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Die Erfindung betrifft ein flexibles Leitungsteil für fluidführende Leitungen eines Fahrzeugs, insbesondere für die Abgasanlage eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor oder für Ölleitungen, Kühlmittelleitungen und dergleichen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein flexibles Leitungsteil der vorliegenden Art umfasst demnach einen ringgewellten oder schraubengangförmig gewellten Metallbalg mit einem ersten und einem zweiten, im Wesentlichen zylindrischen Balgbord zum Anschließen des Metallbalgs an stromaufwärts und stromabwärts angeordnete Rohrleitungen. Außerdem ist ein den Metallbalg außen einhüllendes, schlauchförmiges Geflecht aus Metalldrähten oder Metalldrahtbündeln vorgesehen.
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Fluiddichte Metallbälge werden in fluidführende Leitungen eines Fahrzeugs eingebaut, um In-Sich-Bewegungen der fluidführenden Leitung aufgrund von Wärmeausdehnungseffekten, Bewegungen im Fahrbetrieb sowie Vibrationen auszugleichen. Insbesondere in der Abgasanlage eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor ist ein gasdichter Metallbalg geeignet, Vibrationen, die der pulsierende Abgasstrom des Verbrennungsmotors erzeugt, oder Körperschwingungen und Lastwechselbewegungen des Motors von der Abgasanlage, die in der Regel an der Karosserie des Fahrzeugs befestigt ist, abzukoppeln. Denn solche Vibrationen verursachen insbesondere unerwünschte Brummgeräusche und können die Lebensdauer der Abgasanlage begrenzen. Auch in sonstigen fluidführenden Leitungen von Fahrzeugen, wie insbesondere Ölleitungen und Kühlmittelleitungen, die mit einer Pumpe in Verbindung stehen, können fluiddichte Metallbälge Vibrationen und sonstige Bewegungen ausgleichen bzw. abkoppeln. Diese Aufgabe können Metallbälge übernehmen, da sie in der Lage sind, sich nicht nur axial, sondern auch angular und lateral zu bewegen.
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Metallbälge in fluidführenden Leitungen eines Fahrzeugs, die Relativbewegungen der vom Metallbalg verbundenen Leitungsteile ausgleichen sollen und/oder als Entkoppelelement Vibrationen eines Leitungsteils vom anderen Leitungsteil entkoppeln sollen, dürfen axialen, angularen und lateralen Bewegungen in der Regel keinen großen Widerstand entgegensetzen, so dass sie dünnwandig und beweglich ausgebildet sein müssen. Beim Einsatz in einem Fahrzeug, insbesondere in der am Fahrzeugboden angeordneten Abgasanlage eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor, aber auch in anderen fluidführenden Leitungen, wie Kältemittelleitungen bei Klimaanlagen oder Gasleitungen für Brennstoffzellenantriebe und dergleichen, sind die entsprechenden Metallbälge äußeren mechanischen und korrosiven Einflüssen ausgesetzt. Hierbei sind insbesondere Steinschlag und angeschleudertes Streusalz bzw. Streusalzlösungen und Schmutzteilchen mitführendes Spritzwasser zu nennen.
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Es ist daher bekannt, einen Metallbalg zum Verbinden von fluidführenden Leitungen eines Fahrzeugs mit einem den Metallbalg außen einhüllenden Geflechtsschlauch zu umgeben, der aus Metalldrähten oder Metalldrahtbündeln gefertigt ist und an den beiden Balgborden des Metallbalgs festgelegt wird. Ein solches Geflecht schützt den von diesem eingehüllten Metallbalg insbesondere vor Steinschlag, in gewissen Grenzen jedoch auch vor Korrosionsangriffen durch Streusalz und Streusalzlösungen. Gleichzeitig kann ein solches Geflecht sowohl axiale als auch angulare und laterale Bewegungen des Metallbalgs mitmachen, und aufgrund seiner Zusammensetzung aus Metalldrähten oder Metalldrahtbündeln ist es darüber hinaus mechanisch und thermisch widerstandsfähig.
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Allerdings limitiert der Geflechtsschlauch eines flexiblen Leitungselements der vorliegenden Art die Beweglichkeit des Metallbalgs; denn der Geflechtsschlauch weitet sich beim Stauchen und verringert seinen lichten Innendurchmesser beim Strecken. Dementsprechend setzt der Geflechtsschlauch einer Längung des flexiblen Leitungsteils dann eine Grenze, wenn er auf den Außenkrempen des Metallbalgs aufliegt. Genau diesen Effekt nutzt man bereits bei flexiblen Leitungsteilen im Stand der Technik, um den von einem Geflechtsschlauch eingehüllten Metallbalg vor einer allzu großen Längung zu schützen.
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Wenn der Geflechtsschlauch eines Leitungsteils der vorliegenden Art dicht geflochten ist, also nur möglichst kleine Öffnungen zwischen den einzelnen Schlägen des Geflechts frei lässt, ist die Beweglichkeit des Geflechtsschlauchs auch bei Stauchungsbewegungen eingeschränkt, so dass er die Beweglichkeit des eingehüllten Metallbalgs empfindlich begrenzt. Lässt man hingegen größere Zwischenräume zwischen den einzelnen Schlägen des Geflechts frei, um die Beweglichkeit des Geflechtsschlauchs zu erhöhen, leidet die Schutzfunktion des Geflechts, da der Metallbalg durch die Geflechtsöffnungen hindurch wiederum mechanischen und korrosiven Angriffen ausgesetzt ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein flexibles Leitungsteil der eingangs genannten Art hinsichtlich seiner Beweglichkeit zu verbessern, ohne Abstriche bei der Schutzfunktion des schlauchförmigen Geflechts in Kauf nehmen zu müssen.
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Gelöst ist diese Aufgabe durch ein flexibles Leitungsteil mit den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen flexiblen Leitungsteils finden sich in den Ansprüchen 2 bis 9. Eine bevorzugte Verwendung eines erfindungsgemäßen flexiblen Leitungsteils ist im Anspruch 10 niedergelegt.
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Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich vom bisherigen Stand der Technik demnach dadurch, dass das Geflecht mit einem seiner Enden wie bisher an einem der Balgborde des Metallbalgs festgelegt ist, dass gleichzeitig das andere Ende des Geflechts jedoch frei bleibt, also nicht am anderen Balgbord festgelegt wird. Dies ermöglicht, das schlauchförmige Geflecht sehr dicht zu flechten, also keine oder nur sehr kleine Öffnungen zwischen den einzelnen Geflechtsschlägen frei zu lassen. Gleichwohl wird die Beweglichkeit des Metallbalgs nicht beeinträchtigt, da das Geflecht diesen zwar umhüllt, jedoch nur an einem Ende an diesem festgelegt ist. Das Geflecht muss also insbesondere Axialbewegungen des Metallbalgs gar nicht mitmachen, da dieser sich relativ zum Geflecht in sich bewegen kann. Das Geflecht setzt also weder einer Stauchung noch einer Streckung des Balgs einen nennenswerten Widerstand entgegen. Auch angulare und laterale Bewegungen des Metallbalgs werden durch das Geflecht somit nicht nennenswert behindert.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn das freie Ende des Geflechts einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner als der Außendurchmesser der Außenkrempen der Wellungen des Metallbalgs ist. Hierdurch wird eine Art Einschnürung oder Verjüngung gebildet, die verhindert, dass der Geflechtsschlauch vom Metallbalg abgezogen wird; denn aufgrund der Einschnürung oder Verjüngung kann das freie Ende des Geflechts nicht über die Außenkrempen der Wellungen des Metallbalgs gezogen werden und muss demnach im Bereich des freien Anschlussbords des Metallbalgs bleiben.
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Weiter bevorzugt ist es, wenn das Geflecht an seinem freien Ende mit einer Endhülse versehen ist, die beispielsweise mittels Punktschweißung oder mittels einer stirnseitigen Verschweißung stoffschlüssig mit dem zweiten Ende des Geflechts verbunden ist und/oder mittels Verpressen am freien Ende des Geflechts festgelegt ist. Eine solche Endhülse, die vorzugsweise ebenfalls einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner als der Außendurchmesser der Außenkrempen der Metallbalgwellungen ist, schafft definierte Verhältnisse für das freie Ende des Geflechts und verhindert beispielsweise ein Verhaken des freien Endes des Geflechts mit der letzten Welle des Metallbalgs oder dergleichen.
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Der freie Balgbord des Metallbalgs kann vorzugsweise ebenfalls mit einer Hülse versehen sein, auf der die Endhülse des Geflechts gleiten kann. Dies verhindert ein mögliches Verkanten der Endhülse des Geflechts besonders effektiv und stellt einen definierten Bewegungsweg des freien Endes des Geflechtsschlauchs relativ zum zugeordneten Ende des Metallbalgs sicher.
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Um den erwähnten Bewegungsweg für die Relativbewegung zwischen dem freien Ende des Geflechtsschlauchs und dem zugehörigen Balgbord möglichst groß zu halten, bietet es Vorteile, wenn der Metallbalg zu seinem freien, nicht mit dem Geflecht verbundenen Balgbord hin mindestens eine in ihrer radialen Ausdehnung gegenüber den restlichen Balgwellen reduzierte Vorwelle aufweist. In diesem Fall kann insbesondere ein Geflechtsschlauchende mit Einschnürung und gegebenenfalls Endhülse größere Relativbewegungen zum Balgbord mitmachen, d. h. der Metallbalg kann relativ große In-Sich-Bewegungen ausführen, ohne dass der Geflechtsschlauch diesen Bewegungen nennenswert entgegenwirkt. Daneben erleichtert eine solche Vorwelle, das freie Ende des Geflechts gegebenenfalls mit einer Endhülse zu versehen; denn soweit diese nicht über die Außenkrempen der Wellungen des Metallbalgs bewegt werden kann, muss sie bei auf den Balg aufgeschobenem Geflecht angebracht werden.
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Wie an sich bekannt, kann das erste Ende des Geflechts mittels einer Presshülse am ersten Balgbord des Metallbalgs festgelegt sein. Wie ebenfalls an sich bekannt, kann schließlich das Geflecht ohne Zwischenräume zwischen den einzelnen Geflechtsschlägen geflochten worden sein, was dessen Schutzwirkung gegen mechanische Beanspruchung des Metallbalgs sowie Korrosionsangriffe optimiert. Gleichwohl wird hierdurch die Beweglichkeit des Metallbalgs nicht oder nicht nennenswert beeinträchtigt.
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Ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgestaltetes flexibles Leitungsteil wird im Folgenden anhand der beigefügten einzigen Zeichnung näher erläutert und beschrieben.
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Die einzige 1 zeigt eine schematische, teilgeschnittene Ansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten flexiblen Leitungsteils mit einem Metallbalg 1 und einem diesen einhüllenden, schlauchförmigen Geflecht 2. Der Metallbalg 1 ist mit ringförmigen Wellungen 5 versehen und endet einerseits in einem zylindrischen ersten Balgbord 3 und andererseits in einem zylindrischen zweiten Balgbord 4 zum Anschließen der (nicht dargestellten) fluidführenden Leitungen, die er fluiddicht verbinden soll.
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Das schlauchförmige Geflecht 2 besteht aus dicht und ohne Zwischenraum geflochtenen Schlägen von Metalldrahtbündeln aus jeweils fünf Metalldrähten, so dass es zum einen relativ unbeweglich ist, zum anderen jedoch einen Schutz des darunterliegenden Metallbalgs gegen Steinschlag, Eis, Verschmutzungen und korrosiven Salzlösungen bietet. Gleichwohl ist dies nicht mit Bewegungseinschränkungen für den Metallbalg 1 verbunden, da das Geflecht 2 nur mit seinem ersten Ende 6 am ersten Balgbord 3 des Metallbalgs 1 festgelegt ist, und zwar, wie an sich bekannt, mittels einer Presshülse 8. Das zweite Ende 7 des Geflechts 2 ist nicht mit dem zweiten Balgbord 4 verbunden, sondern ist axial frei beweglich. Zur Stabilisierung des freien Endes 7 des Geflechts 2 ist dieses mit einer Endhülse 9 versehen, indem es zwischen einem inneren und einem äußeren Hülsenteil positioniert wurde, die beiden Hülsenteile verpresst wurden und per Punktschweißung oder stirnseitiger Verschweißung stoffschlüssig mit dem Geflecht 2 verbunden wurden.
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Der zweite Balgbord 4 des Metallbalgs 1 ist mit einer Hülse 10 versehen, auf der die Endhülse 9 des zweiten Endes 7 des Geflechts 2 axial gleiten kann. Hierbei ist zwischen der Endhülse 9 und der Hülse 10 so viel Spielraum, dass eine axiale Relativbewegung ohne nennenswerte Reibung möglich ist, dass jedoch ein Verkanten der Endhülse 9 am zweiten Balgbord 4 ausgeschlossen ist.
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Die Endhülse 9 weist einen Innendurchmesser auf, der deutlich kleiner ist, als der Außendurchmesser der Außenkrempen der Wellungen 5 des Metallbalgs 1. Hierdurch ist eine Einschnürung des zweiten Endes 7 des Geflechts 2 erzeugt, so dass dieses nicht über die Wellungen 5 des Metallbalgs 1 hinweg zurückgezogen werden kann. Die Schutzwirkung des Geflechts 2 für den Metallbalg 1 ist damit langfristig gewährleistet.
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Um hierbei die freie axiale Beweglichkeit des zweiten Endes 7 des Geflechts 2 mit seiner Endhülse 9 in einem möglichst großen Bereich sicherzustellen, was umgekehrt bedeutet, dass der Metallbalg 1 große axiale In-Sich-Bewegungen durchführen kann, ohne vom dichten Geflecht beeinträchtigt zu werden, ist der Metallbalg 1 zu seinem zweiten Balgbord 4 hin mit einer Vorwelle 11 versehen, die den axialen Bewegungsbereich der Endhülse 9 relativ zum Metallbalg 1 vergrößert und darüber hinaus Platz schafft, um die Endhülse 9 wie dargestellt am zweiten Ende 7 des Geflechts 2 montieren zu können. Diese Vorwelle 11 verhindert außerdem ein eventuelles Verkanten der Endhülse 9 auf dem Metallbalg 1 bei angularen und lateralen Bewegungen.