DE4303508C1 - Leitungselement aus Metall für Abgasanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Leitungselement aus Metall für Abgasanlagen, hergestellt durch Ineinanderschachteln von abwechselnd inneren und äußeren ringförmigen Gliedern mit im wesentlichen U-förmigem Axialquerschnitt bzw. herge­ stellt durch schraubengangförmiges Aufeinanderwickeln unter gegenseitigem Axialversatz eines inneren und eines äußeren, im wesentlichen U-förmig profilierten Bandes, wobei jeweils die Endstege des inneren U-Profils im wesentlichen nach radial außen und die Endstege des äuße­ ren U-Profils im wesentlichen nach radial innen gerichtet sind, oder hergestellt durch schraubengangförmiges Wickeln eines S-förmig profilierten Bandes mit an der radial innen liegenden Bandkante im wesentlichen nach radial außen und an der radial außen liegenden Bandkante im wesentlichen nach radial innen gerichtetem Endsteg, wobei sich die Endstege benachbarter Ringe bzw. Bandkan­ ten hinterhaken.

Derartige Leitungselemente können bei Abgasanlagen jegli­ cher Art zum Einsatz kommen, beispielsweise bei Abgas­ anlagen von Kraftfahrzeugen. Dort sind sie insbesondere als innerer Liner einer gelenkigen Verbindung vorteilhaft einzusetzen. Sie haben neben der Funktion der Abgasablei­ tung vornehmlich die Aufgabe, die Abgasanlage von den vom Motor, Gebläse oder dergleichen herrührenden Schwingungen abzukoppeln. Ein Teil der Eigenfrequenz des am Motor oder Gebläse angekoppelten Schwingungssystems "Entkoppler/Ab­ gasanlage" liegt stets im Frequenzbereich der Motor- oder Gebläseschwingungen. Bei unzureichender Bedämpfung dieses Systems treten beim Durchfahren von Resonanzstellen uner­ wünscht große Amplitudenüberhöhungen auf, die zu Körper­ schallübertragungen führen, beispielsweise in die Fahr­ gastzelle eines Kraftfahrzeuges. Auch können ermüdungsbe­ dingte mechanische Schäden auftreten.

Durch die DE-A-39 24 697 ist beispielsweise ein flexibles Leitungselement für Abgasleitungen von Verbrennungsmoto­ ren bekannt, bei dem ein aus einem Metallband gewickelter Agraffschlauch von einem axial federnden Metallbalg nach außen umgeben ist. Anhand dieses Gegenstandes sei die der Erfindung zugrundeliegende Problematik ohne Einschränkung der Erfindung näher erläutert.

Das bekannte Leitungselement dient der Schwingungsent­ kopplung. Bei dem dort verwendeten Agraffschlauch sind die Falzverbindungen benachbarter Bandkanten so verpreßt, daß eine der gewünschten Dämpfung entsprechende Reibung zwischen den aufeinanderliegenden Bandabschnitten inner­ halb des Falzes besteht. Dadurch werden höhere Verstell­ kräfte erforderlich, die sich im Sinne einer Dämpfung auswirken. Wie sich jedoch gezeigt hat, nehmen die Rei­ bungswerte innerhalb des Falzes im Verlauf der Betriebs­ dauer aufgrund eines gewissen Verschleißes ab. Dadurch verringert sich auch der Dämpfungsgrad und die Schwin­ gungsamplituden der Abgasanlage in den Resonanzdurchgän­ gen nehmen zu. Außerdem können bei besonders weicher Auf­ hängung der Abgasanlage - wie sie an sich günstig ist - und bei bestimmter Anordnung des Leitungselementes als Entkoppler unerwünschte Geräusche beispielsweise in Form von Klappergeräuschen auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Leitungselement der eingangs genannten Art für Abgasanlagen so auszubilden, daß es sich zur Schwingungsentkopplung und Dämpfung eig­ net, wobei vorgegebene Dämpfungswerte über einen langen Einsatzzeitraum im wesentlichen konstant bleiben. Außer­ dem soll die Möglichkeit von Klappergeräuschen unterbun­ den werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die jeweils inneren oder äußeren U-Profile der Ringe oder Bänder mit einer die Profilränder radial überragenden Auskleidung bzw. die jeweils nach radial außen und/oder innen gerichteten Stege mit einer Umkleidung aus dauer­ elastischem, gepreßtem Material versehen sind derart, daß die radialen Enden der Auskleidungen bzw. die radial vor­ stehenden Mitten der Umkleidungen unter Vorspannung mit dem an ihnen anliegenden Teil des nächsten Ringes bzw. Bandteiles in Berührung sind. Dabei kann das Material der Auskleidungen bzw. Umkleidungen aus Metall oder Keramik in Form von aus Drähten, Fäden oder Fasern gebildeten Ge­ stricken, Geflechten, Vliesen oder dergleichen bestehen. Nachfolgend wird der Einfachheit halber nur noch von Metalldrahtgestricken gesprochen, ohne daß dadurch die vorgenannten Variationsmöglichkeiten ausgeschlossen sein sollen.

Diese Maßnahmen haben die Wirkung, daß jeweils benachbar­ te Ringe bzw. Bandwindungen nur über die Umkleidung bzw. Auskleidung aus gepreßtem Drahtgestricke miteinander in Berührung sind. Dadurch ist für jede Stellung des Lei­ tungselementes zwischen gestreckter und gestauchter Lage keine unmittelbare Berührung benachbarter Teile möglich, so daß auch keine Klappergeräusche auftreten können. Diese werden vielmehr durch das Metalldrahtgestricke ge­ dämpft.

Das Metalldrahtgestricke dämpft aber auch den gegenseiti­ gen Anschlag benachbarter Teile bei Erreichen der Streck­ lage bzw. Stauchlage oder dann, wenn das Leitungselement gebogen wird, so daß auch diese Bewegungen, sollten sie beispielsweise ruckartig erfolgen, nicht zu einem harten Anlaufen führen können.

Dadurch, daß für die Dämpfungsmittel Metalldrahtgestricke verwendet wird, ergibt sich für das Leitungselement außerdem eine äußerst hohe Hitzebeständigkeit, wie sie beispielsweise bei Verwendung in Abgasanlagen von Kraft­ fahrzeugen erforderlich ist. Hier ist also durch die Dämpfungsmittel der Lebensdauer des Leitungselementes keine Grenze gesetzt.

Vorteilhaft kann es sein, daß die mit einer Auskleidung gegebenenfalls unter Vorspannung in Berührung kommenden Stege eine axial gerichtete Verlängerung aufweisen. Dadurch ergibt sich für diese Stege ein "weiches" Gleiten auf der jeweiligen Auskleidung, durch die an dieser Stelle eine besonders lange Lebensdauer erzielt werden kann, wobei natürlich auch hier der erfindungsgemäß ange­ strebte Dämpfungseffekt verbessert wird.

Zweckmäßig kann es sein, daß die Auskleidungen auf ihrem zur Achse des Leitungselementes parallelen Teil eine radiale Verdickung aufweisen. Eine solche Verdickung kann der Begrenzung der axialen Längenänderungsmöglichkeit des Leitungselementes dienen, wobei die so durch die Ver­ dickungen gebildeten Anschläge ebenfalls ein gedämpftes Anlaufen der sich über die genannte Auskleidung bewegen­ den Teile ergibt.

Um die Auskleidungen bzw. Umkleidungen für alle Fälle sicher an den sie tragenden Teilen festzulegen, kann es vorteilhaft sein, daß die Auskleidungen bzw. Umkleidungen mit dem sie tragenden Teil wenigstens örtlich fest, zum Beispiel durch Kleben oder Laser-Punktschweißen verbunden sind.

Soll schließlich durch die Auskleidungen bzw. Umkleidun­ gen auch eine Abdichtung zwischen den benachbarten, sich gegeneinander bewegenden Teilen gegeben sein, so kann nach der Erfindung vorgesehen werden, daß die Auskleidun­ gen bzw. Umkleidungen mit einem Füllstoff aus Graphit und/oder Glimmer versehen sind.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungs­ formen, die auf der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 bis 3 Aufbau und Herstellung eines Leitungsele­ mentes aus ringförmigen Gliedern im Axial­ schnitt;

Fig. 4 eine Abwandlung des Gegenstandes gemäß Fig. bis 3 im Ausschnitt eines Axialschnittes eines Leitungselementes;

Fig. 5 den Gegenstand gemäß Fig. 1 bis 3 in einem ver­ größerten Ausschnitt;

Fig. 6 eine weitere Abwandlung des Gegenstandes gemäß Fig. 1 bis 3 in einem Ausschnitt eines Axial­ schnittes durch ein Leitungselement sowie

Fig. 7 und 8 den Fig. 1 bis 6 entsprechende Baufor­ men angewendet auf ein durch Wickeln eines S-förmig profilierten Bandes hergestelltes Leitungselement.

Die Fig. 1 bis 3 und 5 zeigen ein Stück eines Lei­ tungselementes, das aus inneren Metallringen 1 und äuße­ ren Metallringen 2 hergestellt ist. Die Metallringe haben U-förmigen Querschnitt. Dabei sind die Endstege 3 der inneren Ringe nach radial außen und die Endstege 4 der äußeren Ringe nach radial innen gerichtet. Die Ringe sind so ineinandergeschachtelt, daß sich die Endstege 3, 4 be­ nachbarter Ringe hintergreifen.

In die inneren Ringe 1 sind Auskleidungen 5 aus gepreßtem Drahtgestricke eingesetzt, die ebenfalls im wesentlichen U-förmigen Axialquerschnitt aufweisen. Die Auskleidungen 5 überragen die Endstege 3 der inneren Ringe in Radial­ richtung nach außen, so daß die äußeren Ringe 2 auf diesen überragenden Teilen der Auskleidungen unter Vor­ spannung sitzen können.

Etwa auf der Längsmitte in Axialrichtung gesehen weisen die Auskleidungen 5 eine Verdickung 6 auf, die dazu dient, die axiale Beweglichkeit der äußeren Ringe 2 in gedämpfter Form zu beschränken.

Wird das Leitungselement gemäß Fig. 1 gegenüber der Dar­ stellung gestreckt, so kommen die Endstege 4 im Bereich der Endstege 3 ebenfalls in Anlage an die Auskleidungen 5, so daß auch dort eine Anschlagdämpfung vorhanden ist.

Die Herstellung solcher landläufig als Gliederschläuche bezeichneten Leitungselemente geschieht folgendermaßen: Gemäß Fig. 1 ist das rechte Ende eines äußeren Ringes 2 noch frei. In dieses Ende wird ein zunächst mit reduzier­ tem Durchmesser hergestellter innerer Ring 1 mit aufge­ preßter Auskleidung 5 eingeschoben, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Danach wird dieser Ring durch entspre­ chende Werkzeuge radial aufgeweitet, wobei auf ihn vorher der nächstfolgende äußere Ring 2 aufgesetzt wurde, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist.

Fig. 4 zeigt eine Variante. Hier sind wiederum innere Ringe 7 mit Endstegen 8 und äußere Ringe 9 mit Endstegen 10 miteinander in Eingriff gebracht, wobei die inneren Ringe 7 mit Auskleidungen 11 der anhand der Fig. 1 bis 3 und 5 beschriebenen Art versehen sind, die bei 12 die Endstege 8 radial überragen so, daß sie unter Vorspannung mit dem sich axial erstreckenden Bereich der Ringe 9 in Berührung sind. Unterschiedlich ist hier, daß die Endste­ ge 10 der Ringe 9 noch eine axiale Verlängerung 13 auf­ weisen, die gegebenenfalls unter radialer Vorspannung auf der Auskleidung 11 sitzt, so daß durch Reibung eine zu­ sätzliche Dämpfung entsteht, ferner ein "weiches" Gleiten auf der Auskleidung 11 im Sinne einer Erhöhung der Lebensdauer gegeben ist und schließlich der axiale Be­ wegungsspielraum des Leitungselementes beim Stauchen ein­ schränkbar ist.

Eine weitere Variante zeigt Fig. 6. Auch hier sind wiederum innere Ringe 14 mit Endstegen 15 und äußere Rin­ ge 16 mit Endstegen 17 vorhanden. Zur Erzielung der Dämp­ fung sind in diesem Falle die Endstege 15 der inneren Ringe 14 mit Umkleidungen 18 aus gepreßtem Drahtgestricke versehen, auf denen der sich axial erstreckende Teil der äußeren Ringe 16 mit Vorspannung aufsitzt. Die Wirkung dieser Umkleidungen 18 entspricht der Wirkung der vorher beschriebenen Auskleidungen.

Für alle anhand der Fig. 1 bis 6 beschriebenen Ausfüh­ rungsformen besteht natürlich gleichermaßen die Möglich­ keit, nicht die inneren Ringe, sondern die äußeren Ringe mit einer entsprechenden Auskleidung aus Drahtgestricke zu versehen. Um die Auskleidungen bzw. Umkleidungen für alle Fälle an den sie tragenden Teilen sicher festzule­ gen, kann eine Punktverschweißung 19 vorgenommen werden, wie sie beispielhalber in Fig. 4 dargestellt ist.

Leitungselemente der anhand der Fig. 1 bis 6 beschrie­ benen Art können anstatt aus einzelnen Ringen auch konti­ nuierlich durch Aufeinanderwickeln zweier U-förmig profi­ lierter Bänder hergestellt werden. Ein inneres Band würde dann an die Stelle der inneren Ringe treten und ein äuße­ res Band entsprechend der Profilierung an die Stelle der äußeren Ringe. Hierbei würden dann die Auskleidungen bzw. Umkleidungen ebenfalls in Form entsprechender Drahtge­ strickebänder kontinuierlich mit ein- bzw. aufgewickelt werden.

Für eine solche kontinuierliche Herstellung eines Lei­ tungselementes besteht jedoch auch die Möglichkeit, mit nur einem Band auszukommen, indem praktisch ein innerer Ring und ein benachbarter äußerer Ring zu einer S-förmi­ gen Profilierung zusammengefaßt werden. Beispiele hierfür zeigen die Fig. 7 und 8, wobei aber hier grundsätzlich die Anwendung sämtlicher anhand der Fig. 1 bis 6 ge­ schilderter Bauformen gleichermaßen möglich ist.

Hiernach weist das S-Profil eines Bandes 20 einen radial innen liegenden Abschnitt 21 und einen radial außen liegenden Abschnitt 22 auf. Der radial innen liegende Ab­ schnitt 21 hat randständig einen nach radial außen ge­ richteten Endsteg 23, während der radial außen liegende Abschnitt 22 einen nach radial innen gerichteten Endsteg 24 aufweist.

Die radial innen liegenden Abschnitte 21 sind wiederum mit einer Auskleidung 25 aus gepreßtem Drahtgestricke versehen, die den Endsteg 23 in Radialrichtung überragt, so daß darauf der sich axial erstreckende Teil des Ab­ schnittes 22 unter Vorspannung sitzt und gleitet. Selbst­ verständlich kann auch bei dieser Ausführungsform anstel­ le einer Auskleidung 25 für den innen liegenden Abschnitt 21 eine entsprechende Auskleidung für den außen liegenden Abschnitt 22 vorgesehen werden.

Der Gegenstand gemäß Fig. 8 zeigt die Anwendung des Ge­ genstandes gemäß Fig. 6 auf ein Leitungselement, das aus einem S-förmig profilierten Band gewickelt ist. Hier sind die Endstege 23 und 24 je mit einer Umkleidung 28, 29 versehen, die für die Dämpfung von Anschlägen der End­ stege gegeneinander bzw. gegen den die Abschnitte 21 und 22 verbindenden Mittelsteg 30 bei Erreichen der Streck- bzw. Stauchlage des Leitungselementes sorgen.

Auch bei den Gegenständen gemäß Fig. 7 und 8 können selbstverständlich die Auskleidungen bzw. Umkleidungen wieder durch Punktschweißen oder dergleichen am Profil­ band aus Metall festgelegt werden.

Schließlich kann bei allen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen zusätzlich auch eine Abdichtung des Leitungselementes vorgenommen werden, in dem die Ausklei­ dungen bzw. Umkleidungen vor dem Formpressen des Metall­ drahtgestrickes mit einem Füllstoff aus Graphit und/oder Glimmer versehen werden.

Claims (6)

1 . Leitungselement aus Metall für Abgasanlagen, herge­ stellt durch Ineinanderschachtel n von abwechselnd inneren und äußeren ringförmigen Gliedern mit im wesentlichen U-förmigem Axialquerschnitt bzw. hergestellt durch schrau­ bengangförmiges Aufeinanderwickeln unter gegenseitigem Axialversatz eines inneren und eines äußeren, im wesent­ lichen U-förmig profilierten Bandes, wobei jeweils die Endstege des inneren U-Profils im wesentlichen nach radial außen und die Endstege des äußeren U-Profils im wesentlichen nach radial innen gerichtet sind, oder her­ gestellt durch schraubengangförmiges Winkeln eines S-för­ mig profilierten Bandes mit an der radial innen liegenden Bandkante im wesentlichen nach radial außen und an der radial außen liegenden Bandkante im wesentlichen nach radial innen gerichtetem Endsteg, wobei sich die Endstege benachbarter Ringe bzw. Bandkanten hinterhaken, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils inneren (1, 7, 14, 21) oder äußeren (2, 9, 16, 22) U-Profile der Ringe oder Bänder mit einer die Profilränder radial überragenden Auskleidung (5, 11, 25) bzw. die jeweils nach radial außen und/oder innen gerich­ teten Stege (15, 17, 23, 24) mit einer Umkleidung (18, 28, 29) aus dauerelastischem, gepreßtem Material versehen sind derart, daß die radialen Enden der Auskleidungen bzw. die radial vorstehenden Mitten der Umkleidungen unter Vorspannung mit dem an ihnen anliegenden Teil des nächsten Ringes bzw. Bandteiles in Berührung sind.

2. Leitungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Auskleidungen bzw. Umkleidungen aus Metall oder Keramik in Form von aus Drähten, Fäden oder Fasern gebildeten Gestricken, Geflechten, Vliesen oder dergleichen besteht.

3. Leitungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Auskleidung (11) gegebenenfalls unter Vorspannung in Berührung kommenden Stege (10) eine axial gerichtete Verlängerung (13) aufweisen.

4. Leitungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidungen (5) auf ihrem zur Achse des Leitungselementes parallelen Teil eine radiale Verdickung (6) aufweisen.

5. Leitungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidungen (5, 11, 25) bzw. Umkleidungen (18, 28, 29) mit dem sie tragenden Teil wenigstens örtlich fest, zum Beispiel durch Kleben oder Laser-Punktschweißen (19) verbunden sind.

6. Leitungselement nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidungen (5, 11, 25) bzw. Umkleidungen (18, 28, 29) mit einem Füllstoff aus Graphit und/oder Glimmer versehen sind.