DE3046006A1 - Stroemungsmittelverbindung - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach

- Dipl.-Ing. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 ■ Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 5. Dezember I98O

Unser Zeichen: 17 072 - K/Ap

Anmelder: Rolls-Royce Motors Limited

Pym's Lane

Crewe, CWl 3PL , Cheshire
England

Titel: Strömungsmittelverbindung

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ORIGINAL INSPECTED

Die Erfindung bezieht sich auf rohrförmige Verbindungen zur Benutzung zwischen relativ zueinander bewegten Teilen.

Es gibt eine Anzahl bekannter rohrförmiger Verbindungen, um die Relativbewegung zwischen den ein Strömungsmittel führenden Bauteilen auszugleichen. Gemäß einer bekannten Ausführungsform besteht die Verbindung aus einem Schlauch aus flexiblem Material, beispielsweise aus natürlichem Gummi oder Gummiersatzstoffen in Gestalt von synthetischen Plastikmaterialien. Der Schlauch kann erforderlichenfalls verstärkt sein. Übliche Verstärkungen sind eine Umspinnung oder Umflechtung oder eine Umwicklung mit Draht. Derartige Schläuche sind empfindlich gegenüber gewissen Flüssigkeiten und gegenüber Umgebungserscheinungen, beispielsweise Sonnenlicht oder auch gegenüber Temperatureinwirkungen. Sie sind den Schwierigkeiten im Hinblick auf eine Überwachungssteuerung bei der Herstellung der Materialien unterworfen und gewöhnlich besitzen sie einen zusammengesetzten Aufbau aus mehreren Teilen. Die Standfestigkeit und Betriebssicherheit derartiger Schläuche geben häufig zu einer Kritik Anlaß und dies führt dazu, daß Materialien benötigt werden, die verbesserten Versuchsbedingungen ausgesetzt sind.

Einige der Probleme, die in Verbindung mit Schläuchen auftreten, können dadurch überwunden werden, daß Metallrohre benutzt werden die dadurch flexibel gehalten werden, daß ihre Länge größer bemessen ist als der Abstand zwischen den Endverbindungen der beiden relativ zueinander bewegten Teile.

Derartige Rohre werden gelegentlich so angeordnet, daß sie Biegungen von U- oder L-Form aufweisen. Diese nehmen Jedoch einen unproportional großen Raum ein und benötigen eine Vibrationskontrolle. Ähnliche Ergebnisse können jedoch erlangt

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werden, indem eine Spule in das Rohr eingeschaltet wird, beispielsweise um eine Achse herum, die koaxial zu einer Achse liegt, um die zwei Teile relativ zueinander Torsionsschwingungen ausführen. Rohre dieser Art haben jedoch eine begrenzte Lebensdauer im Betrieb, wenn sie relativ hohen Innendrücken ausgesetzt sind und Bewegungen unterworfen werden, die verschiedene Amplituden in drei Ebenen aufweisen und möglicherweise zusätzlich noch eine Törsionsbewegung oder eine Winkelbewegung.

Gemäß der Erfindung wird eine Strömungsverbindung hergestellt, um ein Strömungsmittel führende Bauteile auf relativ zueinander bewegten Gegenständen zu verbinden, und diese Rohrverbindung weist ein mit zwei schraubenförmigen Spulen versehenes Rohr auf.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:

a) Das Rohr ist umwickelt.

b) Das Rohr ist aus einem massiven Block gezogen;

c) Es sind drei Schraubenspulen zwischen den Enden des Rohres in diesem vorgesehen.

d) Die Achsen der Spulen liegen parallel.

e) Durchmesser und Zahl der Windungen in den Spulen und die Relativlage der Spulen ist in Abhängigkeit von Frequenz und Größe der Schwingungen, denen die Verbindung im Betrieb ausgesetzt ist, im Hinblick auf ein Optimum gewählt.

f) Die Enden des Rohres sind mit Endarmaturen ausgestattet.

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Nachstehend werden AusfUhrungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht eines

Lenkersystems, welches einen Kraftfahrzeugmotorblock mit dem entsprechenden Automobilchassisrahmen in der Weise verbindet, daß die erforderlichen Relativbewegungen dazwischen stattfinden können;

Fig. 2 eine Vorderansicht einer ersten Rohrverbindung, die aus Fig. 1 entwickelt wurde;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Verbindung gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht der Verbindung gemäß Fig. 2 und 3i

Figuren

5,6 u.7 Ansichten einer weiteren Ausführungsform der

Erfindung, die den Ansichten gemäß Fig. 2, 3 und 4 entspricht;

Fig. 8 eine erste Ausführungsform der Endverbindung für die Rohre gemäß Fig. 2 bis 7;

Fig. 9

und 10 gegenüber der Ausführungsform nach Flg. 8

abgewandelte Ausführungsformen der Endverbindung.

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Figur 1 zeigt ein Lenkersystem, welches eine Bremsrohrkupplung repräsentiert, und zwischen dem Motorblock und dem Chassis eines Kraftfahrzeugs verläuft. Der Motorblock ist mit dem Bezugszeichen 1 versehen, und das Chassis mit dem Bezugszeichen 2. Das Lenkersystem trägt das Bezugszeichen 3· Dieses Lenkersystem weist drei Schwenkzapfen 4, 5 und 6 auf, die eine Relativbewegung zwischen dem Motorblock 1 und dem Chassis zulassen, die in der Zeichenebene stattfindet. Bei Anwendung einer Rohrverbindung ist es schwierig, Schwenkkupplungsverbindungen an den Gelenkpunkten 4, 5 und 6 vorzusehen, und außerdem ist es noch schwieriger, diese so anzuordnen, daß sie die Relativbewegung zwischen dem Motorblock 1 und dem Chassis 2 in einer Richtung von vorn nach hinten, d.h. rechtwinklig zur Zeichenebene folgen können. Um dieses Problem zu lösen, ist eine Schraubenwicklung in die Rohrleitung an Jedem der Gelenkpunkte 4, 5 und 6 eingeschaltet.

Diese Kupplungsverbindung kann gemäß Fig. 2, 3 und 4 ausgebildet sein. Diese Kupplungsverbindung besteht insgesamt aus etwa 6o cm aufgewickeltem Rohr mit einem Außendurchmesser von 4 mm. Die drei schraubenförmig gewickelten Spulen besitzen jeweils einen mittleren Spulendurchmesser von 38 mm, und diese Spulen sind mit 24, 25 und 26 bezeichnet. Die Spulen liegen auf den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks. Der Abstand zwischen den Mittelachsen der Spulen beträgt 89 mm und die Länge des Rohres von der nächsten Spule nach dem Ende eines jeden Fixierungspunktes beträgt 44,5 mm. Die Spulen 24 und 25 weisen zwei volle Windungen auf, und die Spule 26 eine volle Windung. Diese Kupplungsverbindung ermöglicht eine Relativbewegung in allen Richtungen, und zwar in der Zeichenebene etwa um 6,4 mm, wobei der in dem Rohrsystem befindlichen Flüssigkeit I72 bar betragen kann. Niedrige Eigenfrequenzen in der Kupplungsverbindung sollten vermieden werden. Dies

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bedeutet, daß die Kupplung so starr als möglich gemacht werden soll und mit einer minimalen Zahl von Windungen in jeder Spule, im Einklang mit den Erfordernissen der Absorbierung der Relativbewegung zwischen Motorblock und Chassis. Die relative Flexibilität der Spulen selbst wird in Abhängigkeit von der Arbeitsweise und den Amplituden der Bewegung bemessen, denen sie im Gebrauch ausgesetzt sind. Die freien Enden der Kupplung sind mit Endarmaturen 27 oder 28 versehen, die im einzelnen weiter unten beschrieben werden.

Eine abgewandelte Ausführungsform einer solchen Leitungsverbindung ist in den Figuren 5, 6 und J dargestellt. Diese Flüssigkeitsverbindung weist wiederum drei Spulen 54, 55, auf, und die Enden sind mit Armaturen 57 und 58 einer gegenüber Fig. 2 bis 4 abgewandelten Ausführungsform versehen. Bei dieser Leitungsverbindung ist wie bei der Leitungsverbindung gemäß Fig. 2 bis 4 diejenige Spule, die am weitesten von den Endarmaturen entfernt liegt (Spulen 25 und 55) mit einem Stabilisierungsgummianschlag oder Kork versehen.

Das Grunderfordernis für die Endarmaturen besteht darin, die Einspannung am Ende so vorzunehmen, daß die Last an dem sich erweiternden Rohrteil weitgehend vermieden wird, weil dort eine Strömungsmitteldichte Verbindung aufrecht erhalten werden muß. Eine Anordnung, die tatsächlich torsionssteif ist, besteht darin, das Rohr mit einer Rohrmutter einzuklemmen, nachdem die Verbindung hergestellt ist. Auf diese Weise wird von der Erweiterung eine Biegebelastung abgehalten. Eine solche Anordnung ist in Fig. 8 dargestellt. Das erweiterte Ende des Rohres ist mit 8O bezeichnet, und dieses stößt an einem ähnlich aufgeweiteten Ende 81 des Rohres am Motorblock an. Eine Gewindehülse 82 ist über das Ende des Rohres der Kupplung gefügt und erstreckt sich zusammen mit jenem Ende des Rohres in den Motorblock. Diese Hülse wird auf dem Rohr

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mittels eines Fixierungsringes 83 festgelegt, der eine Olive 84 umschließt, die gegen ein Ende der Gewindehülse stößt. Die Hülse ist in einer Stellung relativ zu dem Block mittels eines weiteren Pestlegerings 85 fixiert.

Eine abgewandelte Ausführungsform zeigt die Figur 9. Hier ist das freie Ende des Rohres 90 der Kupplungsverbindung bei 91 rechtwinklig abgebogen, und bei 92 am Motorblock 93 außerhalb der Endarmatur 94 festgeklemmt. Eine weitere Ausführungsform zeigt Figur 10. Hier sind die beiden zu verbindenden Rohre 100 und 101 in Bohrungen verlötet, die in einem Verbindungsblock 102 eingebohrt sind. Dieser Verbindungsblock ist mit Innenkanälen I03 versehen, die die Bohrungen verbinden.

Die vorstehenden Ausführungsbeispiele wurden nur zum Zwecke der Veranschaulichung erläutert, und es sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abwandlungen denkbar. Zum Beispiel kann die Kupplung auch nur zwei Spulen umfassen, wenn dies zweckmäßig erscheint. Das Rohr der Kupplung kann aus "Kunifer 10" oder einem massiv gezogenen Rohr bestehen.

Durch geeignete Dimensionierung, Formung und Positionierung der Kupplung kann die Wirkung von Vibrationen, denen die Kupplung im Betrieb ausgesetzt ist, und die von der Relativbewegung um die drei Koordinatenachsen des Triebwerksblocks und des Chassis herrühren vermindert werden, und ebenso können die Torsionskräfte vermindert werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden etwa 60 cm eines "Bundy"-Rohres mit einem Außendurchmesser von 4,8 mm benutzt, und das Rohr war in geeigneter Weise aufgespult und so angeordnet, daß der Spalt zwischen Motorblock und Rahmen am Triebwerkslager überbrückt wurde, wobei diese Kupplungs-

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verbindung eine hydraulische Flüssigkeit unter einem Druck von I72 bar führte und eine Bewegung von 6,35 mm ohne weiteres aufgenommen wurde. Ein "Bundy"-Rohr mit einem Außendurchmesser von 4 mm würde für den gleichen Spalt noch besser geeignet sein. Auf diese Weise kann einfach und billig eine Strömungsverbindung hergestellt werden. Den üblichen flexiblen Schlauchverbindungen haften üblicherweise Probleme hinsichtlich der Dichtigkeit an den Armaturen an, und diese können vermindert oder ausgeschaltet werden. Bei einem Kraftfahrzeug kann der Zwischenraum zwischen dem Motorblock und dem Unterrahmen bzw. dem Fahrzeugkörper und dem Aufhängeglied in einer Stufe oder erforderlichenfalls auch in zwei Stufen überbrückt werden. In zwei Stufen können die Enden der beiden Rohre dicht bei den Lagerpunkten angeordnet werden, wo eine bessere Kontrolle der Dimensionen zu erwarten ist. Bei einer Stufe ergibt sich eine Gewichtsersparnis und eine Kostenersparnis, Jedoch können spezielle Anordnungen erforderlich sein, um installierte Beanspruchungen infolge einer Veränderung zwischen den Endstellen zu verhindern.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   Strömungsmittelverbindung zur Verbindung von ein Strömungsmittel führenden Teilen, die relativ zueinander beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr vorgesehen ist, welches zwei schraubenförmige Wicklungen (24,25; 54,55) zwischen den Enden aufweist.
2. 2. Strömungsverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr ein umwickeltes Rohr ist.
3. 3. Strömungsmittelverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr aus einem massiven Werkstück gezogen ist.
4. 4. Strömungsmittelverbindung nach den Ansprüchen 1, 2 oder j5,

   dadurch gekennzeichnet, daß drei Schraubenwicklungen (24,25 und 26j 54,55 und 56) im Rohr ausgebogen sind.
5. 5. Strömungsmittelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Spulen parallel zueinander liegen.

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6. 6. Strömungsmittelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Durchmesser und Zahl der Windungen in den Spulen (24,25,26; 54,55,56) und die relative Lage der Spulen in Abhängigkeit von Frequenz und Amplitude der Vibrationen gewählt ist, denen die Strömungsverbindung im Gebrauch ausgesetzt ist.
7. 7. Strömungsmittelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Rohres mit Endarmaturen (1, 2; 80 bis 85; 90 bis 95 und 100 bis 10?) ausgerüstet sind.
8. 8. Strömungsmittelkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endarmaturen Spannverbindungen aufweisen, die eine Biegebeanspruchung an der Berührungsstelle ausschließen.

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