柔性管道装置制造方法
【专利摘要】本发明包括用于内燃机车辆的排气系统的柔性管道装置，该柔性管道装置包括波纹管部件（2）；包封波纹管部件的外部柔性编织或编结部件（3）；弹性部件（4），其可弹性地变形且至少部分地包封外部编织或编结部件且邻接抵靠该外部编织或编结部件，其中波纹管部件包括两个波纹部（21），在该波纹部之间的连接部（24），并且弹性部件（4）至少部分地包封该连接部，该连接部（24）包括在其轴向端部处形成且至少在径向方向上延伸的侧翼（25）；以及弯曲部（26），该弯曲部将侧翼彼此连接并且至少部分地由弹性部件（4）包封。
【专利说明】柔性管道装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于内燃机车辆排气系统的柔性管道装置。柔性管道装置包括中空圆柱形状的波纹管部件、至少部分地包封波纹管部件的外部柔性部件、至少一个弹性部件，该弹性部件可弹性地变形且至少部分地包封柔性部件并邻接抵靠该柔性部件，其中，波纹管部件包括至少两个波纹部和至少轴向地形成在波纹管部件的波纹部之间的连接部，该至少两个波纹部在波纹管部件的轴向方向上环状地成波形，以及弹性部件至少部分地包封连接部。
【背景技术】
[0002]这种柔性管道装置从EP2441996中是已知的。该柔性管道装置通常用于机械工业中。在燃烧式发动机的情形中，它们置于消音器和从发动机导出的排气管之间的排气系统中。柔性管道装置用作排气系统和机械之间的分离器。柔性管道装置经受热、振动和湿气以及当发动机起动时或在加速、制动或换挡期间由于发动机的操作、机器和发动机本身的运动所导致的冲击负荷。在应用于车辆中的情况下，柔性管道装置还经受振动和环境条件。
[0003]已知的柔性管道装置示出了具有环形波纹形状的金属波纹管。在金属波纹管部件的中部，提供有环形圆柱表面。金属波纹管部件在全部长度上覆盖有柔性外部网状物，并且通过弹簧夹被固定至中间圆柱部。柔性网状物还在金属波纹管部件的外端处固定至金属波纹管部件。由于内置的排气系统的振动，金属波纹管部件经受振动且因此开始移动和产生噪声。因此，外部柔性网状物覆盖金属波纹管部件并在网状物与金属波纹管部件之间产生摩擦。
【发明内容】
[0004]本发明的一个目的是进一步改进已知的柔性管道装置及其用于缓冲的振动特性，并且使得柔性管道装置能够被提供用于广泛的应用和内置情况，并因而降低制造费用。
[0005]本发明通过前述类型的用于内燃机车辆的排气系统的柔性管道装置而实现了该目的，该柔性管道装置包括在轴向方向上延伸的波纹管部件，至少部分地包封波纹管部件的外部柔性编织或编结部件，至少一个弹性部件，该弹性部件可弹性地变形且至少部分地包封外部编织或编结部件且邻接抵靠该外部编织或编结部件，其中，波纹管部件包括至少两个波纹部和至少一个连接部，该至少两个波纹部通过使隆起和凹部以基本规律的间隔沿着波纹部的外圆周交替而在波纹管部件的轴向方向上环状地成波形，该连接部轴向地形成在波纹管部件的波纹部之间，以及弹性部件至少部分地包封连接部，并且连接部包括在其轴向端部处形成的侧翼，且该侧翼至少在径向方向上延伸，并且连接部在二者之间包括弯曲和/或弧形部，该弯曲和/或弧形部使侧翼彼此连接并且至少部分地由弹性部件包封，并且连接部的轴向长度与波纹部的规律间隔不同。
[0006]这种具有弯曲形状的连接部产生连接部的弯曲外表面，且因此容易制造，并且比起圆柱形连接部具有良好的振动吸收属性且允许柔性调整。由于连接部相对于邻近连接部的波纹部的形状和长度，波纹管部件的振动特性可被改进。
[0007]在优选的实施方式中，连接部的最大外径小于相邻波纹部的外径。因而弹性部件可朝向金属波纹管部件的轴线置于柔性管道装置的外部形状的内部，且因此用于柔性管道装置的所需内置空间可被降低。由于外部柔性部件不被夹持在金属波纹管部件和弹性部件之间而是仅接触弹性部件，故外部柔性部件可由于振动或负荷条件而在金属波纹管的两端之间平衡，并且通过从弹性部件所施加的张力而被保持就位。这随着张力被完全地施加至外部柔性部件而引起外部柔性部件的整个表面的较高张力。
[0008]在进一步的实施方式中，弯曲和/或弧形部成形为凹形和/或凸形。通过这些不同类型的形状，振动特性可被进一步改进。由于该形状，翘曲力矩可针对负荷条件被正向地(或积极地)调整。弯曲表面和弯曲中空体比圆柱形具有更高的翘曲力矩，使得柔性管道装置的振动响应随着连接部的移动和激励被进一步增加而被正向地影响。
[0009]在另一个优选的实施方式中，弯曲和/或弧形部包括优选地由不同半径构成的多个曲线或弯曲。通过这一实施方式，可在金属波纹管部件中实现不同的形状和/或弧形部。由于不同半径，柔性管道装置可有利地针对不同应用进行调整，并且可用的设计空间可被最佳地使用。通过对于多个曲线使用不同的半径，柔性管道装置可被精确地调整至预期的振动特性和基于负荷的响应，因为弯曲表面通常提供较高的翘曲力矩且因此提供影响振动特性的较高的弯曲刚度。
[0010]在优选的实施方式中，连接部是弯曲的和/或弧形的，至少部分地朝向金属波纹管部件的外侧和朝向内侧。通过这一设计，金属波纹管部件并非必然地需要仅是具有凹形和/或凸形，而是可具有不规则或对称的形状。由于该形状，外部柔性部件可围绕波纹管部件被收紧，使得它是可调整的。而且在柔性管道装置被轴向压缩的情形中，例如由于小于预期的内置空间，外部柔性部件可仅具有线接触，这是因为连接部的几何形状对于振动特性是正向的(或积极的)。
[0011]在另一实施方式中，弹性部件的轮廓至少部分地沿着波纹管部件的轴向方向延伸。通过这一设计，弹性部件可通过冲压或拉制而以降低的费用制造。进一步地简化了柔性管道装置的组装。对于这一设计，弹性部件在特定轴向位置处接触外部柔性部件，使得组装可仅考虑定位。
[0012]在另一个优选实施方式中，弹性部件具有弯曲轮廓，其基本上至少类似于连接部的轴向形状。通过这一设计，弹性部件能够跟随波纹管部件的外形，且因此弹性部件能够非常紧密地跟随连接部的形状以便降低因振动引起的运动。弹性部件沿着其表面具有到波纹管部件表面基本上相同的距离，使得外部柔性部件被拉紧，并且弹性部件并不接触波纹管部件，使得防止了振动接触的情形。这样还可以随着弹性部件移动接近连接部而改进所提供的设计空间的使用，并因而减小所需的直径和圆周。
[0013]在另一实施方式中，所述的部件压挤外部柔性编织或编结部件抵靠连接部。外部柔性部件因而不仅通过来自弹性部件的张力而且还通过弹性部件和连接部之间的摩擦而被保持就位。这样可被使用来具有高摩擦力并且保持外部柔性部件就位，但同时在外部柔性部件的其它部分降低张力。这将在柔性管道装置除了连接部的其它部分中降低外部柔性部件和波纹管部件之间的摩擦。通过这一特征，外部柔性部件中的张力可被特别和局部地调整，并且仍然可避免轴向运动。
[0014]在另一实施方式中，外部柔性编织或编结部件和连接部之间的接触是基本上沿着连接部的外表面圆周的线接触。因为线接触，由于接触区域比表面接触小，故实现了外部柔性部件和连接部之间非常高的表面压力。因此，进一步确保了抵抗外部柔性部件的轴向运动的高阻力。此外，由于线接触提供了高压力，其允许降低弹性部件的弹簧弹力，故可降低关于材料强度的弹性部件的弹性力。
[0015]在另一实施方式中，外部柔性编织或编结部件和连接部之间的接触是表面接触，其基本上沿着波纹管部件的轴向方向且沿着连接部的外表面圆周延伸。通过这一实施方式，外部柔性部件和连接部之间的接触可通过增加表面面积并因而增加外部柔性部件和连接部之间的摩擦面积而改进。特别是由于接触区域的拱形或弯曲形状，比起平常的圆柱形状增大了摩擦。由于弯曲的表面接触，防止了外部柔性部件的轴向运动，即使弹簧弹力且因此弹性部件的张力随着使用期限或由于材料的腐蚀或常规老化而降低。
[0016]在优选的实施方式中，每个侧翼在轴向方向上通过至少部分的圆柱部被连接至下一部分。通过这一实施方式，可沿着波纹管部件提供用于工具的特定区域，并且可使用降低的费用来制造侧翼。而且，波纹部的周期性反复是不连续的，并因而改进了振动特性，因为圆周部比波纹部具有更高的翘曲力矩，这改进了刚性。
[0017]在另一实施方式中，包封连接部的波纹部之间的轴向长度是波纹部的规律间隔的至少两倍至七倍长，优选地是三倍至六倍长。由于连接部的长度，翘曲力矩和刚性被调整。已经发现，波纹部的规律间隔的长度和连接部的长度之间的关系可用于防止柔性管道装置的共振特性。通过连接部在规律间隔的长度的二至七倍的范围中，翘曲力矩和刚性正向地增大了缓冲噪声、振动、声振粗糙度(NVH)。
[0018]在优选的实施方式中，连接部的侧翼之间的轴向长度是连接至圆周部的相邻波纹部之间的轴向长度的至少百分之三十至百分之八十，优选地是百分之四十至百分之七十。通过这一实施方式，波纹部和连接部的轴向距离之间的关系可被进一步正向地调整，使得连接部的振动特性防止柔性管道装置的共振。圆柱部因而在轴向方向上短于连接部的弯曲和/或弧形部，并且连接部的有效直径被增大，这还增大了翘曲力矩。
[0019]在另一实施方式中，连接部的最大外径大于相邻波纹部的至少一者的平均直径。平均直径类似于波纹部的最大和最小直径之间的关系。连接部的大直径进一步帮助改进振动特性，因为弯曲点进一步地向外移动，使得连接部的激励被进一步增加并且连接部的刚性被进一步改进。
[0020]在另一个优选的实施方式中，连接部的最小直径大于相邻波纹部的至少一者的最小内径。通过最小直径位于连接部的更向外区域上，连接部的刚性被进一步改进，并且连接部的弯曲和振动阻力被增加，因为连接部的有效直径被放大且因此进一步地增加了翘曲力矩。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]本发明将进一步通过下面的图1、2和3来描述。
[0022]图1不出了第一实施方式的部分剖切截面图。
[0023]图2示出了本发明的第二实施方式。
[0024]图3示出了第三实施方式的柔性管道金属装置的概视图。
【具体实施方式】
[0025]在图1中，示出了柔性管道装置1的一个实施方式的部分轴向截面图。柔性管道装置1包括在中央的内部波纹管部件2、相邻的外部柔性部件3以及在外侧的弹性部件4。示出的波纹管部件2包括在其轴向左侧和右侧上的波纹部21，以及轴向地处在它们之间的连接部24。波纹管部件2在其轴向外端通过套圈部件11固定地连接至外部柔性部件，如图3中所示。
[0026]波纹管部件2包括具有隆起和凹部23的波纹部21，该隆起和凹部23通过波纹管部件2沿着波纹管部件2的轴向长度朝向轴向外侧和内侧的弯曲而制成。因而，波纹部21沿着其轴向表面具有环状环，其具有内径和外径并且通过规律间隔28而重复。
[0027]轴向地位于波纹部21之间的是连接部24。在图1中，连接部24和相邻的波纹部21均包封它们之间的圆柱部27。圆柱部27在每一侧均具有连接至波纹部21和连接部24的半径。在两个圆柱部27之间的是连接部24，其包括径向地定位且通过弯曲或弧形部26而连接的侧翼25。侧翼还可仅具有部分的径向方向。连接部24的长度通过侧翼25限定。而且，如果连接部将恰好示出半圆形或椭圆形，则仍需要侧翼来连接连接部24与波纹管部件2。因此，连接部24通过第一和最后侧翼25限定，该第一和最后侧翼25进一步成为了连接部24。
[0028]连接部24的弧形或弯曲部可具有任何形状，该形状具有多种半径或连续弯曲的表面形状。通过圆整的弯曲或弧形，振动特性由于连接部的翘曲力矩增加而被正向地影响。连同此种增加的是，摆动运动或振动降低，且因此传送至相邻部件的振动减轻。进一步地，从柔性管道装置本身产生的噪声也降低。弯曲或弧形可具有任何形状并且可被设计为连续的圆整表面，以便避免急剧的弯曲或变形。在图1中，弧形或弯曲部26跨越两个侧翼25之间的全部轴向距离。连接部24的最大外径29小于波纹部21的最大外径。金属波纹管部件2的径向更外侧是外部柔性部件3，其跨越两个波纹部21、波纹管部件2以及连接部24。
[0029]外部柔性部件3通过弹性部件4抵抗移动而保持就位，该弹性部件4在连接部24的区域中接触外部柔性部件3。弹性部件4的外径至少是与外部柔性部件3的外径相同的尺寸，使得柔性管道装置1的外形并不延伸超过外部柔性部件3的外径。弹性部件具有与外部柔性部件3的接触表面，该表面成型为平行于柔性管道装置1的轴向方向，使得其基本上具有圆柱的形状。弹性部件4通过径向弹性力朝向柔性管道装置的轴线来保持外部柔性部件3，因而在外部柔性部件3上提供张力，使得外部柔性部件3具有与波纹部21的可动接触，并且确保了外部柔性部件3和波纹部21之间的摩擦力。
[0030]在连接部24的轴向区域中，弹性部件4和外部柔性部件3并不接触连接部24，使得弹性部件4具有自由径向游隙以在外部柔性部件3上施加弹性力，并且可确保的是，弹性部件4可施加满量的力而不被连接部24阻挡，这允许弹性部件4和外部柔性部件3对环境和振动条件的精确调整。这还确保了施加至外部柔性部件3的张力作用在外部柔性部件3的整个长度上，因为该整个的轴向长度都通过弹性部件4拉动。外部柔性部件在其端部上通过套圈部件11保持，使得对于外部柔性部件的张力在表面上均匀地分布。
[0031]图2示出了本发明的另一个实施方式。该构造基本上与图1所示的相同。图2的实施方式还示出了连接部24和外部柔性部件3的使用的不同设置。
[0032]连接部24同样由侧翼25确定。然而在侧翼25之间的是凹的弯曲部26，其同样朝向波纹管部件2的内侧弯曲。通过这一布置，根据图2的实施方式不同于图1的实施方式之处在于连接部24也朝向波纹管部件2的内侧弯曲，并且因此类似于连接部24的表面。
[0033]在连接部24的区域中，弹性部件4接触外部柔性部件3且在连接部24及其弯曲的向内部26上压挤外部柔性部件3，并且提供了表面接触。由于连接部24的弯曲形状和弹性部件4的类似弯曲形状，外部柔性部件3和连接部24的接触表面的区域比起平常圆柱形区域进一步增加，且增大了外部柔性部件3和连接部24的摩擦，使得弹性部件4的表面压力由柔性部件和连接部24之间的更高摩擦区域进一步支承。
[0034]图2中连接部24的设计引起弹性部件4与连接部24接触。因此，施加至外部柔性部件3的张力可被精确地调整，因为弹性部件4的接触限制了施加在外部柔性部件3上的张力。这使得与图1的实施方式相比，由于弹性部件4通过表面接触稳固地固定外部柔性部件3，有可能使得外部柔性部件3在波纹部21的区域中与波纹管部件2成更松动的摩擦接触。
[0035]图3示出了根据另一实施方式的柔性管道装置1。示出的柔性管道装置1包括波纹管部件2，该波纹管部件2在其外侧具有外部柔性部件3。外部柔性部件3在其轴向端部利用通过夹持或焊接而固定的套圈环11固定至波纹管部件2。波纹管部件2包括沿着其轴向长度的环状波纹21，该环状波纹21增加了波纹管部件2用以振动或移动的灵活性。波纹管部件2接触外部柔性部件3，以便确保外部柔性部件3和波纹管部件2之间的摩擦。由于此种摩擦，抑制了柔性管道装置1的噪声和振动特性且因此降低了声音或振动的产生。
[0036]图3示出了外部柔性部件3实质上具有编织或编结的结构，优选地是编结结构。为了确保外部柔性部件3和波纹管部件2之间的良好摩擦，外部柔性部件3通过力被固定至柔性管道装置1的端部，使得轴向张力被施加至外部柔性部件3，该张力抵靠波纹管部件2的波纹部21的表面而拉动外部柔性部件3。为了改进外部柔性部件3在波纹管部件2上的摩擦，提供有在连接部24的轴向区域中围绕波纹管部件2的弹性部件4。在这一实施方式中，弹性部件4包括在轴向方向上成凹形的线状物。
[0037]弹性部件4在外部柔性部件3上提供径向力，使得外部柔性部件3被夹持且保持在弹性部件4和连接部24之间。外部柔性部件3接触连接部24，该连接部24具有呈大体上凹形的弯曲部26。通过接触区域的形状，摩擦力通过弯曲形状而被进一步改进，使得在柔性管道装置1的振动负荷下，外部柔性部件3抵抗轴向移动而保持就位。由于该形状，将外部柔性部件3保持就位的不仅是径向方向上的弹性部件4的力，而且有接触区域的曲率半径的阻力，该接触区域的曲率半径沿着轴向方向增大了运动阻力。还可能的是，连接部24具有多种弯曲的形状。
[0038]附图标记
[0039]1柔性管道装置
[0040]11套圈环
[0041]2波纹管部件
[0042]21波纹部
[0043]23隆起/凹部
[0044]24连接部
[0045]25 侧翼
[0046]26弯曲/弧形部
[0047]27圆柱部
[0048]28规律间隔
[0049]29连接部的最大外径
[0050]30波纹部之间的轴向长度
[0051]31侧翼之间的轴向长度
[0052]3外部柔性部件
[0053]4弹性部件
【权利要求】
1.用于内燃机车辆的排气系统的柔性管道装置(I)，包括: 在轴向方向上延伸的波纹管部件(2)， 至少部分地包封所述波纹管部件(2)的外部柔性编织或编结部件(3)， 至少一个弹性部件(4)，其能够弹性地变形且至少部分地包封所述外部编织或编结部件(3)且抵靠邻接所述外部编织或编结部件(3)， 其中所述波纹管部件(2)包括: 至少两个波纹部(21)，其通过使隆起和凹部(23)以基本规律的间隔(28)沿着所述波纹部(21)的外圆周交替而在所述波纹管部件(2)的轴向方向上环状地成波形， 至少一个连接部(24)，其轴向地形成在所述波纹管部件(2)的波纹部(21)之间，以及 所述弹性部件(4)至少部分地包封所述连接部(24)， 其特征在于，所述连接部(24)包括在其轴向端部处形成的侧翼(25)，以及所述侧翼至少在径向方向上延伸，并且所述连接部(24)在二者之间包括弯曲和/或弧形部(26)，所述弯曲和/或弧形部(26)将所述侧翼(25)彼此连接并且至少部分地由所述弹性部件(4)包封，并且 所述连接部(24)的轴向长度与所述波纹部(21)的所述规律间隔(28)不同。
2.如权利要求1所述的柔性管道装置(I)，其特征在于，所述连接部(24)的最大外径(29)小于相邻的所述波纹部(21)的外径。
3.如前述权利要求中任一项所述的柔性管道装置(I)，其特征在于，所述弯曲和/或弧形部(26)形成为凹形和/或凸形。
4.如前述权利要求中任一项所述的柔性管道装置(I)，其特征在于，所述弯曲和/或弧形部(26)包括多个曲线或弯曲，所述多个曲线或弯曲优选地由不同的半径构成。
5.如前述权利要求中任一项所述的柔性管道装置(I)，其特征在于，所述连接部(24)至少部分地在径向方向上朝向外侧和朝向内侧是弯曲的和/或弧形的。
6.如前述权利要求中任一项所述的柔性管道装置(I)，其特征在于，所述弹性部件(4)的轮廓至少部分地沿着所述波纹管部件(2)的轴向方向延伸。
7.如前述权利要求中任一项所述的柔性管道装置(I)，其特征在于，所述弹性部件(4)具有弯曲轮廓，所述弯曲轮廓基本上至少类似于所述连接部(24)的轴向形状。
8.如前述权利要求中任一项所述的柔性管道装置(I)，其特征在于，所述弹性部件(4)压挤所述外部柔性编织或编结部件(3)抵靠所述连接部(24)。
9.如前述权利要求中任一项所述的柔性管道装置(I)，其特征在于，所述外部柔性编织或编结部件(3)和所述连接部(24)之间的接触基本上是沿着所述连接部(24)的外表面圆周的线接触。
10.如前述权利要求中任一项所述的柔性管道装置(I)，其特征在于，所述外部柔性编织或编结部件(3)和所述连接部(24)之间的接触是面接触，所述面接触基本上沿着所述波纹管部件(2)的轴向方向且沿着所述连接部(24)的外表面圆周而延伸。
11.如前述权利要求中任一项所述的柔性管道装置(I)，其特征在于，每个所述侧翼(25)均在所述轴向方向上通过至少部分的圆柱部(27)被连接至下一部分。
12.如前述权利要求中任一项所述的柔性管道装置(I)，其特征在于，包封连接部(24)的波纹部(21)之间的轴向长度(30)是所述波纹部(21)的规律间隔(28)的至少两倍至七倍长，优选地是三倍至六倍长。
13.如前述权利要求中任一项所述的柔性管道装置(I)，其特征在于，所述连接部(24)的侧翼(25)之间的轴向长度(31)是连接至所述圆柱部(27)的相邻波纹部(21)之间的轴向长度(30)的至少百分之三十至百分之八十，优选地是百分之四十至百分之七十。
14.如前述权利要求中任一项所述的柔性管道装置(I)，其特征在于，所述连接部(24)的最大外径(29)大于相邻波纹部(21)中的至少一者的平均直径。
15.如前述权利要求中任一项所述的柔性管道装置(I)，其特征在于，所述连接部(24)的最小直径大于相邻波纹部(21)中的至少一者的最小内径。
【文档编号】F01N13/18GK104471301SQ201380008878
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2013年5月17日
【发明者】U·韦贝尔 申请人:烟台世杰汽车配件有限公司