DE69815574T2

DE69815574T2 - Verstellbares Luftleitungssystem mit Differentialdruckdichtung

Info

Publication number: DE69815574T2
Application number: DE69815574T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey S. Stoughton Morgan
Original assignee: Nelson Industries Inc
Current assignee: Nelson Industries Inc
Priority date: 1997-04-02
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2018-03-21
Also published as: EP0869305A3; US5848812A; CA2230392A1; EP0869305B1; DE69815574D1; EP0869305A2

Description

Die Erfindung betrifft Luftleitungssysteme, einschließlich Luftleitungssystemen der Art, bei der gefilterte Verbrennungsluft von einem Luftfilter zu einem Verbrennungsmotor geführt wird, etwa bei einem Lkw.
Luftleitungssysteme dieser Art sind allgemein bekannt. Um für unterschiedliche strukturelle Umgebungen einschließlich unterschiedlicher Orientierungen und Plazierungen von Luftfilteranschlüssen und Motoranschlüssen geeignet zu sein, sollte das dazwischenliegende Luftleitungssystem in so vielen Freiheitsgraden wie möglich anpaßbar sein. Dadurch wird eine standardisierte universelle Anwendung des Luftleitungssystems möglich, und es sind nicht so viele spezielle Teile auf Lager zu halten. Bei der erwünschten Anpaßbarkeit muß darauf geachtet werden, daß in allen Einstellpositionen immer ein dichter Eingriff der verschiedenen Komponenten des Luftleitungssystems aufrechterhalten bleibt.
Es sind insbesondere die folgenden Dokumente zum Stand der Technik bekannt: Die WO-A-97 05419 im Namen der Kvaerner Pulping Tech, die EP-A-0 778 437 im Namen der Ford Motor Corporation, und die FR 2 131 022 im Namen von Westaflex France.
Die WO-A-97 05419 betrifft eine Expansionskupplung für einen Satz von Leitungen. Diese Literaturstelle zeigt keine Innenleitung mit einer Anzahl von Nuten.
Die EP-A-0 778 437 beschreibt eine Federspannkupplung, die auch als Kupplung zwischen Leitungen vorgesehen ist, wobei die Innenleitung und die Außenleitung beim Zusammenbau teleskopartig in Eingriff kommen. Die beschriebene Ausführungsform weist jedoch eine Feder auf, die eine Teleskopbewegung verhindert. Die Anschlußstelle zwischen der Innen- und der Außenleitung ist daher bei der in dieser Literaturstelle beschriebenen Ausführungsform nicht anpaßbar.
Die FR 2 131 022 betrifft eine Kupplung für ein Abgasrohr ohne die Verwendung von Dichtungen als Mittel zum Abdichten der Kupplung.
Die vorliegende Erfindung ist auf das Erfordernis der Anpaßbarkeit gerichtet und schafft eine besonders einfache und wirkungsvolle Struktur für diesen Zweck.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische, schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Luftleitungssystems.
2 ist eine andere perspektivische, schematische Ansicht des Luftleitungssystems der 1.
3 ist eine auseinandergezogene Aufsicht auf das Luftleitungssystem der 1.
4 ist eine Montageansicht, teilweise im Schnitt, des Aufbaus der 3.
5 ist eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 in der 4.
6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Aufbaus der 4.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die 1 und 2 zeigen ein Luftleitungssystem 10, das gefilterte Verbrennungsluft von einem Luftfilter 12 zu einem Verbrennungsmotor 14 in einem Lkw 16 führt. Außenluft wird in den Einlaß 18 des Luftfilters 12 gezogen und strömt dann durch den Filterauslaß 20 und das Luftleitungssystem 10 zum Motor.
Das Luftleitungssystem umfaßt starre Kunststoffrohre 22 und 24, 3 und 4, die miteinander an in drei Freiheitsgraden anpaßbaren Anschlußstellen in einer teleskopartigen Beziehung stehen, wie es noch beschrieben wird. Das Innen-Luftrohr 22 weist ringförmige Gummidichtungen 26, 28, 30 auf, und das Außen-Luftrohr 24 nimmt das Innen-Luftrohr 22 auf und kommt dabei mit den Dichtringen in eine abdichtende Beziehung.
Das Innenrohr 22 weist ringförmige Nuten 32, 34, 36, 3, auf, die die Gummidichtungen 26, 28, 30 aufnehmen. Das Innenrohr 22 wird teleskopartig längs der Achse 38 vom Außenrohr 24 aufgenommen, wobei die Achse 38 den ersten der genannten Freiheitsgrade bildet. Die Rohre 22 und 24 sind relativ zueinander um die Achse 38 drehbar, wobei diese Drehung den zweiten der genannten Freiheitsgrade bildet.
Das Rohr 24 weist einen Knieabschnitt 40 auf, der bei einer Drehung des Rohrs 24 um die Achse 38 in einem Bogen 41, 5, in einer zur Achse 38 senkrechten Ebene schwenkt. Die Ebene des Bogens 41 liegt in der 5 in der Zeichnungsebene und in den 3 und 4 senkrecht zur Zeichnungsebene. Die Anschlußstelle der Rohre 22 und 24 ist längs eines dritten Freiheitsgrades anpaßbar, der durch das Bewegen des Rohrs 22 um eine Achse 42, 4, erhalten wird. Die Achse 42 liegt senkrecht zur Achse 38 und parallel zur Ebene des Bogens 41, 5. In der 4 erstreckt sich die Achse 42 senkrecht zur Zeichnungsebene. Die Achse 42 erstreckt sich durch die ringförmige Dichtung 28 und liegt in deren Ebene. Die Achse 42 erstreckt sich zwischen den ringförmigen Dichtungen 26 und 30 und parallel zu deren Ebenen. Das Rohr 22 ist um die Achse 42 hin und her bewegbar, so daß das äußere Ende 43 des Rohrs 22 längs eines Bogens 44 schwenkt. Der Bogen 44 liegt senkrecht zum Bogen 41.
Bei der Bewegung des Rohrs 22 längs des Bogens 44 in die Position, die in der 3 bei 46 gestrichelt gezeigt ist, wird die linke Seite 48 der Dichtung 30 zwischen den Rohren 22 und 24 zu einer kleineren radialen Dicke zusammengedrückt, während die rechte Seite 50 der Dichtung 30 sich zwischen den Rohren 22 und 24 zu einer größeren radialen Dicke ausdehnt. Die linke Seite 48 der Dichtung 30 liegt distal der rechten Seite 50 der Dichtung 30 gegenüber. Bei der genannten Bewegung in die Position 46 dehnt sich außerdem die linke Seite 52 der Dichtung 26 zwischen den Rohren 22 und 24 zu einer größeren radialen Dicke aus, während die rechte Seite 54 der Dichtung 26 zwischen den Rohren 22 und 24 zu einer kleineren radialen Dicke zusammengedrückt wird. Die linke Seite 52 der Dichtung 26 liegt der rechten Seite 54 der Dichtung 26 distal gegenüber. Die linke Seite 48 der Dichtung 30 und die linke Seite 52 der Dichtung 26 sind längs der Richtung parallel zur Achse 38 axial beabstandet und liegen auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene, die die Achse 42 und die ringförmige Dichtung 28 enthält. Die rechte Seite 50 der Dichtung 30 und die rechte Seite 54 der Dichtung 26 sind längs der Richtung parallel zur Achse 38 axial beabstandet und liegen auf den gegenüberliegenden Seiten der Ebene, die die Achse 42 und die ringförmige Dichtung 28 enthält. Die linke Seite 48 der Dichtung 30 und die rechte Seite 54 der Dichtung 26 verlaufen längs einer Linie 56 kolinear, die die Achse 42 schneidet. Die rechte Seite 50 der Dichtung 30 und die linke Seite 52 der Dichtung 26 verlaufen längs einer Linie 58 kolinear, die die Achse 42 schneidet. Die Linien 56 und 58 verlaufen schräg zueinander und schräg zu der Ebene, die die Achse 42 und die ringförmige Dichtung 28 enthält. Bei der genannten Bewegung längs des Bogens 44 um die Achse 42 unter Ausnutzung des dritten Freiheitsgrades wird die Expansion der linken Seite 52 der Dichtung 26 von der Kompression der linken Seite 48 der Dichtung 30 kompensiert, und die Expansion der rechten Seite 50 der Dichtung 30 wird von der Kompression der rechten Seite 54 der Dichtung 26 kompensiert, um den abdichtenden Eingriff der Rohre 22 und 24 mit dem genannten dritten Freiheitsgrad beizubehalten.
Die ringförmige Dichtung 28 liegt zwischen den Dichtungen 26 und 30 und definiert die genannte Ebene, die die Achse 42 enthält. Die radiale Dicke der Dichtung 28 wird bei der genannten Bewegung längs des Bogens 44 um die Achse 42 weniger beeinflußt als die der Dichtungen 26 und 30. Dadurch wird der abdichtende Eingriff der Rohre 22 und 24 in dem genannten dritten Freiheitsgrad besser beibehalten. Die Dichtungen 26 und 30 sind auf den gegenüberliegenden Seiten der Dichtung 28 längs der Achse 38 gleich beabstandet.
Wie beschrieben ist die Anschlußstelle der Rohre 22 und 24 längs einem gegebenen Freiheitsgrad anpaßbar, wie es beim Bogen 44 um die Achse 42 gezeigt ist, wobei die Dichtungen 26 und 30 unterschiedlich derart zusammengedrückt und expandiert werden, daß immer eine der Dichtungen zusammengedrückt wird, während die andere Dichtung expandiert. Der gegebene Freiheitsgrad komprimiert und expandiert jeweils die distal gegenüberliegenden Seiten von verschiedenen Dichtungen.
Das Innen-Luftrohr 22 weist die genannten ringförmigen Nuten 32, 34, 36 auf, die jeweils eine der ringförmigen Dichtungen 26, 28, 30 aufnehmen. Jede Nut besitzt eine axiale Breite 60, 6, längs der Achse 38, die im wesentlichen der axialen Breite 62 der jeweiligen Dichtung gleich ist. Jede Nut besitzt eine radiale Tiefe 64, die kleiner ist als die radiale Höhe 66 der jeweiligen Dichtung. Das Innen-Luftrohr 22 weist einen äußeren Endabschnitt 68 mit vergrößertem Durchmesser auf, 3, der eine Anzahl von ringförmigen Flächen 70, 72, 74 mit den Nuten 32, 34, 36 dazwischen enthält. Das Außen-Luftrohr 24 weist einen Endabschnitt 76 mit vergrößertem Außen- und Innendurchmesser auf. Der Innendurchmesser des Endabschnitts 76 des Außen-Luftrohrs 24 ist derart größer als der Außendurchmesser des Endabschnitts 68 des Innen-Luftrohrs 22, daß der radiale Spalt dazwischen kleiner ist als der Unterschied zwischen der radialen Tiefe 64 der Nuten und der radialen Höhe 66 der Dichtungen, wenn die Endabschnitte 68 und 76 längs der Achse 38 kolinear ausgerichtet sind. Die distal gegenüberliegenden Seiten von verschiedenen Flächen 70 und 74 kommen mit der inneren Seitenwand des Endabschnitts 76 des Außen- Luftrohrs 24 in Eingriff und begrenzen die Bewegung längs des genannten dritten Freiheitsgrades längs des Bogens 44 um die Achse 42.
Das Außen-Luftrohr 24 umfaßt einen Mittenabschnitt 78, 3, mit einem kleineren Innendurchmesser wie der Endabschnitt 76, und einen Übergangsabschnitt 80 vom Mittenabschnitt 78 zum Endabschnitt 76. Die Fläche 74 des Innen-Luftrohrs 22 kommt beim teleskopartigen Einführen des Innen-Luftrohrs 22 längs der Achse 38 in das Außen-Luftrohr 24 mit dem Übergangsabschnitt 80 in Eingriff und beendet dieses Einführen und begrenzt die Bewegung längs des genannten ersten Freiheitsgrades.
Das Innen-Luftrohr 22 kann mit einem Frischluftauslaß 82 versehen sein, zum Beispiel für die Verbindung mit dem Kompressor für die Druckluftbremse. Das Innen-Luftrohr 22 kann auch mit Balgen 84 in der Seitenwand versehen sein, die die Montageflexibilität weiter erhöhen. Alternativ können ähnliche Balgen auch am Außen-Luftrohr 24 vorgesehen sein, um dessen Montageflexibilität zu erhöhen.
Innerhalb des Umfangs der anhängenden Ansprüche sind verschiedene Äquivalente, Alternativen und Modifikationen möglich.

Claims

Luftleitungssystem (10) mit einem Innen-Luftrohr (22), mehreren ringförmigen Dichtungen (26, 28, 30) um das Innen-Luftrohr, und mit einem Außen-Luftrohr (24), das das Innen-Luftrohr (22) aufnimmt und mit den Dichtringen (26, 28, 30) in dichtendem Eingriff steht, wobei die Anschlußstelle der Luftrohre entlang eines gegebenen Freiheitsgrads anpaßbar ist, indem die Dichtungsringe so zusammengedrückt und gedehnt werden, daß einer der Dichtungsringe zusammengedrückt wird, während ein anderer gedehnt wird, wobei der gegebene Freiheitsgrad jeweils distal gegenüberliegende Seiten von verschiedenen Dichtungsringen zusammendrückt und dehnt; wobei die Luftrohre teleskopartig in Eingriff stehen und die Anschlußstelle entlang dreier Freiheitsgrade, einschließlich dem gegebenen, anpaßbar ist, wobei der erste Freiheitsgrad entlang einer ersten Achse (38) verläuft, die die Achse der Teleskopbewegung ist, der zweite Freiheitsgrad die Rotation mindestens eines der Luftrohre um die erste Achse (38) ist und der dritte Freiheitsgrad durch das Bewegen eines der Luftrohre um eine zur ersten Achse (38) senkrechte zweite Achse entlang eines Bogens (44) gegeben ist und der dritte Freiheitsgrad der gegebene Freiheitsgrad ist; wobei das Innen-Luftrohr mehrere ringförmige Nuten (32, 34, 36) mit jeweils einem entsprechenden Dichtungsring (26, 28, 30), wobei jede Nut eine axiale Breite (60) längs der ersten Achse aufweist, die im wesentlichen der axialen Breite (62) des entsprechenden Dichtungsrings gleicht, und einen Endabschnitt (68) mit einem vergrößerten äußeren Durchmesser umfaßt, der mehrere die Nuten (32, 34, 36) zwischen sich definierende Flächen (70, 72, 74) aufweist; und wobei das Außen-Luftrohr (24) einen Endabschnitt (76) mit vergrößertem äußeren und inneren Durchmesser aufweist, wobei der innere Durchmesser des Endabschnitts (76) des Außen-Luftrohrs um einen solchen Betrag größer ist als der äußere Durchmesser des Endabschnitts (68) des Innen-Luftrohrs, daß der radiale Spalt dazwischen kleiner ist als der Unterschied zwischen der radialen Tiefe der Nut und der radialen Höhe des Dichtungsrings, wenn die Endabschnitte kollateral entlang der ersten Achse ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß der Anpassung der Anschlußstelle entlang der Achse der Teleskopbewegung in eine Richtung unbeschränkt ist.
System nach Anspruch 1, wobei distal gegenüberliegende Seiten von unterschiedlichen Flächen (70, 72, 74) mit der Innendurchmesser-Seitenwand des Endabschnitts (76) des Außen-Luftrohrs in Eingriff kommen und eine Bewegung längs des dritten Freiheitsgrads begrenzen.
System nach Anspruch 2, wobei das Außen-Luftrohr (24) einen Mittelabschnitt (78) mit einem kleineren inneren Durchmesser als der Endabschnitt (76) des Außen-Luftrohrs und einen Übergangsabschnitt (80) von dem Mitenabschnitt (78) zu dem Endabschnitt (76) aufweist, und wobei eine der Flächen (70, 72, 74) bei teleskopartiger Einführung des Innen-Luftrohrs (22) in das Außen-Luftrohr (24) mit dem Übergangsabschnitt (80) in Eingriff kommt, um das Einführen zu stoppen und die Bewegung längs des ersten Freiheitsgrads zu begrenzen.
System nach Anspruch 1, wobei das Innen-Luftrohr (22) drei ringförmige Nuten (32, 34, 36) und drei ringförmige Dichtungen (26, 28, 30) aufweist, die jeweils von einer der ringförmigen Nuten aufgenommen werden und jeweils eine entsprechende erste, zweite und dritte Ringebene definieren, wobei die zweite Achse in der zweiten Ringebene liegt und sich zwischen der ersten und der dritten Ringebene parallel dazu erstreckt, so daß beim Bewegen um die zweite Achse eine erste Seite des ersten Dichtungsrings (30) auf eine kleinere radiale Dicke zwischen den Luftrohren zusammengedrückt wird, während eine zweite Seite des ersten Dichtungsrings (30) sich auf eine größere radiale Dicke zwischen den Luftrohren ausdehnt, wobei die erste Seite des ersten Dichtungsrings distal der zweiten Seite des ersten Dichtungsrings gegenüberliegt, und eine erste Seite des dritten Dichtungsrings (26) sich auf eine größere radiale Dicke zwischen den Luftrohren ausdehnt, während eine zweite Seite des dritten Dichtungsrings (26) auf eine kleinere radiale Dicke zwischen den Luftrohren zusammengedrückt wird, wobei die erste Seite des dritten Dichtungsrings distal der zweiten Seite des dritten Dichtungsrings gegenüberliegt, und wobei die erste Seite des ersten Dichtungsrings (30) und die erste Seite des dritten Dichtungsrings (26) axial voneinander entlang einer parallel zu der ersten Achse verlaufenden Richtung beabstandet und auf gegenüberliegenden Seiten der die zweite Achse enthaltenden Ringebene angeordnet sind, die zweite Seite des ersten Dichtungsrings und die zweite Seite des dritten Dichtungsrings axial voneinander entlang einer parallel zu der ersten Achse verlaufenden Richtung beabstandet und auf gegenüberliegenden Seiten der die zweite Achse enthaltenden Ringebene angeordnet sind, und wobei die erste Seite des ersten Dichtungsrings (30) und die zweite Seite des dritten Dichtungsrings (26) kolinear entlang einer die zweite Achse schneidenden ersten Linie angeordnet sind, wobei die erste und die zweite Linie in einem Winkel zueinander und zu der zweiten Ringebene verlaufen; und wobei die radiale Dicke des zweiten Dichtungsrings während des Bewegens weniger beeinflußt wird als die des ersten und dritten Dichtungsrings, um weiterhin das abgedichtete Ineinandergreifen der Luftrohre im dritten Freiheitsgrad aufrechtzuerhalten.