可变刚性波纹管 背景
1.发明领域
本发明涉及诸如用于汽车制造业的空气管道领域。
2.相关技术的说明
空气管道通常用于例如汽车上，在那里空气管道将空气输送到发动机。空气可流过一涡轮增压器，在此情况下，流过管道的空气可被加热至180℃高温，而一般空气被加热至140-160℃。
这些空气管道经常由不同的吹模技术制造。用连续挤压吹模工艺生产由几段硬管和软管组合而成的整体式空气管道。
常规的空气管道部分的一个实施例示于图1和2，图中未出带一波纹管3的空气管道1。它包括一段其中形成多个盘旋面7的第一段管子5，和与波纹管3一端相连的第二段管子9和与波纹管3的另一端相连的第三段管子11。盘旋面7基本上是在第一段管子5表面形成的凸起的环形隆起部。一般，软材料管段是处于直管部分的位置，并与盘旋面相组合，从而允许组装时空气管道偏移，隔离发动机运动，冲击吸收和NVH(噪音，振动和车身跳动)控制隔离意旨空气管道被做成独立于与该空气管道相连的发动机其它部件而运动。连接空气管道至发动机的空气管道的端部也由软材料制成，以增加端部连接至发动机的柔软性。
常规的吹模成型的空气管道存在的一个问题是因为波纹管由热塑性酯乙醚弹性体(TEEE)或柔软的聚酰胺等软材料制成，波纹管在温度和压力下会在纵向或轴向伸得太长。
发明概述
如权利要求1中限定的一种波纹管。
附图的简要说明
图1是具有常规波纹管结构的管道侧视图；
图2是图1所示管道的透视图；
图3是具有按本发明制成的波纹管的管道侧视图；
图4是图3所示管道地透视图；
图5是沿图4中5-5线的管道剖视图；
图6是具有按本发明制成的波纹管的管道透视图；
图7是图6所示管道的透视图；
图8是沿图3注：相隔一点距离8-8线的管道剖视图。
详细说明
本发明涉及一种波纹管，它包括一第一管子，在其表面具有形成的多圈凸起的环形盘旋面，其中，至少有一圈盘旋面要做成其一部分基本与第一管子的表面齐平。当波纹管是管道的一部分时，还要提供与波纹管一端相连的第二管子及与波纹管另一端相连的第三管子。
可变刚性波纹管允许对波纹管在一个方向或多个方向的弯曲进行控制。此外，本发明还可控制波纹管的纵向伸长。事实上，本发明波纹管在纵向(轴向)的伸长比常规波纹管的伸长要小得多。
当流体，例如空气或液体，在压力下通过管道时，与管道凸出的表面相接触的压力产生一使波纹管拉长和变形的力。此力使材料产生应力，它使材料时时产生蠕变，并可能使管道超出其设计容差。于是，管道可能产生意外的运动，并接触其它另件，这可能会使管道或与管道接触的另件损坏。当用于发动机时，则管道可能接触热表面并被损坏。
此外，本发明的波纹管允许管道被隔离，即它允许管道独立于发动机其它另件而运动。离隔可防止或大大减小与波纹管相连管子部分的剪切应力。
现再看附图，图3和4表示具有按本发明制成的可变刚性波纹管15的管道13。波纹管15包括一段其中形成多个盘旋面19的第一管子17。管道13包括一个波纹管15，一根与波纹管15一端相连的第二管子21及与波纹管15另一端相连的第三管子23。
如图5所示，盘旋面19基本上是在第一管子17表面形成的凸起的环形隆起部。然而，不像图1所示的常规盘旋面7，盘旋面19不是围绕第一管子17的整个圆周，而是至少有一盘旋面19要形成其一部分基本上与第一管子17的表面齐平。若按图3所示，所有的盘旋面19均形成使其一部分与管17表面基本齐平。
在图3和4中，盘旋面19以同方向定位，但未必如此。再参看图6和7，表示具有一波纹管27的管道25，此波纹管包括形成如图3所示的盘旋面29，还包括与盘旋面29形状相同的盘旋面31但它与盘旋面29成90°。按此结构，盘旋面29的凸起部分局部地与盘旋面31的平滑部分相重叠，而盘旋面31的凸起部分局部地与盘旋面29的平滑部分相重叠。波纹管27的盘旋面29，31的定位控制着管道的刚性，从而控制管道在给定方向弯曲的能力。
图3所示的波纹管15与常规的先有技术波纹管3相比具有两个重要的优点。首先，波纹管15限制管道13在X方向的纵向伸长。这改进的伸长情况是因为盘旋面19的平滑部分的刚性的缘故。其次，波纹管15允许管道13在y方向弯曲，但限制管道13在Z方向的弯曲。
图6所示的波纹管27是一种允许管道25在y和z方向均匀地弯曲的结构。此外，波纹管27还限制管道25在X方向的纵向伸长。
图5所示的盘旋面19自平滑部分至凸起部分具有一均匀的厚度，但本发明不限于此。盘旋面19可为诸如成椭圆形的非均匀厚度。第一管子17的厚度可与第二管子和/或第三管子23的厚度相同或不同。
图中所示盘旋面19高出管17的高度是相同的，但，盘旋面19的高度可各不相同。
再看图8，表示图3所示盘旋面19的横断面图。图6的盘旋面29具有与图3的盘旋面19相同的形状。
对本发明来说，盘旋面的形状不是关键性的。图5表示为半圆形，但本发明有并不限于此形状的盘旋面。盘旋面可为三角形的，矩形的，梯形的或任何其它形状，只要这种形状提供本发明的优越性。
可变刚性波纹管不限于盘旋面的特定数目。所用的盘旋面的数目取决于波纹管的使用，或包括此波纹管的管道的使用要求。
本文所用的术语“管道”不是局限性的，而包括诸如硬管或软管等任何其它流体输送装置。此外，虽然图中所示的管道包括一个波纹管，但根据管道的结构可在一根管道中使用多个波纹管。
本发明的波纹管和管道最好用吹模法制成，但本发明并不限于此，它们可用精通本技术的人们所熟知的任何方便的方法制成。
若采用吹模法、则波纹管和管道由任何可吹模的热塑树脂制成。术语“热塑树脂”包括合成聚酰胺、聚酯、聚醛，嵌段聚酯乙醚共聚物，乙烯丙烯二烯合成橡胶(EPDM)诸如聚丙烯等烯族烃，及其中的混合物或掺和物。
实施例
实施例1为使用图1所示管道的比较实施例；实施例2为使用具有图3和4所示可变刚性波纹管的管道的本发明实施例；实施例3为使用具有图5和6所示可变刚性波纹管的管道的本发明实施例。
波纹管的壁厚是均匀而不变的20毫米，而与波纹管相连的管子部分的壁厚是均匀而不变的3.0毫米。
在以下的实施例中，按以下的方法评定图1，3和6所示三种波纹管中的每一种。第二根管子被夹紧并在其远离波纹管的一端保持固定，而第三根管子被管端盖帽包住顶端。对整个管道在120℃下施加1.5巴的内压(压力表指示)。此压力被施加入管道，即向着管端盖帽表面，压力被加入第二根管子，波纹管和第三根管子，装管端盖帽的管道一侧沿力轴线自由拉伸。
管道由TEEE制成。
测量三种管道的下列性能：(1)管道内外材料表面的材料应变；(2)材料应力；(3)在纵向(轴向)沿X-轴线所测的局部变形和(4)在径向沿y-轴线和Z-轴线所侧的局部变形。
这些实施例表明具有按本发明成形的可复刚性波纹管的管道在物理特性方面得到意想不到的改进。
具体地说，实施例2和3与对比实施例相比1，在材料应变和应力方面是有利的表明管道材料没有变坏。
实施例2和3表明在管道的纵向伸长方面对比实施例1有惊人的减少。实例例2表明在纵向伸长方面对比实例例1减少76％，而实施例3表明在纵向伸长方面比对比实施例1减少54％。
实施例2和3管道与对比实施例1相比在径向y和z方向的变形是有利的。结果表明在这些试验条件下管道没有不良的变形。
表1 实施例No. 最大应变一顶面(％)最大应变一底面(％) 最大应力一顶面(MPa)最大纵向伸长(轴向)，x轴线(毫米)纵向伸长减少百分数(轴向) ，x轴线 最大变形径向 ，y轴线(毫米) 最大变形径向， z轴线(毫米) 对比实施例1 11.3 10.3 4.0 15.3 - 1.7 1.7 2 9.6 9.3 3.5 3.7 76 2.2 -1.1 3 10.2 11.0 3.7 7.1 54 1.8 1.7