柔性管道裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明包括用于內燃機車輛的排氣系統(tǒng)的柔性管道裝置，該柔性管道裝置包括波紋管部件（2）；包封波紋管部件的外部柔性編織或編結部件（3）；彈性部件（4），其可彈性地變形且至少部分地包封外部編織或編結部件且鄰接抵靠該外部編織或編結部件，其中波紋管部件包括兩個波紋部（21），在該波紋部之間的連接部（24），并且彈性部件（4）至少部分地包封該連接部，該連接部（24）包括在其軸向端部處形成且至少在徑向方向上延伸的側翼（25）；以及彎曲部（26），該彎曲部將側翼彼此連接并且至少部分地由彈性部件（4）包封。
【專利說明】柔性管道裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于內燃機車輛排氣系統(tǒng)的柔性管道裝置。柔性管道裝置包括中空圓柱形狀的波紋管部件、至少部分地包封波紋管部件的外部柔性部件、至少一個彈性部件，該彈性部件可彈性地變形且至少部分地包封柔性部件并鄰接抵靠該柔性部件，其中，波紋管部件包括至少兩個波紋部和至少軸向地形成在波紋管部件的波紋部之間的連接部，該至少兩個波紋部在波紋管部件的軸向方向上環(huán)狀地成波形，以及彈性部件至少部分地包封連接部。

【背景技術】
[0002]這種柔性管道裝置從EP2441996中是已知的。該柔性管道裝置通常用于機械工業(yè)中。在燃燒式發(fā)動機的情形中，它們置于消音器和從發(fā)動機導出的排氣管之間的排氣系統(tǒng)中。柔性管道裝置用作排氣系統(tǒng)和機械之間的分離器。柔性管道裝置經受熱、振動和濕氣以及當發(fā)動機起動時或在加速、制動或換擋期間由于發(fā)動機的操作、機器和發(fā)動機本身的運動所導致的沖擊負荷。在應用于車輛中的情況下，柔性管道裝置還經受振動和環(huán)境條件。
[0003]已知的柔性管道裝置示出了具有環(huán)形波紋形狀的金屬波紋管。在金屬波紋管部件的中部，提供有環(huán)形圓柱表面。金屬波紋管部件在全部長度上覆蓋有柔性外部網狀物，并且通過彈簧夾被固定至中間圓柱部。柔性網狀物還在金屬波紋管部件的外端處固定至金屬波紋管部件。由于內置的排氣系統(tǒng)的振動，金屬波紋管部件經受振動且因此開始移動和產生噪聲。因此，外部柔性網狀物覆蓋金屬波紋管部件并在網狀物與金屬波紋管部件之間產生摩擦。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的一個目的是進一步改進已知的柔性管道裝置及其用于緩沖的振動特性，并且使得柔性管道裝置能夠被提供用于廣泛的應用和內置情況，并因而降低制造費用。
[0005]本發(fā)明通過前述類型的用于內燃機車輛的排氣系統(tǒng)的柔性管道裝置而實現(xiàn)了該目的，該柔性管道裝置包括在軸向方向上延伸的波紋管部件，至少部分地包封波紋管部件的外部柔性編織或編結部件，至少一個彈性部件，該彈性部件可彈性地變形且至少部分地包封外部編織或編結部件且鄰接抵靠該外部編織或編結部件，其中，波紋管部件包括至少兩個波紋部和至少一個連接部，該至少兩個波紋部通過使隆起和凹部以基本規(guī)律的間隔沿著波紋部的外圓周交替而在波紋管部件的軸向方向上環(huán)狀地成波形，該連接部軸向地形成在波紋管部件的波紋部之間，以及彈性部件至少部分地包封連接部，并且連接部包括在其軸向端部處形成的側翼，且該側翼至少在徑向方向上延伸，并且連接部在二者之間包括彎曲和/或弧形部，該彎曲和/或弧形部使側翼彼此連接并且至少部分地由彈性部件包封，并且連接部的軸向長度與波紋部的規(guī)律間隔不同。
[0006]這種具有彎曲形狀的連接部產生連接部的彎曲外表面，且因此容易制造，并且比起圓柱形連接部具有良好的振動吸收屬性且允許柔性調整。由于連接部相對于鄰近連接部的波紋部的形狀和長度，波紋管部件的振動特性可被改進。
[0007]在優(yōu)選的實施方式中，連接部的最大外徑小于相鄰波紋部的外徑。因而彈性部件可朝向金屬波紋管部件的軸線置于柔性管道裝置的外部形狀的內部，且因此用于柔性管道裝置的所需內置空間可被降低。由于外部柔性部件不被夾持在金屬波紋管部件和彈性部件之間而是僅接觸彈性部件，故外部柔性部件可由于振動或負荷條件而在金屬波紋管的兩端之間平衡，并且通過從彈性部件所施加的張力而被保持就位。這隨著張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個表面的較高張力。
[0008]在進一步的實施方式中，彎曲和/或弧形部成形為凹形和/或凸形。通過這些不同類型的形狀，振動特性可被進一步改進。由于該形狀，翹曲力矩可針對負荷條件被正向地(或積極地)調整。彎曲表面和彎曲中空體比圓柱形具有更高的翹曲力矩，使得柔性管道裝置的振動響應隨著連接部的移動和激勵被進一步增加而被正向地影響。
[0009]在另一個優(yōu)選的實施方式中，彎曲和/或弧形部包括優(yōu)選地由不同半徑構成的多個曲線或彎曲。通過這一實施方式，可在金屬波紋管部件中實現(xiàn)不同的形狀和/或弧形部。由于不同半徑，柔性管道裝置可有利地針對不同應用進行調整，并且可用的設計空間可被最佳地使用。通過對于多個曲線使用不同的半徑，柔性管道裝置可被精確地調整至預期的振動特性和基于負荷的響應，因為彎曲表面通常提供較高的翹曲力矩且因此提供影響振動特性的較高的彎曲剛度。
[0010]在優(yōu)選的實施方式中，連接部是彎曲的和/或弧形的，至少部分地朝向金屬波紋管部件的外側和朝向內側。通過這一設計，金屬波紋管部件并非必然地需要僅是具有凹形和/或凸形，而是可具有不規(guī)則或對稱的形狀。由于該形狀，外部柔性部件可圍繞波紋管部件被收緊，使得它是可調整的。而且在柔性管道裝置被軸向壓縮的情形中，例如由于小于預期的內置空間，外部柔性部件可僅具有線接觸，這是因為連接部的幾何形狀對于振動特性是正向的(或積極的)。
[0011]在另一實施方式中，彈性部件的輪廓至少部分地沿著波紋管部件的軸向方向延伸。通過這一設計，彈性部件可通過沖壓或拉制而以降低的費用制造。進一步地簡化了柔性管道裝置的組裝。對于這一設計，彈性部件在特定軸向位置處接觸外部柔性部件，使得組裝可僅考慮定位。
[0012]在另一個優(yōu)選實施方式中，彈性部件具有彎曲輪廓，其基本上至少類似于連接部的軸向形狀。通過這一設計，彈性部件能夠跟隨波紋管部件的外形，且因此彈性部件能夠非常緊密地跟隨連接部的形狀以便降低因振動引起的運動。彈性部件沿著其表面具有到波紋管部件表面基本上相同的距離，使得外部柔性部件被拉緊，并且彈性部件并不接觸波紋管部件，使得防止了振動接觸的情形。這樣還可以隨著彈性部件移動接近連接部而改進所提供的設計空間的使用，并因而減小所需的直徑和圓周。
[0013]在另一實施方式中，所述的部件壓擠外部柔性編織或編結部件抵靠連接部。外部柔性部件因而不僅通過來自彈性部件的張力而且還通過彈性部件和連接部之間的摩擦而被保持就位。這樣可被使用來具有高摩擦力并且保持外部柔性部件就位，但同時在外部柔性部件的其它部分降低張力。這將在柔性管道裝置除了連接部的其它部分中降低外部柔性部件和波紋管部件之間的摩擦。通過這一特征，外部柔性部件中的張力可被特別和局部地調整，并且仍然可避免軸向運動。
[0014]在另一實施方式中，外部柔性編織或編結部件和連接部之間的接觸是基本上沿著連接部的外表面圓周的線接觸。因為線接觸，由于接觸區(qū)域比表面接觸小，故實現(xiàn)了外部柔性部件和連接部之間非常高的表面壓力。因此，進一步確保了抵抗外部柔性部件的軸向運動的高阻力。此外，由于線接觸提供了高壓力，其允許降低彈性部件的彈簧彈力，故可降低關于材料強度的彈性部件的彈性力。
[0015]在另一實施方式中，外部柔性編織或編結部件和連接部之間的接觸是表面接觸，其基本上沿著波紋管部件的軸向方向且沿著連接部的外表面圓周延伸。通過這一實施方式，外部柔性部件和連接部之間的接觸可通過增加表面面積并因而增加外部柔性部件和連接部之間的摩擦面積而改進。特別是由于接觸區(qū)域的拱形或彎曲形狀，比起平常的圓柱形狀增大了摩擦。由于彎曲的表面接觸，防止了外部柔性部件的軸向運動，即使彈簧彈力且因此彈性部件的張力隨著使用期限或由于材料的腐蝕或常規(guī)老化而降低。
[0016]在優(yōu)選的實施方式中，每個側翼在軸向方向上通過至少部分的圓柱部被連接至下一部分。通過這一實施方式，可沿著波紋管部件提供用于工具的特定區(qū)域，并且可使用降低的費用來制造側翼。而且，波紋部的周期性反復是不連續(xù)的，并因而改進了振動特性，因為圓周部比波紋部具有更高的翹曲力矩，這改進了剛性。
[0017]在另一實施方式中，包封連接部的波紋部之間的軸向長度是波紋部的規(guī)律間隔的至少兩倍至七倍長，優(yōu)選地是三倍至六倍長。由于連接部的長度，翹曲力矩和剛性被調整。已經發(fā)現(xiàn)，波紋部的規(guī)律間隔的長度和連接部的長度之間的關系可用于防止柔性管道裝置的共振特性。通過連接部在規(guī)律間隔的長度的二至七倍的范圍中，翹曲力矩和剛性正向地增大了緩沖噪聲、振動、聲振粗糙度(NVH)。
[0018]在優(yōu)選的實施方式中，連接部的側翼之間的軸向長度是連接至圓周部的相鄰波紋部之間的軸向長度的至少百分之三十至百分之八十，優(yōu)選地是百分之四十至百分之七十。通過這一實施方式，波紋部和連接部的軸向距離之間的關系可被進一步正向地調整，使得連接部的振動特性防止柔性管道裝置的共振。圓柱部因而在軸向方向上短于連接部的彎曲和/或弧形部，并且連接部的有效直徑被增大，這還增大了翹曲力矩。
[0019]在另一實施方式中，連接部的最大外徑大于相鄰波紋部的至少一者的平均直徑。平均直徑類似于波紋部的最大和最小直徑之間的關系。連接部的大直徑進一步幫助改進振動特性，因為彎曲點進一步地向外移動，使得連接部的激勵被進一步增加并且連接部的剛性被進一步改進。
[0020]在另一個優(yōu)選的實施方式中，連接部的最小直徑大于相鄰波紋部的至少一者的最小內徑。通過最小直徑位于連接部的更向外區(qū)域上，連接部的剛性被進一步改進，并且連接部的彎曲和振動阻力被增加，因為連接部的有效直徑被放大且因此進一步地增加了翹曲力矩。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]本發(fā)明將進一步通過下面的圖1、2和3來描述。
[0022]圖1不出了第一實施方式的部分剖切截面圖。
[0023]圖2示出了本發(fā)明的第二實施方式。
[0024]圖3示出了第三實施方式的柔性管道金屬裝置的概視圖。

【具體實施方式】
[0025]在圖1中，示出了柔性管道裝置1的一個實施方式的部分軸向截面圖。柔性管道裝置1包括在中央的內部波紋管部件2、相鄰的外部柔性部件3以及在外側的彈性部件4。示出的波紋管部件2包括在其軸向左側和右側上的波紋部21，以及軸向地處在它們之間的連接部24。波紋管部件2在其軸向外端通過套圈部件11固定地連接至外部柔性部件，如圖3中所示。
[0026]波紋管部件2包括具有隆起和凹部23的波紋部21，該隆起和凹部23通過波紋管部件2沿著波紋管部件2的軸向長度朝向軸向外側和內側的彎曲而制成。因而，波紋部21沿著其軸向表面具有環(huán)狀環(huán)，其具有內徑和外徑并且通過規(guī)律間隔28而重復。
[0027]軸向地位于波紋部21之間的是連接部24。在圖1中，連接部24和相鄰的波紋部21均包封它們之間的圓柱部27。圓柱部27在每一側均具有連接至波紋部21和連接部24的半徑。在兩個圓柱部27之間的是連接部24，其包括徑向地定位且通過彎曲或弧形部26而連接的側翼25。側翼還可僅具有部分的徑向方向。連接部24的長度通過側翼25限定。而且，如果連接部將恰好示出半圓形或橢圓形，則仍需要側翼來連接連接部24與波紋管部件2。因此，連接部24通過第一和最后側翼25限定，該第一和最后側翼25進一步成為了連接部24。
[0028]連接部24的弧形或彎曲部可具有任何形狀，該形狀具有多種半徑或連續(xù)彎曲的表面形狀。通過圓整的彎曲或弧形，振動特性由于連接部的翹曲力矩增加而被正向地影響。連同此種增加的是，擺動運動或振動降低，且因此傳送至相鄰部件的振動減輕。進一步地，從柔性管道裝置本身產生的噪聲也降低。彎曲或弧形可具有任何形狀并且可被設計為連續(xù)的圓整表面，以便避免急劇的彎曲或變形。在圖1中，弧形或彎曲部26跨越兩個側翼25之間的全部軸向距離。連接部24的最大外徑29小于波紋部21的最大外徑。金屬波紋管部件2的徑向更外側是外部柔性部件3，其跨越兩個波紋部21、波紋管部件2以及連接部24。
[0029]外部柔性部件3通過彈性部件4抵抗移動而保持就位，該彈性部件4在連接部24的區(qū)域中接觸外部柔性部件3。彈性部件4的外徑至少是與外部柔性部件3的外徑相同的尺寸，使得柔性管道裝置1的外形并不延伸超過外部柔性部件3的外徑。彈性部件具有與外部柔性部件3的接觸表面，該表面成型為平行于柔性管道裝置1的軸向方向，使得其基本上具有圓柱的形狀。彈性部件4通過徑向彈性力朝向柔性管道裝置的軸線來保持外部柔性部件3，因而在外部柔性部件3上提供張力，使得外部柔性部件3具有與波紋部21的可動接觸，并且確保了外部柔性部件3和波紋部21之間的摩擦力。
[0030]在連接部24的軸向區(qū)域中，彈性部件4和外部柔性部件3并不接觸連接部24，使得彈性部件4具有自由徑向游隙以在外部柔性部件3上施加彈性力，并且可確保的是，彈性部件4可施加滿量的力而不被連接部24阻擋，這允許彈性部件4和外部柔性部件3對環(huán)境和振動條件的精確調整。這還確保了施加至外部柔性部件3的張力作用在外部柔性部件3的整個長度上，因為該整個的軸向長度都通過彈性部件4拉動。外部柔性部件在其端部上通過套圈部件11保持，使得對于外部柔性部件的張力在表面上均勻地分布。
[0031]圖2示出了本發(fā)明的另一個實施方式。該構造基本上與圖1所示的相同。圖2的實施方式還示出了連接部24和外部柔性部件3的使用的不同設置。
[0032]連接部24同樣由側翼25確定。然而在側翼25之間的是凹的彎曲部26，其同樣朝向波紋管部件2的內側彎曲。通過這一布置，根據(jù)圖2的實施方式不同于圖1的實施方式之處在于連接部24也朝向波紋管部件2的內側彎曲，并且因此類似于連接部24的表面。
[0033]在連接部24的區(qū)域中，彈性部件4接觸外部柔性部件3且在連接部24及其彎曲的向內部26上壓擠外部柔性部件3，并且提供了表面接觸。由于連接部24的彎曲形狀和彈性部件4的類似彎曲形狀，外部柔性部件3和連接部24的接觸表面的區(qū)域比起平常圓柱形區(qū)域進一步增加，且增大了外部柔性部件3和連接部24的摩擦，使得彈性部件4的表面壓力由柔性部件和連接部24之間的更高摩擦區(qū)域進一步支承。
[0034]圖2中連接部24的設計引起彈性部件4與連接部24接觸。因此，施加至外部柔性部件3的張力可被精確地調整，因為彈性部件4的接觸限制了施加在外部柔性部件3上的張力。這使得與圖1的實施方式相比，由于彈性部件4通過表面接觸穩(wěn)固地固定外部柔性部件3，有可能使得外部柔性部件3在波紋部21的區(qū)域中與波紋管部件2成更松動的摩擦接觸。
[0035]圖3示出了根據(jù)另一實施方式的柔性管道裝置1。示出的柔性管道裝置1包括波紋管部件2，該波紋管部件2在其外側具有外部柔性部件3。外部柔性部件3在其軸向端部利用通過夾持或焊接而固定的套圈環(huán)11固定至波紋管部件2。波紋管部件2包括沿著其軸向長度的環(huán)狀波紋21，該環(huán)狀波紋21增加了波紋管部件2用以振動或移動的靈活性。波紋管部件2接觸外部柔性部件3，以便確保外部柔性部件3和波紋管部件2之間的摩擦。由于此種摩擦，抑制了柔性管道裝置1的噪聲和振動特性且因此降低了聲音或振動的產生。
[0036]圖3示出了外部柔性部件3實質上具有編織或編結的結構，優(yōu)選地是編結結構。為了確保外部柔性部件3和波紋管部件2之間的良好摩擦，外部柔性部件3通過力被固定至柔性管道裝置1的端部，使得軸向張力被施加至外部柔性部件3，該張力抵靠波紋管部件2的波紋部21的表面而拉動外部柔性部件3。為了改進外部柔性部件3在波紋管部件2上的摩擦，提供有在連接部24的軸向區(qū)域中圍繞波紋管部件2的彈性部件4。在這一實施方式中，彈性部件4包括在軸向方向上成凹形的線狀物。
[0037]彈性部件4在外部柔性部件3上提供徑向力，使得外部柔性部件3被夾持且保持在彈性部件4和連接部24之間。外部柔性部件3接觸連接部24，該連接部24具有呈大體上凹形的彎曲部26。通過接觸區(qū)域的形狀，摩擦力通過彎曲形狀而被進一步改進，使得在柔性管道裝置1的振動負荷下，外部柔性部件3抵抗軸向移動而保持就位。由于該形狀，將外部柔性部件3保持就位的不僅是徑向方向上的彈性部件4的力，而且有接觸區(qū)域的曲率半徑的阻力，該接觸區(qū)域的曲率半徑沿著軸向方向增大了運動阻力。還可能的是，連接部24具有多種彎曲的形狀。
[0038]附圖標記
[0039]1柔性管道裝置
[0040]11套圈環(huán)
[0041]2波紋管部件
[0042]21波紋部
[0043]23隆起/凹部
[0044]24連接部
[0045]25 側翼
[0046]26彎曲/弧形部
[0047]27圓柱部
[0048]28規(guī)律間隔
[0049]29連接部的最大外徑
[0050]30波紋部之間的軸向長度
[0051]31側翼之間的軸向長度
[0052]3外部柔性部件
[0053]4彈性部件
【權利要求】
1.用于內燃機車輛的排氣系統(tǒng)的柔性管道裝置(I)，包括: 在軸向方向上延伸的波紋管部件(2)， 至少部分地包封所述波紋管部件(2)的外部柔性編織或編結部件(3)， 至少一個彈性部件(4)，其能夠彈性地變形且至少部分地包封所述外部編織或編結部件(3)且抵靠鄰接所述外部編織或編結部件(3)， 其中所述波紋管部件(2)包括: 至少兩個波紋部(21)，其通過使隆起和凹部(23)以基本規(guī)律的間隔(28)沿著所述波紋部(21)的外圓周交替而在所述波紋管部件(2)的軸向方向上環(huán)狀地成波形， 至少一個連接部(24)，其軸向地形成在所述波紋管部件(2)的波紋部(21)之間，以及 所述彈性部件(4)至少部分地包封所述連接部(24)， 其特征在于，所述連接部(24)包括在其軸向端部處形成的側翼(25)，以及所述側翼至少在徑向方向上延伸，并且所述連接部(24)在二者之間包括彎曲和/或弧形部(26)，所述彎曲和/或弧形部(26)將所述側翼(25)彼此連接并且至少部分地由所述彈性部件(4)包封，并且 所述連接部(24)的軸向長度與所述波紋部(21)的所述規(guī)律間隔(28)不同。
2.如權利要求1所述的柔性管道裝置(I)，其特征在于，所述連接部(24)的最大外徑(29)小于相鄰的所述波紋部(21)的外徑。
3.如前述權利要求中任一項所述的柔性管道裝置(I)，其特征在于，所述彎曲和/或弧形部(26)形成為凹形和/或凸形。
4.如前述權利要求中任一項所述的柔性管道裝置(I)，其特征在于，所述彎曲和/或弧形部(26)包括多個曲線或彎曲，所述多個曲線或彎曲優(yōu)選地由不同的半徑構成。
5.如前述權利要求中任一項所述的柔性管道裝置(I)，其特征在于，所述連接部(24)至少部分地在徑向方向上朝向外側和朝向內側是彎曲的和/或弧形的。
6.如前述權利要求中任一項所述的柔性管道裝置(I)，其特征在于，所述彈性部件(4)的輪廓至少部分地沿著所述波紋管部件(2)的軸向方向延伸。
7.如前述權利要求中任一項所述的柔性管道裝置(I)，其特征在于，所述彈性部件(4)具有彎曲輪廓，所述彎曲輪廓基本上至少類似于所述連接部(24)的軸向形狀。
8.如前述權利要求中任一項所述的柔性管道裝置(I)，其特征在于，所述彈性部件(4)壓擠所述外部柔性編織或編結部件(3)抵靠所述連接部(24)。
9.如前述權利要求中任一項所述的柔性管道裝置(I)，其特征在于，所述外部柔性編織或編結部件(3)和所述連接部(24)之間的接觸基本上是沿著所述連接部(24)的外表面圓周的線接觸。
10.如前述權利要求中任一項所述的柔性管道裝置(I)，其特征在于，所述外部柔性編織或編結部件(3)和所述連接部(24)之間的接觸是面接觸，所述面接觸基本上沿著所述波紋管部件(2)的軸向方向且沿著所述連接部(24)的外表面圓周而延伸。
11.如前述權利要求中任一項所述的柔性管道裝置(I)，其特征在于，每個所述側翼(25)均在所述軸向方向上通過至少部分的圓柱部(27)被連接至下一部分。
12.如前述權利要求中任一項所述的柔性管道裝置(I)，其特征在于，包封連接部(24)的波紋部(21)之間的軸向長度(30)是所述波紋部(21)的規(guī)律間隔(28)的至少兩倍至七倍長，優(yōu)選地是三倍至六倍長。
13.如前述權利要求中任一項所述的柔性管道裝置(I)，其特征在于，所述連接部(24)的側翼(25)之間的軸向長度(31)是連接至所述圓柱部(27)的相鄰波紋部(21)之間的軸向長度(30)的至少百分之三十至百分之八十，優(yōu)選地是百分之四十至百分之七十。
14.如前述權利要求中任一項所述的柔性管道裝置(I)，其特征在于，所述連接部(24)的最大外徑(29)大于相鄰波紋部(21)中的至少一者的平均直徑。
15.如前述權利要求中任一項所述的柔性管道裝置(I)，其特征在于，所述連接部(24)的最小直徑大于相鄰波紋部(21)中的至少一者的最小內徑。
【文檔編號】F01N13/18GK104471301SQ201380008878
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年5月17日 優(yōu)先權日:2013年5月17日
【發(fā)明者】U·韋貝爾 申請人:煙臺世杰汽車配件有限公司