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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein flexibles Leitungselement nach
dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1, insbesondere für
die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor, mit einem
insbesondere ringgewellten Balg und mit einer den Balg koaxial umgebenden
Außenkomponente, wie einem Geflechtsschlauch, einem Gestrickemantel,
Gestrickekissen oder dergleichen, welche im Bereich von Anschlussenden
des Leitungselements durch Endhülsen an dem Balg festgelegt
ist.
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Derartige
flexible Leitungselemente, die regelmäßig auch
als Entkoppelelemente bezeichnet werden, sind aus dem Stand der
Technik bekannt. Die Endhülsen sind dabei üblicherweise
als hochgezogene Endhülsen ausgebildet und von der Außenkomponente
beabstandet, so dass sie sich in radialer Richtung über
diese hinaus erstrecken und somit als Korrosionsschutz oder Schutz
vor Steinschlag und Aufsetzen fungieren.
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Ein
gattungsgemäßes flexibles Leitungselement ist
beispielsweise aus der
DE
20 2005 013 341 U1 bekannt, wobei jedoch als nachteilig
anzusehen ist, dass unter Bewegung im Betrieb regelmäßig
eine Verschiebung der Außenkomponente in Längsrichtung
(axialer Richtung) in den freiliegenden Bereich vor bzw. hinter
den Balgwellen auftritt, die gegebenenfalls mit einem Aufbauchen
der Außenkomponente und entsprechend mit einem Abheben
derselben von dem Balg verbunden ist. Letzterer Effekt bewirkt eine
verminderte Reibung der Außenkomponente an den Balg und
verschlechtert somit dessen Bedämpfungs- und Abstützungseigenschaften,
was sich unter anderem nachteilig auf die Le bensdauer des Balgs
bzw. des ganzen flexiblen Leitungselements auswirkt. Außerdem
bildet sich in Folge der lokalen Umlenkung der Außenkomponente
in Richtung der Endhülse im Bereich zwischen den Balgrandwellen
und der Endhülse regelmäßig eine lokal
lose Stelle der Außenkomponente aus, die bei der genannten Aufbauchung
der Außenkomponente als eine Art Gelenk fungiert. Dies
begünstigt das Abheben der Außenkomponente von
dem Balg und führt regelmäßig zu Beschädigungen
der Außenkomponente, die in der Praxis oft an ihrer steifsten
Stelle bricht, die sich im Bereich ihrer Umlenkung über
die Balgendwelle befindet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flexibles Leitungselement
der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass
die Bedämpfungs- und Stützfunktion im Betrieb
verbessert und zugleich die Standfestigkeit und Lebensdauer erhöht
wird.
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Die
vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines
flexiblen Leitungselements mit den Merkmalen des Schutzanspruchs
1.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Leitungselements
sind Gegenstand von Unteransprüchen, deren Wortlaut hiermit
durch ausdrückliche Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen
wird, um unnötige Textwiederholungen zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß ist
ein flexibles Leitungselement, insbesondere für die Abgasanlage
eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor, mit einem insbesondere
ringgewellten Balg und mit einer den Balg koaxial umgebenden Außenkomponente,
wie einem Geflechtsschlauch, einem Gestrickemantel, Gestrickekissen
oder dergleichen, welche im Bereich von Anschlussenden des Leitungselements
durch Endhülsen an dem Balg festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Endhülsen derart ausgebildet und derart relativ
zu dem Balg angeordnet sind, dass durch sie die Außenkomponente
im Bereich eines jeweils äußersten Wellenbergs
des Balgs an dem Balg festgelegt ist.
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Ein
wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin,
dass die Außenkomponente nicht einfach frei über
die Endwellen des Balgs umgelenkt wird, sondern dass in diesem Bereich
eine Festlegung oder Klemmung der Außenkomponente direkt
an dem Balg mittels der Endhülsen vorgesehen ist, wodurch
einerseits das Ausweichen der Außenkomponente in axialer
Richtung in den Bereich seitlich vor bzw. hinter den Balgwellen vermieden
und zugleich das Aufbauchen der Außenkomponente in radialer
Richtung wirksam unterbunden wird. Die Folge ist eine verminderte
Neigung zu Beschädigungen der Außenkomponente
in dem weiter oben erwähnten Bereich sowie eine verbesserte Reibeinwirkung
der Außenkomponente auf den Balg, was sich positiv auf
die Funktionen des flexiblen Leitungselements auswirkt.
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Es
hat sich darüber hinaus gezeigt, dass auf diese Weise auch
temperaturbedingte Verklemmungen (Wärmeversteifungen) der
Außenkomponente wirksam gelöst werden, so dass
die Außenkomponente insgesamt wieder ein höheres
Maß an Verlustarbeit aufnehmen kann, was zu Bedämpfungs- und
Abstützungszwecken erwünscht ist.
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Die
vorstehend aufgeführten Vorteile ergeben sich sämtlich
durch die mit Blick auf den angeführten Stand der Technik
neuartige Festlegung oder Abstützung der Außenkomponente
im Bereich der jeweils äußersten Wellenberge des
Balgs mittels der Endhülsen, das heißt von außen,
direkt gegen die betreffenden Balgwellen.
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Sich
ergänzende oder alternative Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Leitungselements sehen vor, dass die Außenkomponente im
Scheitelbereich des jeweils äußersten Wellenbergs
und/oder im Bereich einer äußeren Flanke des jeweils äußersten
Wellenbergs festgelegt ist.
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Die
Festlegung erfolgt dabei vorteilhafterweise kraftschlüssig
durch Reibung ohne eine zusätzliche stoffschlüssige
Verbindung (Schweißverbindung oder dergleichen).
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Im
Zuge einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Leitungselements kann vorgesehen sein, dass die Endhülsen
den Balg insbesondere im Bereich des Randwellen teilweise übergreifen, wodurch
eine zusätzliche Abstützung in Radialrichtung
erreicht wird. Die Beweglichkeit des Balgs bzw. des flexiblen Leitungselements
in Axialrichtung wird dadurch nicht beeinträchtigt. Eine
derartige Ausgestaltung kann insbesondere bei tragenden Anwendungen,
beispielsweise bei relativ schweren Abgasanlagen sinnvoll eingesetzt
werden.
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Bei
einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Leitungselements kann dieses zusätzlich wenigstens eine
Innenkomponente, wie ein Flammrohr oder eine Anordnung mehrerer
Flammrohre und/oder einen Liner aufweisen, wobei die Innenkomponente
koaxial zu dem Balg angeordnet ist.
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Die
Herstellung des erfindungsgemäßen flexiblen Leitungselements
erfolgt vorteilhafterweise dergestalt, dass zunächst die
Außenkomponente in gestrecktem Zustand auf den Balg montiert
und anschließend auf Nennlänge gestaucht wird.
Somit geschieht die Herstellung des erfindungsgemäßen
Leitungselements vorteilhafterweise im Wesentlichen in derselben
Weise wie nach dem Stand der Technik, das heißt bei herkömmlichen
flexiblen Leitungselementen, so dass keinerlei Kostennachteile in
Bezug auf den Fertigungsprozess entstehen.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand
der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine
teilweise Längsschnittsansicht einer Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Leitungselements;
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2 eine
teilweise Längsschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Leitungselements;
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3 eine
teilweise Längsschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Leitungselements; und
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4 eine
teilweise Längsschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Leitungselements.
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1 zeigt
im Längsschnitt ein erfindungsgemäßes
flexibles Leitungselement oder Entkoppelelement 1, das
zur Vereinfachung der Darstellung nur teilweise dargestellt ist.
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Dabei
bezeichnet in den 1 bis 4 das Bezugszeichen
L die Längsachse des erfindungsgemäßen
Leitungselements 1, bezüglich der das Leitungselement 1 symmetrisch
aufgebaut ist.
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Das
flexible Leitungselement 1 ist insbesondere für
die Verwendung in einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor
vorgesehen und dient entsprechend zum Leiten heißer Abgase eines
Verbrennungsprozesses. Es umfasst ein flexibles Leitungsteil 2,
das vorliegend als ringgewellter Metallbalg ausgebildet ist. Der
Balg 2 ist koaxial von einer Außenkomponente 3 umgeben,
die beispielsweise als Gestrickemantel, Geflechtsschlauch oder als
eine Anordnung einer Anzahl von Gestrickekissen gebildet ist. Die
Außenkomponente 3 dient dabei zum Bedämpfen
des Balgs 2 und zu dessen Abstützung gegenüber
Längsbewegungen (Stauch- und Dehnbewegungen). Die Außenkomponente 3 ist
im Bereich von Anschlussenden 4 des Leitungselements 1 durch
Endhülsen 5 an dem Balg 2 festgelegt.
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Gemäß der
Darstellung in 1 ist das gezeigte Anschlussende 4 des
Leitungselements 1 als zylindrisches Anschlussende zum
Verbinden mit (nicht gezeigten) weiteren Teilen der Abgasanlage ausgebildet.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass zur weiteren Vereinfachung
der Darstellung in den 1 bis 4 jeweils
nur ein Ende 4 des erfindungsgemäßen
Leitungselements 1 gezeigt ist; das jeweils nicht gezeigte,
gegenüberliegende Anschlussende des Leitungselements 1 ist
vorzugsweise entsprechend ausgebildet.
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Innerhalb
des Balgs 2 ist bei dem Leitungselement 1 gemäß 1 eine
Innenkomponente 6 in Form eines Liners, Innengeflechts
oder Wickelschlauchs (Agraffschlauch) angeordnet, die analog zu
der Außenkomponente 3 ebenfalls koaxial zu dem Balg 2 angeordnet
ist. Wie dem Fachmann bekannt ist, sorgt die Innenkomponente 6 für
die Ausbildung eines definierten Strömungsverhaltens innerhalb
des flexiblen Leitungselements 1.
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Im
Rahmen einer Besonderheit der vorliegenden Erfindung sind nun die
Endhülsen 5 des flexiblen Leitungselements 1 derart
ausgebildet und entsprechend relativ zu dem Balg 2 angeordnet,
dass es zu einer Klemmung der Außenkomponente 3 im Bereich
einer Randwelle 2a des Balgs 2 kommt. Gemäß der
Aus gestaltung in 1 erfolgt die genannte Klemmung
in einem Bereich, der mit dem Bezugszeichen K bezeichnet ist und
in etwa dem Scheitelbereich des Wellenbergs 2a entspricht.
Durch die Klemmung wird die Außenkomponente 3 somit
im Bereich des äußersten Wellenbergs 2a des
Balgs 2 an dem Balg 2 festgelegt. An seinem (nicht
gezeigten) zweiten Ende ist das Leitungselement 1 entsprechend ausgebildet,
so dass die Außenkrempe 3 im Bereich eines jeweils äußersten
Wellenbergs des Balgs 2 an diesem festgelegt ist.
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Gemäß der
Darstellung in 1 ist die Endhülse 5 zum
Erreichen der vorstehend beschriebenen Klemmwirkung an der Stelle
K im Querschnitt im Wesentlichen konus- oder trichterförmig
ausgebildet. Demgemäß weist die Endhülse
in 1 in einem endständigen Bereich 5.1 im
Bereich des zylindrischen Anschlussendes 4 zunächst
ebenfalls eine zylindrische Ausgestaltung koaxial zu dem Balg 2 auf, wohingegen
sie in einem dem Ende 4 abgewandten zweiten Bereich 5.2 zusätzlich
eine radiale Verlaufskomponente aufweist und sich somit unter einem endlichen
Winkel α schräg zur Längsachse L des
Leitungselements 1 erstreckt. Der Winkel α kann
im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich jeden
Wert 0° < α ≤ 90° annehmen.
Vorzugsweise gilt jedoch 30° ≤ α ≤ 60°.
Die Endhülse 5 braucht im Übergang der
Bereiche 5.1, 5.2 keine abrupte Abwinkelung zu
zeigen, wie in 1 dargestellt, sondern kann
dort alternativ auch einen allmählichen Übergang
von dem endständigen Bereich 5.1 in den weiteren
Bereich 5.2 aufweisen.
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In
ihrem weiteren Verlauf koaxial zum Balg 2 liegt die Außenkomponente 3 insbesondere
zum Bedämpfen des Balgs 2 außen an dessen
weiteren Wellen (Wellenbergen) 2b an, von denen in 1 aus Gründen
der Übersichtlichkeit nur eine explizit dargestellt ist.
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Zur
Herstellung der Ausgestaltung des Leitungsteils 1 gemäß 1 (wie
auch zur Darstellung der noch zu beschreibenden weiteren Ausgestaltungen
gemäß den 2 bis 4)
wird die Außenkomponente 3 in gestrecktem Zustand
auf dem Balg 2 angeordnet und mittels der Endhülse 5 kraft-
oder stoffschlüssig montiert. Anschließend wird
auf die Nennlänge gestaucht.
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Durch
das vorstehend beschriebene Klemmen der Außenkomponente 3 im
Bereich K auf der Endwelle 2a des Balgs 2 ist
ein flexibles Leitungselement 1 geschaffen, bei dem im
Gegensatz zu vorbekannten Leitungselementen gleicher Art in einem
Bereich G am Fuße der Endwelle 2a kein „Gelenk"
in der Außenkomponente 3 existiert. Ohne das im
Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Klemmen im Bereich
K existiert nämlich bei G eine besonders weiche oder lose
Stelle in der Außenkomponente 3, was bei Druckeinwirkung
in Längsrichtung auf das flexible Leitungselement 1 zu
einem Abheben der Außenkomponenten 3 von den Balgwellen (2a, 2b,
...) führt, so dass der Bedämpfungs- und Längsstabilisierungseffekt
weitgehend entfällt. Ein derartiges Abheben der Außenkomponente 3 vom Balg 2 hat
weiterhin in der Vergangenheit regelmäßig zu Brüchen
der Außenkomponente 3 im Bereich ihrer steifsten
Ausbildung geführt, der gemäß der Ausgestaltung
in 1 gerade mit dem Klemmbereich K zusammenfällt.
Somit wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch dieser Nachteil
vorbekannter gattungsgemäßer Leitungselemente
vermieden. Die innerhalb der Außenkomponente 3 gewünschtermaßen
auftretende Reibungs- und Verlustarbeit erfolgt somit nicht an den
genannten Schwachstellen am Anfang und am Ende des Leitungsteils 1,
sondern im Wesentlichen im zylindrischen Bereich entlang der Balgwellen 2a, 2b,
... wodurch weiterhin der Verschleiß auf den ganzen Umfang
des Leitungselements 1, insbesondere der Außenkomponente 3 verteilt
wird. Außerdem ist es auf diese Weise möglich, regelmäßig
aufgrund von Wärmeversteifung auftretende Verklemmungen
der Außenkomponente 3 zu lösen, so dass
diese in vorteilhafter Weise wieder zusätzliche Verlustarbeit übernehmen
kann.
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Die 2 bis 4 zeigen
weitere Ausgestaltungen des flexiblen Leitungsteils gemäß der
vorliegenden Erfindung, wobei jeweils nur auf die Besonderheiten
der einzelnen Ausgestaltungen, das heißt auf die maßgeblichen
Unterschiede zu der Ausgestaltung gemäß 1 nachfolgend
näher eingegangen wird.
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2 zeigt
eine Ausgestaltung des flexiblen Leitungselements 1 gemäß der
vorliegenden Erfindung, bei welcher die Endhülse 5 die
End- oder Randwelle 2a des Balgs 2 mit ihrem koaxialen
inneren Endabschnitt 5.3 bereichsweise übergreift.
Dies bewirkt eine zusätzliche Abstützung des Balgs 2 in Radialrichtung,
was insbesondere bei tragenden Anwendungen (z. B. Abgasanlagen mit einem
Gewicht von beispielsweise 10 kg) vorteilhaft ist. Zwar sind bei einer
derartigen Ausgestaltung aufgrund des Übergreifens im Bereich 5.3 nur
eine geringere Anzahl von Balgwellen lateral beweglich, für
eine Axialbewegung des Balgs stehen jedoch weiterhin alle Balgwellen
zur Verfügung.
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Abweichend
von der Ausgestaltung in 1 ist die Innenkomponente 6' bei
der Ausgestaltung gemäß 2 nicht
als Liner sondern in Form eines (kurzen) Flammrohres ausgebildet,
das vorliegend etwa im Bereich der zweiten Balgwelle 2b endet.
Wie der Fachmann jedoch erkennt, ist die Erfindung nicht auf die
konkret dargestellten Ausgestaltungen der Innenkomponente 6, 6' beschränkt.
Insbesondere kann also auch das Flammrohr 6' gemäß 2 bei
einem flexiblen Leitungsteil 1 gemäß 1 eingesetzt
werden, und umgekehrt. Dies gilt ebenso für die Ausgestaltungen
gemäß den 3 und 4.
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3 zeigt
eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Leitungselements 1. Hier beträgt der Winkel α zwischen
den Bereichen 5.1, 5.2 der Endhülse 5 (vgl. 1)
speziell 90°, so dass die Außenkomponente 3 im
Bereich der äußeren Flanke 2c der Randwelle 2a festgelegt
ist. Die Klemmung der Außenkomponente 3 am Balg 2 erfolgt
somit bei der Ausgestaltung gemäß 3 in
einem ausgedehnteren vertikalen Bereich K' durch Andrücken
an die Flanke 2c der Randwelle 2a. Ansonsten entspricht
die Ausgestaltung gemäß 3 im Wesentlichen
derjenigen in 1.
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Bei
dem flexiblen Leitungselement 1 gemäß 3 ist
die Innenkomponente 6 wiederum als Liner ausgebildet, wie
weiter oben anhand der 1 beschrieben.
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4 zeigt
eine alternative Ausgestaltung des flexiblen Leitungselements 1,
bei der die rechtwinklige (α = 90°) Endhülse 5 gemäß 3 einen weiteren,
balgübergreifenden Bereich 5.3 gemäß 2 aufweist.
Dies führt neben einer verstärkten Klemmung der
Außenkomponente 3 wiederum zu einer zusätzlichen
Radialabstützung des Balgs 2, wie weiter oben
anhand der 2 beschrieben.
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Weiterhin
ist die Innenkomponente 6' bei der Ausgestaltung gemäß 4 wiederum
als (kurzes) Flammrohr ausgebildet, wie ebenfalls weiter oben anhand
der 2 beschrieben.
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Durch
die vorstehend beschriebenen Endhülsen 5 ist gewährleistet,
dass die Außenkomponente 3 des flexiblen Leitungsteils 1 jeweils
im Bereich der äußeren Balgwellen 2a kraftschlüssig
durch Reibung an dem Balg 2 festgelegt ist, wodurch sich die
weiter oben beschriebenen Vorteile im Betrieb des erfindungsgemäßen
Leitungselements 1 ergeben.
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Selbstverständlich
ist die vorliegende Erfindung nicht auf die 1 bis 4 konkret
dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Insbesondere ist es dem Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich,
dass das flexible Leitungselement 1 eine Innenkomponente 6, 6' aufweist.
Alternativ sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Ausgestaltungen
des flexiblen Leitungselements möglich, bei denen auf das
Vorsehen der Innenkomponente 6, 6' verzichtet
wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202005013341
U1 [0003]