Die Erfindung betrifft eine Fluidleitung mit einem Wellenformabschnitt gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Neben anderen Anforderungen müssen Rohre, wie sie insbesondere in Kühlkreisläufen konven tionell oder elektrisch angetriebener Fahrzeuge zum Einsatz kommen, sehr flexibel sein und ei nen möglichst geringen Druckverlust erzeugen. Glatte Rohre erzeugen dabei typischerweise geringe Strömungswiderstände, sind aber relativ unflexibel und lassen daher nur geringe Krüm mungen zu, d.h. es sind große Biegeradien erforderlich. Wellrohre hingegen sind sehr flexibel und ermöglichen Konstruktionen mit kleinen Biegeradien. Dabei ist üblicherweise nicht nur die Innenkontur der Wellrohre mit Wellenbergen und Wellentäler versehen, sondern auch die Au ßenkontur. Eine derartige Ausbildung ermöglicht eine flexible Fluidleitung, die insbesondere mit relativ kleinen Radien gebogen werden kann. Durch die Wellenberge und Wellentäler der In nenkontur, also durch die nach innen vorstehenden Wellenberge, kommt es jedoch zu einer Störung einer Fluidströmung. Derartige Leitungen weisen daher einen relativ hohen Strömungs widerstand auf. Eine Fluidleitung, die als Wellrohr ausgebildet ist, ist beispielsweise aus der DE 102011 015 388 A1 bekannt. Die Fluidleitung weist Wellenberge und Wellentäler auf, wobei die Wellenberge jeweils eine Vorderflanke und eine Rückflanke haben. Zur Verbesserung des Strömungsverhal tens weisen die Vorderflanken einen flacheren Neigungswinkel als die Rückflanken auf.

Dadurch wird eine bevorzugte Strömungsrichtung vorgegeben, die bei der Montage zu beach ten ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu überwinden und insbesondere die Strömungsverluste in einer Fluidleitung klein zu halten.

Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Aus gestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 12.

Eine erfindungsgemäße Fluidleitung hat einen Wellenformabschnitt, wobei sich der Wellenform abschnitt mindestens in einem Minimalabstand entlang einer Längsachse der Fluidleitung er streckt. Der Wellenformabschnitt erstreckt sich über einen Teilumfang und umfasst in Umfangs richtung einen ersten Endbereich und einen zweiten Endbereich und dazwischen einen glatten Wandabschnitt, der den anderen Teil des Umfangs bildet. Der glatte Wandabschnitt hat entlang der Längsachse eine glatte, nicht gewellte Oberfläche und erstreckt sich vollflächig zwischen dem ersten und dem zweiten Endbereich. Der glatte Wandabschnitt des Wellenformabschnitts ist an der Innenseite und der Außenseite flach und

- weist keine Krümmung in Umfangsrichtung auf, so dass der glatte Wandabschnitt ungekrümmt in Umfangsrichtung ist oder

- weist eine Krümmung in Umfangsrichtung auf mit einen Krümmungsradius, der deutlich größer als der Radius der Fluidleitung ist.

Die Krümmung ist ein Maß für die Abweichung einer Kurve von einer Geraden. Wenn die Krüm mung 0 ist, so ist die Kurve eine Gerade und der Wandabschnitt ist flach. Wenn die Krümmung größer 0 ist, weist der flache, glatte Wandabschnitt einen Krümmungsradius in Umfangsrichtung auf, der um mindestens 25 % größer ist, als der Radius der Fluidleitung. Die Begriffe flach und flacher Wandabschnitt werden erfindungsgemäß für beide Ausführungsformen Krümmung gleich 0 und Krümmung, wie beschrieben größer 0, verwendet.

Die Breite des flachen, glatten Wandabschnitts beträgt insbesondere zwischen dem 1,5-fachen Minimalabstand und dem doppelten Maximalabstand und ist bevorzugt im Bereich eines Wel lenbergelements größer als der Kreisdurchmesser der glatten Leitungsabschnitte. Der glatte, flache Wandabschnitt ist daher verbreitert gegenüber einem glatten, aber in Umfangsrichtung gekrümmten Abschnitt und weist eine breitere Fläche auf. Die erfindungsgemäße Fluidleitung weist eine Außenkontur auf, die parallel zur Innenkontur verläuft Bevorzugt entspricht der Querschnitt des Wellenformabschnitts über die gesamte Länge des Wellenformabschnitts einem Halbkreis mit daran anschließendem symmetrischem Trapez, wo bei der Radius des Halbkreises minimal dem Minimalabstand und maximal dem Maximalab stand zur Längsachse entspricht. Unter Halbkreissegment werden erfindungsgemäß auch Kreissegmente mit einem Mittelpunktwinkel zwischen 135° und 225° verstanden und nicht nur mathematisch Halbkreissegmente mit einem Mittelpunktwinkel von 180°. Das symmetrische Trapez liegt mit seiner inneren parallelen Trapezseite auf der Schnittlinie des Kreissegments, so dass die innere parallele Trapezseite in ihrer Länge dem doppelten Radius des Halbkreises ent spricht und die äußere parallele Trapezseite kürzer als seine innere parallele Trapezseite ist.

Die äußere Trapezseite kann eine Krümmung mit dem beschriebenen Krümmungsradius grö ßer als 0 in Umfangsrichtung aufweisen In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ecken an der Außenseite des Trapezes abgerundet.

Weiter kann der Abstand der Mittelinie des flachen, glatten Wandabschnitts zur Längsachse der erfindungsgemäßen Fluidleitung über die gesamte Länge des Wellenformabschnitts konstant sein.

Der Wellenformabschnitt der erfindungsgemäßen Fluidleitung weist bevorzugt eine Vielzahl von Wellenbergelementen auf, wobei zwischen je zwei Wellenbergelementen je ein Wellentalele ment angeordnet ist, das in dem Minimalabstand zur Längsachse angeordnet ist.

Weiter bevorzugt sind die Spitze eines Wellenbergelements und die Senke eines Wellentalele ments jeweils bogenförmig ausgebildet.

Weiter bevorzugt erstreckt sich das Wellenbergelement in Umfangsrichtung lediglich um einen Teilumfang des Wellenformabschnitts und der restliche Teilumfang des Wellformabschnitts wird in Umfangrichtung vollständig vom flachen, glatten Wandabschnitt gebildet. Der flache, glatte Wandabschnitt wird an den Seitenrändern in Umfangsrichtung jeweils durch den ersten Endbe reich und den zweiten Endbereich begrenzt.

Die erfindungsgemäße Fluidleitung weist in einer Ausführungsform mindestens einen glatten Leitungsabschnitt auf, der sich entlang der Längsachse von dem Wellenformabschnitt weg er streckt. Bevorzugt ist der Wellenformabschnitt in dieser Ausführungsform zwischen zwei glatten Leitungsabschnitten angeordnet. Alternativ ist die Fluidleitung komplett gewellt oder weist mehr als eine Rohrbiegung hintereinander auf. Die erfindungsgemäße Fluidleitung weist bevorzugt eine Kurve auf, in der der Wellenformab schnitt angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist der glatte, flache Wandabschnitt in einem In nenradius der Kurve und sind die Wellenbergelemente an einem Außenradius der Kurve ange ordnet.

Der flache, glatte Wandabschnitt des Wellenformabschnitts weist eine glatte Fläche auf, die sich in Rohrlängsrichtung d.h. in Richtung entlang der Längsachse keine Wellen aufweist, son dern vielmehr als glatte Fläche ausgebildet ist. Die Fläche ist bei gerader Fluidleitung eben und bei gebogener Fluidleitung in Rohrlängsrichtung gebogen. Der flache, glatte Wandabschnitt ist dabei an der Innenseite und der Außenseite flach. Er weist keine Krümmung in Umfangsrich tung der Fluidleitung auf.

Der Übergang von dem flachen, glatten Wandabschnitts zu einem Wellenbergelement ist bevor zugt als Dreiecksfläche, Besonders bevorzugt als Fläche eines gleichschenkligen, spitzen Drei ecks ausgebildet, dessen Spitze auf dem Beginn des Wellbergelements liegt. Hierdurch ergibt sich ein weicher, fließender Übergang zwischen flachem, glatten und gewelltem Bereich.

Die neutrale Faser der Fluidleitung verläuft bevorzugt im bzw. nahe des flachen, glatten Wand abschnitt.

Die Fluidleitung erstreckt sich in horizontaler Richtung entlang der Längsachse, d.h. in Rohrach senrichtung, und kann aus einem extrudierten Kunststoffmaterial ausgebildet sein.

Die Anzahl der Wellenbergelemente in dem Wellenformabschnitt kann an die Erstreckungs länge bzw. dem Biegewinkel der vorgesehenen Kurve angepasst werden. Je größer der Biege winkel der vorgesehenen Kurve desto mehr Wellenbergelemente können verwendet werden.

Mittels der Wellenbergelemente an der Außenseite einer Kurve bei gebogener Fluidleitung wird an dem Außenradius der Kurve eine größere Flexibilität des Materials der erfindungsgemäßen Fluidleitung bereitgestellt als am Innenradius der Kurve. Dieses bewirkt, dass das Material an dem Außenradius der Kurve ohne großen Aufwand entlang der Längsachse gestreckt werden kann.

Entlang der Umfangsrichtung unterliegt das Material der Fluidleitung abhängig von dem Ab stand des Wellenbergelements unterschiedlichen Streckungen. Am Innenradius der Kurve im Bereich des flachen, glatten Wandabschnitts erfolgt keine Streckung des Materials mehr. An dieser Position oder in der Nähe dieser Position ist bevorzugt die neutrale Faser der erfin dungsgemäßen Fluidleitung angeordnet. Der flache, glatte Wandabschnitt wird dabei an der neutralen Faser weder gestaucht noch gestreckt. Der flache, nicht gekrümmte Bereich im Innenradius der Kurve ist durch den flachen Wandab schnitt, der als Fläche ohne Krümmung in Umfangrichtung ausgebildet ist, ohne Krümmung tan gential verstärkt. Hierdurch wird die glatte Oberfläche im Innenradius der Kurve vergrößert, wodurch die Tendenz der Fluidströmungen reduziert wird, sich von der Wand zu lösen. Durch das Strömungsprofil können große Verwirbelungen in einer Fluidströmung, die durch die Fluid leitung und durch die Kurve strömt, vermieden werden. Hierdurch wird der kurvenbedingte Druckabfall in der Fluidströmung deutlich verringert. Strömungssimulationen für die erfindungs gemäße Fluidleitung haben gezeigt, dass Spitzengeschwindigkeiten im Kurvenbereich und stromabwärts der Kurve erheblich reduziert werden, ebenso wie die Größe der Verwirbelungen in der Fluidströmung, die stromabwärts hinter der Kurve aus der erfindungsmäßen Fluidleitung austritt. In herkömmlichen Wellrohren ist der Druckabfall nach einer Krümmung im Vergleich zu einem herkömmlichen glatten Rohr mit gleichem Durchmesser deutlich höher . Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Fluidleitung mit gleichem Durchmesser ist der Druckabfall hinter einer Krümmung gegenüber einem herkömmlichen Wellrohr deutlich reduziert.

Gleichzeitig wird fast keine zusätzliche Rohrbiegesteifigkeit eingeführt, da die neutrale Faser nahe an den flachen, glatten Wandabschnitt verschoben wird. Durch die flache, nicht ge krümmte Form der Fluidleitung auf der einen Leitungsseite und die hohe Flexibilität des gewell ten Bereichs auf der anderen Leitungsseite wird die Knickanfälligkeit minimiert, was kleine Bie geradien ermöglicht.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1a eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fluidleitung mit einem Wellenformabschnitt und einem flachen, glatten Wandabschnitt;

Fig 1 b,c schematische Querschnitte durch eine erfindungsgemäße Fluidleitung, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Fluidleitung mit einem gebogenen Wellenformabschnitt;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Fluidleitung mit einem gebogenen Wellenformabschnitt mit schematisch dargestellten Querschnitten; und

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Fluidleitung im Bereich des Wellenformab-

Schnitts in perspektivischer Darstellung. Figur 1a zeigt eine perspektivische Ansicht der Fluidleitung 10. Die Fluidleitung 10 erstreckt sich dabei in horizontaler Richtung entlang der Längsachse 16. Weiter umfasst die Fluidleitung 10 einen Wellenformabschnitt 12, der sich mindestens in einem Minimalabstand 14 zur Längs achse 16 entlang der Längsachse 16 der Fluidleitung 10 erstreckt. Der Wellenformabschnitt 12 ist dabei zwischen zwei Leitungsabschnitten 28 angeordnet, die keine Wellenform aufweisen. Die Leitungsabschnitte 28 weisen vielmehr eine glatte Wand auf. Dabei ist der Wellenformab schnitt 12 an einer Position angeordnet, an der in der Fluidleitung 10 eine Kurve hergestellt wer den soll.

Der Wellenformabschnitt 12 weist zumindest teilweise einen wellenförmigen Wandabschnitt auf, der mindestens ein Wellenbergelement 18 aufweist, das sich zwischen einem Maximalabstand 24 zu der Längsachse 16 und dem Minimalabstand 14 zur Längsachse 16 erstreckt. Der Wel lenformabschnitt 12 umfasst gemäß Figur 1a dabei eine Vielzahl von Wellenbergelementen 18, die durch Wellentalelemente 34 voneinander getrennt sind. Ein Wellentalelement 34 ist dabei im Minimalabstand 14 zur Längsachse 16 angeordnet. Ein Wellenbergelement 18 erstreckt sich in einer um die Längsachse 16 erstreckende Umfangsrichtung 20 der Fluidleitung 10.

Die beiden Endbereiche 30, 32 werden in Umfangsrichtung 20 außerhalb des Wellenbergele ments 18 in dem Wellenformabschnitt 12 durch einen flachen, glatten Wandabschnitt 25 mitei nander verbunden. Der glatte Wandabschnitt 25 weist dabei eine glatte Fläche auf, die in einer Richtung entlang der Längsachse 16 keine Wellen aufweist, sondern vielmehr glatt als ebene oder gebogene Fläche ausgebildet ist, die keine Krümmung in Umfangsrichtung 20 aufweist.

Figur 1b zeigt eine schematische Ansicht des Querschnitts der Fluidleitung 10 quer zur Längs achse 16. Der Querschnitt des Wellenformabschnitts 12 entspricht einem Halbkreis 21 kombi niert mit einem symmetrischen Trapez 22. Der Radius 23 des Halbkreises entspricht minimal dem Minimalabstand 14 und maximal dem Maximalabstand 24. An den Halbkreis 21 schließt sich ein symmetrisches Trapez 22 an, dessen eine parallele Seite 27 auf der Schnittlinie des Halbkreises liegt. Diese innere parallele Trapezseite 27 entspricht in ihrer Länge dem doppelten Radius 23 des Halbkreises 21. Die äußere parallele Trapezseite 29 ist kürzer als der doppelte Radius des Halbkreises, aber länger als die Sekante des Vollkreises in der gleichen Position. Die äußere parallele Trapezseite 29 bildet in Richtung der Längsachse 16 den flachen, glatten Wandabschnitt 25. In der Mitte der äußeren parallelen Trapezseite 29 verläuft parallel zur Längsachse 16 und senkrecht zur äußeren parallelen Trapezseite 19 die Mittellinie M des fla chen, glatten Wandabschnitts 25. Der Abstand 33 zwischen Längsachse 16 und Mittellinie M ist immer größer als der Minimalabstand 14. Figur 1c zeigt einen Schnitt durch die Fluidleitung 10 quer zur Längsachse 16. Die Darstellung der Fluidleitung 10 entspricht dabei einem Schnitt entlang der Linie A-A aus Figur 1a, wobei die Längsachse 16 orthogonal zur Schnittfläche angeordnet ist. Entlang der Umfangsrichtung 20 weist das Wellenbergelement 18 im Bereich des Halbkreises 21 einen konstanten Abstand 22 zur Längsachse 16 auf d.h., dass wenn dem Wellenbergelement 18 entlang der Umfangsrich tung 20 gefolgt wird, sich der Abstand 22 des Wellenbergelements 18 zur Längsachse 16 im Bereich des Halbkreises 21 nicht ändert. Im Bereich des Trapezabschnitts vergrößert sich der Abstand 22 des Wellenbergelements 18 zu der Längsachse 16 entlang der Umfangsrichtung 20 in verschiedene Winkelpositionen bis zur Ecke des Trapezabschnitts und nimmt entlang der äu ßeren parallelen Seite 25 des Trapezes wieder ab.

Figur 2 zeigt die Fluidleitung 10, bei der der Wellenformabschnitt 12 gebogen ist und eine Kurve in der Fluidleitung 10 bereitstellt aus einerweiteren perspektivischen Ansicht. Die Kurve weist dabei einen Außenradius und einen Innenradius 40 auf. Die Wellenbergelemente 18 mit den dazwischenliegenden Wellentalelementen 34 erstrecken sich in Umfangsrichtung 20 über den Bereich der Kurve, der am Außenradius angeordnet ist. Entlang des Außenradius ist die Viel zahl der Wellenbergelemente 18 im Wechsel mit den Wellentalelementen 34 angeordnet und bilden entlang der Längsachse 16 die Wellenform des Wellenformabschnitts 12. Der Bereich um den Innenradius 40 der Kurve wird von dem flachen, glatten Wandabschnitt 25 gebildet, der frei von den Wellenbergelementen 18 und als glatte, nicht gekrümmte Fläche ausgebildet ist. Es ist zu erkennen, dass der Übergangsbereich 35 zwischen Wellenbergelement 18 und flachem Wandabschnitt 25 jeweils als gleichschenkligen, spitzen Dreiecks ausgebildet ist, dessen Spitze auf dem Beginn des Wellbergelements 18 liegt

Figur 3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Fluidleitung, in der die Querschnitte entlang verschiedener Positionen der Fluidleitung visualisiert sind. Entlang der Leitungsabschnitt 28 ist der Querschnitt Q _L kreisförmig, während der Querschnitt Qw im Bereich des Wellenformab schnitts 12 einem Halbkreis kombiniert mit einem symmetrischen Trapez entspricht. Es ist zu erkennen, dass der Querschnitt Qw im Bereich eines Wellenbergelement 18 die gleiche Geo metrie hat, wir im Bereich eines Wellentalelements 34, allerdings im Bereich des Wellentalele ments 34 der Radius des Halbkreises entsprechend kleiner ist.

Figur 4 zeigt eine Teilansicht aus Figur 2 bei der der vordere Teil der Fluidleitung abgeschnitten wurde. Hierdurch ist der Querschnitt Qw im Bereich der Schnittfläche erkennbar. Der gezeigte Querschnitt QW liegt im Bereich eines Wellentalelements 34. Der Radius 22 des Halbkreises entspricht daher dem Minimalabstand 14. Die äußeren Ecken des Trapezbereichs des Quer schnitts liegen im Bereich des ersten Endbereich 30 und des zweiten Endbereich 32. Beide Ecken sind abgerundet. Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merk male und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Ver fahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfin dungswesentlich sein.

Bezugszeichen liste

10 Fluidleitung

12 Wellenformabschnitt

14 Minimalabstand

16 Längsachse

18 Wellenbergelement

20 Umfangsrichtung

21 Halbkreis

22 T rapez

23 Radius des Halbkreises

24 Maximalabstand

25 glatter Wandabschnitt

26 Breite des glatten Wandabschnitts

27 innere parallele Seite

29 äußere parallele Seite

28 Leitungsabschnitt

30 erster Endbereich

32 zweiter Endbereich

33 Abstand Längsachse Mittellinie

34 Wellentalelement

35 Übergangsbereich

40 Innenradius

42 neutrale Faser

44 Abstand Längsachse Eckpunkt d Kreisdurchmesser des glatten Leitungsabschnitts

M Mittelinie des glatten Wandabschnitts

Q Querschnittsfläche