尤其用于机动车应用的补偿器的制作方法

本发明涉及一种用于补偿两个管线元件、尤其作为用于机动车应用的柔性管线元件彼此的相对运动的补偿器，其包括多层式的波纹管(Balg)，该波纹管作为壁包括至少两个彼此相叠的层，在层之间相应地形成空隙。

背景技术：

尤其在带有内燃机的机动车中、然而也在通常的内燃机(静止的和移动的涡轮机发动机)的情况中、以及在工业设备和化学反应器中，在运行期间出现振动和相对运动，其还可传递到导管上。这例如由振荡的质量、旋转构件的不平衡和由在发动机负荷变化时的惯性矩感应出。为了平衡尤其由于上述振动或相对运动、在热力学长度变化等的情况中的在导管中的运动，由现有技术已知所谓的补偿器，其用作柔性管线元件。在此，该补偿机械地经由补偿器的弹性波纹管实现，其尤其可实施成多层式的波纹管。

在汽车制造中，例如在排气系中使用多层式的金属波纹管补偿器，其也被称作排气补偿器，借助该排气补偿器将热的燃烧气体从发动机导引到排气设备中。此类补偿器通常由多个彼此相叠的、成环形波浪状的波纹管层构成，其与排气导管气密地焊接。

通常，补偿器、尤其所介绍的多层式金属排气补偿器经受高的易磨损性。磨损例如作为在波纹管层中的裂纹形成出现，由此严重影响补偿器的运行且因此整个排气系的功能。用于使易磨损性最小化的通常的措施在于将高品质的钢用于波纹管的层，尤其带有高的耐温性和耐腐蚀性的镍基合金。

在公开文件DE 10 2008 017 599 A1中提出了一种多层式金属波纹管，其借助于特殊的中间层试图阻碍在高温影响的情况中在多层式波纹管的各个层之间的扩散焊接，以便于确保波纹管的功能特性的恒定且反作用于失效。然而可预料到，借助于上述的排气补偿器仍不可实现足够的磨损减少，因为除了扩散焊接之外常常可出现另外的失效类型。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种经改善的补偿器，利用其可避免常规补偿器的缺点。本发明的目的尤其是提供一种带有明显降低的易磨损性且由此带有改善的使用寿命的经改善的补偿器。

本发明通过一种带有专利权利要求1的特征的补偿器来实现这些目的。本发明的有利的实施形式和应用由从属权利要求得出且在接下来的说明中在部分参照附图的情况下更详细地阐述。

在本发明的框架内所执行的对排气补偿器、尤其在波纹管中的裂纹的裂纹起因的研究得出，这些裂纹由补偿器层、也就是说波纹管的层彼此的摩擦的相对运动形成。裂纹可尤其通过在两个处在接触中的、彼此摩擦的补偿器层之间的微运动形成，其导致巨大的表面损伤。在较长运行时间的情况中，微运动可导致在补偿器层中的振动断裂裂纹以及持续振动断裂。

为了避免此类在补偿器层中的摩擦引起的裂纹，本发明包括如下通常的技术教导，在补偿器的层之间引入减摩剂，由此减少在两个层之间的摩擦。

根据本发明的通常的观点，因此提供一种用于补偿两个管线元件、尤其作为用于机动车应用的柔性管线元件彼此的相对运动的补偿器。该补偿器包括多层式的波纹管，其作为壁包括至少两个彼此相叠的层，在层之间相应地形成空隙。

根据本发明的补偿器的特征在于，在两个层之间的至少一个空隙中存在减摩剂。在两个层之间存在的减摩剂降低了层之间的摩擦，也就是说在层之间的摩擦在未引入减摩剂的情况中大于带有引入的减摩剂的情况。借助于减摩剂因此降低了由两个彼此相叠的层彼此相对的运动所产生的摩擦力。减摩剂在两个波纹管层之间的空隙中构造带有摩擦力减小的特性的表面。减摩剂可以是减摩夹层(Zwischenschicht)或中间层、例如润滑层，或是减摩涂层或涂漆。

根据优选的第一实施形式，该减摩剂是减摩涂层和/或减摩涂漆，其在两个邻接到相应的空隙处的层中的至少一个上被涂敷在所述层的面向空隙的侧处。该实施形式尤其当根据本发明的补偿器的制造在不附加另外的构件的情况中应被集成到已有的制造工艺中时被提供，因为减摩夹层的引入例如可通过预先利用减摩成分将管涂敷或涂漆来实现，这也就是说在管彼此缩叠和变形成呈波浪形的波纹管之前。

在第一实施形式的有利的变体方案中，减摩涂层和/或涂漆可以是润滑漆。借助于润滑漆在相关表面上的使用可实现相关表面的耐久的涂层，而不在金属波纹管的层中出现凝块或树脂化。

根据第一实施形式的另一优选的变体方案，该减摩剂是固体润滑剂基础上的涂层。在使用固体润滑剂的情况中有利的是高的耐温性和小的流动性。在固定润滑剂基础上的特别有利的涂层例如是硫化钼(IV)(MoS2)或氮化铬(III)(CrN)。

根据第二实施形式，减摩剂实施成由减小摩擦的固体构成的中间层。该中间层可例如实施成中间管。该实施形式尤其当波纹管的层由于定义的功能特性不应被涂敷和/或涂漆时是有利的。

在第二实施形式的一特别优选的变体方案中，中间层是石墨中间层，其尤其由键合的石墨构成。在使用石墨或石墨纤维的情况中有利的是极高的耐温性以及高的弹性模量、可伸展性或者抗拉性。

在补偿器的制造中的步骤通常由推动相叠的管的扩展构成，其中，每个管在完成的状态中是一个波浪层。中间层的引入在制造过程中实现。例如，减摩的中间管可在扩展的步骤之前被推到波纹管的两个金属管之间。

减摩剂可被引入到两个彼此相叠的层之间的每个空隙中或者也仅到单个空隙中。此外，减摩剂可在轴向上优选在波纹管的整个长度上延伸，从而使得摩擦力可沿波纹管的整个轴向长度被降低。

然而，减摩剂还仅可布置在空隙的部分区段中。可想到的是例如有目的地将涂层和/或涂漆和/或中间层涂敷在波纹管的空隙的定义的压力点处。在此，将减摩剂缩小到波纹管中的定义的位置上的可能性是有利的。由此可实现补偿器的成本和重量优化的结构。

波纹管的壁可以已知的方式至少部分呈波浪状地构造。至少两个彼此相叠的层可相应地是金属层。这样的补偿器也被称作金属补偿器。通过波纹管的所说明的多层式实施方案且通过波纹管的呈波浪状的壁来平衡相对运动，而不使用不同的材料。

此外，该补偿器可以是一种排气补偿器，这也就是说一种被使用在机动车的排气系中的补偿器。然而，该补偿器还可用作用于另外的应用的柔性管线元件，尤其作为在工业设备(通常动力机械)以及化学反应器中的补偿器。此外，本发明涉及一种机动车、尤其商用车，其具有根据前述权利要求中任一项所述的布置在排气管中的补偿器。

附图说明

本发明的先前所描述的优选的实施形式和特征可任意地彼此组合。接下来参照附图说明本发明的另外的细节和优点。其中：

图1显示了根据本发明的第一实施形式的补偿器的示意性的横截面视图，

图2A,2B和2C 显示了根据本发明的第二实施形式的补偿器的放大的详细视图。

附图标记列表

A剖面

d内径

L管线内部

Z空隙

1补偿器

2第一管线元件

3第二管线元件

4波纹管

5a波纹管的内层

5b波纹管的外层

6减摩中间层

26减摩涂层。

具体实施方式

在图1中示出了补偿器1的示意性的横截面视图，其例如可被用作在排气再循环管线中的排气补偿器。补偿器1包括呈波浪状的或者成环形波浪状的金属波纹管4。此外，补偿器包括两个用于构造法兰连接的导管接口2和3，补偿器1经由该法兰连接被安装到管线中、例如排气再循环管线(未示出)中。

在所显示的实施形式中，波纹管4包括内部的金属层5a和外部的金属层5b，其一同形成金属波纹管4的呈波浪状的壁。在内部的金属层5a与外部的金属层5b之间构造有空隙Z，以连续的中间层6的形式的由减小摩擦的固体构成的减摩剂被引入到其中，该中间层在波纹管的整个长度上延伸且邻接到管线接口2和3。

在制造补偿器中的一步骤通常由推动相叠的管的扩展或者变形构成。扩展或变形的概念就此而言包括由圆柱状的构件出发制造波纹管特征的、成波浪状的壁。此时，为了制造补偿器1，将由键合的石墨构成的构造中间层6的中间管推动到构造内部的金属层5a的第一金属管上。紧接着将构造外部的金属层5b的外部的金属管推到该中间管上。紧接着实现波纹管的扩展或者变形，以便于制造壁的呈波浪状的形状。

在示出的实施变体方案中，壁为了补偿导管接口2和3的相对运动由管线内部L出发形成多个周期性布置的凸状的和凹状的突起，其具有大致相同大小的内径d。同样地，不仅突起的形状和数量而且管线元件2和3的内径比例可任意变化且被适宜地匹配。

如果补偿器1被加载以拉力负荷、压力负荷或弯曲负荷，内部的层5a、外部的层5b以及被引入的中间层6相应于作用的力来变形。然而通过被引入的中间层6显著降低了作用到内部和外部的层上的摩擦力。

图2A,2B和2C极其示意性地描绘了另外的实施例且显示了补偿器的分别仅一个放大的详细视图，其相应于图1的详细视图A。

在图2A,2B和2C中所显示的实施例由此区别于第一实施例，即减摩剂实施成减摩涂层或涂漆26，其被涂敷在层5a,5b中的至少一个的面向空隙Z的侧上。在图2A,2B和2C中，减摩涂层相应地作为阴影区域26示出。所示出的是三种变体方案，其包括在图2A中示出变体方案，据此减摩涂层26被涂敷在波纹管4的内部的层5a上；在图2B中示出的变体方案，据此减摩涂层26被涂敷到波纹管4的外部的层5b上；和在图2C中示出的变体方案，据此减摩涂层26被涂敷在波纹管4的内部和外部的层5a和5b上。

强调，图2A,2B和2C的图示是极其示意性的且不按比例的图示。通过使波纹管4变形成呈波浪状的构件，空隙Z变得非常小或者部分不再存在，从而使得层5a,5b在新状态中已可经由减摩涂层26相接触。

减摩涂层或者涂漆26引起层之间的摩擦被降低，也就是说层之间的摩擦在不带有涂层的情况中大于带有涂层的情况。涂层26可例如是在固体润滑剂基础上的涂层，例如MoS2或CrN。

在两个邻接到相应的空隙Z处的层5a和5b中的至少一个上被涂敷在该层的面向空隙Z的侧处的涂层和/或涂漆的涂敷优选在波纹管的组装之前实现，这也就是说在构造层5a和5b的金属管的推动相叠和扩展之前。然而还可设想在实现装配之后的涂层过程。

虽然本发明是在参照确定的实施例的情况下来说明的，然而对于专业人士显而易见的是，在不脱离本发明范围的情况下可实施不同的变化方案且等价物可被用作替代。在不脱离从属范围的情况下额外地可实施多种修改方案。因此，本发明不应局限于所公开的实施例，而是应包括所有落入所附专利权利要求的范围中的实施例。尤其地，本发明不取决于所参考的权利要求还要求对从属权利要求的特征和对象的保护。