DE60030161T2

DE60030161T2 - Kanal für automobilflüssigkeit

Info

Publication number: DE60030161T2
Application number: DE60030161T
Authority: DE
Inventors: Jerôme GUIPPE; Pierre Milhas
Original assignee: Nobel Plastiques SA
Current assignee: Nobel Plastiques SA
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2020-12-01
Also published as: EP1246719B1; DE60030161D1; ATE336363T1; BR0016255A; ES2269210T3; FR2802272A1; FR2802272B1; EP1246719A1; JP2003516501A; US6581643B2; MXPA02005403A; JP3683857B2; WO2001042005A1; AU2180901A; US20020179170A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rohr bzw. eine Leitung, die dazu bestimmt ist, ein Kraftfahrzeugfluid und insbesondere eine Kühlflüssigkeit in beispielsweise einer Wärmekraftmachine (mit innerer Verbrennung) zu transportieren.
Der bis zum heutigen Tag bekannte Stand der Technik umfasst:

– die Schläuche aus Kautschuk (EPDM), die je nach Druckpegel und/oder den Temperaturen des in ihnen zirkulierenden Fluids armiert sind oder nicht,
– die metallenen Rohre, die von Schläuchen aus Kautschuk (EPDM) überzogen und mit denselben verbunden sind und ein Absorbieren der vom Motor hervorgerufenen Auslenkungen und Schwingungen ermöglichen; diese Schläuche aus Kautschuk werden insbesondere im Bereich von Verbindungen der Schläuche mit Elementen wie z. B. dem Motor, dem Kühler, dem Expansionsgefäß usw. eingesetzt. Der Nachteil dieser Systeme liegt in der großen Masse der Rohrleitungen aufgrund des Vorhandenseins von metallenen Rohren, in einer relativ hohen Steifigkeit des Systems sowie in den Korrosionsproblemen der metallenen Rohre trotz des auf diesen angebrachten Überzugs;
– die starren thermoplastischen Leitungen aus nur einer Schicht, wie z. B. Polyamid (insbesondere PA66), verstärkt mit Glasfasern; diese Leitungen sind sehr starr und haben folglich den Nachteil, dass sie Schwingungen übertragen und aufgrund dieser Schwingungen sowie der Zirkulation des Fluids, das durch sie hindurchläuft, eine Geräuschquelle darstellen.
– die thermoplastischen Leitungen, die verschiedene starre und flexible Abschnitte umfassen, um die vom Motor hervorgerufenen Schwingungen und Auslenkungen zu absorbieren; jedoch müssen die flexiblen Abschnitte mit einer Struktur verstärkt werden, die sowohl ihre radiale Ausdehnung als auch ihre axiale Dehnung einschränkt; die flexiblen Abschnitte werden entweder einstückig mit den starren Abschnitten ausgebildet oder getrennt von denselben und dann mit diesen starren Abschnitten verschweißt. Der Nachteil dieser Technik liegt im wesentlichen in seiner Komplexität und in der großen Anzahl von Arbeitsgängen.
– Leitungen aus mehrschichtigem synthetischem Material, ganz oder nur teilweise thermoplastisch, wobei im letzteren Fall der thermoplastische Abschnitt die innere Schicht der Leitung bildet; der Nachteil einer solchen Leitung liegt darin, dass sie nur schwer oder gar nicht mit den heutigen starren Ansatzstücken (z. B. einem Sägezahnstutzen) verbindbar ist, was die Verwendung eines Zwischenverbindungsstück erforderlich macht.

Um die Nachteile des Standes der Technik zu umgehen, wird erfindungsgemäß eine Leitungsstruktur zum Transport eines Fluids vorgeschlagen, das in den Kraftfahrzeugmotoren fließt, und insbesondere einer Kühlflüssigkeit, wobei die Leitungsstruktur ferner einem besonders strengen Pflichtenheft genügt und dies unter optimalen wirtschaftlichen Produktionsbedingungen. In der Tat ist es erforderlich, dass diese Art von Leitung auf einfache und folglich wirtschaftliche Weise hergestellt werden kann, dass sie weiterhin eine gewisse Steifigkeit besitzt, die ihr insbesondere ermöglicht, die vor ihrer Endmontage verliehenen Formen beizubehalten, dass sie sehr hohe Leistungen hinsichtlich der Permeabilität hat und insbesondere viel höhere als die der Leitungen aus Kautschuk, die bis heute verwendet werden, und dass schließlich diese mehrschichtige Struktur dazu geeignet ist, Montagekräften der Art Aufpressen standzuhalten, ohne dass sich die verschiedenen Schichten, aus denen sie gebildet ist, unter der Wirkung dieser Kräfte voneinander lösen.
Zu diesem Zweck ist das Ziel der Erfindung folglich eine Leitung zum Transport eines Kraftfahrzeugfluids, wie z. B. eine Kühlflüssigkeit, wobei die Leitung umfasst:

– eine Innenschicht, die innerste der Leitung, aus vulkanisiertem Elastomer,
– eine Außenschicht aus thermoplastischem Material, das gegenüber der Kühlflüssigkeit chemisch widerstandsfähig ist und ihr gegenüber eine gute Undurchlässigkeit hat, wobei das Material der Außenschicht (2) dazu geeignet ist, warmgeformt zu werden, und die Außenschicht eine Dicke hat, die dazu geeignet ist, der Leitung eine Steifigkeit zu verleihen, die ihr ermöglicht, eine durch Warmformen verliehene Form beizubehalten,
– eine Zwischenschicht eines Bindemittels aus einem Material, das mit dem der Innenschicht und der Außenschicht kompatibel gemacht wurde.

Zusätzlich dazu, dass sie dem oben erwähnten Pflichtenheft auf zufriedenstellende Weise genügt, ermöglicht eine derartige Struktur das Herstellen von Leitungen, die an die mechanischen Leistungen, die man ihnen abverlangt, angepasst sind. So hat die Innenschicht aus vulkanisiertem Elastomer eine Dicke, die beispielsweise an die Abmessungen der Profile auf den starren Anschlussstutzen, auf die die Leitung aufgepresst wird, angepasst ist. Ebenso wird die Dicke der Außenschicht aus Thermoplast abhängig von der mehr oder weniger großen Steifigkeit gewählt, die man für die Leitung haben will, eine Steifigkeit, die kompatibel sein wird mit den Auslenkungs- und Schwingungspegeln, die auftreten werden, wenn die Leitung in dem Fahrzeug installiert wird. Die Dicke der Zwischenschicht wird zwischen einem Zehntel und einem Dreissigstel Millimeter liegen, wobei diese Schicht keine mechanische Funk tion hat, sondern eine einfache Funktion der Verbindung der beiden Schichten, von denen sie umgeben ist.
In einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leitung wird das vulkanisierte Elastomer der Innenschicht unter den Bestandteilen EPDM (Polyolefinelastomer), Nitril-PVC, CSM (chlorsulfoniertes Polyethylen) ausgewählt.
Die Außenschicht wird unter den Polyamiden PA6, PA66, PA12 ausgewählt. Dieses äußere Polyamid kann vorteilhafterweise mit Glasfasern verstärkt sein.
Und schließlich ist die zur Verbindung vorgesehene Zwischenschicht ein Produkt auf Ethylen-, Acrylester- und Maleinsäureanhydridbasis.
In einer zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Leitung ist die oben genannte Basisstruktur, nämlich eine Elastomerschicht, eine thermoplastische Schicht und ein dazwischen befindliches Bindemittel, von einer vulkanisierten Elastomerschicht überzogen, die mit der thermoplastischen Schicht der Art Polyamid über eine Zwischenverbindungsschicht der zuvor beschriebenen Art verbunden ist.
Der Vorteil dieses Überzugs liegt hauptsächlich in der Tatsache, dass die Leitung gegenüber der äußeren Atmosphäre einen flexiblen Überzug aufweist, der den Lärm und die Stöße dämpft und aufgrund seiner vulkanisierten elastomeren Natur eine dreidimensional vernetzte Struktur besitzt, was den Vorteil hat, dass die Leitung eine ausreichend hohe Feuerfestigkeit bietet, schon allein durch die Tatsache, dass diese Struktur unter der Wirkung der Hitze nicht in sich selbst zusammenbricht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Studium der folgenden beispielhaften Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher, in denen zeigen:
1 einen schematischen Querschnitt durch eine Leitung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 einen schematischen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leitung.
In dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die erfindungsgemäße Leitung, die dazu bestimmt ist. einen Abschnitt eines Motorkühlkreises zu bilden, eine Innenschicht 1 aus vulkanisiertem Elastomer, deren Stärke in der Größenordnung von 50 bis 80% der Gesamtstärke der Leitung liegt. Beispielhaft werden die Materialien angeführt, die sich zur Herstellung dieser Innenschicht eignen: es handelt sich um Ehylen-Propylen EPM, EPDM, Nitrilgummi NBR, Polyacryl-Kautschuk ACM, Nitril-PVC NBR/PVC, mit Wasserstoff behandelter Nitrilgummi HNBR, Ethylen-Akrylat-Kautschuk AEM, Silikon MVQ, Fluorkohlenstoff-Kautschuk FPM, Fluorsilikon FMQ, Isobutyl-Isopren-Kautschuk IIR, Isopren-Kautschuk IR, Styrol-Butadien-Kautschuk SBR, Epichlorhydrin-Kautschuk EO-ECO, Polychloropren-Kautschuk CR, Chlorsulfonyl-Polyethylen-Kautschuk CSM, chlorierter Polyethylen-Kautschuk CPE usw. Diese Elastomerschicht hat zwei Hauptaufgaben, nämlich einerseits eine hohe Verformbarkeit zu gestatten, während gleichzeitig bei der Verbindung einer erfindungsgemäßen Leitung mit einem Element, das mit einem starren Anschlussstutzen versehen ist, ein enger Kontakt mit solchen Anschlussstutzen nach Art einer Tülle oder mit einem Sägezahnprofil erhalten bleibt, und andererseits einen Dämpfer für Schwingungen zu bilden, denen die erfindungsgemäße Leitung ausgesetzt sein könnte, wobei diese Schwingungen einen äußeren oder einen inneren Ursprung haben können, wie z. B. Wasserschläge oder andere heftige Veränderungen im Fluss der Flüssigkeit, die durch die Leitung transportiert wird.
Die Außenschicht 2 der erfindungsgemäßen Leitung ist eine Schicht aus Polyamid und vorzugsweise aus Polyamid 66, Polyamid 6, beide entsprechend den mechanischen Leistungen, die man von der Leitung erwartet, mit Glasfasern verstärkt oder nicht, oder aus Polyamid 12. Ebenso kann man ein thermoplastisches Material wählen, das einer bestimmten Anzahl von Merkmalen entspricht, die die Prüfkriterien "Klasse C" für die Gesamtheit der Kraftfahrzeugflüssigkeiten in Versuchen, die von den Kraftfahrzeugherstellern normiert wurden, erfüllen. Die Stärke dieser Außenschicht macht ungefähr den Rest zu 100% der Gesamtstärke ab der Stärke der Innenschicht aus. Denn die Differenz, die zwischen der Gesamtstärke und der Summe dieser beiden Stärken vorhanden ist, ist der Zwischenverbindungsschicht 3 vorbehalten (von 1 bis 3/10 mm), wobei diese Zwischenschicht aus einem Material ist, das mit den Materialen der Schichten 1 und 2 kompatibel gemacht wurde und insbesondere ein Produkt auf Ethylen-, Acrylester- und Maleinsäureanhydridbasis ist, das im Handel beispielsweise unter der Marke LOTADER erhältlich ist.
Die Herstellung eines solchen Produktes ist leicht, da sie durch Koextrusion der einzelnen Schichten umgesetzt werden kann.
In einer in 2 gezeigten Ausführungsvariante kann die Basisstruktur der 1 von einer weiteren Schicht 4 aus vulkanisiertem Elastomer von der gleichen Art, wie sie für die Schicht 1 identifiziert wurde, überzogen sein, die mit der Schicht 2 über eine Verbindungsschicht 5 verbunden ist, von der gleichen Art wie die oben beschriebene Schicht 3. Diese Art von flexiblem Überzug verleiht der so konstruierten Leitung verschiedene Qualitäten. Einerseits fühlt sie sich angenehm an und entspricht den Wünschen der Automobilhersteller. Andererseits stellt diese flexible Schicht insofern ein Lärmschutzelement dar, als sie die Stöße und die Schwingungen dämpft, denen diese Leitung von außen ausgesetzt wird. Drittens weist eine vulkanisierte Elastomerstruktur eine dreidimensionale Vernetzung auf, die einen Faktor der Verbesserung der Feuerfestigkeit der Leitung darstellt, da diese Struktur aufgrund dieser dreidimensionalen Vernetzung unter Hitze nicht dazu neigt, in sich zusammenzubrechen.
Die erfindungsgemäße Leitung weist selbstverständlich den Vorteil auf, dass sie dank ihrer warmverformbaren thermoplastischen Schicht 2 warmverformt werden kann. Darüber hinaus stellt die Innenschicht aus Elastomer für das Thermoplast zum Zeitpunkt der Warmverformung eine Art von Träger für die Schicht aus Polyamid dar, wodurch eine Knickung der Leitung vermieden werden kann. Schließlich wird noch angemerkt, dass die der Einheit zum Zeitpunkt der Warmverformung zugeführte Wärme zur Vulkanisierung der Innenschicht und/oder der Außenschicht beiträgt.
Die Leitung der Erfindung eignet sich für zahlreiche Kraftfahrzeugflüssigkeiten (Bremsflüssigkeiten oder Hydraulikflüssigkeiten für die Servolenkung usw.).

Claims

Transportleitung für ein Kraftfahrzeugfluid, insbesondere Kühlflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: – eine Innenschicht (1), die innerste der Leitung, aus vulkanisiertem Elastomer, – eine Außenschicht (2) aus thermoplastischem Material, das gegenüber der Kühlflüssigkeit chemisch widerstandsfähig ist und ihr gegenüber eine gute Undurchlässigkeit hat, wobei das Material der Außenschicht (2) dazu geeignet ist, warmgeformt zu werden, und die Außenschicht eine Dicke hat, die dazu geeignet ist, der Leitung eine Steifigkeit zu verleihen, die ihr ermöglicht, eine durch Warmformen verliehene Form beizubehalten, – eine Zwischenschicht (3) eines Bindemittels aus einem Material, das mit dem der Innenschicht und der Außenschicht kompatibel gemacht wurde.
Transportleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vulkanisierte Elastosmer der Innenschicht unter den Bestandteilen EPDM (Polyolefinelastomer), Nitril-PVC, CSM (chlorsulfoniertes Polyethylen) ausgewählt wird.
Leitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht unter den Polyamiden PA6, PA66, PA12 ausgewählt wird.
Leitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Polyamid mit Glasfasern gefüllt ist.
Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein Produkt auf Ethylen-, Acrylester- und Maleinsäureanhydridbasis ist.
Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Überzugsschicht (4) aus vulkanisiertem Elastomer umfasst, welche die Schicht (2) aus thermoplastischem Material überzieht und mit dieser über eine Zwischenschicht (5) eines Bindemittels aus einem Material verbunden ist. das mit der Überzugsschicht (4) und der Schicht (2) aus thermoplastischem Material kompatibel gemacht wurde.