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Die
Erfindung betrifft ein flexibles Leitungselement, insbesondere für die Abgasanlage
eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Demnach
besteht das betreffende flexible Leitungselement im Wesentlichen
aus einem schraubengangförmigen
oder ringgewellten Metallbalg, der beidseits je ein rohrförmiges Balgbord
aufweist, und einem diesen umgebenden Gestrickeschlauch, der im
Wesentlichen alle Außenkrempen
des Metallbalgs außen überdeckt.
Des Weiteren kann das betreffende flexible Leitungselement in üblicher
Weise innenliegend mit einem strömungsführenden
Metallschlauch, insbesondere einem Agraffschlauch, sowie gegebenenfalls
einem Zwischengestricke zwischen dem Metallschlauch und dem Metallbalg
versehen sein, welches ein Anschlagen des Metallschlauchs am Metallbalg
bei lateralen Bewegungen des Leitungselements verhindert.
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In
die Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs werden durch Schlechtweganregungen,
Lastwechselreaktionen des Motors und insbesondere durch drehzahlabhängige Motorschwingungen
axiale, laterale und/oder angulare Bewegungen und Schwingungen eingeleitet,
die von einem oben genannten flexiblen Leitungselement abgekoppelt
werden. Soweit dieses Leitungselement relativ nahe am Motor angeordnet
ist, entkoppelt es dessen Schwingungen und Bewegungen sowie Wärmeausdehnungs-/Längenänderungen
von der sich stromabwärts
anschließenden
Abgasanlage, so dass destabilisierende Bewegungen oder Körperschalleinleitungen
reduziert werden.
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Als
Schutz des Metallbalgs gegen zu große Längengen wurde dieser früher mit
einem Geflechtsschlauch aus Metalldrähten umgeben, der an den rohrförmigen Balgborden
mittels daran angebrachten Endhülsen
festgelegt wurde und eine Längung
des Metallbalgs nur bis zu einem Grenzwert erlaubte. Der Geflechtsschlauch
bot überdies
in der rauen Umgebung im Bodenbereich eines bei jeder Witterung
bewegten Kraftfahrzeugs einen wirkungsvollen Schutz gegen mechanische
Beanspruchung, wie Steinschlag oder ähnlichem.
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Allerdings
hat ein solcher herkömmlicher
Geflechtsschlauch auch nachteilige Eigenschaften, die insbesondere
damit zusammenhängen,
dass der Geflechtsschlauch bei einer Längung seinen Durchmesser verringert
und deswegen einerseits Anschlaggeräusche verursacht, wenn er zu
locker auf diesem aufliegt, andererseits jedoch bei einer Längung des Metallbalgs
eng am Metallbalg anliegt und ab diesem Zeitpunkt nicht nur eine
weitere Längung
verhindert, sondern auch das gesamte Bauteil verfestigt, so dass die
notwenige Flexibilität
des Leitungselements verloren geht.
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Um
sowohl diese Probleme zu vermeiden, als auch die Eigenschwingungen
des Metallbalges zumindest so zu bedämpfen, dass er von den im Kraftfahrzeugbetrieb
vorkommenden Schwingungsfrequenzen nicht in eine Resonanzschwingung
gerät, wurde
in jüngerer
Zeit der eben beschriebene außenliegende
Geflechtsschlauch durch einen Gestrickeschlauch aus Metalldraht
ersetzt.
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In
der
DE 20 2005
013 341 U1 ist ein flexibles Leitungselement der eingangs
genannten Art beschrieben, bei dem der Metallbalg von einem Gestrickeschlauch überdeckt
ist. Die dort beschriebene Lehre hat sich unter anderem zum Ziel
gesetzt, die jeweils zum rohrförmigen
Balgbord hin letzten Wellen des Metallbalges vor der nachteiligen,
gegebenenfalls zerstörenden
radialen Krafteinleitung des an diesen Wellen umgelenkten Gestrickeschlauchs
bei einer Längung
des Leitungselements zu schützen. Hierzu
ist nach diesem Stand der Technik vorgesehen, die rohrförmigen Balgborde
des Metallbalgs mit konischen bzw. im Längsschnitt s-förmigen Abstandselementen
zu versehen, entlang derer der Gestrickeschlauch zu den Balgborden
hin umgelenkt wird, ohne selbst direkt mit den Randwellen des Metallschlauchs
in Kontakt zu kommen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flexibles
Leitungselement der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass
auf die zusätzlichen
Abstandselemente im Bereich der Balgborde verzichtet werden kann.
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Gelöst ist diese
Aufgabe durch ein Leitungselement mit den Merkmalen des Anspruchs
1 oder des Anspruchs 2. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
des erfindungsgemäßen Leitungselements
finden sich in den Ansprüchen
3 bis 12.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der Gestrickeschlauch also an wenigstens einem der
beiden Balgborde des Metallbalgs weder direkt noch indirekt befestigt.
Erfindungsgemäß ist hierbei
erkannt worden, dass die Sicherungsfunktion des Gestrickeschlauchs
gegen übermäßige Längung des
Metallbalgs verglichen mit seinen Dämpfungseigenschaften nur noch
vernachlässigbare
Bedeutung hat. Dementsprechend wird vorgeschlagen, die Sicherungsfunktion
gegen Längung
des Metallbalgs aufzugeben und sich stattdessen auf die Dämpfungseigenschaften
des Gestrickeschlauchs zu konzentrieren. Dementsprechend kann auf
Abstandselemente an den Balgborden, die die radiale Umlenkung des
Gestrickeschlauchs von den Randwellen des Metallbalgs abhalten sollen,
verzichtet werden.
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Hinzu
kommt die erfindungsgemäße Erkenntnis,
dass das direkte oder auch indirekte Anbringen des Gestrickeschlauchs
an den Balgborden des Leitungselements durch die dort vorhandene,
extrem hohe thermische Belastung die Hauptursache für einen
frühen
Ausfall der Funktion des Gestrickeschlauchs ist. Denn an dieser
Stelle korrodieren die Metalldrähte
des Gestrickeschlauchs aufgrund der thermischen Belastung sowie
aufgrund einer Streusalzanreicherung besonders schnell, was zum
Bruch von Drähten
und infolgedessen zu einem Einreißen des Gestrickeschlauchs
im Sinne einer „Laufmasche" führt. Erfindungsgemäß ist weiter
erkannt worden, dass eine Auszugssicherung gegen übermäßige Längung des
Metallbalgs in modernen Abgasanlagen kaum mehr notwendig ist, da
flexible Leitungselemente der vorliegenden Art als Entkoppelelement recht
weit stromaufwärts
in die Abgasanlage eingebaut sind und deren Last nicht tragen, sondern
im Gegenteil zur wirksamen Entkopplung vor allem von Motorschwingungen
im Bereich von 20 Hz bis 300 Hz möglichst weich und hochflexibel
gebaut werden sollten.
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Dadurch,
dass erfindungsgemäß an mindestens
einem Ende des Metallbalgs der Gestrickeschlauch nicht am Balgbord
befestigt ist, kommt es dort weder zu radialen Belastungen der Endwellen durch
den Gestrickeschlauch, noch ist der Gestrickeschlauch den extrem
hohen thermischen Belastungen ausgesetzt, die das Balgbord sonst
an ihn weitergeben würde.
Die Gefahr einer Korrosion der Metalldrähte mit nachfolgenden Drahtbrüchen ist
somit um ein Vielfaches geringer als im bisherigen Stand der Technik.
Als weiterer Vorteil ergeben sich Einsparungen bei der Herstellung
des erfindungsgemäßen flexiblen
Leitungselements, da der Arbeitsgang des Festlegens des Gestrickeschlauchs
am Balgbord entfällt.
Dementsprechend wird auch Material eingespart, und Gestrickeschnipsel
beim Beschneiden in der Fertigung fallen nicht an.
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Die
vorliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß auch dann gelöst, wenn
der Gestrickeschlauch wenigstens eines der beiden Balgborde des
Metallbalgs weder direkt noch indirekt überdeckt und im Wesentlichen
nur die Balgaußenkrempen
radial umschließt.
Die erfindungsgemäß als wesentlich
erkannten Dämpfungseigenschaften
des Gestrickeschlauchs werden so weiterhin uneingeschränkt nutzbar,
ohne die Nachteile des Standes der Technik in Kauf nehmen zu müssen.
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Der
Gestrickeschlauch kann so gefertigt sein, dass er unter Vorspannung
an den Außenkrempen
des Metallbalgs anliegt, wodurch sich die Dämpfungswerte aufgrund einer
höheren
Reibung zwischen dem Gestrickeschlauch und den Außenkrempen
des Metallbalgs verbessern; die Balg-Eigenfrequenzen werden hierdurch
vorteilhaft verstimmt. Gleichzeitig ist dennoch eine volle Beweglichkeit
des flexiblen Leitungsteils gegeben.
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Um
sicherzustellen, dass der Gestrickeschlauch auch ohne Anbindung
an die Balgborde des Metallbalgs bzw. ohne Überdeckung der Balgborde zuverlässig auf
den Außenkrempen
des Metallbalgs sitzt und nicht etwa von diesen während des
Betriebs abrutscht, sind erfindungsgemäß die folgenden bevorzugten
Ausgestaltungen vorgesehen:
Das freie Ende des Gestrickeschlauchs
kann umgeschlagen oder eingekrempelt sein, wodurch eine Materialdopplung
oder Vervielfachung des Materials entsteht. Durch die Anpresskraft
aufgrund eines solchen Umschlagens oder Einkrempelns ergibt sich
an diesen Stellen auch eine höhere
Bedämpfung
der eingeleiteten Schwingwege. Insbesondere die zweiten Schwingungsmoden
von weichen flexiblen Leitungselementen, die im Fahrbetrieb eines
durchschnittlichen Kraftfahrzeugs häufig durchfahren werden, werden
so effektiver bedämpft.
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Das
freie Ende des Gestrickeschlauchs kann außerdem an den Metallbalg angedrückt oder
an diesem verpresst sein, so dass er sich an die Außenkrempen
des Metallbalgs gegebenenfalls formstabil anschmiegt. Hierdurch
wird die Bedämpfung
des Metallbalgs nochmals intensiviert; insbesondere jedoch ergibt
sich hierdurch eine effektive Verankerung des Gestrickeschlauchs
am Metallbalg, falls eine solche in der konkreten Einbausituation
notwendig ist.
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Das
mindestens eine freie Ende des Gestrickeschlauchs kann auch in ein
Wellental des Metallbalgs einrolliert sein oder an einer Außenkrempe
des Metallbalgs verhakt sein. Wenn der Metallbalg mit kleineren
Vorwellen versehen ist, kann das Einrollieren des Gestrickeschlauchs
an dieser Stelle gleichzeitig zu einem Einhaken hinter der letzten
normal großen
Außenkrempe
des Metallbalgs führen.
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Im
Sinne einer effektiveren Bedämpfung
des Metallbalgs, insbesondere an seinen Enden, können die Maschen des Gestrickeschlauchs
an seinem mindestens einen freien Ende dichter gestrickt sein als
in seinem übrigen
Umfang; hierbei ergibt sich gleichzeitig auch, wie beim Umkrempeln
des Gestrickeschlauchs, ein besserer Sitz desselben auf dem Metallbalg.
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Um
eine weiter verbesserte Bedämpfung
der Metallbalg-Eigenschwingungen zu erzielen, kann der Gestrickeschlauch
nach einer weiteren Weiterbildung der vorliegenden Erfindung in
einem mittigen Dämpfungsbereich,
alternativ oder zusätzlich
zu seinen Enden, mit einer Verdickung oder Materialdopplung versehen
sein.
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Um
den Gestrickeschlauch am Metallbalg zuverlässig zu verankern, ohne ihn
an den Balgborden festlegen zu müssen – was nach
der vorliegenden Erfindung gerade nicht vorgesehen ist – kann schließlich der
Metallbalg in mindestens einem mittigen Rohrbereich so ausgestaltet
sein, dass er keine Wellung aufweist, während der Gestrickeschlauch
in diesem Rohrbereich am Metallbalg verankert ist, beispielsweise
durch Verpressen oder ähnlichem.
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Die
Maschen des Gestrickeschlauchs nach der vorliegenden Erfindung sind
vorzugsweise U-förmig
oder rechteckig ausgebildet. Sie können außerdem unterschiedliche Maschenverläufe haben,
und zwar in Längsrichtung
und/oder in Querrichtung des Leitungselements, beispielsweise axial
oder radial bereichsweise schmaler oder breiter ausgestaltet.
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Einige
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen
beschrieben und näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
teilgeschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen flexiblen Leitungselementes,
nach einer ersten Ausführungsform;
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2 das
Detail Z aus 1;
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3 das
Detail Z nach einer anderen Ausführungsform;
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4 das
Detail Z nach einer weiteren Ausführungsform;
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5 das
Detail Z nach einer weiteren Ausführungsform;
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6 das
Detail Z nach einer weiteren Ausführungsform;
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7 das
Detail Z nach einer weiteren Ausführungsform;
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8 eine
teilgeschnittene Ansicht eines Leitungselements nach einer weiteren
Ausführungsform;
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9 eine
Schnittdarstellung eines Teils eines Leitungselements nach einer
weiteren Ausführungsform.
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Das
in 1 dargestellte flexible Leitungselement besteht
aus einem ringgewellten Metallbalg 1 mit zylindrischen
Balgborden 2, 2' und
einem dessen Außenkrempen 3 überdeckenden
Gestrickeschlauch 4 sowie einem koaxial im Inneren des
Metallbalgs 1 verlaufenden, aus Agraffen gewickelten Metallschlauch 5 zur
Gasstromführung.
Der Metallschlauch 5 ist an den Balgborden 2, 2 mit
dem Metallbalg 1 fest verbunden. An den Balgborden 2, 2' sind außerdem Endhülsen 6, 6' befestigt.
Der Metallbalg 1 ist an seinen Enden mit kleineren Vorwellen 7 versehen.
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Wie
insbesondere in 2, einer Darstellung des Details
Z aus 1 zu erkennen ist, ist der Gestrickeschlauch 4 erfindungsgemäß weder
direkt noch indirekt mit dem Balgbord 2 des Metallbalgs 1 verbunden,
und er überdeckt
dieses nicht, sondern umschließt
nur die Balgaußenkrempen.
Statt dessen ist nach diesem Ausführungsbeispiel der Gestrickeschlauch 4 im
Endbereich des Metallbalgs 1 zweifach umgeschlagen, so
dass sich an einem Umschlag 8 eine vierfache Materialstärke des
Gestrickeschlauchs 4 ergibt, wodurch sich dann auch der
Gestrickeschlauch 4, wie dargestellt, besonders eng an die
Außenkrempen 3 des
Metallbalgs 1 anschmiegt und nahezu formschlüssig auf
diesen sitzt.
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Die 3 bis 7 zeigen
weitere Beispiele für
die Verankerung des Gestrickeschlauchs 4 am Metallbalg 1,
ohne diesen direkt oder indirekt am Balgbord 2 zu befestigen
oder dieses zu überdecken:
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In 3 ist
das freie Ende des Gestrickeschlauchs 4 eingekrempelt,
wobei sich ein hierbei entstandener gekrempelter Bereich 9 an
die zweite Vorwelle 7 anlegt und eine gewisse Verhakung
des Gestrickeschlauchs 4 an der Außenkrempe 3 der ersten
normalen Welle des Metallbalgs 1 erzeugt.
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Dieser
Effekt ist in dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
in noch verstärktem
Maße gegeben,
denn hier ist der gekrempelte Bereich 9 des Gestrickeschlauchs 4 hinter
der zweiten Vorwelle 7 angeordnet und durch leichtes Verpressen
dahinter eingehakt.
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In 5 ist
ein Ausführungsbeispiel
gezeigt, bei dem das freie Ende des Gestrickeschlauchs 4 dichter
gestrickt und an die Außenkrempen 3 des
Metallbalgs 1 angedrückt
ist, so dass sich hier wiederum eine Verhakung an den Vorwellen 7 des
Metallbalgs 1 ergibt.
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Das
in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel weist ein eingerolltes
freies Ende des Gestrickeschlauchs 4 auf, wobei die hierdurch
entstandene Rolle 10 zwischen die beiden Vorwellen 7 hinein
verpresst ist, um den Gestrickeschlauch 4 am Metallbalg 1 sicher
zu verankern.
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In 7 ist
wiederum ein Ausführungsbeispiel
dargestellt, bei dem das freie Ende des Gestrickeschlauchs 4 zu
einer Rolle 10 eingerollt ist. Im Gegensatz zu dem in 6 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist die Rolle 10 jedoch nicht in ein Wellenteil hinein
verpresst sondern lediglich an die Vorwellen 7 angedrückt, so
dass sich wie bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Verhakungseffekt ergibt, der den Gestrickeschlauch 4 am
Metallbalg 1 verankert.
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8 zeigt
wiederum in einer 1 entsprechenden Ansicht ein
flexibles Leitungsteil als Ganzes im Teilschnitt, wobei der Unterschied
des hier dargestellten Ausführungsbeispiels
zu demjenigen aus 1 darin besteht, dass der Gestrickeschlauch 4 in einem
mittigen Dämpfungsbereich 11 eine
weitere Materialdopplung 12 aufweist, um zum einen die
Bedämpfung
des Metallbalgs 1 zu verbessern und zum anderen den festen
Sitz des Gestrickeschlauchs 4 auf dem Metallbalg 1 nochmals
zu verbessern. Denn auch hier im mittigen Dämpfungsbereich 11 schmiegt sich
der Gestrickeschlauch 4 aufgrund der Materialdopplung 12 besonders
eng an die Außenkrempen 3 des
Metallbalgs 1 an.
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9 schließlich zeigt
eine Schnittdarstellung eines Teils eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Leitungselements,
wobei hier der Metallbalg 1 einen mittigen Rohrbereich 13 aufweist,
an dem keine Wellen vorhanden sind. Genau hier weist der Gestrickeschlauch 4 eine
mittige Materialdopplung 12 auf, die ihn dementsprechend an
diesem mittigen Rohrbereich 13 verankert. Durch die an
diesem mittigen Rohrbereich 13 verminderte Beweglichkeit
des Metallbalgs 1 ist die Verankerung des Gestrickeschlauchs 4 besonders
zuverlässig.
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Der
Gestrickemantel 4 wird vorzugsweise aus dünnwandigem
Draht in ferritischer oder austenitischer Edelstahlqualität entweder
einlagig oder mehrlagig, insbesondere in Durchmessern von 0,15 mm
bis 0,40 mm gebildet. Die erfin dungsgemäß vorgesehene Materialdopplung,
beispielsweise durch Umschlagen oder Einkrempeln, führt dann
zu einer radialen Einschnürung
des Gestrickemantels, ohne diesen nochmals separat andrücken oder
verpressen zu müssen.
An dieser Einschnürung
ergibt sich dann durch ein Anschmiegen an die Außenkrempen des Metallbalgs
eine formsteife Verbindung, während
die übrigen
Bereiche des Gestrickeschlauchs lediglich reibschlüssig an
den Außenkrempen
des Metallbalgs liegen und dementsprechend voll beweglich bleiben.