DE69721720T2

DE69721720T2 - Flexibles Wellrohr zur Abgasrohrentkopplung im Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE69721720T2
Application number: DE69721720T
Authority: DE
Inventors: Tony Ballone; Gian Luigi Capra; Barbara Caricchi
Original assignee: Flexider Srl
Current assignee: Flexider Srl
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1997-02-25
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2017-02-26
Also published as: ATE239862T1; EP0860590B1; ES2195106T3; DE69721720D1; EP0860590A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine flexible Röhrenleitung mit einer gerieften Wand zum Entkoppeln von Abgasleitungen von Fahrzeugen und noch genauer eine flexible Metallröhrenleitung, die angepasst ist, um bei der Verwendung zwischen der Abgas-Mehrfachleitung eines Fahrzeugmotors und dem Katalysator, der auf der Abgasleitung montiert ist, zwischengelagert zu sein.
Es ist bekannt, dass Fahrzeugmotoren bei Verwendung extrem starken Vibrationen unterliegen, insbesondere während starker Beschleunigungen und die Abgasleitungen sind wiederum ähnlichen Vibrationen unterworfen, welche insbesondere in der axialen Richtung während der Fahrt wirken; daher erfordert die Verbindung zwischen der Abgas-Mehrfachleitung des Motors und der Abgasleitung, welche an der Karosserie befestigt ist, ein intermediäres Entkopplungselement, um den Motor von dem angrenzenden Abschnitt der Abgasleitung zu isolieren, und zum Begrenzen der Gefahr des Bruchs der Abgasleitung.
Ein Entkopplungselement ist im Stand der Technik bekannt, welches durch eine flexible Muffe aufgebaut ist, die aus Blech hergestellt ist, welche gerieft ist, um einen Balg zu bilden; die Enden der Muffe sind an zwei Kragen angeschweißt, wovon wiederum einer direkt an die Abgas-Mehrfachleitung des Motors und der andere an den Katalysator angeschweißt ist, oder, allgemeiner, an die Abgasleitung; die Muffe ist auch mit einer äußeren Schutzmuffe oder Hülle aus Stahldrähten oder Bändern, wie in JP 03105012A, versehen; dieses Entkopplungselement, obwohl es eine gute Abdichtung gegen Lecken von Abgasen aufweist und eine hohe axiale Flexibilität aufweist, ist ziemlich laut aufgrund der Wirbelbewegung des Gases, das durch es hindurch fließt, und weist seine eigene kritische Resonanzfrequenz auf, so dass es leicht beim Gebrauch in Resonanz gerät mit dem Risiko, dass die Muffe aufgrund von Ermüdungserscheinungen vorzeitig brechen wird. Das Problem wird nicht durch die Struktur, die in EP 0 305 891 A1 gezeigt ist, gelöst.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine flexible Entkopplungsröhrenleitung zum Verbinden der Abgas-Mehrfachleitung eines Fahrzeugmotors mit einem Katalysator-Dämpfer vorzusehen, der auf der Abgasleitung montiert ist, wobei die Röhrenleitung frei von den Problemen ist, die bei ähnlichen bekannten Ausführungsformen in Kauf genommen werden, und welche sowohl eine effektive gasdichte Abdichtung für die Abgase vorsieht als auch das Abgassystem verlässlicher macht, und den Komfort innerhalb des Fahrzeuges verbessert.
Noch genauer ist es ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine flexible Entkopplungsröhrenleitung vorzusehen, welche eine deutliche Kapazität aufweist, um Vibrationen und Geräusche außerhalb oder innerhalb des Fahrzeugs zu dämpfen und eine hohe Resistenz gegen mechanische und thermische Stressbelastungen aufweist, während sie eine axiale Flexibilität aufrecht erhält, die zumindest vergleichbar mit denjenigen ist, die in Modellen, die gegenwärtig im Stand der Technik verfügbar sind.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung erreicht, welche eine flexible Röhrenleitung mit einer gerieften Wand betrifft, wie in Anspruch 1 beansprucht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das flexible röhrenförmige Element sowohl extern als auch intern mit zwei jeweiligen Metalldrahtmuffen abgedeckt.
Diese und andere Charakteristika der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen offensichtlicher werden, die mittels eines nicht einschränkenden Beispiels angegeben sind, mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen, in welchen:
1 ein schematischer teilweiser Längsschnitt ist, der auf der Achse einer flexiblen Röhrenleitung aufgenommen ist, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gebildet ist;
2 bis 6 Teile der flexiblen Röhrenleitung der 1 im Schnitt zeigen und auf einem vergrößerten Maßstab und verschiedene Anwendungen der Stahldrahtmuffe darstellen.
Mit Bezug auf 1 ist eine flexible Röhrenleitung gemäß der Erfindung, welche teilweise im Schnitt gezeigt ist, mit 1 gekennzeichnet und ist angepasst, um bei der Verwendung zwischen der Abgas-Mehrfachleitung des Fahrzeugmotors (z. B. eines bekannten Fahrzeugs) zwischengelagert zu werden und ein Katalysator-Dämpfer, der auf einer Abgasleitung montiert ist, der nicht in den Zeichnungen gezeigt ist.
Die flexible Röhrenleitung 1 ist durch eine geriefte innere Röhre 2 in der Form eines Balgs aufgebaut, welche in zwei zylindrischen Endabschnitten 3 und 4 endet; die Röhre 2 kann eine einzige Wand aufweisen, die aus einem einzigen Streifen 5 eines Blechs geeigneter Dicke hergestellt ist, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl mit guter Resistenz gegenüber mechanischem und thermischem Ermüdungsstress, oder des Multiwandtyps (z. B. mit zwei Wänden), der aus mehreren Streifen 5 identischer Dicke oder verschiedener Dicken gebildet ist, wie in EP 7799417A in Namen des gleichen Anmelders beschrieben ist; der/jeder Streifen 5 wird zuerst gefaltet und längs in einen Zylinder geschweißt, um so eine kontinuierliche einheitliche Einzel- oder Multiwand-Röhrenleitung zu bilden, die durch so viele wie mögliche dicht angrenzende konzentrische Röhrenleitungen gebildet ist, während dort Startstreifen vorhanden waren; dann wird die röhrenförmige Einzel- oder Multiwand-Röhrenleitung heiß-deformiert, mit axialer Kompression, um eine Reihe von umfänglichen Riefen oder Grate 6 zu bilden, welchen entsprechende umfängliche Aussparungen 7 eingeschaltet sind, die durch laterale Wände 8 definiert sind, welche anfänglich eben und radial sind.
Die Röhre 2 wird zumindest durch eine röhrenförmige Muffe 9 abgedeckt, welche per se bekannt ist, welche aus Metalldrähten 10 hergestellt ist, und welche eine Länge ungefähr gleich der Gesamtlänge der gerieften Röhre 2 aufweist, wobei die Muffe 9 lokal in Übereinstimmung mit den zwei Endabschnitten 3 und 4 deformiert ist, um so an den Endabschnitten 3 und 4 selbst zu haften.
Zwei ringförmige zylindrische Muffen 11 werden in die Endabschnitte 3 und 4 der gerieften Röhre 2 eingeschoben, um Versteifungs- und Verstärkungselemente für die Endabschnitte 3, 4 der Röhre 2 zu bilden, um ihre Verbindung mit der Mehrfachleitung an einem Ende und an den Katalysator-Dämpfer an dem anderen zu erleichtern.
Die radial gelagerten Enden der ringförmigen Muffen 11, der gerieften Röhre 2 und der Drahtmuffe 9 werden innerhalb eines äußeren zylindrischen Kragens 12 geklemmt, welcher erwärmt und kraftschlüssig auf ihnen aufgebracht wird und geschweißt am freien Ende mit einer kontinuierlichen kreisförmigen Schweißnaht 14, um so eine gasdichte Abdichtung zu erhalten und ein Lecken von Gas zwischen den verschiedenen Bauteilen zu verhindern.
Solche gerieften Röhren sind extrem flexibel, insbesondere in der axialen Richtung, und vibrieren daher leicht, wenn sie Vibrationen mit ihrer kritischen Resonanzfrequenz unterliegen, wobei die Vibrationen, falls sie nicht geeigneterweise gedämpft werden, einen vorzeitigen Bruch des Bauteils bewirken können aufgrund von Ermüdung während der Verwendung.
Überraschenderweise ist durch Experiment herausgefunden worden, dass, falls während des Zusammenbaus die Maschen der Drahtmuffe 9 in eine, einige oder alle der Aussparungen 7 eingeführt werden, die durch die Riefen 6 der flexiblen Röhre 2 definiert sind, so dass die Maschen zwischen den gegenüberliegenden Wänden 8 von zumindest zwei angrenzenden Riefen 6 geklemmt werden, die Re soanzfrequenz der flexiblen Röhre 2 selbst geändert wird, was in einer Nettoverminderung der Vibrationen resultiert; dies bewirkt eine Nettoverbesserung in der Ermüdungsstärke der Röhrenleitung 1 hinsichtlich mechanischem Stress, der durch die starken kontinuierlichen Vibrationen verursacht wird, die durch den Motor induziert werden und die zylindrischen wiederkehrenden Wärmestressbelastungen, mit einer konsequenten Verbesserung in der Verlässlichkeit des Abgassystems bei der Verwendung.
Eine deutliche Verbesserung ist auch herausgefunden worden, sowohl außerhalb als auch innerhalb des Fahrzeugs, in der Dämpfung von Vibrationen und Lärm, welche durch Gase produziert werden, welche durch die flexible Röhrenleitung 1 fließen.
Diese überraschenden Vorteile der Entdeckung der vorliegenden Erfindung werden durch verschiedene Ausführungsformen der flexiblen Röhrenleitung 1 erhalten; 1 betrifft eine bevorzugte Ausführungsform der flexiblen Röhrenleitung 1, bei welcher die Außenseite der gerieften Röhre 2, entweder einzel- oder multigewandet, durch eine erste Drahtmuffe 9a abgedeckt ist, welche mit der äußeren peripheren Oberfläche der Balgröhre 2 zusammenwirkt, während eine zweite innere Drahtmuffe 9b mit der inneren peripheren Oberfläche der gerieften Röhre 2 zusammenwirkt; die äußere Muffe 9a wird in alle der Aussparungen 7 eingeführt, welche durch die Riefen 6 definiert sind, und ist vorzugsweise durch eine Metallhülle aufgebaut, die aus rostfreiem Stahldraht gestrickt ist, um verbundene Maschen 19 zu bilden, die schematisch im rechten Teil der 1 gezeigt sind; dieser Typ einer Metallhülle mit verbundenen Maschen ist extrem flexibel, da sie leicht in jeglicher Richtung gebogen und gestreckt werden kann, und als Einzelschicht oder in Multischichten verwendet werden kann, um ihre Dämpfkapazität zu erhöhen.
Die zweite innere Muffe 9b ist zylindrisch und deckt die radial innersten Oberflächen der Riefen 6 ab, welche verwendet wird, um die Abgase zu befördern, welche durch die Röhre 2 passieren.
Die zweite Drahtmuffe 9b ist vorzugsweise geflochten und aus zwei Gruppen 10a, 10b von Bändern oder Bündeln von parallelen Drähten, die abwechselnd verwebt sind, gebildet, um sich so gegenseitig in einem Winkel von zwischen 90° und 120° zu überkreuzen, wie im linken Teil der 1 gezeigt ist; die geflochtene Muffe ist im Allgemeinen steifer und kompakter als die gestrickte Hülle und aus diesem Grund ist sie schwieriger zu biegen und wird auf kleinere Winkel verbogen.
In den 2 und 3 werden nur einzelne Muffen verwendet, z. B. eine gestrickte Metallhülle; in 2 ist die Muffe 9a außerhalb der Röhre 2 angeordnet, um die periphere äußere Fläche davon zu schützen und wird tief in alle der Aussparungen 7 eingeführt, die durch die Riefen 6 definiert sind, welche sich im Wesentlichen zum Boden einer jeden Aussparung 7 erstrecken; in 3 ist andererseits die Muffe 9b innerhalb der flexiblen Röhre 2 angeordnet, um so die innere periphere Oberfläche davon zu schützen, und wird vollständig in die Aussparungen 7a eingeführt, die durch die inneren Flächen der Riefen 6 definiert sind, wobei sie direkt bis zum Boden dieser Aussparungen gedrückt wird.
In 4 werden zwei Drahtmuffen gleichzeitig verwendet, eine äußere 9a und eine innere 9b; die innere Muffe 9b ist vom Typ der verbundenen Maschen und wird in alle der Aussparungen 7a eingeführt, die innerhalb der Riefen 6 definiert sind, während die äußere 9a nicht in alle Aussparungen eingeführt wird, und geflochten sein kann oder vom Typ der verbundenen Maschen mit verschiedenen Schichten, da sie die Funktion des Schützens und Verstärkens der Röhre 2 hat.
Die Drahtmuffe 9 kann alternativ in nur einer oder einige der Aussparungen eingeführt werden, die durch die Riefen 6 definiert sind, entweder innerhalb oder außerhalb, wie in 5, welche zur Vereinfachung ihren Einschub in eine zentrale äußere Aussparung 7c zeigt und in zwei symmetrische laterale Aussparungen 7b.
Normalerweise werden die Riefen 6 im Blech 5 in zwei aufeinander folgenden Schritten gebildet. Im ersten werden die Riefen 6 mit geraden, radial parallelen lateralen Wänden 8 (2) gebildet; im zweiten Schritt werden die Riefen 6 dann zur Anpassung axial komprimiert, um den lateralen Wänden 8 eine typische Omega-Form (6) zu verleihen; falls die Maschen der Drahtmuffe 9 zwischen/in die Riefen 6 im ersten Schritt eingeführt werden, ist es möglich, sie durch die Aussparungen 7 (oder 7a) vollständig hindurchzustrecken, bis sie sehr dicht an ihren Anschlüssen 16 sind (2 bis 6); in dieser Position verbleiben die Maschen der Drahtmuffe, welche die äußeren Aussparungen 7 oder inneren Aussparungen 7a durchdringen, fest daran geklemmt nach dem Anpassschritt.
Die Maschen der Muffe 9 werden in die Aussparungen 7, 7a eingeführt, die durch die Riefen 6 definiert sind, mittels interner oder externer kammartiger Werkzeuge 17 mit Klingen (gezeigt in einer Kettenlinie in 2), oder durch Rollen, welche gegen die flexible Röhre 2 gedrängt werden in Übereinstimmung mit den Aussparungen 7, 7a.
Die Vorteile, die durch die vorliegende Erfindung erhalten werden, sind durch einen Vergleich eines Beispiels einer flexiblen Röhrenleitung gemäß der Erfindung mit einem weiteren Beispiel, das aus dem Stand der Technik genommen wurde, gezeigt, in welchen die äußere Oberfläche der gerieften Röhrenleitung durch eine gestrickte Metallhülle abgedeckt ist, die nicht zwischen den Riefen selbst eingeführt ist; wobei die Röhrenleitung der Erfindung entscheidend bessere Ergebnisse liefert hinsichtlich der dynamischen Leistung und Ermüdungsstärke bei allen Tests.

Claims

Flexible Röhrenleitung (1) mit einer gerieften Wand zum Entkoppeln von Abgasleitungen in einem Fahrzeugmotor, die ein flexibles röhrenförmiges Element (2) umfasst, das aus zumindest einer Blechplatte (5) hergestellt ist, die deformiert ist, um so das flexible röhrenförmige Element (2) in der Form eines Balgs durch das Schaffen einer Reihe von angrenzenden Riefen (6) darin zu bilden, und zumindest eine Muffe (9; 9a; 9b) aus verflochtenen Drähten, die eine periphere Oberfläche des röhrenförmigen Elements (2) abdeckt; wobei die Riefen (6) mit ihren jeweiligen Seitenwänden (8) eine Vielzahl von umfänglichen Aussparungen (7, 7a) definieren, die der verflochtenen Drahtmuffe gegenüberliegen, dadurch gekenn zeichnet, dass – die Riefen (6) ein Omega-förmiges Profil im Radialschnitt aufweisen, das durch die Seitenwände (8) definiert ist, welche geneigt sind; – die zumindest eine Drahtmuffe (9; 9a; 9b) Maschen aufweist, die vollständig in zumindest eine der umfänglichen Aussparungen (7, 7a) eindringen, die durch die Seitenwände (8) der Riefen (6) des röhrenförmigen Elements (2) definiert sind; – die Maschen der zumindest einen Drahtmuffe (9; 9a; 9b) vollständig in zumindest eine der umfänglichen Aussparungen (7) vor dem Verleihen des Omega-förmigen Profils an die Riefen (6) durch ihr axiales Komprimieren eingeführt worden sind, so dass die Maschen fest in zumindest einer der Aussparungen (7, 7a) geklemmt verbleiben.
Flexible Röhrenleitung (1) gemäß Anspruch 1, wobei die zumindest eine Drahtmuffe, welche eine äußere Drahtmuffe (9a) ist, die die äußere periphere Oberfläche des röhrenförmigen Elements (2) abdeckt, außerhalb des röhrenförmigen Elements (2) platziert ist.
Flexible Röhrenleitung (1) gemäß Anspruch 2, wobei die äußere Drahtmuffe (9a) vollständig in mehrere Aussparungen (7c, 7b) eindringt, die durch die Riefen (6) auf der äußeren peripheren Oberfläche des röhrenförmigen Elements (2) definiert sind, um so zwischen ihnen geklemmt zu sein.
Flexible Röhrenleitung (1) gemäß Anspruch 2, wobei die äußere Drahtmuffe (9a) vollständig in alle Aussparungen (7) eindringt, die durch die Riefen (6) auf der äußeren peripheren Oberfläche des röhrenförmigen Elements (2) definiert sind, um so zwischen ihnen geklemmt zu sein.
Flexible Röhrenleitung (1) gemäß Anspruch 1, wobei zumindest eine Drahtmuffe, welche eine innere Drahtmuffe (9b) ist, die die innere periphere Oberfläche des röhrenförmigen Elements (2) abdeckt, innerhalb des röhrenförmigen Elements (2) platziert ist.
Flexible Röhrenleitung (1) gemäß Anspruch 5, wobei die innere Drahtmuffe (9b) vollständig in verschiedene Aussparungen (7c, 7b) eindringt, die durch die Riefen (6) auf der inneren peripheren Oberfläche des röhrenförmigen Elements (2) definiert sind, um so zwischen ihnen geklemmt zu sein.
Flexible Röhrenleitung (1) gemäß Anspruch 5, wobei die innere Drahtmuffe (9b) vollständig in alle Aussparungen (7) eindringt, die durch die Riefen (6) auf der inneren peripheren Oberfläche des röhrenförmigen Elements (2) definiert sind, um so zwischen ihnen geklemmt zu sein.
Flexible Röhrenleitung (1) gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sie sowohl eine innere Drahtmuffe als auch eine äußere Drahtmuffe enthält, wobei zumindest eine von ihnen vollständig in mehrere oder alle Aussparungen (7) eindringt, die durch die Riefen (6) des röhrenförmigen Elements (2) definiert sind, um so zwischen ihnen geklemmt zu sein.
Flexible Röhrenleitung (1) gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Drahtmuffe (9; 9a; 9b) aus Bändern (10a; 10b) von parallelen Drähten gebildet ist, die so verflochten sind, um sich so abwechselnd zu überkreuzen.
Flexible Röhrenleitung (1) gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Drahtmuffe (9; 9a; 9b) durch Verflechten der Drähte hergestellt ist, um verbundene Maschen (19) zu bilden.