Wickelschlauch aus Metall für Abqasanlaqen und Verfahren zu dessen Herstellung Winding hose of metal for Abqasanlaqen and process for its preparation
Die Erfindung betrifft einen Wickelschlauch aus Metall für Abgasanlagen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, wobei der Wickelschlauch aus mindestens einem profilierten, schraubengangförmig gewickelten Metallband gefertigt ist und die Profilierung des Metallbandes derart ausgeführt ist, dass Bandkanten benachbarter Bandwindungen beweglich ineinander greifen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des genannten Wickelschlauches.The invention relates to a winding tube made of metal for exhaust systems, in particular of motor vehicles, wherein the winding tube is made of at least one profiled, helically wound metal strip and the profiling of the metal strip is designed such that strip edges of adjacent tape turns movable into each other. The invention further relates to a method for producing said winding tube.
Derartige Wickelschläuche werden üblicherweise in Abgasleitungen an den Positionen eingesetzt, wo bewegliche Leitungselemente erforderlich sind, welche neben der Beweglichkeit auch ein hohes Maß an Dichtigkeit und eine geringe Schallabstrahlung aufweisen müssen. Dies ist insbesondere bei Kraftfahrzeugen der Fall, wo durch den Motor Bewegungen, Schwingungen und Vibrationen in die Abgasanlage eingebracht werden. Die Wickelschläuche können dabei alleine oder auch als Teil eines komplexen Entkoppelelementes verwendet werden. Ein Entkoppelelement kann als weitere Komponenten einen Balg, ein Geflecht oder ein Gestricke oder eine Kombination die- ser Elemente umfassen. Wesentlich ist, dass der Wickelschlauch oder das einen Wickelschlauch enthaltende Entkoppelelement in der Abgasanlage derart angeordnet ist, dass der Erzeuger von Bewegungen, Schwingungen und Vibrationen (wie beispielsweise der Motor) von der restlichen Abgasanlage entkoppelt wird.Such corrugated hoses are usually used in exhaust pipes at the positions where moving line elements are required, which in addition to the mobility must also have a high degree of tightness and low sound radiation. This is particularly the case with motor vehicles, where movements, vibrations and vibrations are introduced into the exhaust system by the engine. The winding tubes can be used alone or as part of a complex decoupling element. A decoupling element may comprise, as further components, a bellows, a braid or a knitted fabric or a combination of these elements. It is essential that the winding tube or the Entkoppelelement containing a winding tube is arranged in the exhaust system such that the generator of movements, vibrations and vibrations (such as the engine) is decoupled from the rest of the exhaust system.
Im Folgenden wird mit dem Begriff Entkoppelelement sowohl ein Wickelschlauch, als auch ein Entkoppelelement, welches neben dem Wickelschlauch weitere Elemente wie beispielsweise einen Metallbalg oder ein Metallgeflecht oder -gestricke aufweist bezeichnet.In the following, the term decoupling element both a winding tube, as well as a decoupling element, which next to the winding tube further elements such as a metal bellows or a metal mesh or -gestricke has called.
Wickelschläuche werden aus einem Metallband gefertigt, welches derart profiliert und schraubengangförmig gewickelt wird, dass die Bandkanten benachbarter Bandwindungen ineinander greifen. An diese ineinander greifende Verbindung der Bandkanten werden mehrere, an sich widersprüchliche Anforderungen gestellt: Für eine hohe
Dichtigkeit bzw. Dämpfungswirkung ist ein festes Wickeln zweckmäßig, d.h. dass die Bandkanten benachbarter Bandwindungen mit hohem Druck aneinander anliegen. Für die Beweglichkeit des Wickelschlauches müssen sich die aneinander anliegenden Bandkanten jedoch ausreichend leichtgängig gegeneinander verschieben lassen. Darüber hinaus ist bei herkömmlichen Wickelschläuchen eine Wärmeversteifung zu beobachten, welche sich darin äußert, dass die Reibung zwischen benachbarten Bandwindungen beim Gebrauch durch Temperatureinwirkung zunimmt, sodass die Beweglichkeit des Wickelschlauches reduziert wird.Winding hoses are made of a metal band, which is profiled in such a way and helically wound, that the band edges of adjacent tape turns interlock. At this interlocking connection of the band edges several, in itself contradictory requirements are made: For a high Tightness or damping effect is a fixed winding appropriate, ie that the band edges of adjacent Bandwindungen abut each other with high pressure. However, for the mobility of the winding tube, the adjoining band edges must move sufficiently smoothly against each other. In addition, in conventional winding tubes a heat stiffening is observed, which manifests itself in the fact that the friction between adjacent tape turns increases in use due to the effect of temperature, so that the mobility of the winding tube is reduced.
Bei der Auslegung eines Wickelschlauches muss folglich immer eine nachfolgende Veränderung der Beweglichkeit durch Temperatureinwirkung berücksichtigt werden. Deswegen werden Bauteile häufig mit geringerer Reibung zwischen benachbarten Bandwindungen gefertigt, als dies zur optimalen Dämpfungswirkung nötig wäre. Häufig gelingt es nicht, die Reibung so auszulegen, dass bei dem unterschiedlichen Fahr- verhalten aller Endverbraucher und den damit verbundenen unterschiedlichen Temperatureinwirkungen eine akzeptable Dämpfung der Schwingungen gewährleistet ist. Als Folge davon kommt es vermehrt zu Reklamationen.In the design of a winding tube must therefore always be considered a subsequent change in mobility due to temperature. Because of this, components are often fabricated with less friction between adjacent tape windings than would be necessary for the optimum damping effect. Often, it is not possible to design the friction in such a way that, given the different driving behavior of all end users and the associated different temperature effects, an acceptable damping of the vibrations is ensured. As a result, there are more complaints.
Zur Erfüllung dieser Anforderung wurden unterschiedliche Lösungen vorgeschlagen:To meet this requirement, different solutions have been proposed:
In der EP 0 527 413 der Anmelderin wird ein Wickelschlauch aus Metall beschrieben, bei dem in den ineinander greifenden Profilwindungen bandförmige Einlagen aus einem dauerelastischen Material unter Vorspannung angeordnet sind. Diese als Abstandselement fungierende bandförmige Einlage besteht beispielsweise aus Chrom- nickelstahl und soll zum einen Dichtungsfunktionen erfüllen und zum anderen die Reibung benachbarter Bandwindungen reduzieren.In EP 0 527 413 of the applicant, a winding tube made of metal is described in which band-shaped inserts made of a permanently elastic material are arranged under prestressing in the intermeshing profile turns. This band-shaped insert which acts as a spacer consists for example of chromium-nickel steel and is intended on the one hand to fulfill sealing functions and, on the other hand, to reduce the friction of adjacent band windings.
Durch die zusätzlich bandförmige Einlage kompliziert sich jedoch die Herstellung. Darüber hinaus vergrößert sich die Schlauchnennweite des Wickelschlauches, was zu Einbauproblemen führen kann, insbesondere in Kraftfahrzeugen mit den dort üblicherweise bestehenden beengten Einbauverhältnissen. Auch weisen die mit einer zusätzlichen bandförmigen Einlage versehenen Wickelschläuche typischerweise eine reduzierte Lebensdauer auf, da die Einlage bei längerer Wechselbeanspruchung verrutschen kann, wodurch Undichtigkeiten und eine Beeinträchtigung der Beweglichkeit hervorgerufen werden können. Darüber hinaus lässt sich durch die Einlage eine Ver-
änderung der Beweglichkeit des Wickelschlauches durch Temperatureinwirkung nicht verhindern.However, the additional band-shaped insert complicates the production. In addition, the hose nominal width of the winding tube increases, which can lead to installation problems, especially in motor vehicles with there usually existing cramped installation conditions. Also, the winding tubes provided with an additional band-shaped insert typically have a reduced service life, since the insert can slip under prolonged alternating stress, whereby leaks and a deterioration of the mobility can be caused. In addition, the deposit makes it possible to Change the mobility of the winding tube by temperature effect does not prevent.
In der ebenfalls auf die Anmelderin zurückgehenden DE 294 07 779 wird ein Wickel- schlauch aus Metall für Abgasanlagen beschrieben, bei dem das Metallband an den Kontaktflächen, an denen benachbarte Bandbindungen aneinander anliegen zumindest einseitig mit einer Beschichtung versehen sind. Diese Beschichtung wird mittels eines Beschichtungsverfahrens, wie beispielsweise Aufspritzen, Galvanisieren oder Pulverbeschichten aufgebracht.DE 294 07 779, which is also based on the applicant, describes a metal wound hose for exhaust systems in which the metal strip is provided with a coating at least on one side on the contact surfaces against which adjacent band bonds abut one another. This coating is applied by a coating method such as spraying, electroplating or powder coating.
Das Beschichten des Metallbandes muss vor dem Profilieren und schraubengangför- migen Wickeln geschehen, da die Kontaktflächen dem genannten Beschichtungsver- fahren sonst nicht mehr zugänglich sind. Dieser vorgelagerte Prozessschritt erhöht die Komplexität des Herstellungsverfahrens und auch die Herstellungskosten. Außer- dem sind solche Beschichtungen in der Regel nicht thermisch stabil und auch nicht verschleißfest, sodass die Lebensdauer eines mit einer solchen Beschichtung versehenen Bauteils reduziert ist.The coating of the metal strip must be done before profiling and helical winding, since the contact surfaces are otherwise no longer accessible to the aforementioned coating process. This upstream process step increases the complexity of the manufacturing process and also the manufacturing costs. In addition, such coatings are generally not thermally stable and not wear resistant, so that the life of a provided with such a coating component is reduced.
Weiterhin ist bekannt, Entkoppelelemente unter einer reduzierenden Atmosphäre zu erwärmen, um eine Oxidschicht auf der Oberfläche des Metallbandes zu entfernen. Auch hier kann eine nachfolgende Veränderung des Reibungskoeffizienten durch Temperatureinwirkung jedoch nicht verhindert werden und darüber hinaus kann dieses Verfahren zu Mikroverschweißungen benachbarter Bandkanten führen, sodass die Beweglichkeit eingeschränkt wird.It is also known to heat decoupling elements under a reducing atmosphere to remove an oxide layer on the surface of the metal strip. Again, however, a subsequent change in the coefficient of friction due to the effect of temperature can not be prevented, and moreover, this method can lead to micro-welds of adjacent band edges, so that the mobility is restricted.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wickelschlauch und ein Verfahren zur Herstellung eines Wickelschlauchs zu schaffen, wobei sich der Wickelschlauch zum einen durch eine gute Dichtigkeit und zum anderen durch eine gute Beweglichkeit, welche insbesondere nicht durch Wärmeversteifung beeinträch- tigt wird, auszeichnen soll. Weiterhin soll der Wickelschlauch einfach und kostengünstig herstellbar sein und eine hohe Lebensdauer aufweisen.The present invention is therefore based on the object to provide a winding tube and a method for producing a winding tube, wherein the winding tube on the one hand by a good tightness and on the other by a good mobility, which is not impaired in particular by heat stiffening should. Furthermore, the winding tube should be simple and inexpensive to produce and have a long service life.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch einen Wickelschlauch aus Metall gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zur Herstellung eines Wickelschlauches aus Metall gemäß Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungs-
gemäßen Wickelschlauches finden sich in den Patentansprüchen 2 bis 4, bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Patentansprüchen 5 bis 16 niedergelegt.These objects are achieved by a winding tube made of metal according to claim 1 and by a method for producing a winding tube made of metal according to claim 5. Advantageous embodiments of the invention According to the present invention, winding tubes can be found in the claims 2 to 4, preferred developments of the method according to the invention are laid down in the claims 5 to 16.
Das Verfahren zur Herstellung des Wickelschlauches zeichnet sich somit dadurch aus, dass an dem Metallband zumindest an den Kontaktflächen im axial mittleren Bereich des Wickelschlauches, an denen benachbarte Bandwindungen aneinander anliegen, zumindest einseitig eine gezielte Oberflächenveränderung durchgeführt wird. Diese gezielte Oberflächenveränderung wird mittels einer Wärmebehandlung des Me- tallbandes erreicht.The method for producing the winding tube is thus characterized in that on the metal strip at least at the contact surfaces in the axially central region of the winding tube on which adjacent band windings abut each other, a targeted surface modification is performed at least on one side. This targeted surface modification is achieved by means of a heat treatment of the metal strip.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird somit keine Beschichtung vorgenommen, beispielsweise durch Sputtern oder Pulverbeschichten, sondern die gezielte Oberflächenveränderung wird durch Wärmebehandlung bewirkt. Die Wärmebehandlung er- folgt unter einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre.In contrast to the prior art thus no coating is made, for example by sputtering or powder coating, but the targeted surface change is effected by heat treatment. The heat treatment is carried out under an oxygen-containing atmosphere.
Die Benutzung eines Wickelschlauches aus Metall in Abgasanlagen führt typischerweise zur Erwärmung des Wickelschlauches, da die Abgase im Allgemeinen eine wesentlich höhere Temperatur als die Umgebungstemperatur besitzen. Wesentlich ist daher, dass die gezielte Oberflächenveränderung vor dem Einbauen des Wickel- schlauchs in die Abgasanlage durchgeführt wird, d.h. insbesondere vor der ersten Benutzung des Wickelschlauches in der Abgasanlage durch den Endbenutzer. Hierdurch ist gewährleistet, dass der erfindungsgemäße Wickelschlauch eine durch Wärmebehandlung des Metallbandes bewirkte gezielte Oberflächenveränderung zumin- dest an den Kontaktflächen aufweist, an denen benachbarte Bandwindungen aneinander anliegen, bevor eine Erwärmung durch Benutzung und eine möglicherweise damit einhergehende Veränderung der Oberfläche des Metallbandes stattfindet.The use of a winding tube made of metal in exhaust systems typically leads to heating of the winding tube, since the exhaust gases generally have a much higher temperature than the ambient temperature. It is therefore essential that the targeted surface modification is carried out before installing the winding tube in the exhaust system, i. in particular before the first use of the winding tube in the exhaust system by the end user. This ensures that the winding tube according to the invention has a targeted surface change caused by heat treatment of the metal strip at least at the contact surfaces against which adjacent tape windings abut one another before heating through use and a possibly accompanying change in the surface of the metal strip takes place.
Die gezielte Oberflächenveränderung wird erfindungsgemäß an den Kontaktflächen benachbarter Bandwindungen durchgeführt, welche wesentlich an einer Bewegung des Wickelschlauches bei Benutzung beteiligt sind. Somit weist der erfindungsgemäße Wickelschlauch an diesen Kontaktflächen eine veränderte Oberfläche auf. Dies betrifft insbesondere die Bandwindungen, welche sich im axial mittleren Bereich des Wickelschlauches (also nicht in den beiden axialen Endbereichen) befinden, da bei einer Bewegung des Wickelschlauches typischerweise im mittleren Bereich die
wesentliche Beweglichkeit des Wickelschlauches durch gegeneinander Verschieben der Bandwindungen erzeugt wird. Selbstverständlich ist es auch denkbar, an sämtlichen Kontaktflächen, an denen benachbarte Bandwindungen aneinander anliegen, zumindest einseitig eine gezielte Oberflächenveränderung zu erzeugen. Dadurch ist gewährleistet, dass unabhängig vom Bewegungsmuster bei Benutzung, d.h. unabhängig davon, welche Bandwindungen durch gegenseitige Relativbewegung die Beweglichkeit des Wickelschlauches erzeugen, die Beweglichkeit an Kontaktflächen erzeugt wird, welche eine gezielte Oberflächenveränderung aufweisen.The targeted surface modification is carried out according to the invention at the contact surfaces of adjacent belt windings, which are substantially involved in a movement of the winding tube in use. Thus, the winding tube according to the invention has a modified surface on these contact surfaces. This applies in particular to the band windings, which are located in the axially middle region of the winding tube (ie not in the two axial end regions), since during a movement of the winding tube typically in the middle region substantial mobility of the winding tube is generated by mutually shifting the tape turns. Of course, it is also conceivable to produce at all contact surfaces on which adjacent band windings abut each other, at least one side of a targeted surface change. This ensures that regardless of the movement pattern in use, ie, regardless of which band windings generate the mobility of the winding tube by mutual relative movement, the mobility is generated at contact surfaces, which have a targeted surface change.
Wird die gezielte Oberflächenveränderung an dem Metallband durchgeführt, bevor der Wickelschlauch hergestellt wird, so wird erfindungsgemäß die gezielte Oberflächenveränderung mindestens an den Bereichen des Metallbandes vorgenommen, welche bei dem fertigen Wickelschlauch die oben genannten Kontaktflächen ergeben.If the targeted surface modification is carried out on the metal strip before the winding tube is produced, then according to the invention the targeted surface modification is carried out at least at those regions of the metal strip which result in the above-mentioned contact surfaces in the finished wound tube.
Wichtig ist, dass entweder das gesamte Metallband oder aber die wesentlichen an der Bewegung des Wickelschlauches teilhabenden Windungen der Wärmebehandlung unterzogen werden. Anderenfalls kann es insbesondere bei großen auftretenden Bewegungen zu einer unerwünschten nachträglichen Veränderung der Reibeigenschaften kommen. Die nicht behandelten Teile des Wickelschlauches weisen dann eine deutlich höhere Reibung auf, als der Rest. Dies hat zur Folge, dass sich der temperaturbehandelte Bereich bevorzugt bewegt und sich die Belastung auf einen kleinen Teil des Schlauches beschränkt, was zu einem ungünstigen Verschleißverhalten führt.It is important that either the entire metal strip or the essential participating in the movement of the winding tube turns are subjected to the heat treatment. Otherwise, undesirable subsequent changes in the frictional properties may occur, especially in the case of large movements occurring. The non-treated parts of the winding tube then have a much higher friction than the rest. This has the consequence that the temperature-treated area moves preferentially and the load is limited to a small part of the hose, which leads to an unfavorable wear behavior.
Eine gezielte Oberflächenveränderung vor dem Einbauen des Wickelschlauchs in die Abgasanlage weist den Vorteil auf, dass nur das Metallband bzw. der Wickelschlauch oder ein den Wickelschlauch enthaltendes Entkoppelelement der Wärmebehandlung unterzogen werden und dabei nicht die gesamte Abgasanlage gehandhabt werden muss.A targeted surface modification before installing the winding tube in the exhaust system has the advantage that only the metal strip or the winding tube or a winding tube containing decoupling element are subjected to the heat treatment and not the entire exhaust system must be handled.
Ferner wird die gezielte Oberflächenveränderung derart durchgeführt, dass der Wickelschlauch eine Wärmeversteifung von maximal 100% aufweist. Bei herkömmlichen Wickelschläuchen liegt die Wärmeversteifung typischerweise in einem Bereich von 300%-500%. Die Höhe der Wärmeversteifung hängt nach den Erkenntnissen der An- melderin wesentlich von der Temperatur ab, bei der die Wärmebehandlung gemäß
dem erfindungsgemäßen Verfahren zur gezielten Veränderung der Oberfläche durchgeführt wird. Zur Verdeutlichung dieses Zusammenhanges soll zunächst der Begriff der Wärmeversteifung und der zugrunde liegende Begriff der Verlustarbeit definiert werden:Furthermore, the targeted surface modification is carried out such that the winding tube has a heat stiffening of at most 100%. In conventional winding tubes, the heat stiffening is typically in a range of 300% -500%. According to the information given by the applicant, the level of heat stiffening depends essentially on the temperature at which the heat treatment takes place the method according to the invention for the targeted modification of the surface is performed. To clarify this connection, the term "heat stiffening" and the underlying concept of loss work should first be defined:
Die Verlustarbeit eines Entkoppelelementes ist die Arbeit, die zur Überwindung der Reibung beim Bewegen des Entkoppelelementes aufgebracht werden muss. Die Verlustarbeit bestimmt maßgeblich das Dämpfungsvermögen der Entkoppelelemente.The loss work of a decoupling element is the work that must be applied to overcome the friction when moving the decoupling element. The loss work significantly determines the damping capacity of the decoupling elements.
Die Verlustarbeit ist von der Größe der Bauteilbewegung abhängig. Deswegen ist es notwendig, zur Messung der Verlustarbeit ein spezielles Verfahren vorzuschreiben, welches den Bewegungseinfluss durch die Bauteilbewegung kompensiert und so den Vergleich unterschiedlicher Entkoppelelemente ermöglicht.The loss work depends on the size of the component movement. Therefore, it is necessary to prescribe a special method for measuring the loss work, which compensates for the influence of movement by the movement of the component and thus enables the comparison of different decoupling elements.
Sofern ein Entkoppelelement neben dem Wickelschlauch weitere wesentlich zurIf a decoupling next to the winding tube further essential for
Dämpfung beitragende Komponenten aufweist, wie beispielsweise ein Gestricke, sollte die Messung lediglich am Wickelschlauch vorgenommen werden, um Einflüsse der weiteren Komponenten auf die Messung zu vermeiden.Damping contributing components, such as a knitted fabric, the measurement should only be made on the winding tube to avoid influences of the other components on the measurement.
Bei der Messung der Verlustarbeit wird das Entkoppelelement von der Stauchlage ausgehend in die Strecklage und wieder zurück bewegt. Anschließend wird diese Bewegung wiederholt und dabei der Kraft-Weg-Verlauf bestimmt, d.h. es wird beispielsweise die aufgewendete Kraft gegen den Axialweg des Entkoppelelementes aufgetragen. Die dabei aufgewendete Kraft muss groß genug sein, damit die End- punkte (d.h. die Streck- und Stauchlage) jeweils sicher erreicht werden, darf aber nicht so groß sein, dass einzelne Komponenten des Entkoppelelementes geschädigt werden.When measuring the loss work, the decoupling element is moved starting from the compression position into the extended position and back again. Subsequently, this movement is repeated, determining the force-displacement curve, i. For example, the applied force is applied against the axial path of the decoupling element. The force applied must be large enough so that the end points (i.e., the stretch and compression) are each safely reached, but not so large that individual components of the decoupling element are damaged.
Der wie oben beschrieben dargestellte Kraft-Weg-Verlauf ergibt eine typische Hyste- resekurve. Die Verlustarbeit ist dabei der Quotient aus der Fläche innerhalb dieser Hysteresekurve und der Breite der Hysteresekurve in Richtung der Weg-Achse. Anders ausgedrückt ist die Verlustarbeit der mittlere Abstand der oberen und unteren Begrenzungslinie der Hysteresekurve im Kraft-Weg-Diagramm.The force-displacement curve as described above results in a typical hysteresis curve. The loss work is the quotient of the area within this hysteresis curve and the width of the hysteresis curve in the direction of the path axis. In other words, the loss work is the mean distance of the upper and lower boundary lines of the hysteresis curve in the force-displacement diagram.
Eine typische Hysteresekurve ist in Figur 3 dargestellt. Hierbei ist auf der X-Achse die Streckung bzw. Stauchung des Schlauches angegeben und auf der Y-Achse die
für eine entsprechende Streckung bzw. Stauchung aufzuwendende Kraft. Die O- Markierung auf der X-Achse gibt die Position an, in welcher der Wickelschlauch weder gestreckt noch gestaucht ist. Ausgehend von dieser Position wird der Wickelschlauch nun zunächst um die Länge Xi gestaucht. Hierfür wird maximal die Kraft F- aufgewandt. Nach Erreichen des Endpunktes der Stauchung Y1 wird nun die in Stauchrichtung einwirkende Kraft F- langsam zurückgenommen und eine in Streckrichtung wirkende Kraft auf den Wickelschlauch aufgebaut, welche bis maximal F+ erhöht wird. Der Wickelschlauch befindet sich nun im Endpunkt der Strecklage (X2). Anschließend wird wiederum die in Streckrichtung wirkende Kraft F+ zurückgenom- men bzw. eine in Stauchrichtung wirkende Kraft aufgebaut, bis der Wickelschlauch in die Ausgangslage zurückkehrt, d.h. weder gestreckt noch gestaucht ist. Die Auftragung der aufgewandten Kräfte gegen den von einem Schlauchende zurückgelegten Weg ergibt die in Figur 3 dargestellte Hysteresekurve. Die Verlustarbeit kann nun als Quotient der schraffierten Fläche A, deren Begrenzung von der Hysteresekurve und zwei vertikalen Linien mit dem Abstand Y gebildet wird, und der Streckenlänge Y berechnet werden. Die Streckenlänge Y beschreibt den Auswertebereich der Verlustarbeit. Y beginnt im Abstand von 1 mm vom unteren Umkehrpunkt der Hysteresekurve (Y1 = 1 mm) und endet im Abstand von 1 mm vom oberen Umkehrpunkt (Y2 = 1 mm).A typical hysteresis curve is shown in FIG. Here, the extension or compression of the hose is specified on the X-axis and on the Y-axis the For a corresponding extension or compression expended force. The O mark on the X axis indicates the position in which the winding tube is neither stretched nor compressed. Starting from this position, the winding tube is now first compressed by the length Xi. For this purpose, the maximum force F- expended. After reaching the end point of the compression Y 1 , the force F-acting in compression direction is slowly withdrawn and a force acting in the direction of stretch is built up on the winding tube, which force is increased to a maximum of F +. The winding tube is now in the end point of the extended position (X 2 ). Subsequently, in turn, the force F + acting in the direction of stretch is withdrawn, or a force acting in the upsetting direction is built up, until the winding tube returns to the starting position, ie, it is neither stretched nor compressed. The application of the applied forces against the distance traveled by a hose end results in the hysteresis curve shown in FIG. The loss work can now be calculated as the quotient of the hatched area A whose boundary is formed by the hysteresis curve and two vertical lines with the distance Y, and the route length Y. The route length Y describes the evaluation range of the loss work. Y begins at a distance of 1 mm from the lower reversal point of the hysteresis curve (Y 1 = 1 mm) and ends at a distance of 1 mm from the upper reversal point (Y 2 = 1 mm).
Die Wärmeversteifung kann nun folgendermaßen über die Verlustarbeit definiert werden:The heat stiffening can now be defined as follows via the loss work:
Zunächst wird die Verlustarbeit eines Entkoppelelementes im Anlieferungszustand gemessen, d.h. in dem Zustand, in dem das Entkoppelelement in die Abgasanlage eingebaut und mit der Abgaseinlage zum weiteren Gesamteinbau bzw. zur Endbenutzung ausgeliefert würde.First, the loss work of a decoupling element in the delivery state is measured, i. in the state in which the decoupling element was installed in the exhaust system and delivered with the exhaust gas insert for further total installation or for end use.
Das Entkoppelelement wird in einen auf 450° vorgeheizten Ofen gelegt und dort unter Normalatmosphäre, d.h. bei normaler Umgebungsluft und damit sauerstoffhaltiger Atmosphäre für 1 Stunde bei 450° geglüht.The decoupling element is placed in a 450 ° preheated oven where it is exposed to normal atmosphere, i. in normal ambient air and thus oxygen-containing atmosphere for 1 hour at 450 ° annealed.
Danach wird das Entkoppelelement aus dem Ofen entnommen und an Luft bei Raumtemperatur langsam abgekühlt. Anschließend wird die Verlustarbeit des Entkoppelelementes erneut gemessen.
Wird ein Anstieg der Verlustarbeit festgestellt, so liegt eine Wärmeversteifung vor, wobei die Wärmeversteifung als prozentualer Anstieg der Verlustarbeit vor und nach der Behandlung im Ofen angegeben wird.Thereafter, the decoupling element is removed from the oven and slowly cooled in air at room temperature. Subsequently, the loss work of the decoupling element is measured again. If an increase in the loss of work is found, there is a heat stiffening, wherein the heat stiffening is given as a percentage increase in loss work before and after the treatment in the oven.
Ursache für die Wärmeversteifung ist nach den Erkenntnissen der Anmelderin eine Zunahme des Reibungskoeffizienten der Oberfläche des Metallbandes, zumindest in den Bereichen, an denen benachbarte Bandwindungen des Wickelschlauches aneinander anliegen. Der Reibungskoeffizient ist abhängig von der maximalen Temperatur, der das Metallband bei einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre ausgesetzt wurde. Diese Abhängigkeit ist qualitativ in Figur 4 dargestellt: Ab einer Mindesttemperatur steigt der Reibungskoeffizient mit steigender Temperatur an, bis eine Temperatur des maximalen Reibungskoeffizienten TmaxR erreicht ist. Ab dieser Temperatur ändert sich auch bei höheren Temperaturen der Reibungskoeffizient nicht mehr wesentlich. Wird das Entkoppelelement wieder abgekühlt, so bleibt der Reibungskoeffizient auf dem Wert, der der maximal bei der Behandlung erreichten Temperatur entspricht. Dieses Verhalten ist nach Erkenntnissen der Anmelderin darin begründet, dass je nach Temperatur sich unterschiedliche Reaktionen an der Oberfläche des Metallbandes ablaufen, welche unterschiedliche Reibeigenschaften der Oberfläche zur Folge haben.Cause of the heat stiffening is according to the findings of the Applicant an increase in the coefficient of friction of the surface of the metal strip, at least in the areas where adjacent tape turns of the winding tube abut each other. The coefficient of friction depends on the maximum temperature to which the metal strip has been exposed in an atmosphere containing oxygen. This dependency is shown qualitatively in FIG. 4: starting at a minimum temperature, the friction coefficient increases with increasing temperature until a temperature of the maximum friction coefficient T maxR is reached. From this temperature, the friction coefficient does not change significantly even at higher temperatures. If the decoupling element is cooled again, the friction coefficient remains at the value which corresponds to the maximum temperature reached during the treatment. According to the Applicant, this behavior is due to the fact that, depending on the temperature, different reactions take place on the surface of the metal strip, which result in different friction properties of the surface.
Die Wärmeversteifung ist somit darauf zurückzuführen, dass durch Temperatureinwirkung eine Erhöhung des Reibungskoeffizienten an der Oberfläche des Metallbandes auftritt und damit die Relativbewegung der ineinander greifenden Bandwindungen aufgrund der höheren Reibung der einander anliegenden Kontaktflächen erschwert wird.The heat stiffening is thus due to the fact that an increase in the coefficient of friction on the surface of the metal strip occurs due to the effect of temperature and thus the relative movement of the intermeshing band turns is made more difficult due to the higher friction of the adjacent contact surfaces.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Wickelschlauches wird die Temperatur, bei der die Wärmebehandlung des Metallbandes durchgeführt wird, daher derart gewählt, dass sich der Reibungskoeffizient durch nachgelagerte Temperatureinwirkung wie beispielsweise bei der Benutzung des Entkopplungsele- mentes nur noch maximal um einen solchen Betrag ändern kann, der zu einer weiteren Wärmeversteifung von maximal 100% führt.According to the inventive method for producing the winding tube, the temperature at which the heat treatment of the metal strip is performed, therefore selected such that the friction coefficient can change ment by downstream temperature influence such as when using the decoupling only a maximum of such an amount which leads to a further heat stiffening of a maximum of 100%.
Besonders kostengünstig ist es, wenn die Wärmebehandlung des Metallbandes unter Normalatmosphäre, d.h. unter normaler Umgebungsluft durchgeführt wird. Hierdurch ist zum einen das Vorhandensein von Sauerstoff gewährleistet, zum anderen muss
keine spezielle Gasatmosphäre mit entsprechendem aparativem Aufwand und Kosten hergestellt werden.It is particularly cost-effective if the heat treatment of the metal strip is carried out under normal atmosphere, ie under normal ambient air. As a result, on the one hand, the presence of oxygen is guaranteed, on the other hand must no special gas atmosphere with appropriate aparativem expense and costs are produced.
In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform wird die Wärmebehandlung unter einer Atmosphäre durchgeführt, welche im Wesentlichen der Atmosphäre unter Betriebsbedingungen des Wickelschlauches entspricht. Dies kann bei Kraftfahrzeugen beispielsweise die entsprechende Zusammensetzung der typischen durch die Abgasanlage geleiteten Abgase sein. Hierdurch ist gewährleistet, dass die gezielte Oberflächenveränderung, welche an dem Metallband durch die Wärmebehandlung durchge- führt wird, zu einer Oberfläche führt, welche sich auch bei einer späteren Temperatureinwirkung bei Benutzung des Entkoppelelementes ergeben würde.In a further preferred embodiment, the heat treatment is carried out under an atmosphere which substantially corresponds to the atmosphere under operating conditions of the winding tube. In the case of motor vehicles, for example, this can be the corresponding composition of the typical exhaust gases conducted through the exhaust system. This ensures that the targeted surface change, which is carried out on the metal strip by the heat treatment, leads to a surface which would also result in a later temperature effect when using the decoupling element.
Um eine möglichst kleine Wärmeversteifung zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn die gezielte Oberflächenveränderung bei einer Temperatur durchgeführt wird, welche mindestens die Temperatur des maximalen Reibungskoeffizienten TmaxR beträgt. Hierdurch ist gewährleistet, dass auch durch eine nachgelagerte Temperatureinwirkung keine Erhöhung des Reibungskoeffizienten mehr auftritt. Nach empirischen Erkenntnissen der Anmelderin liegt für typische aus nicht rostenden Stählen oder Nickelbasislegierungen bestehende Wickelschläuche TmaxR etwa bei 45O0C.In order to achieve the smallest possible heat stiffening, it is advantageous if the targeted surface modification is carried out at a temperature which is at least the temperature of the maximum friction coefficient T maxR . This ensures that no increase in the coefficient of friction occurs even by a downstream temperature effect. According to empirical knowledge of the applicant is for typical consisting of stainless steels or nickel based alloys winding tubes T maxR at about 45O 0 C.
Die Zeitdauer, in der das Metallband oder der Wickelschlauch der Temperatur ausgesetzt ist, kann variieren. Wesentlich ist, dass genügend Zeit vorhanden ist, dass die chemische Reaktion von Schlauchwerkstoff und Atmosphäre zur Veränderung der Oberfläche stattfinden kann, sodass sich die gewünschten Reibeigenschaften einstel- len. Aus Kostengründen sind dabei möglichst kurze Prozesszeiten anzustreben. Sollte der besondere Anwendungsfall dies erfordern, so können selbstverständlich auch längere Prozesszeiten notwendig werden.The length of time that the metal strip or the winding tube is exposed to the temperature may vary. It is essential that there is sufficient time for the chemical reaction of the hose material and the atmosphere to change the surface so that the desired frictional properties are set. For cost reasons, the shortest possible process times should be aimed at. Of course, if the particular application requires this, longer process times may also be necessary.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die gezielte Oberflächenveränderung nach dem Profilieren und Wickeln des Metallbandes durchgeführt, d.h. der fertig gestellte Wickelschlauch wird der Wärmebehandlung unterzogen. Dadurch kann beispielsweise vermieden werden, dass beim Profilieren und Wickeln des Metallbandes eine vorher veränderte Oberfläche beschädigt wird. Ebenso ist es jedoch auch denkbar, die gezielte Oberfläche zunächst an dem ursprüngli- chen Metallband durchzuführen und anschließend den Wickelschlauch aus dem Metallband zu fertigen.
Sofern die gezielte Oberflächenveränderung nach dem Profilieren und Wickeln des Metallbandes vorgenommen wird, ist es vorteilhaft, wenn der Wickelschlauch einer Weichglühbehandlung unterzogen wird, wobei die Temperatur der Weichglühbehandlung TWG mindestens der Temperatur der maximalen Verlustarbeit Tmaxv entspricht. Dies hat folgenden Hintergrund:In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the targeted surface modification is carried out after the profiling and winding of the metal strip, ie the finished wound tube is subjected to the heat treatment. This can be avoided, for example, that during profiling and winding of the metal strip a previously changed surface is damaged. Likewise, however, it is also conceivable to first perform the targeted surface on the original metal strip and then to manufacture the winding tube from the metal strip. If the targeted surface modification is carried out after the profiling and winding of the metal strip, it is advantageous if the winding tube is subjected to a soft annealing treatment, wherein the temperature of the soft annealing T WG corresponds at least to the temperature of the maximum loss T max v. This has the following background:
Die Verlustarbeit eines Wickelschlauches und damit auch eines einen Wickelschlauch enthaltenden Entkoppelelementes hängt nicht nur von dem oben erwähnten Reibungskoeffizienten der Oberfläche des Metallbandes ab, sondern auch von der Kraft, mit der benachbarte Bandwindungen aneinander gepresst werden. Diese Kraft wird primär beim Profilieren und schraubengangförmigen Wickeln des Metallbandes vorgegeben. Durch Temperatureinwirkung erfolgt jedoch ein Weichglühen des Metalls, sodass die Kraft, mit der die Kontaktflächen aneinander gepresst werden, um so mehr abnimmt, um so höher die Temperatur des Weichglühens ist. Die Verlustarbeit eines Wickelschlauches in Abhängigkeit der Temperatur hat daher einen in etwa glockenförmigen Verlauf, wie qualitativ in Figur 5 dargestellt:The loss of a winding tube and thus also a winding tube containing decoupling depends not only on the above-mentioned coefficient of friction of the surface of the metal strip, but also on the force with which adjacent tape turns are pressed together. This force is primarily given when profiling and helical winding of the metal strip. However, as a result of the effect of temperature, the metal is annealed, so that the force with which the contact surfaces are pressed together decreases the more, the higher the temperature of the soft annealing. The loss work of a winding tube as a function of the temperature therefore has an approximately bell-shaped course, as shown qualitatively in FIG. 5:
Mit steigender Temperatur steigt die Verlustarbeit zunächst an, aufgrund des steigenden Reibungskoeffizienten. Bei weiter steigender Temperatur führt das Weich- glühen und die entsprechende Abnahme der Kraft, mit der die Kontaktflächen an- einandergepresst werden, zu einer Abnahme der Verlustarbeit.As the temperature increases, the loss work initially increases due to the increasing friction coefficient. As the temperature increases further, the soft annealing and the corresponding decrease in the force with which the contact surfaces are pressed together leads to a decrease in the loss work.
Je nach Material, Größe der Kontaktflächen und ursprünglich erzeugter Andruckkraft kann die in Figur 5 dargestellte Kurve ein ausgeprägtes Maximum (durchgezogene Linie) oder einen plateauförmigen Verlauf bei maximaler Verlustarbeit (gestrichelte Linie) aufweisen.Depending on the material, the size of the contact surfaces and the originally generated contact pressure, the curve shown in FIG. 5 can have a pronounced maximum (solid line) or a plateau-shaped profile with maximum loss work (dashed line).
Wesentlich ist jedoch, dass es eine minimale Temperatur Tmaxvg\bt, ab der auch bei steigender Temperatur die Verlustarbeit nicht mehr zunimmt. Diese Temperatur ist im Wesentlichen vom Verlauf des Reibungskoeffizienten vorgegeben, sodass in guter Näherung gilt TmaxR ~TmaxV However, it is essential that there is a minimum temperature T max , from which the loss work no longer increases even when the temperature rises. This temperature is essentially determined by the course of the friction coefficient, so that, to a good approximation, T maxR ~ T maxV
Für eine vorgegebene Verlustarbeit V gibt es somit zwei Temperaturen, welche nach einer entsprechenden erfindungsgemäßen Wärmebehandlung des Metallbandes zu der vorgegebenen Verlustarbeit V führen. Dies ist in Figur 6 dargestellt:
Einer vorgegebenen Verlustarbeit V entsprechen auf der Kurve zwei Temperaturen T1 und TWG, wobei T1 kleiner TmaχV ur\d TWG größer TmaxV ist. Somit würde eine Wärmebehandlung in dem erfindungsgemäßen Verfahren mit jeder der beiden Temperaturen zu der gewünschten Verlustarbeit führen. Vorteilhaft ist jedoch eine Einstellung der gewünschten Verlustarbeit V durch die höhere der beiden Temperaturen TWG Bei dieser Temperatur ist bereits der maximale Reibungskoeffizient erreicht, da sie über TmaxV und damit auch über der Temperatur des maximalen Reibungskoeffizienten TmaxR liegt. Die Einstellung der gewünschten Verlustarbeit V erfolgt somit dadurch, dass zum einen eine Oberfläche mit dem maximalen Reibungskoeffizienten mittels gezielter Oberflächenveränderung erzeugt wird und zum anderen durch Weichglühen die Kraft, mit der die Kontaktflächen aneinander gepresst werden, derart eingestellt wird, dass die gewünschte Verlustarbeit auftritt.For a given loss work V, there are thus two temperatures which lead to the predetermined loss work V after a corresponding heat treatment of the metal strip according to the invention. This is shown in FIG. 6: A given loss work V corresponds to two temperatures T 1 and T WG on the curve, where T 1 is smaller T maχV ur \ d T WG greater than T maxV . Thus, a heat treatment in the process according to the invention with each of the two temperatures would lead to the desired loss work. However, it is advantageous to set the desired loss work V by the higher of the two temperatures T WG. At this temperature, the maximum friction coefficient has already been reached, since it lies above T maxV and thus also above the temperature of the maximum friction coefficient T maxR . The adjustment of the desired loss work V thus takes place in that on the one hand a surface with the maximum friction coefficient is generated by means of targeted surface modification and on the other by soft annealing, the force with which the contact surfaces are pressed together, is set so that the desired loss work occurs.
Der wesentliche Vorteil der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Temperatur TWG liegt darin, dass keine Änderung der Verlustleistung mehr auftritt. Wäre die Wärmebehandlung dagegen bei der Temperatur T1 durchgeführt worden, so hätte der Wickelschlauch zwar zunächst die gewünschte Verlustarbeit, bei einer Wärmeeinwirkung mit einer Temperatur größer T1 würde jedoch die Verlustarbeit weiter ansteigen und somit eine zusätzliche Wärmeversteifung auftreten.The essential advantage of carrying out the method according to the invention at the temperature T WG is that no change in the power loss occurs any more. On the other hand, if the heat treatment had been carried out at the temperature T 1 , then the wound hose would initially have the desired loss work, but if the heat were applied at a temperature greater than T 1 , the loss work would continue to increase and thus additional heat stiffening would occur.
Besonders vorteilhaft ist es daher, wenn zunächst an einem Wickelschlauch die in Figur 6 dargestellte Eichkurve, d.h. die Abhängigkeit der Verlustarbeit von der Temperatur vermessen wird. Dies kann dadurch geschehen, dass ausgehend von einer niedrigen Temperatur eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur durchgeführt wird, dass anschließend die Verlustarbeit gemessen wird und dass darauf folgend eine um einen kleinen Betrag höhere Temperatur für den gleichen Vorgang gewählt wird. Durch mehrmaliges hintereinander Ausführen kann somit eine Eichkurve für diesen Wickelschlauch bestimmt werden. Anhand der Eichkurve kann die optimale Weichglühtemperatur 7WG für eine vorgegebene Verlustarbeit für baugleiche Wickel- schlauche ermittelt werden. Anschließend kann bei der Herstellung für jeden baugleichen Wickelschlauch das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Wärmebehandlung bei der wie beschrieben bestimmten optimalen Weichglühtemperatur durchgeführt werden.Therefore, it is particularly advantageous if the calibration curve shown in FIG. 6, ie the dependence of the loss work on the temperature, is first measured on a winding tube. This can be done by starting a heat treatment at a temperature starting from a low temperature, then measuring the loss work, and then selecting a temperature higher by a small amount for the same process. By repeated successive executions can thus be determined a calibration curve for this winding tube. Based on the calibration curve, the optimum annealing temperature 7 WG can be determined for a given loss work for identical winding tubes. Subsequently, in the production for each identical winding tube, the method according to the invention can be carried out with a heat treatment at the optimum annealing temperature determined as described.
Die Wärmebehandlung kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf unterschiedliche Arten erfolgen. Das Metallband oder der fertig gestellte Wickelschlauch kann
beispielsweise in einem Ofen oder durch Induktion erwärmt werden. Aber auch andere Verfahren sind möglich.The heat treatment can be carried out in different ways in the method according to the invention. The metal band or the finished winding tube can for example, in an oven or by induction heating. But other methods are possible.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wärmebehandlung durch das an sich bekannte Induktivglühen erfolgt. Hierdurch kann typischerweise innerhalb von wenigen Sekunden die gewünschte Temperatur erreicht werden, sodass kurze Taktzeiten und damit ein Kosten sparender Herstellungsprozess möglich ist.It is particularly advantageous if the heat treatment is carried out by the induction annealing known per se. As a result, typically within a few seconds, the desired temperature can be achieved, so that short cycle times and thus a cost-saving manufacturing process is possible.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wickelschlauches wird im Folgen- den anhand der Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigenAn embodiment of a winding tube according to the invention will be explained below with reference to the drawings. Show here
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Wickelschlauch in Seitenansicht, zum Teil in Axialschnitt,1 shows a winding tube according to the invention in side view, partly in axial section,
Figur 2 einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Wickelschlauches aus FigurFigure 2 shows a detail of the winding tube according to the invention from FIG
1 im Bereich der ineinander greifenden Bandkanten im Axialschnitt.1 in the region of the interlocking band edges in axial section.
Figuren 3 bis 6 beschreiben den Verlauf des Reibungskoeffizienten bzw. der Verlust- arbeit in Abhängigkeit der Temperatur und wurden bereits vorhergehend beschrieben.FIGS. 3 to 6 describe the course of the friction coefficient or the loss work as a function of the temperature and have already been described above.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Wickelschlauch, welcher als Agraffschlauch 1 ausgeführt ist, dargestellt. Der Agraffschlauch 1 ist aus einem S-förmig profilierten Metallband gewickelt. Die obere Hälfte von Figur 1 zeigt die Seitenansicht des1 shows an inventive winding tube, which is designed as Agraffschlauch 1, shown. The Agraffschlauch 1 is wound from an S-shaped profiled metal strip. The upper half of Figure 1 shows the side view of
Agraffschlauches 1 , während die untere Hälfte einen Axialschnitt bzw. eine Innenansicht des Agraffschlauches darstellt. Der genaue Aufbau des erfindungsgemäßen Agraffschlauches lässt sich aus der ausschnittsweisen Vergrößerung der ineinander greifenden Bandkanten 2 gemäß Figur 2 erkennen.Agraffschlauches 1, while the lower half is an axial section or an internal view of the Agraffschlauches. The exact structure of the invention Agraffschlauches can be seen from the partial enlargement of the interlocking band edges 2 of Figure 2.
Diese in Figur 2 dargestellte Vergrößerung zeigt zwei benachbarte Bandwindungen desselben Metallbandes 3, welche miteinander verfalzt sind. Die S-förmige Profilierung des Metallbandes 3 lässt Schenkel 4, 5 auf der radialen Innen- bzw. Außenseite des Falzes sowie innerhalb des Falzes nach innen geschlagene endständige FaIz- borde 6 bzw. 7 entstehen. Durch das Verfalzen ist der endständige Falzbord 7 der ersten Bandwindung 3a zwischen dem endständigen Falzbord 6 sowie dem Schenkel
5 der benachbarten Bandwindung 3b eingeklemmt. In gleicher Weise ist der endständige Falzbord 6 der zweiten Bandwindung 3b zwischen dem endständigen Falzbord 7 sowie dem Schenkel 4 der ersten Bandwindung 3a eingeklemmt.This magnification shown in Figure 2 shows two adjacent band turns of the same metal strip 3, which are folded together. The S-shaped profiling of the metal strip 3 allows legs 4, 5 to be formed on the radially inner or outer side of the fold and also inside the fold inwardly folded end panels 6 and 7, respectively. By folding the terminal fold board 7 of the first band winding 3a between the terminal fold board 6 and the leg 5 of the adjacent band winding 3b is clamped. In the same way, the terminal folding board 6 of the second tape winding 3b is clamped between the terminal folding board 7 and the leg 4 of the first tape winding 3a.
Das Einklemmen bewirkt nun eine Kraft, mit der die Kontaktflächen zwischen Falzbord 7 und Schenkel 5, Falzbord 6 und Schenkel 4, sowie zwischen Falzbord 7 und Falzbord 6 aneinander gedrückt werden.The pinching now causes a force with which the contact surfaces between Falzbord 7 and leg 5, Falzbord 6 and leg 4, and between Falzbord 7 and Falzbord 6 are pressed together.
Die Beweglichkeit des Wickelschlauches wird durch ein gegeneinander Verschieben der ersten Bandwindung 3a gegenüber der zweiten Bandwindung 3b in der mit B in Figur 2 gekennzeichneten Richtung erreicht. Der Verschiebung wirkt die Reibungskraft entgegen, welche wesentlich von der oben genannten Anpresskraft an den Kontaktflächen und dem Reibungskoeffizienten der Kontaktflächen abhängt.The mobility of the winding tube is achieved by a mutually shifting the first band winding 3a relative to the second band winding 3b in the direction indicated by B in Figure 2 direction. The displacement counteracts the frictional force, which depends substantially on the abovementioned pressing force on the contact surfaces and the coefficient of friction of the contact surfaces.
Der in Figur 1 und Figur 2 dargestellte erfindungsgemäße Wickelschlauch wurde derart hergestellt, dass nach dem Profilieren und schraubengangförmigen Wickeln des Metallbandes der Wickelschlauch einer Wärmebehandlung unter Normalatmosphäre unterzogen wurde. Die Wärmebehandlung wurde durch Induktivglühen bei größer 5000C bis 10000C für eine Dauer von größer 15 Sekunden bis 150 Sekunden durch- geführt. Hierdurch wurde an dem Metallband 3 ganzflächig die Oberfläche 8, 9 verändert. Somit liegen an den Kontaktflächen jeweils die gezielt veränderten Oberflächen des entsprechenden Teilbereiches aufeinander und die Reibung zwischen den Kontaktflächen wird - neben der Anpresskraft - von dem Reibungskoeffizienten der Oberflächen 8, 9 bestimmt.The winding tube according to the invention shown in Figure 1 and Figure 2 was prepared such that after profiling and helical winding of the metal strip of the winding tube was subjected to a heat treatment under normal atmosphere. The heat treatment was carried out by induction annealing at greater than 500 ° C. to 1000 ° C. for a duration of greater than 15 seconds to 150 seconds. As a result, the surface 8, 9 was changed over the entire surface of the metal strip 3. Thus, at the contact surfaces in each case the specifically modified surfaces of the corresponding portion of each other and the friction between the contact surfaces is - in addition to the contact force - determined by the friction coefficient of the surfaces 8, 9.
Der Temperaturbereich von größer 500°C bis 1000°C, bei der die Wärmebehandlung des Wickelschlauches durchgeführt wurde, ist zum einen so gewählt, dass die Oberflächen 8, 9 den maximal möglichen Reibungskoeffizient aufweist, d.h. auch bei höheren Temperaturen wird der Reibungskoeffizient nicht weiter ansteigen. Zum ande- ren ist die Temperatur derart gewählt, dass durch Weichglühen des Wickelschlauches 1 die Kraft, mit der die Kontaktflächen aneinander gedrückt werden, derart abgenommen hat, dass in Verbindung mit dem maximalen Reibungskoeffizienten der O- berflächen 8, 9 eine gewünschte Verlustleistung V des Wickelschlauches erreicht wird.
Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Wickelschlauch weist somit zum einen den Vorteil auf, dass eine Wärmeversteifung von maximal 100% auftritt und zum anderen auf einfachem Wege, nämlich durch die Wahl der optimalen Weichglühtemperatur eine gewünschte Verlustleistung erreicht werden kann. Darüber hinaus ist die Wärmebehandlung, insbesondere durch Induktivglühen unter Normalatmosphäre im Vergleich zum Beschichtungsverfahren kostengünstig und erlaubt kurze Taktzeiten.
The temperature range from greater than 500 ° C to 1000 ° C, at which the heat treatment of the winding tube has been performed, on the one hand chosen so that the surfaces 8, 9 has the maximum possible friction coefficient, ie even at higher temperatures, the friction coefficient will not increase , On the other hand, the temperature is selected so that the force with which the contact surfaces are pressed against each other has decreased by soft annealing the winding tube 1 in such a way that, in conjunction with the maximum friction coefficient of the surfaces 8, 9, a desired power loss V of Winding tube is achieved. A winding tube produced by the method according to the invention thus has, on the one hand, the advantage that a heat stiffening of at most 100% occurs and, on the other hand, a desired power loss can be achieved simply by selecting the optimum annealing temperature. In addition, the heat treatment, in particular by induction annealing under normal atmosphere compared to the coating process is inexpensive and allows short cycle times.