartige Spannungen werden insbesondere durch Schwingungen sowie durch Dehnungen bzw. Stauchungen, die durch Temperaturänderungen ausgelöst werden, hervorgerufen und können zu einer erheblichen Verspannung des Rohrleitungssystems führen. Verspannungen dieser Art sind von Fall zu Fall derart stark, dass sie zum Versagen der Leitungen führen können. Um das Problem der in den Rohrleitungen auftretenden Spannungen lösen zu können, ist es bekannt, entweder Stahlrohrleitungen derart zu dimensionieren, dass sie die während des Betriebs des Verbrennungsmotors auftretenden Spannungen bzw. Dehnungen aufnehmen können oder aber es werden teure, so genannte Stahl-Flexleitungen eingesetzt. Diese Stahl-Flexleitungen zeichnen sich dadurch aus, dass zwischen einzelnen Stahlrohrabschnitten spezielle flexible Ausgleichselemente eingesetzt werden.
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In diesem Zusammenhang ist aus der
DE 196 36 841 A1 eine zusammengesetzte Rohrleitung für Kraftfahrzeuge bekannt, die der Führung von Schmier- und Kühlöl zu Turboladern von Brennkraftmaschinen dient. Die beschriebene Rohrleitung besteht zumindest aus zwei metallischen Rohrteilen und einem dazwischen angeordneten elastischen Schlauchteil. An den freien Enden der Rohrteile sind spezielle Endteile angelötet, über die das Schlauchteil mit Quetschhülsen jeweils an den Rohrteilen befestigt ist. Das Schlauchteil dient hierbei als Ausgleichselement, das die auftretenden Schwingungen aufnehmen soll.
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Allen bekannten Rohrleitungen im Bereich von Verbrennungsmotoren ist gemein, dass ihre konstruktive Gestaltung in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Bauraumes ausgeführt wird. Dieser Notwendigkeit wird die Behebung weiterer Probleme untergeordnet.
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Ausgehend von den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen liegt der im Folgenden näher beschriebenen Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Rohrleitung für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs derart weiterzubilden, dass diese zuverlässig die während des Betriebs auftretenden Schwingungen aufnehmen kann, ohne dass hierfür vergleichsweise aufwendige und teure konstruktive Maßnahmen ergriffen werden müssen. Die anzugebende Rohrleitung soll einfach herzustellen und zu montieren sein. Gleichzeitig soll die Anzahl der Fertigungsschritte während der Herstellung einer schwingungs- und/oder dehnungsaufnehmenden Rohrleitung minimiert werden.
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Die vorstehende Aufgabe wird mit einem Rohrleitungssystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Ferner ist in Anspruch 7 ein Verfahren angegeben, mit dem auf geeignete Weise eine entsprechende schwingungs- und/oder dehnungsaufnehmende Rohrleitung herstellbar ist. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
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Erfindungsgemäß ist ein Rohrleitungssystem in einem Kraftfahrzeug mit einer Rohrleitung aus einem Metall enthaltenen Werkstoff, die an ihren Enden über einen Ein- sowie einen Auslauf für das Fluid verfügt, derart weitergebildet worden, dass die Rohrleitung zwischen dem Ein- und dem Auslauf einstückig ausgeführt ist und zumindest einen V-förmigen Rohrabschnitt als Kompensator aufweist, der derart geformt ist, dass während des Betriebs des Kraftfahrzeugs auftretende Schwingungsbelastungen aufgenommen werden.
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Wesentlich an der erfindungsgemäßen technischen Lösung ist, dass sich die Form der Rohrleitung nicht primär an dem zur Verfügung stehenden Bauraum orientiert, sondern die Auslegung der Rohrleitung unter Zugrundelegung der während des Betriebs des Kraftfahrzeugs zu erwartenden Schwingungen und/oder Dehnungen erfolgt. Die Geometrie der Rohrleitung wird hierbei derart gewählt, dass die Leitung die gewünschte bzw. benötigte Flexibilität aufweist. Eine geeignete Flexibilität wird erfindungsgemäß somit gerade nicht dadurch erreicht, dass separate Kompensationselemente vorgesehen sind, sondern dass eine vorzugsweise materialeinheitlich gefertigte, einstückige Rohrleitung in geeigneter Weise geformt wird.
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In einer speziellen Weiterbildung der Erfindung ist der Verlauf der Rohrleitung ähnlich einem Zickzack-Muster. Alternativ oder in Ergänzung kann die Form der Rohrleitung eine Federform annehmen, wobei die Federkonstante der Rohrleitung derart gewählt wird, dass die während des Betriebs des Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor auftretenden Schwingungen zuverlässig von der Rohrleitung aufgenommen werden.
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Eine spezielle Weiterbildung der Erfindung sieht ferner vor, dass die Rohrleitung wenigstens zwei V-förmige Rohrabschnitte aufweist. Vorzugsweise liegen die wenigstens zwei V-förmigen Rohrabschnitte in einer Ebene, so dass hierdurch ein Konstruktionselement ähnlich einer Feder geschaffen wird. Besonders eignet sich die Aneinanderreihung wenigstens zweier V-förmiger Rohrabschnitte, sofern diese direkt aneinander anschließen, so dass jeweils ein Schenkel des ersten und des zweiten V-förmigen Rohrabschnitts von demselben Rohrstück gebildet werden. Vorzugsweise werden der in Strömungsrichtung eines die Rohrleitung durchströmenden Fluids gesehene zweite Schenkel des ersten V-förmigen Rohrabschnitts und der erste Schenkel des zweiten V-förmigen Rohrabschnitts von demselben Teil der Rohrleitung gebildet. Die Rohrleitung nimmt hierbei die Geometrie des zuvor bereits erwähnten Zickzack-Musters an. Vorzugsweise sind die erfindungsgemäß ausgeführten Rohrleitungen aus Stahl gefertigt.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Herstellung einer Rohrleitung aus einem Metall enthaltenden Werkstoff für ein Kraftfahrzeug, die einstückig ausgeführt ist und an ihren Enden über einen Ein- sowie einen Auslauf für das Fluid verfügt, gelöst, indem wenigstens eine während des Betriebs des Kraftfahrzeugs auftretende Belastung der Rohrleitung sowie in Abhängigkeit der Belastung ein benötigtes Federungsverhalten und/oder Dehnungsverhalten und hieraus die Federkonstante und/oder die Elastizität der Rohrleitung ermittelt werden und die Rohrleitung derart verformt wird, dass diese die ermittelte Federkonstante und/oder Elastizität aufweist.
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Der wesentliche technische Aspekt besteht auch hier darin, dass die geometrische Form der Rohrleitung in Abhängigkeit der während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor zu erwartenden Schwingungen gewählt wird. Die Rohrleitung wird somit derart dimensioniert, dass die während des Betriebs des Kraftfahrzeugs auftretenden Schwingungen, Dehnungen und/oder Stauchungen sicher aufgenommen werden können.
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Im Folgenden wird die Erfindung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens unter Zugrundelegung von Ausführungsbeispielen anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 Aus dem Stand der Technikbekannte Stahlrohrleitung;
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2 Aus dem Stand der Technik bekannte Stahl-Flex-Rohrleitung;
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3 erfindungsgemäß ausgeführte Rohrleitung mit spezifischer, schwingungsabsorbierender Form.
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In 1 sind drei Rohrleitungen eines Kraftfahrzeugs dargestellt, die zur Führung eines Fluids, insbesondere eines Öls, im Bereich des Kraftfahrzeugverbrennungsmotors vorgesehen sind. Die Auslegung der Rohrleitungen, insbesondere ihrer Geometrie, erfolgt in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Bauraums. 1a zeigt hierbei eine Rohrleitung 1, die einen Einlauf 2, einen Auslauf 3 sowie mehrere Rohrabschnitte 4 aufweist. Insgesamt sind drei Rohrabschnitte 4 vorgesehen, wobei es sich hierbei um ein in Abschnitte 4 aufgeteiltes Stahlrohr handelt. Zwischen den einzelnen Stahlrohrabschnitten 4 sind Kompensatoren 5 vorgesehen, die an den Rohrabschnitten 4 befestigt sind und die während des Betriebs des Kraftfahrzeugs auftretende Schwingungen aufnehmen sollen.
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1b zeigt ferner eine Stahlrohrleitung 1, wie sie ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die geometrische Form der Rohrleitung 1 wurde ebenfalls in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Bauraums gewählt. Im Gegensatz zu der Rohrleitung gemäß 1a weist diese allerdings keine Kompensatoren 5 auf, sondern ist vielmehr vor allem entsprechend den zu erwartenden Belastungen in Bezug auf die verwendeten Materialstärken ausgelegt worden.
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In Ergänzung zu den 1a und b zeigt 1c eine weitere Stahlrohrleitung 1 gemäß des bekannten Standes der Technik, deren geometrische Form in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Bauraums gewählt wurde. Hierbei wird deutlich, dass bei den bekannten technischen Lösungen die Form und Geometrie einer Stahlrohrleitung 1 an die unterschiedlichen Bedingungen, insbesondere den jeweils zur Verfügung stehenden Bauraum, in unterschiedlichster Weise angepasst wird.
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2 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Stahl-Flex-Rohrleitung 1, die sich dadurch auszeichnet, dass sie Stahlrohrabschnitte 4 aufweist, die durch einen elastischen Schlauch als Kompensatorelement 5 miteinander verbunden sind. Die Rohrleitung 1 weist ebenfalls einen Ein- 2 sowie einen Auslauf 3 für das geförderte Öl auf. An den Ein- bzw. den Auslauf 2, 3 schließt sich jeweils ein Stahlrohrabschnitt 4 an. Die Enden dieser Stahlrohrabschnitte 4 wiederum sind durch einen den ein Kompensatorelement 5 bildenden Schlauch fluiddicht miteinander verbunden. Um eine geeignete, insbesondere eine fluiddichte Verbindung zwischen den Stahlrohrabschnitten 4 und dem elastischen Schlauch 5 zu erreichen, werden entsprechend geeignete Verbindungselemente verwendet. Nachteilig an derartigen Rohrleitungen ist vor allem, dass die Herstellung derartiger Stahl-Flex-Rohrleitungen vergleichsweise aufwendig und kostspielig ist.
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3 zeigt nunmehr eine Stahlrohrleitung 1, die erfindungsgemäß ausgeführt worden ist. Die Auslegung der Stahlrohrleitung 1 erfolgte hierbei unter Zugrundelegung der während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor auftretenden Schwingungen. Die Stahlrohrleitung 1 verfügt in bekannter Weise über einen Ein- 2 bzw. einen Auslauf 3 für das zu fördernde Fluid, insbesondere ein Öl. Ein, und Auslauf 2, 3 sind durch eine materialeinheitliche, einstückige Stahlrohrleitung 1 miteinander verbunden. Aufwendige, zusätzliche Komponenten, wie Kompensatoren oder elastische Schläuche, sind bei einer derartigen Gestaltung einer Stahlrohrleitung 1 nicht vorgesehen. Die Stahlrohrleitung ist vielmehr derart ausgelegt, dass sie aufgrund ihrer Form, die während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs auftretende Schwingungen aufnehmen kann. Die Funktion von Kompensatoren 5, insbesondere von Schwingungs- und Dehnungskompensatoren, übernehmen hier speziell geformte Rohrabschnitte.
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Strichpunktiert ist eine Gerade dargestellt, entlang der eine Bewegungsrichtung der Rohrleitung verläuft. Bei auftretenden Schwingungen und/oder Dehnungen bewegt sich die Rohrleitung entlang der Geraden, so dass auftretenden Belastungen aufgenommen werden und es aufgrund der speziellen Form nicht zu einem Versagen der Stahlrohrleitung 1 kommt. Die Stahlrohrleitung 1 verläuft zumindest abschnittsweise zickzackförmig entlang der strichpunktiert gezeigten Gerade. Das Zickzack-Muster wird vornehmlich dadurch erreicht, dass einzelne Rohrabschnitte 4 V-förmig angeordnet sind bzw. die Rohrabschnitte 4 die Schenkel eines V-förmigen Rohrabschnittes 4 bilden.
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Die in den 3a und 3b gezeigten Stahlrohrleitungen 1 verfügen über zwei aneinandergrenzende V-förmige Rohrabschnitte. Hierbei wird in Strömungsrichtung des Fluids der zweite Schenkel des ersten V-förmigen Rohrabschnitts 4 und der erste Abschnitt des zweiten V-förmigen Rohrabschnitts 4 von der derselben Rohrstrecke gebildet.
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Abschließend ist auch in 3c ein derartiger, zickzackförmiger Rohrverlauf zu sehen. Wesentlich für diese technische Lösung ist, dass die Stahlrohrleitung 1 zwischen dem Einlauf 2 und einem vergleichsweise langen geraden Abschnitt einen V-förmigen Rohrabschnitt 1 aufweist, dessen Bewegungsrichtung mit dem geraden Rohrabschnitt einen Winkel von etwa 90° einschließt. Deutlich erkennbar ist anhand dieses Ausführungsbeispiels, dass die Kontur einer Rohrleistung sehr flexibel an die auftretenden Belastungen und die aufgrund dieser Belastungen benötigten Bewegungsrichtung anpassbar ist. So ist es bspw. denkbar, dass die Bewegungsrichtung der Rohrleitung parallel zur Hauterstreckungsrichtung verläuft oder Bewegungsrichtung und Haupterstreckungsrichtung in unterschiedlichen Ebenen verlaufen.
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Im Gegensatz zu den 3a und 3b zeigt 3c somit einen V-förmigen Rohrabschnitt, der in einer Ebene liegt, die zumindest nahezu senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung der Rohrleitung 1 verläuft. In jedem Fall zeichnen sich alle drei Stahlrohrleitungen 1 dadurch aus, dass aufgrund der zumindest abschnittsweise V-förmigen bzw. zickzackförmigen geometrischen Gestaltung Schwingungen während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor sicher aufgenommen werden können. Auf zusätzliche Kompensatoren und/oder elastische Schläuche kann somit verzichtet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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