Am Schwanenweiher 1

57271 Hilchenbach

Leitungselement aus mehreren koaxialen Schläuchen

Die Erfindung betrifft ein Leitungselement für Abgase, das beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Entkopplung von Schwingungen zwischen dem Motor und nachfolgenden Teilen des Abgassystems eingesetzt werden kann.

Aus der DE 20 2015 104 177 U1 sind verschiedene Ausführungsform von

Leitungselementen bekannt, welche aus einem Innenschlauch und einem

Außenschlauch bestehen, wobei in der Regel mindestens einer der Schläuche gasdicht ist. Weiterer Stand der Technik findet sich in der DE 10 2008 001 297 A1 , DE 10 201 1 053 131 A1 , DE 10 2010 037 162 A1 , DE 10 2015 102 258, und DE 10 2012 013946 A1 . Alle genannten Dokumente werden durch Bezugnahme vollständig in vorliegende Anmeldung aufgenommen.

Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,

Leitungselemente mit verbesserten Nutzungseigenschaften bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch ein Leitungselement nach Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Das erfindungsgemäße Leitungselement für Abgasleitungen ist durch die folgende koaxiale Anordnung von (mindestens) drei Schläuchen gekennzeichnet: einem Innenschlauch; einem den Innenschlauch umgebenden Mittelschlauch; einem den Mittelschlauch umgebenden Außenschlauch. Innenschlauch, Mittelschlauch und Außenschlauch können im Prinzip alle denselben Aufbau haben. Sie unterscheiden sich im Wesentlichen durch die verschiedenen Durchmesser, welche es erlauben, den Innenschlauch im

Mittelschlauch sowie den Mittelschlauch im Außenschlauch anzuordnen. Das heißt, dass der lichte Innendurchmesser des Mittelschlauches größer sein muss als der Außendurchmesser des Innenschlauches, und der lichte

Innendurchmesser des Außenschlauches größer als der Außendurchmesser des Mittelschlauches.

Durch die erfindungsgemäße koaxiale Anordnung von mindestens drei

Schläuchen kann ein Leitungselement mit verbesserten Eigenschaften

bereitgestellt werden. Jeder der drei Schläuche kann auf eine bestimmte Funktion hin optimiert ausgestaltet werden. Es ist insbesondere möglich, durch den Außenschlauch einen mechanischen Schutz für die innen gelegenen Schläuche bereitzustellen, beispielsweise gegen Steinschlag. Des Weiteren führt der Außenschlauch zu einer verbesserten thermischen Isolation des

Leitungselementes, so dass entlang der axialen Erstreckung des

Leitungselementes ein ausgeglichener Temperaturverlauf ausbildet und sich dadurch eine geringe Temperaturdifferenz zwischen Abgaseintrittsseite und Abgasaustrittseite einstellt.

Bei den Schläuchen des Leitungselementes, insbesondere beim Innenschlauch und/oder beim Außenschlauch, handelt es sich vorzugsweise um

Wickelschläuche, insbesondere um metallische Wickelschläuche. Derartige Wickelschläuche sind in verschiedenen Ausführungsformen (einlagig, mehrlagig, agraffförmig, mit Innenschuppen und/oder Außenschuppen etc.) bekannt.

Typische Ausführungsformen sind beispielsweise in der DE 20 2015 104 177 U1 beschrieben.

Grundsätzlich können zwei oder alle drei Schläuche des Leitungselementes gasdicht sein. Für eine Gasdichtheit des gesamten Leitungselementes reicht es indes, wenn nur einer der drei Schläuche, vorzugsweise der Mittelschlauch, gasdicht ist. Die anderen Schläuche können dann in Hinblick auf andere

Funktionen optimiert ausgebildet werden, beispielsweise als Wickelschläuche. Grundsätzlich können alle drei Schläuche des Leitungselementes als ein Wellbalg, ein Wickelbalg, oder ein Membranbalg ausgebildet sein. Während Wellbälge typischerweise durch in Verbindung mit einer Stauchoperation erfolgenden

Innenhochdruckumformung aus einem Rohr hergestellt werden, sind Wickelbälge und Membranbälge im Profilbereich verschweißte, rotationssymmetrische oder wendelgewellte Elemente, die entweder zur Rotationsachse senkrecht

ausgeprägte Wellungen oder spiralförmige Wellungen aufweisen. Eine gewickelte Balgstruktur kann vorzugsweise formschlüssig eingehakt oder überlappend oder stoffschlüssig verschweißt sein. Derartige Elemente werden beispielsweise in der DE 10 2008 001 297 A1 oder der DE 10 201 1 053 131 A1 beschrieben.

Insbesondere kann der Mittelschlauch als ein Wellbalg, ein Wickelbalg, oder ein Membranbalg ausgebildet sein, wodurch er eine hohe Flexibilität bei gleichzeitiger Gasdichtheit bereitstellt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Außenschlauch mit einem (radialen) Abstand zum Mittelschlauch angeordnet, so dass zwischen Mittelschlauch und Außenschlauch ein Ringspalt besteht, wobei diese Bedingung zumindest in einem axialen Teilabschnitt des Leitungselementes erfüllt sein soll. Durch den fehlenden Kontakt zwischen Mittelschlauch und Außenschlauch werden Reibungsbelastungen und Verschleiß vermieden. Des Weiteren

verbessert der entstehende Luftspalt die thermische Isolation nach außen.

Vorzugsweise ist der Abstand zwischen Mittelschlauch und Außenschlauch so groß gewählt, dass es auch während des Betriebs des Leitungselementes nicht zu einer Berührung der beiden Schläuche kommt. Des Weiteren kann optional in dem Ringspalt zwischen Mittelschlauch und Außenschlauch ein (thermisches)

Isolationsmaterial (Gewebe, Glasfaser oder dergleichen) angeordnet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der vorstehend beschriebenen

Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen Mittelschlauch und

Außenschlauch in etwa an das 0.01 bis 2.6-fache der Wandungshöhe des

Mittelschlauches, wobei die "Wandungshöhe" definiert ist als die Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Durchmesser, die der

Mittelschlauch entlang seiner axialen Erstreckung annimmt. Bei einem Balg entspricht die Wandungshöhe der Höhe der Schlauchwellen (Radiusdifferenz zwischen Wellenberg und Wellental). In absoluten Werten beträgt der Abstand zwischen Mittelschlauch und Außenschlauch typischerweise etwa 5 mm.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Innenschlauch

(zumindest in einem axialen Teilabschnitt des Leitungselementes) mit einem Abstand zum Mittelschlauch angeordnet, wobei dieser Abstand vorzugsweise das 0.01 bis 2.6-fache der Wandungshöhe des Mittelschlauches beträgt. Für diese Ausführungsform gelten die oben in Bezug auf den Abstand zwischen

Mittelschlauch und Außenschlauch gemachten Ausführungen analog.

Um während des Betriebs einen Kontakt zwischen Innenschlauch und

Mittelschlauch (oder Außenschlauch und Mittelschlauch) zu verhindern und eine Geräuschentwicklung zu dämpfen, kann zwischen Innenschlauch und

Mittelschlauch (und/oder zwischen Außenschlauch und Mittelschlauch) ein Dämpfungselement angeordnet sein. Hierbei kann es sich insbesondere um ein Metallgestricke handeln, beispielsweise gemäß der DE 10 2010 037 162 A1 .

Jeder der drei Schläuche des Leitungselementes, insbesondere der

Innenschlauch und/oder der Außenschlauch, kann einen unrunden Querschnitt haben. Bei Platzierung eines Schlauches mit unrundem Querschnitt in einem Schlauch mit rundem Querschnitt (oder andersartig unrundem Querschnitt) kann über einen Linienkontakt für ein gedämpftes Schwingungsverhalten gesorgt werden. Weitere Einzelheiten solcher Ausführungsformen können der

DE 10 2015 102 258 oder der DE 10 2012 013946 A1 entnommen werden.

Typischerweise ist das Leitungselement so ausgestaltet, dass es an mindestens einem, vorzugsweise an beiden axialen Enden auf einen vorgegebenen

Anschlussdurchmesser ausläuft, an welchem die Anbindung an ein Abgassystem (Motor bzw. restliche Abgasleitungen) erfolgen kann. Diesbezüglich ist es bevorzugt, wenn Innenschlauch, Mittelschlauch und/oder Außenschlauch an mindestens einem ihrer axialen Enden ein Anschlusselement aufweisen, welches einen gasdichten Übergang zu einem Anschlussende des Leitungselementes ermöglicht. Das Anschlusselement kann beispielsweise ein Rohrstück sein, welches einen Übergang vom Anschlussradius zum Radius eines Schlauches beinhaltet.

Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1 die vergrößerte Ansicht eines axialen Endes eines

Leitungselementes mit einem Membranbalg als Mittelschlauch und einem Abstand zwischen Mittelschlauch und Innenschlauch;

Figur 2 das Leitungselement von Figur 1 in einem axialen Schnitt entlang seiner gesamten axialen Erstreckung;

Figuren 3-5 Abwandlungen des Leitungselementes von Figur 1 und 2.

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen in axialer Richtung verlaufenden Schnitt durch ein Leitungselement 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Leitungselement 100 ist gekennzeichnet durch eine koaxiale Anordnung von drei Schläuchen, folgendermaßen: einem radial am weitesten innen liegenden Innenschlauch 1 10 (allgemein mit dem Bezugszeichen "IS" versehen); einem den Innenschlauch 1 10 umgebenden gasdichten Mittelschlauch 120 (allgemein mit dem Bezugszeichen "MS" versehen); einem den Mittelschlauch 120 umgebenden und radial am weitesten außen liegenden Außenschlauch 130 (allgemein mit dem Bezugszeichen "AS" versehen).

Während der Innenschlauch IS und der Außenschlauch AS als Metall- Wickelschläuche mit agraffformiger Bindung ausgeführt sind, handelt es sich bei dem Mittelschlauch um einen gasdichten Membranbalg 130.

Der Außendurchmesser des Innenschlauches 1 10 ist kleiner als der

Innendurchmesser des Mittelschlauches 120, so dass zwischen den Schläuchen eine Ringspalt der Dicke d| _M verbleibt. Ebenso ist der Innendurchmesser des Außenschlauches 130 größer als der Außendurchmesser des Mittelschlauches 120, so dass zwischen beiden

Schläuchen ein Ringspalt der Dicke 6 M verbleibt.

Verglichen mit der Wandungshöhe h des Mittelschlauches 120, d. h. der Differenz zwischen dem Außendurchmesser und dem Innendurchmesser des

Mittelschlauches, gelten vorzugsweise folgende Bedingungen für die o.g.

Abstände bzw. Dicken der Ringspalte:

Die Verhältnisse (d _A M/h) und/oder (d| _M /h) sind vorzugsweise größer als 0, größer als 0.01 , größer als 0.05, größer als 0.1 , größer als 0.5, oder größer als 1 , oder größer als 1 .5, größer als 2.0 oder größer als 2.5. Ferner sind sie vorzugsweise kleiner als 2.5, kleiner als 1 .8, kleiner als 1 .3, kleiner als 0.9, oder kleiner als 0.5, oder kleiner als 0.1 oder kleiner als 0.05.

Damit das Leitungselement 100 an ein Abgassystem angeschlossen werden kann, weist an seinen beiden axialen Enden jeweils ein Anschlussende E auf, an welchem es mit einem vorgegebenen Anschlussradius endet. Im gezeigten

Beispiel wird das Anschlussende E dadurch konstruktiv verwirklicht, dass der Außenschlauch 130 auf einem ersten Anschlusselement 131 befestigt ist, welches an seiner Innenseite anliegt und dann unter stufenförmiger Radiusverkleinerung auf den Anschlussradius des Anschlussendes übergeht. Analog ist der

Mittelschlauch 120 an einem zweiten Anschlusselement 121 befestigt, welches an seiner Innenseite anliegt und dann unter stufenförmiger Radiusvergrößerung auf den Anschlussradius des Anschlussendes übergeht, wobei es innerhalb des ersten Anschlusselementes 131 zu liegen kommt. Der Innenschlauch 1 10 kann in ähnlicher weise an ein Anschlusselement gekoppelt sein oder in nicht näher dargestellter Weise radial auf den Anschlussradius aufgeweitet sein und von innen am zweiten Anschlusselement 121 anliegen.

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die beschriebene Ausführungsform des Anschlussendes nur beispielhaft zu verstehen ist und auch zahlreiche andere Konstruktionen hierfür in Frage kommen. Figur 2 zeigt einen Schnitt über die gesamte axiale Erstreckung des

Leitungselementes 100 von Figur 1 . Zu erkennen ist, dass im Ringspalt zwischen Innenschlauch 1 10 und Mittelschlauch 120 zwei (oder eine andere Anzahl) von Dämpfungselementen 1 15 aus Metallgestricke angeordnet sind.

Figur 3 zeigt ein Leitungselement 200, bei dem in Abwandlung des

Leitungselementes von Figur 1 und 2 der Mittelschlauch MS durch einen

Wellbalg 220 gebildet wird.

Figur 4 zeigt ein Leitungselement 300, bei dem in Abwandlung des

Leitungselementes von Figur 1 und 2 der Innenschlauch 310 den

Mittelschlauch 320 berührt (d. h. der Abstand d | _M ist Null).

Figur 5 zeigt ein Leitungselement 400, bei dem in Abwandlung des

Leitungselementes von Figur 4 der Mittelschlauch MS durch einen Wellbalg 420 gebildet wird.