DE4243115C2

DE4243115C2 - Flexible, vibrationshemmende Leitung mit einem abgeflachten Querschnitt, insbesondere für die Abgasanlage eines Fahrzeugmotors

Info

Publication number: DE4243115C2
Application number: DE4243115A
Authority: DE
Inventors: Gianluigi Capra
Original assignee: FLEXIDER SpA
Current assignee: FLEXIDER SpA
Priority date: 1991-12-24
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2012-12-22
Also published as: IT1250556B; DE4243115C5; ES2065247A2; ES2065247R; FR2685435A1; ITTO911045A1; FR2685435B1; ES2065247B1; BR9205143A; DE4243115A1; ITTO911045A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine flexible, vibrations hemmende Leitung mit abgeflachtem Querschnitt mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Sie betrifft eine Lei tung, in der der Leitungsquerschnitt zwei Achsen mit unter schiedlicher Symmetrie aufweist, eine größere und eine klei nere, die vorzugsweise rechtwinklig aufeinander stehen. Nach folgend wird mit "größere Achse" die Symmetrieachse des Quer schnitts eines Rohrs, einer Leitung oder auf jeden Fall eines festen rohrförmigen Rotationskörpers verstanden, in dem diese die größere Volumenausdehnung aufweist, während unter "klei nere Achse" andererseits diejenige Symmetrieachse des Quer schnitts eines Rohrs, einer Leitung oder auf jeden Fall eines festen rohrförmigen Rotationskörpers verstanden wird, in dem diese die kleinere Volumenausdehnung aufweist.

Bekanntlich müssen aus Raummangel einige der flexiblen vibra tionshemmenden Leitungen für Abgasanlagen bei Fahrzeugen mo derner Konzeption einen abgeflachten Querschnitt aufweisen, d. h. einen Querschnitt, der zwei Symmetrieachsen aufweist, eine größere, entlang welcher die Volumenausdehnung des Quer schnitts ein Maximum ist, und eine kleinere, entlang welcher die Volumenausdehnung der Leitung ein Minimum ist; die Quer abmessungen der Leitung entlang den beiden Achsen sind so ge wählt, daß z. B. die kleinste Abmessung sich dem verfügbaren Platz anpaßt und die größte so ist, daß sie einen Gesamt durchströmungsquerschnitt für die Abgase garantiert, der so ist, daß sich die hydraulischen Verluste und damit der Gegen druck auf den Auspuff in Grenzen hält, um die vom Motor, der mit der obigen Leitung ausgerüstet ist, auf die Achse aufge brachte Leistung nicht zu beeinträchtigen.

Diese erzwungene Querschnittsform bringt es mit sich, daß die Leitung nicht mehr die gleiche Flexibilität in allen ihrer Symmetrieachsen aufweist, die quer zu ihrer Symmetrielängs achse liegen, wie die bekannten flexiblen Leitungen mit run dem Querschnitt; insbesondere ist sie bekanntlich zu biegsam in der Biegeebene, in der die kleinere Achse liegt, und wenig biegsam in der Biegeebene, in der die größere Achse liegt; das zwingt dazu, die Leitung zu bauen, indem man in der Kon struktionsphase einen Kompromiß zwischen der Biegsamkeit in den beiden genannten Ebenen sucht, was unweigerlich zu einer Minderung der Leistung gegenüber den Leitungen gleicher Quer schnittsgröße und gleichen Materials, jedoch mit kreisförmi gem Querschnitt, führt.

Ferner zeigen die bekannten flexiblen Leitungen, die im all gemeinen aus einem flexiblen, welligen Rohr in der Form eines Wellrohrbalgs und aus einem Paar steifer, rohrförmiger auf das Wellrohr aufgeschweißter Kopfstücke bestehen, unabhängig von ihrer Querschnittsform (kreisförmig oder abgeflacht) Pro bleme übermäßiger Biegsamkeit an den Kopfstücken, was dazu führt, daß an diesen Stellen, in Anbetracht der Tatsache, daß es sich eben hier um die im Betrieb durch Wärmedehnung und Vibrationen am meisten beanspruchten Stellen handelt, die Möglichkeit der Rißbildung am größten ist. Die Verbindungs stelle zwischen Rohr und Kopfstück kann sich als besonders problematisch erweisen, wenn sie, wie üblich, durch Schweißen ausgeführt ist. Um bei im Querschnitt kreisförmigen Kraft fahrzeug-Abgasleitungen vorzeitige Ermüdungsbrüche im Bereich zwischen dem Kopfstück und dem mit Wellen versehenen Rohr zu vermeiden, ist es bekannt (DE 26 55 091 A1) den Wellenabstand in dem an die Kopfstücke anschließenden Bereich, insbesondere auf der Abgaszutrittsseite zu vergrößern, um diesen Bereich zu versteifen und die einwirkenden Schwingungsbeanspruchungen über die gesamte Länge des mit Wellen versehenen Rohrs zu verteilen. Auch eine Veränderung der Höhe von in Längsrich tung aufeinander folgenden Wellen wurde dabei in Betracht ge zogen, wobei jedoch die Höhe der jeweiligen Welle in Umfangs richtung unverändert bleibt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine flexi ble, vibrationshemmende Leitung mit abgeflachtem Querschnitt und frei von den obigen Schwachpunkten zu schaffen, die ins besondere eine erhöhte Biegsamkeit in der Ebene, in der sie beabsichtigterweise aufgrund der Axialversetzung der Abgas leitung und/oder unter der Wirkung der Vibrationen des Motors verformt wird, aber andererseits eine eingeschränkte Gesamt biegsamkeit aufweist, so daß sie robust und langlebig wird.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer flexiblen, vibrations hemmenden Leitung, insbesondere für eine Abgasanlage eines Fahrzeugmotors, mit einem abgeflachten Querschnitt, der eine erste Achse aufweist, entlang welcher die Volumenausdehnung der Leitung in Querrichtung ein Maximum ist, und eine zweite Achse, entlang welcher die Volumenausdehnung der Leitung in Querrichtung ein Minimum ist, wobei die Leitung ein metalli sches, gewelltes Rohr in Form eines Balgs umfaßt und in den Biegeebenen, in denen diese erste bzw. zweite Achse liegt, elastisch verformbar ist, sowie ein Paar rohrförmiger Kopf stücke umfaßt, die im wesentlichen steif und in den entspre chenden Enden des Rohrs fest verbunden sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Wellung der Leitung entlang der ersten Achse eine andere Höhe als die gleiche Wellung entlang der zweiten Achse aufweist und daß die Höhe der Wellungen entlang der zweiten Achse größer ist als die Höhe der Wellun gen entlang der ersten Achse.

Zwecks besseren Verständnisses der Erfindung wird nachstehend eine nicht einschränkende Beschreibung einer erfindungs gemäßen Ausführungsform anhand der beiliegenden Zeichnungen gegeben; in diesen

zeigt Fig. 1 eine schematische Teilschnittansicht einer erfindungsgemäßen vibrationshemmenden Leitung im Aufriß in Längsrichtung;

Fig. 2 zeigt im vergrößerten Maßstab im Querschnitt eine Einzelheit am Endteil der Leitung aus Fig. 1; und

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt der Leitung aus Fig. 1 entlang der Schnittebene III-III.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 wird unter 1 eine flexible, vibrationshemmende Leitung gezeigt, insbesondere bestimmt für die Montage entlang einer Leitung für die Abgas anlage eines Fahrzeugmotors, die als solche bekannt sind und zwecks Vereinfachung nicht dargestellt werden; die Leitung 1 (Fig. 3) hat einen abgeflachten Querschnitt 4, der eine erste Achse 2, entlang welcher die Volumenausdehnung der Leitung 1 in Querrichtung ein Maximum ist, und eine zweite Achse 3, entlang welcher die Volumenausdehnung der Leitung im Quer richtung ein Minimum ist, aufweist; in Einzelheiten sind die zwei Achsen 2 und 3 zwei Symmetrieachsen des Querschnitts 4 der Leitung 1, die im 90°-Winkel aufeinanderstehen.

Die Leitung 1 besteht aus einem metallischen, gewellten Rohr 5 in der Form eines Balgs, so daß es in den entsprechenden Biegeebenen, in denen die Achsen 2 bzw. 3 liegen, elastisch verformbar wird, mit einem Paar rohrförmiger Kopfteile 6, die im wesentlichen steif sind und mit den Enden 7 des Rohrs 5 fest verbunden sind; dieses weist eine Vielzahl von Wellungen 9, 10 auf, die nebeneinander und mit einem bestimmten Schritt beabstandet voneinander liegen, wobei jede Wellung 9, 10 des Rohrs 5 entlang der ersten Achse 2 eine Höhe h₂ aufweist, die sich von der Höhe H₁ unterscheidet, die die gleiche Wellung 9, 10 entlang der zweiten Achse 3 aufweist. Im einzelnen weisen die Wellungen 9, 10 des gewellten Rohrs 5 eine größere Höhe in Richtung der zweiten Achse 3, und eine kleinere Höhe in Richtung der ersten Achse 2 auf, wobei die Beziehung gilt:

H₁ < h₂.

Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 3 sind gemäß einer be vorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform die Wellungen 9, 10 von entsprechenden Böden 11 mit einem im Querschnitt im wesentlichen ovalen Profil, das aus geraden Abschnitten be steht, die in kreisförmige Abschnitte übergehen, und von ent sprechenden Wellenkammteilen 12 mit im Querschnitt im wesent lichen elliptischem Profil, das aus Kurventeilen zusammengesetzt ist, begrenzt. Der Querschnitt der Leitung 1 ist daher insgesamt im wesentlichen oval/elliptisch.

Vorzugsweise umfaßt die Leitung 1 ferner einen Strumpf 14 aus Metallmaschen vom bekannten Typ, der von außen das gewellte Rohr 5 zum Schutz umhüllt und im Innern der rohrförmigen Kopfstücke 7 endet, die fest mittels plastischer Deformation (z. B. durch Stauchen und Falzen) an die entsprechenden Enden 7 des Rohrs angequetscht sind, um die entsprechenden Enden 15 des äußeren Strumpfes 14 einzuklemmen. Auf diese Weise bildet der Komplex Rohr 5 - Strumpf 14 - Kopfstück 7 ohne Schweißung ein monolithisches Ganzes dank der besonderen Form und Bearbeitung der Einzelteile.

Diese Befestigung ist ausreichend, das Zusammenfügen der Leitung 1 zu gewährleisten bis zum Augenblick des Anbaus auf bekannte und zwecks Vereinfachung nicht gezeigte Weise an die Abgasleitung des Motors eines Fahrzeugs. Da nun dieser Anbau durch Verbinden mittels Anschweißen der Kopfstücke 7 an die Enden des anzuschließenden Abgasrohrs erfolgt, ergibt sich aus der beschriebenen Struktur, daß die gleiche Operation des Festschweißens der Kopfstücke 7 am Abgasrohr auch das defini tive und permanente Festschweißen der Kopfstücke 7 an das Rohr 5 und an den Strumpf 14 ermöglicht, und zwar deswegen, weil die entsprechenden Enden 7 und 15 in enger Berührung gegen die Kopfstücke 6 gequetscht sind und daher mit diesen eine Einheit bilden und mit diesen und der nicht gezeigten Abgasleitung des Fahrzeugmotors beim Anschweißen der Kopf stücke 7 an diese letzteren zu einer Einheit zusammen geschweißt werden.

Die Wellungen 9 des Rohrs 5, die den größten Teil desselben ausmachen und den Mittelteil des Rohrs selbst bilden, liegen nebeneinander und sind in gleichmäßiger Schrittbreite beab standet: Im Längsschnitt (Fig. 1 und 2) zeigen sie eine Form, die im wesentlichen einem Omega entspricht, wobei die Wellen talteile 11 und die Wellenbergteile 12 gerundet und durch schräglaufende Teile miteinander verbunden sind; die Wellun gen 10 hingegen sind an den entsprechenden Teilen 20 des Rohrs 5 in der Nähe der Kopfstücke 7 ausgebildet und vonein ander mit größerer Schrittweite beabstandet als die Wellungen 9, so daß in den Endteilen 20 des Rohrs 5 eine größere Steif heit entsteht als im Rohr 5 in seiner Gesamtheit. Vorzugs weise hat dieses Rohr (Fig. 2) eine doppelte Wand 21, die vor zwei unterschiedlichen Elementen 22 gebildet wird, die über einandergelegt und miteinander gekoppelt sind.

Dank der beschriebenen Struktur, und insbesondere der unter schiedlichen Höhen, die jede Welle 9, 10 in den Achsen 2 und 3 aufweist, geben die Wellen 9, 10 dem Rohr 5 und damit der Leitung 1 in ihrer Gesamtheit eine geringere Biegesteifheit in der Ebene, in der die Achse 3 liegt, d. i. in der Ebene, die normalerweise im Gebrauch dazu bestimmt ist, als Biegungsebene für die Leitung 1 zum Ausgleich eines etwaige Achsenversatzes in der Abgasleitung zu dienen, oder aber um etwaige Vibrationen absorbieren zu können, andererseits erhält das Rohr 5 eine größere Biegesteifheit in der Ebene, in der die Achse 2 liegt, und die als solche die Ebene ist, durch die die neutrale Beanspruchungsachse läuft. Diese Tatsache garantiert einerseits für die Leitung 1 große Biege leistungen und andererseits eine höhere Robustheit, um damit die derzeit bei flexiblen Leitungen mit abgeflachten Quer schnitt auftretende Probleme zu lösen. Die übrigen konstruk tiven Details (Form und Schrittweite der Wellungen, usw.) tragen ferner dazu bei, diese Kombination Flexibilität/ Robustheit weiter zu verstärken, indem sie auf diese Weise die Fertigung von flexiblen Verbindungsleitungen mit mäßigen Kosten, mit langer Lebensdauer und großer Zuverlässigkeit gestatten.

Claims

1. Flexible, vibrationshemmende Leitung (1), insbesondere für eine Abgasanlage eines Fahrzeugmotors, mit einem abge flachten Querschnitt, der eine erste Achse (2) aufweist, entlang welcher die Volumenausdehnung der Leitung in Quer richtung ein Maximum ist, und eine zweite Achse (3), ent lang welcher die Volumenausdehnung der Leitung in Querrich tung ein Minimum ist, wobei die Leitung ein metallisches, gewelltes Rohr (5) in Form eines Balgs umfaßt und in den Biegeebenen, in denen diese erste bzw. zweite Achse liegt, elastisch verformbar ist, sowie ein Paar rohrförmiger Kopf stücke (7) umfasst, die im wesentlichen steif und mit den entsprechenden Enden des Rohrs (5) fest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wellung (9, 10) der Leitung entlang der ersten Achse (2) eine andere Höhe als die gleiche Wellung (9, 10) entlang der zweiten Achse (3) aufweist und daß die Höhe (H2) der Wellungen (9, 10) entlang der zweiten Achse (3) größer ist als die Höhe (H1) der Wellungen (9, 10) entlang der ersten Achse (1).

2. Flexible Leitung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Achse (2; 3) zwei Symmetrieachsen des Leitungsquerschnitts sind, die im Winkel von 90° zueinander verlaufen.

3. Flexible Leitung gemäß Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Wellungen (9; 10) durch entsprechende Wellentäler (11), die im Querschnitt ein Profil aufweisen, das aus geradlinigen Abschnitten besteht, die in kreisförmige Abschnitte übergehen und von entsprechenden Wellenber gen (12) mit einem Querschnitt, der sich im wesentlichen aus elliptischen Kuventeilen zusammensetzt, gebildet wer den.

4. Flexible Leitung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gewellte Rohr (5) außen von einem Strumpf (14) mit metallischen Maschen umhüllt ist, dessen Enden im Inneren der steifen, rohrförmigen Kopf stücke (7) endet, wobei die Enden durch plastische Verfor mung durch Einklemmen fest mit den Enden des Rohrs (5) ver bunden sind.

5. Flexible Leitung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Wellungen (9) gleichmäßig von einander beabstandet sind, und im Längsschnitt durch das Rohr eine Form haben, die im wesentlichen einem Omega ent spricht, und daß die Wellungen (10) in der Nähe der Kopf stücke (7) für eine größere Steifigkeit weiter voneinander beabstandet sind, als die ersten Wellungen (9).

6. Flexible Leitung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Rohr (5) doppel wandig ausgebildet ist, wobei die Wand (21) aus zwei unter schiedlichen Elementen (22) gebildet wird, die in Überein anderlage miteinander verbunden sind.