DE102004053985B4

DE102004053985B4 - Schlauchleitung mit einem Stützring

Info

Publication number: DE102004053985B4
Application number: DE102004053985A
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Dr. Gohl
Original assignee: Stabil Verbindungstechnik GmbH
Current assignee: Stabil Verbindungstechnik GmbH
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2024-11-10
Also published as: DE102004053985A1

Abstract

Unter wechselndem Innendruck stehende flexible Ladeluftschlauchleitung (17) zum Transport von Prozessluft bei der Ladeluftkühlung in Kraftfahrzeugen mit wenigstens einem Stützring (29) zur Stabilisierung der Ladeluftschlauchleitung (17), wobei die Ladeluftschlauchleitung (17) aus einem elastischen Werkstoff ausgebildet ist und mehrere Lagen enthält, zu denen auch eine zur Aussteifung dienende Einlage (28) gehört, wobei der wenigstens eine Stützring (29) die Außenseite der Schlauchleitung (17) umgreift, um diese zu stabilisieren, und wobei der wenigstens eine Stützring (29) aus zugfestem Kunststoff gegossen ist und in Umfangsrichtung spaltfrei, durchgehend ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine unter wechselndem Innendruck stehende Schlauchleitung mit einem Stützring.
Zur strömungsmäßigen Verbindung zweier Bauteile, die relativ zueinander beweglich sind, werden meist Schläuche aus einem elastischen Werkstoff, wie z. B. Elastomer, verwendet, deren Flexibilität axiale und radiale Relativbewegungen zwischen den Bauteilen zulässt. In der Wand eines derartigen flexiblen Schlauchs können zur Verstärkung Fadeneinlagen aus einem Textilmaterial oder Metall eingebettet sein. Höhere, durch radiale Druckkräfte verursachte Schubspannungen können die Einlagen aber kaum aushalten. Die flexiblen Schläuche für flüssige oder gasförmige Kühlmedien nach dem Stand der Technik sind deshalb im Allgemeinen nicht ausreichend stabil, um hohen Drücken und Druckamplituden des hindurch geleiteten Fluids standzuhalten. Sie würden unzulässig hoch aufgeweitet werden, verschleißen oder sogar reißen. Der Schlauch kann mit einer äußeren Umflechtung aus einem metallenen Draht oder Band versehen sein, wodurch jedoch seine mehrachsige Flexibilität eingeschränkt wird.
Es sind ferner flexible Balgschläuche bekannt, die eine ringwellenförmige Gestalt aufweisen und zur Zuführung komprimierter Ladeluft zu einer Brennkraftmaschine verwendet werden. Die Balgschläuche sind im Regelfall zwischen einem Verdichter (Kompressor) eines Laders, der Luft aus der Atmosphäre ansaugt und verdichtet, und dem Eintritt eines Zwischenkühlers oder zwischen dem Kühleraustritt und dem Motor angeordnet. Der Kühler kühlt die komprimierte Ladeluft ab, bevor diese über einen Krümmer zu dem Motor gelangt. Die Ladeluft kühlung kann an den normalen Kühlerkreislauf des Fahrzeugs (Ladeluft/Kühlmittel-Kühlung) angeschlossen und an der Fahrzeugkarosserie gehalten oder über einen separaten kühler- oder rahmenfesten Ladeluft/Luft-Kühler mit separatem Luftdurchsatz realisiert sein, während der Turbolader an dem elastisch gelagerten Motor befestigt ist. Im Betrieb gleicht der Schlauch aufgrund seiner Flexibilität und seiner Balgform die Relativbewegungen zwischen dem Motor und dem Kühler aus.
Den bei aufgeladenen Motoren auftretenden Belastungen, insbesondere den hohen und wechselnden Ladedrücken und Temperaturen, kann der Balgschlauch ohne zusätzliche Unterstützung nicht standhalten. Die Ladedrücke können bei Personenkraftwagen 1,5 bar, bei Nutzfahrzeugen sogar 3,5 bar erreichen. Außerdem muß der Schlauch extrem schnell wechselnden Temperaturen zwischen –50°C und +250°C standhalten. Die druck- und temperaturbedingten Belastungen können zu Ausdehnungen und Vibrationen des Schlauches führen, die das Material des Schlauchs beschädigen können bzw. den geometrischen Aufbau bzw. die Struktur als ungeeignet erscheinen lassen. Umflechtungen, wie bei außen zylindrischen Formschläuchen, sind bei einem Balgschlauch konstruktionsbedingt nicht möglich.
Zur Stabilisierung werden deshalb meist Stützringe verwendet, die den Schlauch an mehreren Stellen vollständig umgreifen und seine Balgform sichern. Die Stützringe sind aus einem Stahldraht gefertigt, der auf die erforderliche Länge zugeschnitten und zu einem Kreis gebogen wird. Die einander gegenüberliegenden freien Enden werden aneinander gefügt und die Fügestelle durch Laserschweißung, Widerstandsschweißung oder Lötung geschlossen.
Nachteilig ist, dass Stahl ein begehrter und verhältnismäßig teuerer Werkstoff ist. Außerdem ist die Fertigung, insbesondere wegen des Schweiß- oder Lötvorgangs und der nachträglich erforderlichen Entgratung der Fügestelle, relativ aufwendig und demzufolge kostspielig. Ferner ist eine aufwendige Qualitätskontrolle, bspw. eine Durchleuchtung mittels Röntgenstrahlen oder zerstörungsbehaftete Belastungsprobe, erforderlich um sicherzustellen, dass die Fügenaht ausreichend stabil ist und der Schlauch durch diese im Gebrauch nicht beschädigt wird.
Des Weiteren werden im Allgemeinen auch bestimmte Oberflächenbeschaffenheiten, einschließlich Farbe, und ein Oberflächenschutz zur Korrosions- und Säurebeständigkeit gefordert, die ausschließlich durch Lackierung, chemische Behandlung oder dgl. herstellbar sind. Stützringe sind aber Massenwaren, deren Herstellungskosten gering zu halten sind.
FR 2 816 027 A1 beschreibt einen flexiblen Hydraulikanschluss für Abwasser, Schmutzwasser, Regenwasser oder WC-Abflüsse mit einem rohrförmigen verformbaren Schlauch, der eine gerade Erstreckung aufweist und an dessen Enden anwendungsspezifische Anschlussmuffen vorgesehen sind. Der Schlauch ist von mehreren Ringen umgeben, die durch Einvulkanisieren in die Schlauchdecke eingebettet sind, um den Schlauch in einen funktionell erforderlichen Formschlauch umwandeln zu können. Das Material der Ringe und des Schlauchs sind zueinander chemisch kompatibel gewählt, um eine gute Verankerung der Ringe in der Außenfläche des Schlauchs sicherzustellen.
CH 406 755 beschreibt einen Schlauch aus elektrischem Isoliermaterial, der zur Verhinderung einer Deformierung durch äußeren Druck mit mehreren in Abstand zueinander längs des Schlauches angeordneten Ringen versehen ist. Die Ringe sind aus Metall, insbesondere vergütetem Stahl, gefertigt. Der flexible Schlauch dient dazu, Wasser von Verteilungsköpfen zu Kühlkanälen zu leiten, die um Statorwicklungen großer Turbogeneratoren mit kombinierter Gas- und Wasserkühlung herum ausgebildet sind. Die Metallringe ermöglichen es, dass der Druck des Kühlgases innerhalb des Generatorgehäuses erhöht werden kann, ohne dass die Schläuche für die Wasserkühlung zusammengedrückt werden.
EP 0 374 597 A2 beschreibt einen Schlauch aus einem Verbundwerkstoff zur Verwendung in hohen Drücken, hohen Temperaturen und hohen Vibrationen ausgesetzten Umgebungen, wobei der Schlauch mehrere Lagen, einschließlich einer textilen Einlage und einer Schlauchdecke mit Aufwulstung aufweist. Der Schlauch weist keine Stützringe auf.
EP 0 856 696 B1 beschreibt einen Ladeluftschlauch zur Förderung von Ladeluft für Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren, wobei der Ladeluftschlauch durch einen Balgschlauch mit einer dem Anschluss dienenden V-Schelle und mehreren Wellenbergen und -tälern ausgebildet ist und wobei in der V-Schelle sowie in den Wellentälern Stützringe angeordnet sind.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine flexible Ladeluftschlauchleitung der vorstehend erwähnten Art mit einem neuen funktionsgerechten Stützring zu schaffen, der geeignet ist, die Schlauchleitung zuverlässig zu sichern. Insbesondere sollte der Stützring relativ einfach und kostengünstig, vorzugsweise unter Ausbringung hoher Stückzahlen zu fertigen sein. Außerdem sollte eine zweckdienliche Anpassbarkeit des Stützrings an die gestellten Anforderungen hinsichtlich seines Designs, seiner Querschnittform, Oberflächenbeschaffenheit und dgl. gegeben sein.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schlauchleitung mit einem derartigem Stützring derart zu schaffen, dass auch bei hohen und gegebenenfalls veränderlichen Innendrücken über eine lange Betriebsdauer hinweg eine ausreichende Stabilität und Dichtheit sicherstellt.
Diese Aufgaben werden durch eine Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung ist eine unter wechselndem Innendruck stehende flexible Ladeluftschlauchleitung zum Transport von Prozessluft bei der Ladeluftkühlung in Kraftfahrzeugen mit wenigstens einem Stützring zur Stabilisierung der Ladeluftschlauchleitung geschaffen, wobei die Ladeluftschlauchleitung aus einem elastischen Werkstoff ausgebildet ist und mehrere Lagen enthält, zu denen auch eine zur Aussteifung dienende Einlage gehört, wobei der wenigstens eine Stützring die Außenseite der Schlauchleitung umgreift, um diese zu stabilisieren, und wobei der wenigstens eine Stützring aus zugfestem Kunststoff gegossen ist und in Umfangsrichtung spaltfrei, durchgehend ausgebildet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Stützring also aus zugfestem Kunststoff gegossen und in Umfangsrichtung spaltfrei, durchgehend ausgebildet. Es hat sich gezeigt, dass ein aus zugfestem Kunststoff gefertigter Stützring ausreichende Zugfestigkeit und Steifigkeit bietet, um eine unter hohem, insbesondere auch unter wechselndem Innendruck stehende Schlauchleitung zu stabilisieren. Die Verwendung von Kunststoff bringt gegenüber Stahl viele Vorteile mit sich. Die Werkstoffkosten können wesentlich reduziert werden und das spezifische Gewicht ist um ein Vielfaches verringert, was für die Handhabung, einschließlich des Transports von Vorteil ist. Kunststoff ist auch problemloser und unter weit geringerem Energieaufwand wiederverwertbar.
Durch Gießen, insbesondere Spritzgießen des Stützrings aus Kunststoff kann dieser massiv, steif, einstückig und in Umfangsrichtung durchgehend, also ohne einen Spalt oder eine Trennstelle ausgebildet werden. Eine Nachbearbeitung, bspw. eine bei einem Stahlring erforderliche Verschweißung und Entgratung, entfällt ebenso wie die Gefahr, dass die Schlauchdecke durch die Schweißnaht beschädigt wird. Der Herstellungsprozess ist vereinfacht, schnell und automatisierbar. Die als Werkzeuge dienenden Gießformen können für hohe Stückzahlen ausgelegt werden. Eine Qualitätskontrolle kann aufwandsarm und zerstörungsfrei erfolgen. Im einfachsten Fall genügt ein Gewichtsvergleich und/oder eine Prüfung mittels Ultraschall. Beides kann automatisiert ablaufen. Insgesamt wird also die Wirtschaftlichkeit wesentlich erhöht.
Durch geeignete Kunststoffwahl und eine vorgebbare Zugfestigkeit kann der Stützring ausreichend steif und beständig ausgebildet werden, um effektiv druck- und/oder temperaturbedingte Ausdehnungen und Vibrationen der Schlauchleitung zu vermindern, die somit auch hohen Druck- und Temperaturwechseln ausgesetzt sein kann. Der Stützring schränkt die axiale und radiale Beweglichkeit und Flexibilität der Schlauchleitung nicht ein, die erforderlich ist, um relativ zueinander bewegte Bauteile strömungsmäßig miteinander zu verbinden.
Vorteilhafterweise wird für den erfindungsgemäßen Stutzring ein thermoplastischer Kunststoff auf der Basis von Polyamid verwendet. Für die Anwendung hat sich wegen seiner sehr günstigen physikalischen Eigenschaften, insbesondere einer hohen Zug- und Druckfestigkeit als auch guten Abrieb- und Verschleißfestigkeit, insbesondere Polyamid 6.6 als günstig erwiesen. Außerdem weist Polyamid 6.6 gute mechanische Dämpfung auf und ist ohne weiteres bei hohen Temperaturen einsetzbar. Ferner ist es gegen Öle, Fette und Schmierstoffe beständig und kann bei geeigneter Zusammensetzung auch Säuren widerstehen. Der erfindungsgemäße Stützring ist korrosionsbeständig und langzeitstabil. Seine chemischen und thermischen Eigenschaften können durch geeignete Zuschlagstoffe weiter verbessert werden. Außerdem ist Polyamid durch Spritzguss formbar und lässt sich mittels gängiger Verfahren nachbearbeiten, lackieren oder bedrucken.
Unter zugfestem Kunststoff ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung insbesondere ein faserverstärkter Kunststoff zu verstehen. Erfindungsgemäß werden dem Kunststoff, bspw. Polyamid 6.6., vorzugsweise Glas- und/oder Kohlenstofffasern hinzugefügt. Der Anteil dieser Verstärkungsfasern sollte insgesamt wenigstens 5 Vol.-% und vorzugsweise bis zu 10–20 Vol.-% oder sogar mehr betragen.
Vorzugsweise sind die die Zugfestigkeit verstärkenden Fasern in einer ungeordneten oder desorientierten Weise in dem Kunststoffkörper eingebettet. Die Verstärkungsfasern sind also in unregelmäßiger Ordnung in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet. Dies kann gezielt durch geeignete Vermischung der Verstärkungsfasern mit dem Kunststoffgranulat vor einem Gießvorgang oder durch geeignete Ausrichtung der Anspritzdüsen erreicht werden.
Die Zugfestigkeit des Stützrings ist relativ hoch, obwohl erfindungsgemäß verhältnismäßig kurze Verstärkungsfasern eingesetzt werden, die jedenfalls kürzer als der mittlere Durchmesser der Querschnittsfläche des Stützrings und/oder die mittlere Korngröße des Kunststoffgranulats sein sollten. Vorzugsweise sind sie im Mittel kürzer als 0,6 mm. In einer momentan bevorzugten Ausführungsform beträgt deren mittlere Länge etwa 0,4 mm. Dies lässt sich durch entsprechende Vorverarbeitung der Glas- oder Kohlenstofffasern sicherstellen. Durch die Kurzfasern wird eine gute Vernetzung oder Bindung und somit im Vergleich zu Langfasern eine bessere Verbindungsstruktur insbesondere im Bereich der Fließstelle oder den Fließstellen erzeugt. Außerdem kommt es nicht wie bei langen Fasern zur Bildung von Knäueln, die die Struktur und Stabilität beeinträchtigen.
Unabhängig von seiner Ausbildung ist der zugfeste Kunststoff vorzugsweise imstande, Drücken in der Schlauchleitung bis zu wenigstens 1,5 bar, vorzugsweise bis zu 3,0 bar oder darüber standzuhalten. Außerdem ist er vorzugsweise in einem Temperaturbereich von wenigstens –30°C bis +150°C, bevorzugterweise zwischen –50°C bis etwa +250°C einsetzbar, ohne dass der Kunststoffring unzulässige Dehn- oder Kriecherscheinungen zeigt.
Der Kunststoffring kann besonders prozesssicher und wirtschaftlich im Spritzgussverfahren hergestellt werden, das sich für die Massenfertigung besonders eignet. Spritzgusswerkzeuge und -verfahren lassen hohe Stückzahlen zu. Durch genau vorgebbare Werkzeuggeometrie, Spritzgeschwindigkeit und -richtung können beliebige, auch komplexe Querschnittsformen der Stützringe erhalten und Form-, Gewichts- und Maßgenauigkeiten sehr präzise eingehalten werden.
Bevorzugt wird ein Mehrpunktanguss, bei dem mehrere Anspritzpunkte in Umfangsrichtung der Spritzform vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnet sind, um die Fließstellen, an denen die zähflüssigen Gussmassen zusammenfließen und sich verbinden, gleichmäßig zu verteilen. Geeignet ist auch der Folienguss, bei dem durch einen dünnen Angussspalt ein ebenes Angussband gespritzt wird, wobei eine gezielte Desorientierung der Verstärkungsfasern während des Spritzvorgangs möglich ist. Vorteilhaft ist auch, wenn die Spritzgussmasse unmittelbar vor der Einspritzung, bspw. durch Beheizung der Anspritzkanäle, erhitzt wird.
Der erfindungsgemäße Kunststoffstützring ist vorzugsweise keiner Nachbearbeitung unterzogen. Einmal der Spritz form entnommen, ist der Stützring zum Gebrauch fertig. Insbesondere ist keine Gratentfernung erforderlich. Bedarfsweise ist aber eine Nachbearbeitung auch möglich.
Der Stützring kann in Form eines ringförmigen, weitgehend rotationssymetrischen Körpers mit beliebiger über den Umfang definierter Querschnittsfläche gespritzt sein. Der Stützring kann speziell für den zugehörigen Schlauch, insbesondere einen wellenförmigen Balgschlauch, passend gestaltet werden. Zur Erhöhung der Steifigkeit kann die Querschnittsfläche des Stützrings eine von einer Kreisfläche abweichende Form aufweisen. Hinsichtlich der auftretenden Radialkräfte hat sich eine in Radialrichtung ausgedehnte Form des Stützrings als besonders geeignet erwiesen.
Der erfindungsgemäße Kunststoffstützring kann in Breitenrichtung verhältnismäßig dünn ausgebildet sein. Er ist jedoch bei vergleichbarer Zugfestigkeit dicker als ein Stahlring und hat somit eine geringere Neigung, sich in die Decke eines Elastomereschlauchs einzuschneiden. Günstig ist auch die geringe Rauhtiefe des Kunststoffstützrings.
Der Stützring weist mehrere Funktionsflächen oder -flächenbereiche auf. Insbesondere ist vorzugsweise eine radial innere Aufnahmefläche vorgesehen, die eine zentrale Öffnung zur Aufnahme des Schlauchs definiert. Die innere Aufnahmefläche kann im Querschnitt entsprechend der Krümmung der Wellentäler eines Balgschlauchs bogenförmig gestaltet sein. Der kontrollierbare Spritzvorgang und die vorgebbare Werkzeuggeometrie ermöglichen eine hohe Rundlaufgenauigkeit.
Außerdem weist der Stützring vorzugsweise axiale Anlageflächen für die Schlauchleitung, insbesondere einen Balgschlauch auf. Bspw. können die axialen Flanken im Anschluss an die innere Fläche als Anlage- und Abstützflächen für den Schlauch mit jeder wahlfrei gestaltbaren Außenkontur und enger Formtoleranz geformt sein. Abschnitte der axialen Anlagenflächen können insbesondere flach oder sogar ganz plan gestaltet sein. Es kann eine hohe Planlaufgenauigkeit sichergestellt werden.
Ferner kann der Stützring einen äußeren Flächenabschnitt aufweisen, der auch unrund, bspw. eben oder hinsichtlich etwaiger Axialkräfte wellenförmig gestaltet sein kann.
Der Innendurchmesser der Zentralöffnung des Stützrings ist in Abhängigkeit von dem Außendurchmesser der Schlauchleitung beliebig wählbar und beträgt vorzugsweise zwischen 30 und 150 mm, während die Querschnittfläche des Rings in Abhängigkeit von den Anforderungen zwischen 3 und 12 mm², vorzugsweise etwa 6 bis 10 mm² beträgt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Querschnittsfläche des Stützrings hinsichtlich ihrer Form und/oder Größe derart gestaltet, dass sich über den Umfang eine nahezu konstante Zugfestigkeit ergibt. Bspw. können Fließstellen des Kunststoffstützrings durch Querschnittsvergrößerungen verstärkt sein. Diese sind vorzugsweise im Bereich der Fließstellen an der radial äußeren Seite des Stützrings vorgesehen, während der Innendurchmesser des Stützrings über den Umfang gleich bleibt.
Dem Kunststoffgranulat können vorteilhafterweise auch farbgebende Zusatzstoffe beigefügt werden, die dem Stützring eine an den Schlauch angepasste, schwarze oder eine unterschiedliche, individuelle Farbe verleihen, wie dies häufig gefordert wird. Es ist nicht mehr erforderlich, den Stützring erst nach der Fertigung zu lackieren. Außerdem kann die Farbe im Laufe der Betriebsdauer nicht abblättern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die flexible Schlauchleitung, die zur Hindurchleitung eines unter Druck stehenden Fluids geschaffen ist, bspw. aus einem Elastomer gefertigt und durch eingebettete Einlagen, bspw. durch ein Kevlargestrick, zur Aussteifung verstärkt. Die Schlauchleitung ist erfindungsgemäß mit wenigstens einem Kunststoffstützring der vorstehend beschriebenen Art versehen, der über die Schlauchleitung aufgezogen ist, um sie zu stabilisieren. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schlauchleitung von zwei oder mehreren Kunststoffstützringen umgeben, die vorzugsweise in Axialrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind und an die Form und Größe der Schlauchleitung angepasst sind.
Die Stützringe können bei vorgegebener Zugfestigkeit in Radialrichtung ausreichend elastisch ausgebildet sein, um bei an sich rotationssymmetrischen extrudierten und gewickelten Schläuchen produktionsbedingte radiale Abweichungen von der Rundheit ausgleichen zu können. Vorteilhafterweise wird durch die angewandte Flexibilität die radiale Tragstruktur des mechanischen Festigkeitsträgers in dem Schlauch, bspw. Elastomerschlauch, positiv unterstützt und dadurch das Dauerbetriebsverhalten des Schlauchmoduls bei hohen Temperatur- und Druckwechselintervallen, insbesondere bei extrudierten Schläuchen, auf die geforderten Werte gesteigert. Durch eine reibungsabhängige Oberflächenstruktur der Ringe können extreme Dehnungen des Schlauchs bei hohen Überdruckamplituden oder Stauchungen bei Druckentlastungen wirksam verhindert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schlauchleitung in Form eines Balgschlauchs mit in Längsrichtung mehreren Wellenbergen und Wellentälern ausgebildet, wobei in mehreren Wellentälern jeweils ein Kunststoffstützring angeordnet ist. Eine derartige Schlauchleitung wird in einer besonders bevorzugten Anwendung als Ladeluftschlauch für Kraft fahrzeuge zum Transport von Prozessluft bei der Ladeluft-/Luftkühlung verwendet. Vorteilhafterweise trägt der im Vergleich zu Stahl geringere Wärmeleitkoeffizient des Kunststoffs zur Verhinderung einer partiellen Temperaturabsenkung am Schlauchwellental im Bereich der Ringanlage bei. Durch Wärmedichtheit in diesem Bereich wird eine Schädigung, bspw. Verhärtung oder Versprödung, infolge betriebsspezifischer Temperaturwechselintervalle verhindert.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus Unteransprüchen, der Zeichnung sowie der zugehörigen Beschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 ein Aufladesystem eines Kraftfahrzeugs mit indirekter Ladeluftkühlung zur Veranschaulichung einer bevorzugten Anwendung der Erfindung, in einer stark schematisierten Prinzipdarstellung,
2 einen bei dem Aufladesystem nach 1 verwendeten erfindungsgemäßen Schlauch in einer vereinfachten Längsschnittansicht, im Halbschnitt,
3 einen Ausschnitt des erfindungsgemäß mit Kunststoffstützringen versehenen Schlauchs nach 2, in einer vereinfachten, vergrößerten Schnittdarstellung,
4 eine Spritzform zur Herstellung des Kunststoffsstützrings, in einer stark schematisierten Darstellung, in Draufsicht,
5a bis 5c unterschiedliche Querschnittsformen des in 3 veranschaulichten Stützrings, in stark vereinfachten Darstellungen, und
6 eine weitere bevorzugte Anwendung der Erfindung für ein Aufladesystem eines Kraftfahrzeugs mit direkter Ladeluftkühlung, in einer stark schematisierten Prinzipdarstellung.
1 zeigt auf stark schematisierte Weise ein Aufladesystem 1 für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs mit einem Lader. Wie allgemein bekannt, dient ein Lader dazu, durch Verdichtung der zur Verbrennung des Kraftstoffes benötigten Prozessluft den Luftdurchsatz eines Motors bei gleichbleibendem Hubraum und gleichbleibender Motordrehzahl zu steigern, um die Leistungsdichte zu erhöhen. Wenngleich Lader verschiedener Funktionsart und Bauweise, bspw. unterschiedliche mechanische, Abgasturbo- oder Druckwellenlader, bekannt sind, ist dies für die vorliegende Erfindung nicht maßgebend. Zur Veranschaulichung sei ein Abgasturbolader angenommen.
Ein Abgasturbolader besteht aus zwei Strömungsmaschinen, nämlich einer hier nicht näher veranschaulichten Turbine und einem Kompressor 2, die auf einer gemeinsamen Welle angebracht sind. Die Turbine nutzt mittels eines Turbinenrads die im Abgas enthaltene Energie zum Antrieb des Kompressors 2. Der Kompressor 2 saugt über einen hier nicht dargestellten Luftfilter, der an einem Ansauganschluss 3 des Verdichters 2 angeschlossen ist, Frischluft an und verdichtet diese. Hierzu ist in einem Kompressorgehäuse 4 ein Kompressorrad 5 angeordnet, das infolge der starren Verbindung mit dem Turbinenrad mit derselben Drehzahl wie dieses umläuft. Die angesaugte Luft wird im Kompressorrad 5 zum größeren Radumfang stark beschleunigt und mit hoher Geschwindigkeit in einen Diffuser 6 entlassen, in dem die kinetische Energie der Luft in Druckenergie umgewandelt wird. Die somit verdichtete Prozessluft wird danach über einen Druckanschluss 7 des Kompressors 2 und einen Strömungskanal 8 zu den Zylindern eines Verbren nungsmotors 9 gedrückt.
Der Verbrennungsmotor 9 kann von beliebiger Bauart, z. B. ein Dieselmotor oder ein Ottomotor, sein und ist hier lediglich schematisch durch einen das Motorgehäuse kennzeichnenden Block 10 mit einen Krümmer 11 dargestellt. Das Kompressorgehäuse 4 kann an dem elastisch gelagerten Motorgehäuse 10 oder unabhängig von diesem gelagert sein. Der Strömungskanal 8 erstreckt sich ausgehend von dem Druckanschluss 7 des Kompressors 2 bis zu dem Krümmer 11 des Motors 9.
In dem Strömungskanal 8 ist ein Ladeluftkühler 12 eingefügt, der dazu dient, die in dem Kompressor 2 durch Verdichtung erwärmte Luft abzukühlen und somit die Dichte der durch Pfeile 13 angedeuteten Ladeluft sowie die Sauerstoffmenge zu erhöhen, um dem Motor 9 möglichst viel Sauerstoff zu liefern. Damit kann die Leistung des Motors gesteigert werden. Außerdem verringert eine dem Motor 9 zugeführte kühlere Prozessluft dessen Wärmebelastung und steigert seine Zuverlässigkeit und Lebensdauer. Der Ladeluftkühler 12 ist gewöhnlich an den Kühlwasserkreislauf des Motors 9 angeschlossen und bspw. an der Karosserie eines Fahrzeugs montiert. Er weist einen Eingangsanschluss 14 und einen Ausgangsanschluss 15 auf.
Zu dem Strömungskanal 8 gehören eine erste Verbindungsleitung 16, die den Druckanschluss 7 des Kompressors 2 mit dem Eingangsanschluss 14 des Ladeluftkühlers 12 dichtend verbindet und ein flexibles Leitungselement 17 enthält, sowie eine weitere Verbindungsleitung 18, die von dem Ausgang 15 des Ladeluftkühlers 12 zu dem Krümmer 11 des Motors 9 führt und ebenfalls ein flexibles Leitungselement 17 enthält. Die flexiblen Leitungselemente 17 zu beiden Seiten des Kühlers 12 sind im Wesentlichen gleich ausgebildet, so dass die nachstehende Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise des in Bezug auf den Kühler 12 eingangsseitigen flexiblen Leitungs elements 17 genügt. Die Verbindungsleitung 18 kann prinzipiell auch in unterschiedlicher Weise, bspw. durch einen einfachen flexiblen Schlauch oder durch eine geeignete Rohranordnung gebildet sein.
Das flexible Leitungselement 17 ist erfindungsgemäß in Form eines Balgschlauchs ausgebildet. Wie insbesondere aus den 2 und 3 hervorgeht, weist der Balgschlauch 17 zwischen zwei im Wesentlichen hohlzylindrischen Endabschnitten 19, 21, die bspw. zur Verbindung mit den Anschlüssen 7, 14 eingerichtet sind, einen mittleren Abschnitt 22 auf, der mehrere ringförmige Rippen aufweist. In anderen Worten ist der mittlere Abschnitt in seiner Längs- oder Axialrichtung ringwellenförmig gestaltet, wobei bogenförmige Wellenberge 23a–23e und Wellentäler 24a–24d einander abwechseln. Benachbarte Wellenberge 23 und Wellentäler 24 sind jeweils durch im Wesentlichen geradlinige Flanken 25 des Schlauchs 17 miteinander verbunden.
Der Balgschlauch 17 kann prinzipiell einlagig ausgebildet sein, ist jedoch vorzugsweise mehrlagig ausgebildet. Wie aus 3 hervorgeht, weist der Schlauch 17 eine auch als Seele oder Inliner bezeichnete innere Lage 26 und eine äußere Lage oder Decke 27 auf, die beide bspw. aus einem Elastomer bestehen. Zwischen den Lagen 26 und 27 ist vorzugsweise eine zur Aussteifung des Schlauchs 17 dienende Einlage 28, z. B. ein eingebettetes Kevlargestrick, eingefügt.
Der so gebildete Balgschlauch ist zur strömungsmäßigen Verbindung des Ladeluftkühlers 12 mit dem Kompressor 2 bzw. Motor 9 gut geeignet. Seine Flexibilität lässt im Betrieb auftretende axiale und radiale Relativbewegungen zwischen dem Kompressor 2 bzw. Motor 9 und dem Ladeluftkühler 12 zu, die durch unterschiedliche Schwingungen des Motors 9 und der Fahrzeugkarosserie hervorgerufen werden. Alternativ können hier die Schwingungen des Fahrzeugrahmens bei rahmenfester Montage der Kühlanlage kompensiert werden, da hier im Regelfall eine Kippneigung durch die gebräuchliche 2-Punkt-Aufhängung auftritt.
Allerdings haben die hohen, wechselnden Betriebsdrücke und -temperaturen der durch den Schlauch 17 hindurch geleiteten Ladeluft die Neigung, den Schlauch 17 aufzuweiten und vibrieren zu lassen. Die gegebenenfalls wechselnden Ladedrücke liegen bei Personenkraftfahrzeugen in einem Bereich zwischen 0,1 bar und 1,5 bar. Bei Nutzfahrzeugen können sie sogar 3,0 bar erreichen. Die Temperatur der Ladeluft kann leicht 150°C übersteigen. Derartig starke Belastungen können leicht zu einer Materialermüdung und schließlich zu Ermüdungsbrüchen des Schlauchs führen. Das Kevlargestrick 28 kann den hohen Radialkräften, die durch die Ladedrücke ausgelöst werden, nicht standhalten und bricht bei übermäßigem Faserlängsschub.
Um dem entgegenzuwirken, sind erfindungsgemäß mehrere Stützringe 29 dazu vorgesehen, die Balgform des Schlauchs 17 zu sichern, ohne dessen Flexibilität einzuschränken. Wie aus den 2 und 3 ersichtlich, sind die Stützringe 29 derart über dem Schlauch 17 aufgezogen, dass sie den Schlauch 17 koaxial umgreifen und hier in den mittleren Wellentälern 24b, 24c angeordnet sind. Zweckmäßigerweise ist der Innendurchmesser der Stützringe 29 bezogen auf die Achse des Balgschlauchs 17 entsprechend dem Außendurchmesser des Schlauchs 17 im Bereich eines Wellentals 24 gewählt.
Wie weiter in den Figuren veranschaulicht, weist jeder Stützring 29 einen an den Verlauf des Schlauchs 17 in dem Bereich der Wellentäler 24 angepassten, unrunden Querschnitt auf. Die Querschnittsfläche des erfindungsgemäßen Stützrings 29 ist radial nach innen durch eine halbkreisförmige oder zu mindest kreisbogenförmige innere Fläche 31 des Schlauchs 17 begrenzt, die zur Aufnahme des Schlauchs 17 eingerichtet ist und passend zu der Krümmung seines Wellentals 24 gekrümmt, bspw. gerundet ist. Im Anschluss an die innere Fläche 31 weist der Stützring 29 axiale Stirnflächen 32a, 32b auf, die vorzugsweise in Radialrichtung ausgedehnt und plan gestaltet sind. Die axialen Stirnflächen 32a, 32b dienen als Anlage- oder Abstützflächen für die Flanken 25 des Balgschlauchs 17. Die Stirnflächen 32a, 32b gehen in eine radial nach außen weisende, weitgehend zylindrische Außenfläche 33 über, die gegenüber der Außenseite der Wellenberge 23 radial zurückversetzt liegt.
Erfindungsgemäß sind die Stützringe 29 auf ökonomische Weise aus einem zugfesten Kunststoff spritzgegossen. Bevorzugterweise ist der Kunststoff auf Basis von Polyamid 6.6 gebildet und somit von sich aus bereits sehr zugfest und druckbeständig. Zur Erhöhung der Zugfestigkeit sind aber dem Kunststoffgranulat Verstärkungsfasern, vorzugsweise Glas- und/oder Kohlefasern, in einem Gesamtanteil von wenigstens 5 Vol.-% beigefügt. Eine momentan bevorzugte Realisierung enthält 70 Vol.-% Polyamid, 10 Vol.-% Glas- und Kohlefasern sowie weitere Zuschlagsstoffe. Die Verstärkungsfasern sollten relativ kurz, bspw. kürzer als 0,4 mm sein, vorzugsweise 0,3 mm nicht übersteigen, um eine gute Vernetzung oder Bindung und somit Verfestigung des Kunststoffs insbesondere im Bereich der Fließstellen zwischen den Angussstellen zu erreichen. Für diesen Zweck ist ferner von Vorteil, wenn die Verstärkungsfasern relativ ungeordnet in dem Granulat enthalten sind. Als weitere Zuschlagsstoffe können auch Farbmittel zugefügt werden, um den Stützring 29 bspw. schwarz und somit passend zu dem Schlauch zu gestalten. Dies wird von Automobilherstellern häufig gefordert. Es kann leicht eine beliebige Farbe des Stützrings 29 erzielt werden.
Die erfindungsgemäßen Kunststoffstützringe 29 sind bevorzugterweise im Spritzgussverfahren hergestellt, das bekannterweise ein aufwandsarmes, kostengünstiges und gut kontrollierbares Fertigungsverfahren ist, das sich für Massenartikel eignet. Selbst komplizierteste Formen sind meist in einem Arbeitsgang realisierbar.
In 4 ist stark schematisiert eine Draufsicht einer Spritzgussform 34 veranschaulicht, die für den Mehrpunktanguss des erfindungsgemäßen Stützrings 29 eingerichtet ist. Die Spritzgussform 34 weist eine ringförmige hohle Gestalt auf, deren Form und Größe speziell an den auszubildenden Stützring 29 angepasst ist und die Form- und Maßgenauigkeit vorgibt. An der radial inneren Seite der Spritzgussform 34, die der inneren Fläche 31 des Stützrings 29 entspricht, sind mehrere, vorliegendenfalls drei Anspritzöffnungen 36 vorgesehen, die durch die Wand der Spritzgussform 34 hindurchführen und in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Die aufgeschmolzene Kunststoffmasse wird unter Druck über hier nicht näher veranschaulichte Düsen durch die Anspritzöffnungen 36 in die Spritzgussform 34 gespritzt und erstarrt in dieser. Bereits kurze Zeit nach dem Füllen kann der Stützring entformt werden, wofür die Spritzgussform 34 bspw. in Form zweier Halbringschalen gestaltet ist.
Die durch die Anspritzöffnungen 36 eingespritzten Teilmassen breiten sich zügig und gleichmäßig in alle Richtungen des in der Spritzgussform 34 enthaltenen Kanals 37 aus und füllen diesen. Dabei treffen die Teilströme im Wesentlichen in der Mitte zwischen zwei Anspritzöffnungen 36 zusammen und bilden dort Fließstellen 38, wie in 4 angedeutet. Durch Steuerung der Druck- und Temperaturverhältnisse beim Spritzvorgang und gezielte Maßnahmen, bspw. eine Beheizung der Anspritzdüsen, kann erreicht werden, dass sich die Fließfronten der Teilströme beim Zusammentreffen gut miteinander verbinden und es somit an den Fließstellen 38 zu keiner merklichen Festigkeitsminderung kommt. Im Ergebnis wird ein durch die Spritzgussform 34 vorgegebener rotationssymmetrischer, ringförmiger Körper des Stützrings 29 erhalten, der in Umfangsrichtung kontinuierlich oder durchgehend, also frei von jeglichen Spalten oder Trennstellen ist, die bspw. bei metallischem Werkstoff erst nachträglich, bspw. durch Verschweißung, geschlossen werden müssten.
In 4 sind, lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung, auch die die Zugfestigkeit erhöhenden Glas- und/oder Kohlefasern 39 eingezeichnet. Diese werden dem Kunststoffgranulat bereits vor dem Aufschmelzen beigegeben und durch Vorbehandlung auf relativ kurz Länge begrenzt sowie gezielt in alle Richtungen unregelmäßig desorientiert.
Der insoweit beschriebene erfindungsgemäße Balgschlauch 17 mit Kunststoffstützringen 29 funktioniert wie folgt:
Die Stützringe 29 können durch Streckung oder Faltung des Balgschlauchs 17 mühelos über diesen geschoben und in bestimmten Wellentälern 24 positioniert werden. Der Balgschlauch 17 kann vorteilhafterweise bereits als vormontierte Einheit mit angebrachten Stützringen 29 geliefert werden, um dann mühelos an dem Anschluss 7 des Kompressors 2 und an dem Eingang 14 des Ladeluftkühlers 12 auf eine dichte Weise befestigt zu werden. Dies kann bspw. mittels Schellen 35 oder sonstiger herkömmlicher Einspannmittel geschehen, die an der Außenseite der hohlzylindrischen Endabschnitte 19, 21 des Schlauchs 17 festgespannt werden.
Im Betrieb wird die durch Verdichtung unter hohen, wechselnden Druck und hohe Temperatur gesetzte Prozessluft von dem Kompressor 2 durch den Schlauch 17 zu dem Ladeluftkühler 12 geleitet. Dabei gleicht der Schlauch 17 aufgrund seiner balgförmigen Struktur und Flexibilität relative axiale und radiale Bewegungen zwischen dem Kompressor 2 und dem Ladeluftkühler 12 aus. Durch die an die Wellentäler 24 und Flanken 25 des Balgschlauchs 17 angepasste Profilierung der Stützringe 29 ist der Schlauch 17 durch die Stützringe 29 stets formschlüssigen und sicher gehalten. Der Stützring 29 drückt mit der inneren Fläche 31 gegen die eng anliegenden Wellentäler 24 und nimmt sämtliche Druckkräfte auf. Bei Druckerhöhungen können sich die Flanken 25 des Schlauchs 17 an den radial verlängerten Stirnflächen 32a, 32b der Stützringe 29 abstützen. Somit wirken die zugfesten, steifen und weitgehend temperaturbeständigen Stützringe 29 wirksam einer Ausdehnung des Balgschlauchs 17 in radialer Richtung sowie Vibrationen entgegen und sichern seine Balgform. Eine Materialermüdung, Beschädigung des Schlauchs 17 und Leckage wird effektiv verhindert. Vorteilhafterweise schränken aber die in Axialrichtung beabstandet angeordneten Stützringe 29 die Flexibilität des auf diese Weise armierten Balgschlauchs 17 nicht ein.
Die Verwendung von Kunststoffstützringen 29 bringt zahlreiche Vorteile mit sich. Der Werkstoff ist im Hinblick auf die vorgesehene Anwendung günstig und kann auch aus Recyclingmaterial gewonnen bzw. selbst wiederverwertet werden. Das Spritzgussverfahren ermöglicht leicht beherrschbare Prozessfolgen und somit einen prozesssicheren Produktionsverlauf mit kurzen Prozesszyklen. Es können beliebige, auch komplexe Querschnitte und Ringformen mit engen Toleranzen und hohen Rund- bzw. Planlaufgenauigkeiten hergestellt werden. Auch die Größe ist beliebig wählbar. Der spritzgegossene Stützring 29 braucht keiner Nachbearbeitung unterzogen zu werden und der Aufwand für die Qualitätskontrolle kann gesenkt werden. Außerdem ist der Kunststoffstützring 29 absolut korrosionsbeständig und auch gegen Öle oder Schmierstoffe widerstandsfähig und somit für unterschiedliche Umgebungsbedingungen geeignet. Durch passende Zuschlagsstoffe können seine mechani schen, chemischen und thermischen Eigenschaften sowie Oberflächenbeschaffenheiten, einschließlich seiner Farbe, Rauhtiefe etc., gemäß dem Bedarf beliebig festgelegt werden.
Wie bereits erwähnt, hat der in der Verbindungsleitung 18 eingefügte flexible Balgschlauch 17 im Wesentlichen den gleichen Aufbau und die gleiche Funktionsweise, wie vorstehend beschrieben, wenn berücksichtigt wird, dass dieser zwischen dem Kühlerausgang 15 und dem Motor 9 angeordnet ist und somit Relativbewegungen zwischen diesen ausgleicht und bereits abgekühlte Ladeluft führt. Gleiches gilt auch im Hinblick auf die Vorteile und Modifikationsmöglichkeiten.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Modifikationen möglich. Bspw. kann die Länge des Balgschlauch 17 unterschiedlich gewählt werden. Obwohl die Leitung 16 in 1 im Wesentlichen vollständig durch den Balgschlauch 17 gebildet ist, versteht es sich, dass der Balgschlauch 17 auch lediglich einen Streckenabschnitt derselben bilden kann. Die Stützringe 29 können in jedem Wellental 24 oder nur in speziell ausgewählten Wellentälern platziert werden. Vorteilhafterweise wird der Balgschlauch 17 durch das verhältnismäßig geringe Gewicht der Kunststoffstützringe 29 kaum belastet. Die Stützringe 29 können statt durch Mehrpunktanguss auch durch Folienanguss gefertigt werden. Der Schlauch 17 kann in gerader Anordnung oder in einer gekrümmten Konfiguration nach Art eines Winkelrohrs befestigt sein, wobei der Stützring 29 eine hierzu passende, bspw. segmentartige Form mit kontinuierlich zu- und abnehmender Ouerschnittsfläche aufweisen kann. Ferner sind die Stützringe 29 auch zur Sicherung flexibler Schläuche geeignet, die außen zylindrisch ausgebildet sind, also keine Balgform aufweisen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung kann dadurch erzielt werden, dass der Stützring 29 an den Fließstellen 38 mit Querschnittsvergrößerungen 41 versehen ist, wie in 4 gestrichelt dargestellt. Die Querschnittsvergrößerungen 41 sind vorzugsweise an der radialen Außenseite 33 des Stützrings 29 radial fluchtend mit den Fließstellen 38 angeordnet und können durch geeignete, bspw. in Draufsicht sinushalbwellenförmige Ausstülpungen 42 der Spritzgussform 34 erreicht werden. Durch die Querschnittsvergrößerungen 41 können eventuelle Festigkeitsminderungen an den Fließstellen kompensiert werden, um eine über dem Umfang nahezu konstante Zugfestigkeit zu erhalten. Vorteilhafterweise bleiben die Rundheit und der Innendurchmesser des Stützrings 17 aufrechterhalten.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den 5a–5c und 6 veranschaulicht. Soweit Übereinstimmungen in Bau und/oder Funktion mit der Ausführungsform nach 1 bis 4 bestehen, wird unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.
Die in den 5a bis 5c veranschaulichten Stützringe 29 unterscheiden sich von dem in den 1 bis 4 veranschaulichten lediglich in der gewählten Form des Querschnitts und der Außenfläche 33. Während der Stützring 29 gemäß 1 bis 4 im Wesentlichen gleiche Breite und Höhe, gemessen in Axial- bzw. Radialrichtung, aufweist, ist die radiale oder Höhenerstreckung des Stützrings 29 nach 5a verlängert. Damit werden vergrößerte Abstützflächen 32a, 32b geschaffen, die auch für größere Druckkräfte geeignet sind. Die Außenfläche 33 bei der Ausführungsform nach 5a ist ebenfalls zylindrisch. Die Ausführungsform nach 5b gleicht im Wesentlichen derjenigen nach 5a, jedoch ist die Außenfläche 33 hier im Querschnitt gebogen, bspw. wie die Innenfläche 31 halbkreisrund gestaltet. Bei der Ausführungsform nach 5c ist die Außenseite 33 wellenförmig, so dass die radiale Höhe in Axialrichtung variiert und eine in Bezug auf eine zu der Zentralachse des Stützrings 29 senkrechte Mittelebene asymmetrische Ausbildung geschaffen wird. Diese asymmetrische Ausbildung kann bei auf den Balgschlauch 17 einwirkenden Axialkräften des Fluids von Vorteil sein. Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass durch die gewählte Querschnittsform eine vergrößerte seitliche Stützgeometrie erreicht wird, die die Abstützung des Balgschlauchs 17 unterstützt.
6 veranschaulicht eine geringfügig modifizierte Anwendungsform eines Aufladesystems 1 mit direkter Ladeluftkühlung. Hier ist also ein von einem Kühlmittelkühler 43 des Fahrzeugs gesonderter Ladeluft/Luft-Kühler 12' vorgesehen, der in 6 als Vorbauaggregat an dem Kühlmittelkühler 43 montiert ist und über einen (nicht dargestellten) Kühllüfter zum direkten Wärmeaustausch herangezogen wird. Der Kühler 12' kann auch an dem Fahrzeugrahmen befestigt sein. Jedenfalls ist die Befestigung des Kühlers 12' von der Aufhängung des Motors 9 und des Kompressors 2 verschieden. Zwischen der an dem Druckanschluss 7 des Kompressors 2 angeschlossen Leitung 16 und dem Eingang 14' des Kühlers 12' sowie zwischen dem Ausgang 15' des Kühlers 12' und der zu dem Motor 9 führenden Leitung 18 ist jeweils ein erfindungsgemäßer Balgschlauch 17 eingefügt, der eine flexible Strömungsverbindung schafft. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die vorstehende Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise des mit Kunststoffstützringen 29 ausgestatteten Balgschlauchs 17 verwiesen.
Über die Ladeluftzuführung hinaus ist der erfindungsgemäße Schlauch 17 mit Stützringen 29 auch bspw. als Verbindungsleitung bei hydraulischen Pressen oder für sonstige Anwendungen verwendbar, bei denen ein unter hohem, gegebenenfalls wechselndem Druck und hoher Temperatur stehendes gas förmiges oder flüssiges Fluid zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren Bauteilen befördert werden muss. Außerdem können die erfindungsgemäßen Stützringe 29 als Geräuschkompensatoren, vorzugsweise bei gestreckten Schlauchgeometrien aus elastomerem Werkstoff eingesetzt werden.
Ein Stützring 29 für eine unter Druck stehende flexible Schlauchleitung 17 ist aus zugfestem, faserverstärktem Kunststoff im Spritzgussverfahren derart gefertigt, dass der Stützring 29 in Umfangsrichtung spaltfrei, durchgehend ausgebildet ist. Durch ein definiertes Herstellungsverfahren, bspw. Heißkanalanspritzung, in Verbindung mit einem speziell gewählten Kunststoffgranulat mit Glas- und Kohlestoff-Kurzfasern wird eine vernetzte Struktur des Stützrings 29 gebildet, die extremen Festigkeitsanforderungen unter Temperatur- und Druckeinflüssen genügt. Der Stützring 29 weist Funktionsflächen 31, 32a, 32b zur formschlüssigen Aufnahme und Abstützung der Schlauchleitung 17, insbesondere eines Balgschlauchs, auf. Die Schlauchleitung 17 wird durch die an ihrer Außenseite angebrachten erfindungsgemäßen Stützringe 29 auch bei hohen und wechselnden Innendrücken stets in ihrer Form stabil gesichert. Radiale Ausdehnungen und Vibrationen der Schlauchleitung 17 werden wirksam verhindert, ohne ihre Flexibilität einzuschränken.

Claims

Unter wechselndem Innendruck stehende flexible Ladeluftschlauchleitung (17) zum Transport von Prozessluft bei der Ladeluftkühlung in Kraftfahrzeugen mit wenigstens einem Stützring (29) zur Stabilisierung der Ladeluftschlauchleitung (17), wobei die Ladeluftschlauchleitung (17) aus einem elastischen Werkstoff ausgebildet ist und mehrere Lagen enthält, zu denen auch eine zur Aussteifung dienende Einlage (28) gehört, wobei der wenigstens eine Stützring (29) die Außenseite der Schlauchleitung (17) umgreift, um diese zu stabilisieren, und wobei der wenigstens eine Stützring (29) aus zugfestem Kunststoff gegossen ist und in Umfangsrichtung spaltfrei, durchgehend ausgebildet ist.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff des wenigstens einen Stützrings (29) auf Basis von Polyamid gebildet ist.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff auf Basis von Polyamid 6.6 gebildet ist.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zugfeste Kunststoff ein faserverstärkter Kunststoff ist.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Glas- und/oder Kohlenstofffasern (39) enthält.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Verstärkungsfasern (39) 5 Vol.-% bis 10 Vol.-%, beträgt.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (39) gezielt in einer desorientierten Anordnung in dem Kunststoff eingebettet sind.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (39) im Mittel kürzer als 0,6 mm sind.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern (39) im Mittel kürzer als 0,4 mm sind.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Stützring (29) im Spritzgussverfahren hergestellt ist.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Stützring (29) durch Mehrpunktanguss oder Folienanguss gefertigt ist.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzgussmasse während der Zuleitung zu den Anspritzstellen erwärmt wird.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Stützring (29) ohne eine dem Gussvorgang nachfolgende Nachberarbeitung gefertigt ist.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des wenigstens einen Stützrings (29) zur Erhöhung der Festigkeit eine von einer Kreisfläche abweichende Form aufweist.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Stützring (29) eine in Radialrichtung ausgedehnte Querschnittsform aufweist.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Stützring (29) eine innere Aufnahmefläche (31) für den Schlauch (17) aufweist.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Stützring (29) im Anschluss an die innere Aufnahmefläche (31) axiale Anlageflächen (32a, 32b) für den Schlauch (17) aufweist.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Anlageflächen (32a, 32b) flach gestaltet sind oder flache Abschnitte aufweisen.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Stützring (29) einen äußeren Flächenabschnitt (33) aufweist, der zylindrisch gestaltet ist.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlerer Durchmesser des wenigstens einen Stützrings (29) zwischen 30 und 150 mm und seine Querschnittsfläche zwischen 3 und 12 mm² beträgt.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des wenigstens einen Stützrings (29) etwa 6 bis 10 mm² beträgt.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Fließstellen (38) des wenigstens einen Stützrings (29) verstärkt sind.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungen durch Querschnittsvergrößerungen (41) an den Fließstellen (38) gebildet sind, wobei der Innendurchmesser über dem Umfang gleichbleibend ist.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Stützring (29) farbgebende Stoffe enthält, die vor oder bei dem Gussvorgang beigegeben werden.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Elastomer ausgebildet ist.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Aussteifung dienende Einlage (28) ein Kevlargestrick aufweist.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie balgförmig mit in Längsrichtung mehreren Wellenbergen (23) und Wellentälern (24) gestaltet ist, wobei in wenigsten einem Wellental (23) ein Stützring (29) angeordnet ist.
Ladeluftschlauchleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch mehrere Stützringe (29) stabilisiert ist.