DE102012013946A1

DE102012013946A1 - Flexibles Leitungselement mit Dämpfung

Info

Publication number: DE102012013946A1
Application number: DE201210013946
Authority: DE
Inventors: Matthias Weiss; Karl-Heinz Münker; Dietmar Baumhoff; Andreas Gerhard; Karsten Schenk; Michael Henkelmann; Oliver Selter; Dr.-Ing. Hauck Stefan; Tobias Schneider
Original assignee: Westfalia Metallschlauchtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Westfalia Metal Hoses GmbH
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2014-01-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein flexibles Leitungselement mit Dämpfung. Derartige Leitungselemente werden vorzugsweise in Rohrleitungen in Kraftfahrzeugen verbaut und verbinden einzelne Leitungselemente flexibel miteinander. Die aus dem Stand der Technik bekannten Leitungselemente mit Dämpfung weisen dabei häufig den Nachteil auf, dass durch die radiale Umschließung und über die axiale Ausprägung eine Volldämpfung der Windungen erzielt wird. Zur Einstellung des Dämpfungsrades in Abhängigkeit des Einbau- und Belastungszustands kann es von Vorteil sein, dass das flexible Leitungselement radial punktuelle sich über die Bauteillänge erstreckenden Dämpfungsbereiche in Form von Dämpfungslinien aufweist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein flexibles Leitungselement bereitzustellen, welches in Abhängigkeit der Einbausituation und des Belastungszustands im Dämpfungsverhalten eingestellt werden kann, um situationsgezielt Eigenfrequenzanregungen zu bedämpfen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Leitungselement gelöst, bei dem sich durch geometrisch bedingte Querschnittskombinationen zwischen dem Leitungselement und einem außen liegenden Dämpfungselement radial punktuelle und in axialer Richtung linienförmge im Reibkontakt stehende Bereiche ausprägen.

Description

Die Erfindung betrifft ein flexibles Leitungselement mit Dämpfung. Derartige Leitungselemente werden vorzugsweise in Rohrleitungen in Kraftfahrzeugen verbaut und verbinden einzelne Leitungselemente flexibel miteinander.
Im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen entstehen stets Schwingungen, die meist durch Unwuchten von Rotationselementen im Motor, Turbo oder in Nebenaggregaten verursacht werden. Eine weitere Anregung von Schwingungen ist durch die pulsförmigen Druckverläufe des Verbrennungsmotors gegeben. Neben diesen höherfrequenten Schwingungen können Frequenzen im einstelligen und kleinen zweistelligen Hertz-Bereich durch die Fahrbewegungen in Verbindung mit Fahrbahn-Unebenheiten und deren Rückkopplung in das Fahrgestell angeregt werden.
Dabei haben die oben beschrieben Leitungselemente die Aufgabe, derartige Schwingungen im Abgassystem von Kraftfahrzeugen zu entkoppeln. Zudem gleichen sie mögliche Einbautoleranzen aus.
Die im Betrieb in die Abgasanlage induzierten Schwingungen können zur Eigenfrequenzanregung in den flexiblen Leitungselementen führen. Ihr Schwingungsverhalten ist dabei durch ihre Massen und Federsteifigkeiten charakterisiert. Im Fall von Metallbälgen mit symmetrisch zur Rotationsachse ausgebildeten Wellungen sind die zu den kleinen Eigenfrequenzen zugehörigen Eigenformen oftmals in der Balgstruktur stehende Longitudinalwellen, deren Anzahl von Schwingungsknoten mit der Ordnung der Eigenfrequenz wächst. Die Höhe dieser Eigenfrequenzen sinkt mit geringer werdender Steifigkeit. Deshalb liegen die Eigenfrequenzen solcher Bauteile in der Regel umso niedriger, je größer deren Durchmesser und Längen werden. Vor allem im Nutzfahrzeug-Bereich, in dem die Durchmesser und Längen der flexiblen Leitungselemente systembedingt größer sind, ist ein Einsatz von Metallbälgen ohne auf die spezielle Konfiguration angepasste Dämpfungselemente nicht aussichtsreich.
Stand der Technik
Schwingbelastete flexible Leitungselemente weisen demnach Dämpfungseinheiten auf, welche vorzugsweise auf Basis von Reibkontakt arbeiten. Dabei kommen vorrangig Metallgeflechte oder Metallgestricke zum Einsatz.
Aus der Patentschrift DE 196 41 963 C1 ist ein gedämpftes Leitungelement bekannt, welches im Außen- als auch im Innenbereich ein mit den Windungen des Leitungselementes über die gesamte Bauteillänge in Kontakt stehendes Metallgestricke aufweist. Dabei erstreckt sich der Kontaktbereich zwischen Leitungselement und Metallgeflecht in radialer Richtung voll umschließend.
Aus der Offenlegungsschrift DE 199 24 476 A1 , DE 40 42 291 A1 und DE 10 2005 052 204 A1 ist ein mit einem Metallgeflecht außen gedämpftes Leitungelement bekannt, bei dem ein Teil der Windungen mit dem Geflecht zur Erzeugung der Dämpfung im Reibschluss stehen, andere gezielt mit dem Geflecht form- oder kraftschlüsig verbunden sind. Der außen liegende sich über die gesamte Bauteillänge erstreckende Kontaktbereich ist in radialer Richtung voll umschließend.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Leitungselemente mit Dämpfung weisen dabei den Nachteil auf, dass durch die radiale Umschließung und über die axiale Ausprägung stets eine Volldämpfung der Windungen erzielt wird.
Zur Einstellung des Dämpfungsrades in Abhängigkeit des Einbau- und Belastungszustands kann es von Vorteil sein, dass das flexible Leitungselement radial punktuelle sich über die Bauteillänge erstreckenden Dämpfungsbereiche in Form von Dämpfungslinien aufweist.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein flexibles Leitungselement bereitzustellen, welches in Abhängigkeit der Einbausituation und des Belastungszustands im Dämpfungsverhalten eingestellt werden kann, um situationsgezielt Eigenfrequenzanregungen zu bedämpfen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Leitungselement gelöst, bei dem sich durch geometrisch bedingte Querschnittskombinationen zwischen einem Leitungselement und einem außenliegendem Dämpfungselement radial punktuelle und in axialer Richtung linienförmige im vorgespannten Reibkontakt stehende Bereiche ausprägen.
Der Erfindungsgegenstand sieht hierzu einen koaxialen Aufbau zweier Elemente vor.
1 zeigt in einer Frontansicht ein innen liegendes Leitungselement (11), welches an mindestens einem radialen Bereich (12) direkt mit dem außen liegenden flexiblen Dämpfungselement (13) in einem vorgespannten Reibkontakt steht.
2 zeigt in einer Schnittdarstellung als innen liegendes Leitungselement eine Membranstruktur (22), welche mit dem außen liegenden Dämpfungelement in Form eines Wickelschlauches direkt in einem vorgespannten Reibkontakt (23) derart steht, dass über die gesamte Bauteillänge jede Windung der Membranstruktur mit dem Wickelschlauchdämpfungselement in Reibkontakt steht und sich somit ein linienförmiger Kontaktbereich ausbildet.
Ausführungsvarianten
3. zeigt in einer Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsvariante, bei der das innen liegende Leitungselement ein Metallbalg (31) und das Dämpfungslement ein mit Schuppen versehenden Wickelschlauch (31), aufweist, welche beide direkt in einem vorgespannten Reibkontakt (33) stehen.
4. zeigt in einer Schnittdarstellung einen indirekten vorgespannten Reibkontaktbereich, bei der zwischen den Windungen der innen liegenden Membranstruktur (41) und des außen liegenden Dämpfungselements (42) mindestes ein zusätzliches Reibverschleiß-Schutzelement (43) je Windung liegt, welches die Windungen des innen liegenden Leitungselementes schützt und eine verbesserte Reibeigenschaft aufweist.
5. zeigt in einer Schnittdarstellung einen indirekten vorgespannten Reibkontaktbereich, bei dem zwischen den Windungen des innen liegenden Metallbalgs (51) und des außen liegenden Dämpfungselements (52) mindestes ein zusätzliches Reibverschleiß-Schutzelement (53) liegt, welches die Windungen des innen liegenden Leitungselements schützt und eine verbesserte Reibeigenschaft aufweist.
6. zeigt in einer Schnittdarstellung ein innen liegendes Leitungselement (61) und ein außen liegendes Dämpfungselement (62), welche zwei radial punktuelle und über die Bauteillänge sich linienförmig ausprägende vorgespannte Kontaktbereiche (63) ausweisen. Dabei kann das außen liegende Dämpfungselement neben runden, rechteckigen, ellitischen auch pologonale Querschnitte aufweisen.
7. zeigt in einer Schnittdarstellung Ausführungsvarianten von rechteckigen und elliptischen in der Geometrie-Aufzählung aber nicht abschließende Querschnittsformen des Dämpfungselements (71) (72), welche zwei radial punktuell und über die Bauteillänge sich linineförmig erstreckende Reibkontaktbereiche aufweist.
8. zeigt in einer Schnittdarstellung Ausführungsvarianten von dreieckigen in der Geometrie-Aufzählung aber nicht abschließende Querschnittsformen des Dämpfungselements (81) (83), welche drei radial punktuell und über die Bauteillänge sich linineförmig erstreckende Reibkontaktbereiche (82) aufweist.
9. zeigt in einer Schnittdarstellung weitere Ausführungsvarianten von polygonalen Querschnittsformen des Dämpfungselements (91) (93) (94) (95), welche je nach Einbausituation, Grad der Dämpfung und Polygongrad radial punktuell und über die Bauteillänge sich linienförmig erstreckende vorgespannte Reibkontaktbereiche (92) aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19641963 C1 [0006]
DE 19924476 A1 [0007]
DE 4042291 A1 [0007]
DE 102005052204 A1 [0007]

Claims

Flexibles Leitungselement mit Dämpfung dadurch gekennzeichnet, dass ein innen liegendes flexibles Leitungselement und ein außen liegendes Dämpfungselement im radialen Schnitt mindestens einen Punktellen Kontakt sowie in axialer Richtung mindestens einen sich über die Bauteillänge erstreckenen linienförmigen Kontakt aufweist.
Flexibles Leitungselement mit Dämpfung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein innen liegendes flexibles Leitungselement und ein außen liegendes Dämpfungselement zueinander eine mechanische Vorspannung aufweisen.
Flexibles Leitungselement mit Dämpfung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende flexible Leitungselement gasdicht ist.
Flexibles Leitungselement mit Dämpfung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende flexible Leitungselement aus einem Wellbalg oder einer Membranstruktur besteht, die beide entweder zur Rotationsachse ebene Wellungen oder spiralförmige Wellungen aufweisen.
Flexibles Leitungselement mit Dämpfung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das außen liegenden Dämpfungselement aus einem aus Bandstreifen gefertigten flexiblen Wickelschlauch besteht.
Flexibles Leitungselement mit Dämpfung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der radial Punktellen, sich über die Bauteillänge erstreckenen Reibkontaktbereiche von dem Polygongrad des außenliegenden Dämpfungselements bestimmt wird.
Flexibles Leitungselement mit Dämpfung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der radial punktuelle, sich über die Bauteillänge erstreckenen Reibkontaktbereich sich direkt zwischen dem innen liegenden Leitungselement und dem vorgespannten Dämpfungselement ausprägt.
Flexibles Leitungselement mit Dämpfung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der radial punktuelle sich über die Bauteillänge erstreckenen Reibkontaktbereich sich indirekt über mindestens ein weiteres Reibkontaktschutzelement zwischen dem innen liegenden Leitungselement und dem vorgespannten Dämpfungselement ausprägt.