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Die Erfindung betrifft ein flexibles Leitungsteil, insbesondere für die Abgasanlage eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Leitungsteil umfasst demnach mindestens einen schraubengangförmig oder ringförmig gewellten Metallbalg sowie einen aus Metalldraht gefertigten Gestrickeschlauch oder Gefechtsschlauch, der koaxial außen auf den Metallbalg aufgesetzt ist.
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Der bevorzugte Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung ist die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs. Eine solche Abgasanlage ist üblicherweise an der Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt, und sie muss gleichzeitig gasdicht mit dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs verbunden sein. Im Betrieb des Kraftfahrzeugs führen jedoch Wärmeausdehnungen, Schlechtweganregungen, Lastwechselreaktionen des Motors und dergleichen zu axialen, lateralen und angularen Relativbewegungen zwischen dem Motor und der Abgasanlage. Darüber hinaus werden drehzahlabhängige Motorschwingungen als Körperschall in die Abgasanlage und weiter in die Karosserie eingeleitet, was den Schallpegel innerhalb und außerhalb des Kraftfahrzeugs nachteilig erhöht.
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Um die axialen, lateralen und angularen Relativbewegungen zwischen dem Motor und der Abgasanlage aufzunehmen und Wärmeausdehnungs-Längenänderungen auszugleichen, werden flexible Leitungsteile in die Abgasleitungen eingebaut, die als zentrales Element einen Metallbalg umfassen, der die entsprechenden Relativbewegungen aufnimmt und den an der Karosserie befestigten Teil der Abgasanlage von den Relativbewegungen abkoppelt.
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Schwingungen und Vibrationen werden von einem Metallbalg allerdings nur dann aufgenommen und nicht weitergeleitet, soweit dieser nicht im Bereich einer seiner Eigenfrequenzen angeregt wird. Um die Einleitung von drehzahlabhängigen Motorschwingungen als Körperschall in die an der Karosserie befestigte Abgasanlage zu vermindern, werden daher die Eigenfrequenzen des Metallbalgs mittels eines Gestrickeschlauchs oder Geflechtsschlauchs aus Metalldraht so bedampft, dass der Metallbalg bei den im Kraftfahrzeugbetrieb vorkommenden Schwingungsfrequenzen nicht in eine Resonanzschwingung gerät. Der Gestrickeschlauch oder Geflechtsschlauch wird üblicherweise koaxial außen auf den Metallbalg aufgesetzt, wo er zumindest einen Abschnitt des Metallbalgs überdeckt. Ein solches flexibles Leitungsteil, das im Anwendungsbereich in der Abgasanlage eines Verbrennungsmotors auch „Entkoppelelement” genannt wird, und von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, ist seit langem bekannt.
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Ursprünglich wurden flexible Leitungsteile der vorliegenden Art mit Gestrickeschläuchen oder Geflechtsschläuchen versehen, die den gesamten Metallbalg bis zu stromaufwärts und stromabwärts des Balgs angeordneten, rohrförmigen Balgborden überspannen und an den Balgborden mittels Endhülsen fixiert wurden. Bei dieser traditionellen Bauform war es allerdings nachteilig, dass der Gestrickeschlauch oder Geflechtsschlauch in seiner Einbaulage nachträglich beschnitten werden musste, was zu entsprechenden Drahtabfällen führte. Des Weiteren ergaben sich an den rohrförmigen Balganschlussborden so jeweils drei koaxiale Materiallagen durch den Balgbord, das Gestricke bzw. Geflecht und die Endhülse, zwischen denen außerdem Luftspalte verblieben. Dies erschwerte die Schweißbarkeit und bat nachteilige Angriffspunkte für korrosive Medien, die ungehindert zwischen die Materialschichten gelangen konnten, insbesondere während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs.
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Bei dieser traditionellen Bauform eines flexiblen Leitungsteils der vorliegenden Art gab es außerdem noch ein weiteres Problem: Wenn man einen Gestrickeschlauch bis zu den Balgborden führt und dort mittels Endhülsen fixiert, ergibt sich eine nachteilige, gegebenenfalls zerstörende radiale Krafteinleitung vom Gestrickeschlauch in die erste und letzte Balgwelle, da der Gestrickeschlauch dort umgelenkt wird. Weiterhin ergibt sich an diesen Stellen neben der erhöhten mechanischen Wechselwirkung zwischen den Bauteilen eine besonders hohe thermische Belastung des außenliegenden Gestrickeschlauchs, der hierdurch an diesen Stellen signifikant korrosionsanfällig wird.
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Ähnlich bedeutende Nachteile ergeben sich, wenn ein Geflechtsschlauch an den Endhülsen der Balgborde fixiert wird. Hier kommt noch hinzu, dass ein Geflechtsschlauch bei einer Längung seinen Durchmesser verringert, was die Belastung der ersten Balgwellen nochmals erhöht und außerdem dazu führt, dass er sich letztlich eng an die Außenkrempen des Metallbalgs anlegt und ab diesem Zeitpunkt nicht nur eine weitere Längung des Leitungsteils verhindert, sondern auch das gesamte Leitungsteil verfestigt, so dass dessen notwendige Flexibilität verloren geht.
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Um die genannten Probleme bei der Anbindung eines Gestrickeschlauchs oder Geflechtsschlauchs bei einem flexiblen Leitungsteil der vorliegenden Art zu vermeiden, ist vorgeschlagen worden, flexible Leitungsteile mit einem Gestrickeschlauch so auszubilden, dass dieser nicht an den Balgborden fixiert werden muss. Beispiele für solche flexible Leitungsteile finden sich in der
DE 200 23 400 U1 , der
EP 1 607 598 B1 , der
DE 10 2007 038 509 A1 und der
DE 10 2008 017 598 A1 :
In der
DE 200 23 409 U1 wird der Gestrickeschlauch zu diesem Zweck als Ganzes zu einem Drahtkissen verdichtet und mit einer radial innenliegenden wellenförmigen Einprägung versehen, so dass er formschlüssig sowie aufgrund einer gewissen Elastizität auch kraftschlüssig auf dem Metallbalg fixiert ist. Dies ist nach diesem Stand der Technik möglich, da das hier beschriebene Leitungselement lediglich zur Abkopplung hochfrequenter Schwingungen vorgesehen ist, die von Turboladern und dergleichen erzeugt werden, so dass der Metallbalg nur wenige Wellen umfasst und dementsprechend sehr kurz und relativ steif ausgebildet ist. Auf einem eher weichen, längeren Metallbalg kann ein aus der
DE 200 23 409 U1 bekanntes Drahtkissen kaum mit vertretbarem Aufwand aufgebracht werden. Darüber hinaus stört die radiale Ausdehnung eines solchen Drahtkissens in manchen Einbausituationen des flexiblen Leitungselements, und der hohe Materialeinsatz ist nicht immer erwünscht.
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In der
EP 1 607 598 A1 ist zum Befestigen des dortigen Gestrickeschlauchs am dortigen Metallbalg an beiden Enden des Gestrickeschlauchs jeweils ein radial verdickter Umfangsbereich vorgesehen. Dieser Umfangsbereich ist gegenüber dem restlichen Gestrickeschlauch radial nach innen eingezogen und verhakt sich hierdurch an den Außenkrempen der vordersten Hauptwellen des Metallbalgs. Die radial verdickten Umfangsbereiche werden hierbei durch axiales Verpressen der im Grundzustand die Balgborde überdeckenden Enden des Gestrickeschlauchs hergestellt. Hierbei 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. Die Herstellung der radial verdickten Umfangsbereiche ist somit umständlich und arbeitsintensiv. Außerdem ist bei diesem Stand der Technik eine kraftschlüssige Festlegung des Gestrickeschlauchs am Metallbalg nicht vorgesehen. Problematisch ist hierbei die Tatsache, dass der Gestrickeschlauch bei außergewöhnlichen Betriebszuständen den Halt oder zumindest den korrekten Sitz auf dem Metallbalg verlieren kann.
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Eine ähnliche Problematik besteht beim Stand der Technik nach der
DE 10 2007 038 509 A1 , in der ein auf einem Metallbalg aufgesetzter Gestrickeschlauch radial verdickte Umfangsbereiche aufweist, die ihn auf dem Metallbalg kraftschlüssig und/oder formschlüssig halten, die jedoch nicht durch Verpressen hergestellt worden sind. Vielmehr werden dort die radial verdickten Umfangsbereiche des Gestrickeschlauchs durch einfaches oder mehrfaches Umschlagen, durch Einkrempeln oder Einrollen des Gestrickeschlauchs hergestellt. Als Anwendungsbereich der flexiblen Leitung nach diesem Stand der Technik ist folgerichtig eine Abgasanlage angegeben, bei der eine Längung des Metallbalgs nicht zu befürchten ist und eine Fixierung des Gestrickeschlauchs, die auch von einer Streckung bzw. Längung des Metallbalgs unbeeinflusst bleibt, verzichtbar ist.
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Um einen Gestrickeschlauch zur Bedämpfung von Schwingungen des Metallbalgs derart formschlüssig an diesem festzulegen, dass eine Längung bzw. Streckung des Metallbalgs nicht zu einem Verlust des Formschlusses und des korrekten Sitzes des Gestrickeschlauchs führt, ist schließlich in der
DE 10 2008 017 598 A1 vorgeschlagen worden, den Gestrickeschlauch durch eine zumindest bereichsweise Einschnürung seiner Maschen in Umfangsrichtung formschlüssig am Metallbalg festzulegen, wobei die Einschnürung in einen Zwischenraum zwischen zwei Außenkrempen zweier Metallbalgwellungen hineinreicht. Diese Einschnürung ist entweder einseitig oder beidseits an den Endwellen des Metallbalgs vorgesehen bzw. im Bereich der Enden des Gestrickeschlauchs, und sie wird vorzugsweise durch Spannen einer Anzahl von Drähten des Gestrickeschlauchs mittels Verdrillen oder Verzwirbeln erzeugt. Alternativ kann ein zusätzlicher Spannring vorgesehen sein, der die Einschnürung des Gestrickeschlauchs verursacht.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine alternative Lösung einer Festlegung eines aus Metalldraht gefertigten Gestrickeschlauchs auf einem Metallbalg vorzuschlagen, um diesen zu dämpfen und mit diesem ein flexibles Leitungselement zu bilden, wobei die oben skizzierten Problemstellungen des Standes der Technik vermieden werden.
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Gelöst ist diese Aufgabe durch ein flexibles Leitungsteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen flexiblen Leitungsteils sind in den Ansprüchen 2 bis 9 niedergelegt. Eine bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Leitungsteils findet sich im Anspruch 10.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also der koaxial außen auf den Metallbalg aufgesetzte Gestrickeschlauch oder Geflechtsschlauch solcherart kraftschlüssig mit mindestens einer Wellung des Metallbalgs verbunden, dass zumindest ein hitzebeständiger Haltering, der bevorzugt ein Drahtpressring aus Metalldraht und/oder keramischen Materialien ist, außen auf den Gestrickeschlauch oder Geflechtsschlauch aufgesetzt ist und diesen zwischen sich und den Metallbalg bzw. mindestens einer seiner Außenkrempen klemmt.
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Mit der vorliegenden Erfindung muss also nicht wie im Stand der Technik nach der
EP 1 607 598 B1 oder der
DE 10 2007 038 509 A1 der Gestrickeschlauch in seiner Einbausituation, also bereits auf dem Metallbalg aufgesetzt, verdichtet, einrolliert, umgeschlagen oder eingekrempelt werden, was in der Einbausituation umständlich und fehleranfällig ist sowie Spezialwerkzeug erfordert, sondern es reicht, den Gestrickeschlauch oder Geflechtsschlauch auf den Metallbalg aufzuziehen und an mindestens einer Stelle, vorzugsweise an seinen beiden Enden, einen hitzebeständigen Haltering aufzusetzen, der eine ausreichende Fixierung des Gestricke- oder Geflechtsschlauchs auf dem Metallbalg bewirkt.
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Dieser hitzebeständige Haltering kann an jeder Stelle des Metallbalgs aufgesetzt werden; zweckmäßigerweise sitzt er jedoch auf einem Endbereich des Gestrickeschlauchs oder Geflechtsschlauchs. Dies erleichtert das Aufbringen des Halterings, der ansonsten aufgeweitet werden müsste, um über den Endbereich des Gestrickeschlauchs bzw. Geflechtsschlauchs hinweg bewegt werden zu können.
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Wenn der Metallbalg ringförmig gewellt ist, sitzt der erfindungsgemäße Haltering vorteilhafterweise zwischen zwei Außenkrempen zweier Wellungen des Metallbalgs, wobei sein lichter Innendurchmesser etwa gleich oder kleiner als der Außendurchmesser zumindest einer der beiden Außenkrempen ist. In diesem Fall sitzt der Haltering axial mehr oder weniger formschlüssig zwischen zwei Außenkrempen zweier Wellungen des Metallbalgs und klemmt an mindestens einer Seite den Gestrickeschlauch oder Geflechtsschlauch, so dass sich insgesamt eine stabile kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Gestricke- oder Geflechtsschlauch und dem Metallbalg an dieser Stelle ergibt.
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Soweit der hitzebeständige Haltering auf einem Endbereich des Gestricke- bzw. Geflechtsschlauchs sitzt, kann das Ende des Gestricke- oder Geflechtsschlauchs, in dessen Bereich der Haltering aufgesetzt ist, in das Wellental zwischen den beiden beteiligten Außenkrempen des Metallbalgs hineinlaufen, so dass sich hier keine besonderen Anforderungen an die Maßhaltigkeit oder die genaue Lage eines Trennschnitts ergeben. Denn das Ende, das jenseits der Klemmung zwischen dem Haltering und der Außenkrempe des Metallbalgs in das entsprechende Wellental hineinläuft, ist ohne Funktion und kann deshalb ohne weiteres ungleichmäßig oder länger bzw. kürzer sein.
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Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Ende des Gestrickeschlauchs oder Geflechtsschlauchs, in dessen Bereich der Haltering aufgesetzt ist, in das Wellental zwischen den beiden beteiligten Außenkrempen des Metallbalgs eingedrückt oder einrolliert ist, so dass sich trotz der unkritischen Gegebenheiten definierte Verhältnisse in dem durch den Haltering abgedeckten Wellental ergeben.
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Besonders bevorzugt ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wenn mindestens zwei hitzebeständige Halteringe vorgesehen sind, von denen jeder im Bereich eines der beiden Enden des Metallbalgs sitzt und einen Geflechtsschlauch oder Gestrickeschlauch fixieren, der den Metallbalg nahezu vollständig überdeckt.
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Wie bereits erwähnt, ist der erfindungsgemäße hitzebeständige Haltering vorzugsweise ein Drahtpressring aus Metalldraht und/oder keramischen Materialien. Zweckmäßigerweise wird für einen Drahtpressring im Wesentlichen dasjenige Material verwendet, das auch im Gestrickeschlauch oder Geflechtsschlauch enthalten ist, der vom Drahtpressring am Metallbalg festgehalten wird. Drahtpressringe haben in engen Grenzen elastische Eigenschaften, was deren Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft macht.
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Um die klemmende Wirkung des erfindungsgemäßen Halterings zu erhöhen, kann schließlich vorgesehen sein, dass nicht nur ein Haltering zur Klemmung des Geflechtsschlauchs bzw. Gestrickeschlauchs auf diesen aufgesetzt wird, sondern dass auf diesen aufgesetzten Haltering ein zweiter Haltering aufgesetzt wird, der wiederum aus dem gleichen Material oder aus einem anderen Material bestehen kann.
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Ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Leitungsteil wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels;
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2 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels.
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In 1 ist ein kleiner Teil eines flexiblen Leitungsteils im Schnitt dargestellt, der beispielhaft die Verwirklichung der vorliegenden Erfindung in einer ersten Variante darstellt. Von einem ringgewellten Metallbalg 1 sind drei Wellungen 2 zu sehen, die sich in einen zylindrischen Anschlussbord 3 fortsetzen. Dieser Anschlussbord 3 ist zum Anbringen des Metallbalgs 1 an die (nicht dargestellte) Rohrleitung einer Abgasanlage eines Verbrennungsmotors – nicht notwendigerweise in einem Kraftfahrzeug – vorgesehen. Um die Eigenschwingungen des Metallbalgs 1 zu bedämpfen und damit Resonanzschwingungen zu vermeiden, ist außen auf die Außenkrempen 4' und 4'' der Wellungen 2 des Metallbalgs 1, wie an sich bekannt, ein Gestrickeschlauch 5 aufgesetzt. Dieser ist hier nur mittels durchbrochenen Linien angedeutet.
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Der Gestrickeschlauch 5 wurde in das erste Wellental 6 zwischen den beiden ersten Außenkrempen 4, 4' der beiden ersten Wellungen 2 radial eingedrückt, ohne hierbei auf Maßhaltigkeit oder reproduzierbare Verhältnisse achten zu müssen, so dass kein Spezialwerkzeug erforderlich war. Dementsprechend ist das Ende 7 des Gestrickeschlauchs 5 in das Wellental 6 zwischen den beiden ersten Wellungen 2 radial eingedrückt und hierdurch um die zweite Außenkrempe 4' des Metallbalgs 1 herum gebogen. Die erste Außenkrempe 4 des Metallbalgs 1 bleibt frei; der Gestrickeschlauch 5 überdeckt diese erste Außenkrempe 4 nicht.
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Zwischen den beiden ersten Außenkrempen 4, 4' des Metallbalgs 1 sitzt ein als Drahtpressring 8 ausgebildeter, hitzebeständiger Haltering, der aus dem gleichen Drahtmaterial hergestellt worden ist, wie der Gestrickeschlauch 5. Der Innendurchmesser des Drahtpressrings 8 ist kleiner als der Außendurchmesser der Außenkrempen 4, 4', zwischen denen er sitzt, so dass er nur durch elastisches Aufweiten in diese Position gebracht werden konnte und dementsprechend straff zwischen den Außenkrempen 4, 4' sitzt. Hierbei klemmt er an der zweiten Außenkrempe 4' den Gestrickeschlauch 5 zwischen sich und dem Metallbalg 1 ein, wodurch der Gestrickeschlauch 5 am Metallbalg 1 fixiert wird. Ein Verschieben des Gestrickeschlauchs 5 auf dem Metallbalg 1 ist hierdurch ausgeschlossen und es ergeben sich reproduzierbare Verhältnisse bei der Bedämpfung des Metallbalgs 1 und insofern beim flexiblen Leitungsteil als Ganzem.
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Wie man anhand der 1 außerdem erkennen kann, ist der Anschlussbord 3 des Metallbalgs 1 völlig ohne Funktion für den Gestrickeschlauch 5 und dessen Fixierung, so dass der Anschlussbord 3 sehr einfach und kurz gehalten werden kann, ohne eine herkömmliche Endhülse zur Fixierung des Gestrickeschlauchs 5 aufsetzen zu müssen.
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An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Eindrücken des Gestrickeschlauchs 5 sowie insbesondere das Aufsetzen des Drahtpressrings 8 nicht notwendigerweise am ersten Wellental 6 des Metallbalgs 1 erfolgen muss. Dies ist vielmehr an jeder Position des Metallbalgs 1 und insbesondere an jedem Wellental 6 des Metallbalgs 1 möglich.
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2 zeigt in einer ähnlich reduzierten schematischen Schnittdarstellung ein gegenüber 1 leicht modifiziertes Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung. Der Unterschied zur 1 liegt zum einen darin, dass die erste Außenkrempe 4 des Metallbalgs 1 eine Vorwelle mit gegenüber den anderen Außenkrempen 4', 4'' reduziertem Außendurchmesser ist. Zum anderen besitzt der Drahtpressring 8 in 2 einen deutlich kleineren Innendurchmesser als der Drahpressring 8 aus 1: Denn er muss auch hier zwischen den ersten beiden Außenkrempen 4, 4' des Metallbalgs 1 sitzen, um das Ende 7 des Gestrickeschlauchs 5 im ersten Wellental 6 klemmend festhalten zu können.
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Wie man anhand der 2 erkennen kann, kommt es auf die Länge des Endes 7 des Gestrickeschlauchs 5 nach der vorliegenden Erfindung kaum mehr an, da der Gestrickeschlauch 5 jenseits der Stelle, an der der Drahtpressring 8 gegen den Gestrickeschlauch 5 drückt und diesen somit fixiert, ohne Funktion ist. Dementsprechend ist es kaum von Bedeutung, ob dieses Ende 7 des Gestrickeschlauchs 5 im ersten Wellental 6 eingedrückt oder einrolliert oder keines von beidem ist.
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Wie anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren klar wird, kann der Drahtpressring 8 auch an jeder beliebigen anderen Stelle des Metallbalgs 1, insbesondere jeweils zwischen zwei Wellungen 2 desselben aufgesetzt werden und dort den Gestrickeschlauch 5 mit dem Metallbalg 1 lösbar verbinden.
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Der in den 1 und 2 dargestellte Anschlussbord 3 kann selbstverständlich auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit einer herkömmlichen Endhülse (nicht dargestellt) versehen werden, um ein Verschweißen mit den Rohrleitungen des Verbrennungsmotors zu erleichtern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20023400 U1 [0008]
- EP 1607598 B1 [0008, 0015]
- DE 102007038509 A1 [0008, 0010, 0015]
- DE 102008017598 A1 [0008, 0011]
- DE 20023409 U1 [0008, 0008]
- EP 1607598 A1 [0009]
