(57)【要約】振動応力を受ける配管系のための管要素（１）、特に自動車両の排ガス管のための管要素（１）を、プレプロファイリングされた帯材（２，３）から、特にベローズ状の巻回部（４；２２）を備えるようにねじ山状に巻回される金属帯材から製造する方法であって、帯材の幅により形成され、一重に掛止させた結合部（９；１９）または多層の結合部（９；１９）を備えた巻回層を、形状拘束的結合、溶接等の継ぎ合わせ方法により互いに結合させるようにした前記方法において、帯材（２，３）を、面からずれた少なくとも１回のパスと一種の円形軌道への転向とにより、ベローズ（４；２２）の細条部の高さ（ｈ１，ｈ２）であって帯材の厚さの複数倍の大きさの前記細条部の高さ（ｈ１，ｈ２）でプレプロファイリングする。
2006513386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動応力を受ける配管系のための管要素（１）、特に自動車両の排ガス管のための管要素（１）を、プレプロファイリングされた帯材（２；３）から、特にベローズ状の巻回部（４；２２）を備えるようにねじ山状に巻回される金属帯材から製造する方法であって、帯材の幅により形成され、一重に掛止させた結合部（９；１９）または多層の結合部（９；１９）を備えた巻回層を、形状拘束的結合、溶接等の継ぎ合わせ方法により互いに結合させるようにした前記方法において、
帯材（２；３）を、面からずれた少なくとも１回のパスと、ベローズ（４；２２）の細条部の高さ（ｈ１，ｈ２）であって帯材の厚さの複数倍の大きさの前記細条部の高さ（ｈ１，ｈ２）をもった一種の円形軌道への転向とにより、プレプロファイリングすることを特徴とする方法。
【請求項２】
帯材（２；３）の２５倍ないし７５倍の厚さに相当する高さをもったベローズ（４；２２）の細条部（５ａ，５ｂ）をプレプロファイリングすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
細条部（５ａ，５ｂ）を半径方向外側へ成形させることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
細条部（５ａ，５ｂ）を半径方向内側へ成形させることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
１つの巻回層の帯材一端（１７；１８）および／または帯材一部分を、波谷部（１６）において次のベローズ（４）の幅を覆うように形成させることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
幾何学的形態が異なる少なくとも２つの帯材（２；３）を互いに入り込むように巻回させ、１つの帯材（３）から排ガス案内用のチューブ状幾何学的形態を生じさせ、他の帯材（２）からベローズ（４）を成形することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
帯材（２；３）を当初平行に、連続的にロールプロファイリングし、次に成形技術により一種のスピニング加工法により巻回し、その後、ロールプロファイリングし巻回した帯材プロファイルを互いに結合させることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
帯材（２；３）をシーケンシャルに、不連続的にロールプロファイリングし、次に成形技術により一種のスピニング加工法により巻回し、その後、ロールプロファイリングし巻回した帯材プロファイルを互いに結合させることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
帯材（２；３）の結合されるべき接続端を、分断作業或いは後加工作業を簡潔にし且つ製品の径を位置的に均一にするため、成形技術で処理することを特徴とする、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
１つの巻回層の終端細条部（１０）と他の巻回層の始端細条部（１１）とからそれぞれ半径方向へ折り返して突出している細条部（５ａ，５ｂ）の端部を結合させることによりベローズ（４；２２）を形成させることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つまたは請求項６から９までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
細条部端部を波山部（１５）において成形技術による継ぎ合わせにより互いに結合させることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
細条部端部を波山部（１５）において熱による継ぎ合わせにより互いに結合させることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
外側のベローズ（４）の内部に、直径方向に延びてその後互いに折畳まれて１つの共通の橋絡結合細条部（２１）を形成する細条部（５ｂ）の曲線部分を備えた外側のベローズの波谷部（１６）へ移行する釣鐘状の内側ベローズ（２２）を巻回することを特徴とする、請求項６から１２までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
内側のベローズ（２２）の細条部上側自由端を、外側のベローズ（４）の隣接する細条部端部と結合させることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
管要素（１）を規格長さに分断するための手段、および／または、成形工程および継ぎ合わせ工程を補助する手段を使用することを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１６】
完成した管要素（１）を必要な静力学的および動力学的剛性へコンディショニングすることを特徴とする、請求項１から１５までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１７】
プレプロファイリングされた帯材（２；３）から製造され、特にベローズ状の巻回部（４；２２）を備えるようにねじ山状に巻回される金属帯材から製造される、振動応力を受ける配管系のための管要素（１）、特に自動車両の排ガス管のための管要素（１）であって、帯材の幅により形成され、一重に掛止させた結合部（９；１９）または多層の結合部（９；１９）を備えた巻回層が、形状拘束的結合、溶接等の継ぎ合わせ方法により互いに結合されている、特に請求項１から１６までのいずれか一つに記載の方法を実施するための前記管要素（１）において、
細条部の高さ（ｈ１，ｈ２）が帯材の厚さの複数倍の大きさのベローズ（４；２２）が形成されていることを特徴とする管要素。
【請求項１８】
細条部の高さ（ｈ１，ｈ２）が帯材の厚さの２５倍ないし７５倍に相当していることを特徴とする、請求項１７に記載の管要素。
【請求項１９】
幾何学的形態が異なる少なくとも２つの帯材（２；３）が互いに巻回され、１つの帯材（３）がチューブ本体を形成し、他の帯材（２）がベローズ（４）を備えていることを特徴とする、請求項１７または１８に記載の管要素。
【請求項２０】
各ベローズ（４）が波山部（１５）においてはじめから閉じた巻回部を備えるように１つの巻回層から成形されていることを特徴とする、請求項１７から１９までのいずれか一つに記載の管要素。
【請求項２１】
各ベローズ（４）が巻回層から半径方向にて逆方向に突出している細条部（５ａ，５ｂ）から成り、該細条部（５ａ，５ｂ）の自由端が波山部（１５）において互いに気密に結合されていることを特徴とする、請求項１７から１９までのいずれか一つに記載の管要素。
【請求項２２】
掛止／アグラッフ結合部（９；１９）が軸線方向において互いに変位可能に形成されていることを特徴とする、請求項１７から２１までのいずれか一つに記載の管要素。
【請求項２３】
ベローズ（４；２２）の波谷部（１６）が巻回層の帯材部分（２０；２１）により覆われていることを特徴とする、請求項１７または１８或いは２１または２２に記載の管要素。
【請求項２４】
チューブ本体を形成している帯材（３）が釣鐘状のベローズ（２２）を備え、該ベローズ（２２）がそれぞれ他の帯材（２）のベローズ（４）のなかに配置され、外側のベローズ（４）の細条部自由端が、該外側のベローズ（４）の波山部（１５）において、内側に隣接している釣鐘状のベローズ（２２）の細条部（５ｂ）の自由端と結合され、釣鐘状のベローズ（２２）が前記細条部（５ｂ）から折畳まれた結合細条部（２１）により外側のベローズ（４）の波谷部（１６）を覆っていることを特徴とする、請求項１７から１９までのいずれか一つに記載の管要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動応力を受ける配管系のための管要素、特に自動車両の排ガス管のための管要素を、プレプロファイリングされた帯材から、特にベローズ状の巻回部を備えるようにねじ山状に巻回される金属帯材から製造する方法であって、帯材の幅により形成され、一重に掛止させた結合部または多層の結合部を備えた巻回層を、形状拘束的結合、溶接等の継ぎ合わせ方法により互いに結合させるようにした前記方法、および当該方法により製造される管要素に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえばスパイラル状に巻回されたアグラッフチューブとして知られ、或いは、スパイラル状に巻回された掛止型のチューブ（ただし作動時に残留漏れがある）として知られているこの種の管要素の課題は、振動応力を受ける配管系を互いにフレキシブルに結合させ、その際に振動技術的に十分切り離すことにある。この種の管要素のモジュールは多くの場合メタルベローズである。メタルベローズの波部の径が大きく違っていると、乱流が発生することがあるので、通常は管要素のなかにメタルチューブを一体的に設けて、積層的な排ガス流を確保する。この場合、作動中にメタルチューブがベローズの内面にぶつかって騒音が発生しないよう留意する必要がある。これを達成し且つ気密性をも達成するため、チューブを取り囲むワイヤーメッシュを設けることが多い。特許文献１から知られているフレキシブルな管要素では、ワイヤーメッシュを設ける代わりに、所定の部位でメタルチューブとメタルベローズとを互いに接触させている。
【０００３】
公知の実施態様は、個々の管要素に対し異なる製造プロセスを必要とするばかりでなく、位置決め作業および組立作業が煩雑である。さらに、上記管要素の個々のモジュールの製造が煩雑であるばかりか、その取付けプロセスも煩雑であるので、メタルベローズと内側にあるチューブとをセットとして製造する方式は、ねじ山状の巻回による製造プロセスでのみ経済的な解決手段となりうる。この方式に従って製造されるいわゆる排ガスコルゲートチューブは特許文献２から知られるようになった。しかしながら、特許文献２に記載されている、プレプロファイリングされた金属帯材をねじ山状に巻回する方式には２つの欠点がある。１つは管要素の完全な気密性が達成されないことである。他の欠点は、ベローズとチューブとをプレプロファイリングされた１枚の金属帯材から製造する場合にベローズ状の波部の幾何学的構成がかなりの制約を受けるので、要求される静力学的および動力学的剛性に必要な特性を得られないことが多いことである。この問題は、個々のチューブ・ベローズ要素の軸線方向および半径方向の膨張率が著しく異なっていることにある。プレプロファイリングされた１枚の金属帯材からサイズの異なるものを巻回する場合、折り目を形成させるための成形技術の限界が達成可能な幾何学的構成を強く制約するからである。
【０００４】
特許文献３によって知られている、プレプロファイリングされた１枚の帯材をねじ山状に巻回することにより、或いは、プレプロファイリングされた管状の金属部分またはプラスチック部分を互いに嵌合させることにより製造されるコルゲートチューブは、気密性を得るために形状拘束的結合方法、溶接、接着等の継ぎ合わせ方法により固定された帯材エッジ或いは管エッジを有している。可能な限り積層状にガスを案内するため、内側にある帯材エッジ或いは管エッジは軸線方向に延びる管状の延長部と一体に結合されている。延長部は、少なくとも、隣接している波山部により形成されねじ山状または円形に周回している環状空間を内側で覆っている。
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９８２０８６３Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許発明第３８０９２１０Ｃ１号明細書
【特許文献３】独国実用新案第７６３１８０６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、冒頭で述べた種類の方法および管要素において、１段階の製造プロセスが可能で以後の組み立ての必要がなく、必要な静力学的および動力学的剛性の点で振動技術的に簡潔な構成が可能であるように幾何学的に構成された管要素を可能にする前記方法および管要素を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、本発明による方法によれば、帯材を、面からずれた少なくとも１回のパスと、ベローズの細条部の高さであって帯材の厚さの複数倍の大きさの前記細条部の高さをもった一種の円形軌道への転向とにより、プレプロファイリングすることにより解決される。多くの実験で確認したところによると、従来１つの面内で行なわれていたロールプロファイリング方法とは異なり、この面からずれた少なくとも１回のパスを行なうことにより、或いは、個々のロール対をスパイラル状の軌道上に配置することにより（スパイラル状の軌道の曲率は、管要素の曲率がほぼ達成されるまで増大する）、帯材の厚さの２５倍ないし７５倍に相当する高さの細条部を持った帯材をプレプロファイリングすることができる。したがって、帯材の厚さが通常の０．２ｍｍないし０．３ｍｍである場合、５ｍｍまたは７．５ｍｍないし１５ｍｍまたは２２．５ｍｍの高さの細条部またはベローズを達成できる。本発明の有利な提案にしたがって半径方向において内側に、好ましくは半径方向において外側に成形される細条部であって、公知の実施態様よりもはるかに高いベローズを持った前記細条部は、管要素に対し高い可撓性および弾性を付与する。また、面からずれた少なくとも１回のパスによって所望の最終幾何学的形態へスパイラル状に取り込むことは、成形技術的に好ましい。というのは、スパイラル状に取り込むことで折り目形成の機能不全的限界が拡がるので、形状的に多数の変形実施態様と、多種多様な幾何学的形態と構成とを備えたベローズ状の巻回部或いはベローズとを達成できるからである。さらに、巻回部／ベローズは半径方向の交点において点対称ではなく、螺旋波形に形成され、回転軸線に関し対称にねじ山状の輪郭を備えている。
【０００８】
本発明の１つの実施形態によれば、１つの巻回層の帯端は波谷部において次のベローズの幅を覆うように形成される。このように覆う構成により積層状のガス案内が可能になる。
【０００９】
本発明によれば、幾何学的に異なる少なくとも２つの帯材が互いに入り込むように巻回されるので有利である。この場合、１つの帯材から排ガス案内用のチューブ状幾何学的形態を生じさせ、他の帯材からベローズを成形させる。これとは択一的に、予めすでに複層になっている平らな金属帯材を製造プロセスに供給してベローズ状の巻回部を備えさせるようにしてもよい。複層構造は曲げ応力の線形的な分布を可能にし、防音性を可能にする。いずれの場合も金属帯材は異なる厚さ、幅、機械的特性、化学的組成を有していてよく、したがってチューブおよびベローズの幾何学的形態に対する種々の要請を考慮することができる。エラストマー帯材、ガラス繊維強化型帯材またはセラミックス製帯材、或いは複合材、合成材、或いはコンポジット材から成る帯材を使用することができる。どんな種類の帯材でも、また単層にプレプロファイリングされているか複層にプレプロファイリングされているかに関係なく、帯材は互いに入り込むように巻回され、理想的には継ぎ合わせ部位の気密な結合が得られるように継ぎ合わされる。
【００１０】
本発明の１つの構成によれば、帯材を当初平行に、連続的にロールプロファイリングし、次に成形技術により一種のスピニング加工法により巻回し、その後、ロールプロファイリングし巻回した帯材プロファイルを互いに結合させる。これとは択一的に、帯材をシーケンシャルに、不連続的にロールプロファイリングし、次に成形技術により一種のスピニング加工法により巻回し、その後、ロールプロファイリングし巻回した帯材プロファイルを互いに結合させるようにしてもよい。平行なロールプロファイリング方法には連続的な巻回工程が接続し、シーケンシャルなロールプロファイリング方法には不連続な巻回工程が接続する。
【００１１】
巻回工程（心棒上で形状付与性スピニング工具を用いて行なう）は、巻回と継ぎ合わせの後に完成した管要素を回転心棒から繰り出すようにして連続的に行なうことができる。長い巻回心棒をさしあたり、製造されるべき管要素と一式で巻回する場合には、管要素の仕上がり長さを周期的に長い巻回心棒から引き出さねばならないので、不連続な製造方法が有利である。帯材プロファイルを結合させるためには成形技術的な継ぎ合わせ方法、たとえば折畳み或いはフランジングが考えられ、熱的な継ぎ合わせ方法としてはたとえばビーム溶接またはレーザー溶接或いは好ましくはローリング溶接が考えられる。
【００１２】
本発明の１つの構成によれば、帯材の結合されるべき接続端を、分断作業或いは後加工作業を簡潔にし且つ製品の径を位置的に均一にするため、成形技術で処理するのが好ましい。特に有利なのは、接続端をスピニング技術的に処理することである。
【００１３】
１つの巻回層からベローズまたはベローズ状の巻回部を一体的に成形する代わりに、１つの巻回層のそれぞれ終端細条部の端部を（成形技術的な継ぎ合わせ方法または熱的な継ぎ合わせ方法により）他の巻回層の始端細条部と結合させることによりベローズまたはベローズ状の巻回部を一体的に成形することができるので有利である。同様に、１つの巻回層から始端細条部と終端細条部を設けて、これらの細条部の自由端を互いに結合させてもよい。また、２つ以上の細条部を成形して互いに結合させてもよい。
【００１４】
好ましい実施形態によれば、外側のベローズの内部に、直径方向に延びてその後互いに折畳まれて１つの共通の橋絡結合細条部を形成する細条部の曲線部分を備えた外側のベローズの波谷部へ移行する釣鐘状の内側ベローズを巻回する。これによりいわば互いに入り込むように組み込んだ逆方向のベローズが非常に柔軟な、高い可撓性および弾性を備えた切り離し可能な構成を生じさせる。ほぼ同じ構造長さで２倍の数量の巻回部またはベローズを達成でき、したがって管要素は多数の巻回部またはベローズを有するので、管要素はほぼ２倍の可撓性を持っている。さらに、成形部は成形技術的に好ましくは対称に形成させることができ、この場合第２の帯材は、橋絡・結合細条部が折畳まれているので、同時にライナー機能をも受け持ち、すなわち積層状のガス案内の機能を受け持つ。
【００１５】
気密性は、この場合も、内側のベローズの細条部上側自由端を、外側のベローズの隣接する細条部端部と結合させることによって達成される。
【００１６】
本発明によれば、管要素を規格長さに分断するための手段、および／または、成形工程および継ぎ合わせ工程を補助する手段を使用する。使用する手段、たとえば超音波の重ね合わせは、長く製造されるべき管要素を機械的な技術で、有利には熱的な分断技術で最終製品の所望の長さに規格化するのを好都合にさせる。
【００１７】
他の有利な構成によれば、完成した管要素を必要な静力学的および動力学的剛性へコンディショニングする。これは、管要素にたとえば内圧を作用させるか、或いは、管要素に機械的成形プロセスステップを施すようにして達成できる。
【００１８】
本発明による方法にしたがって製造された管要素は、細条部の高さが帯材の厚さの複数倍、好ましくは２５倍ないし７５倍に相当するベローズを備えていることを特徴としている。
【００１９】
本発明による構成によれば、幾何学的形態が異なる少なくとも２つの帯材が互いに巻回され、１つの帯材がチューブ本体を形成し、他の帯材がベローズを備えている。チューブ本体は積層状にガス案内するために用いられ、非常に高いベローズは管要素に可撓性と弾性とを与える。
【００２０】
この場合、各ベローズは、波山部においてはじめから閉じた巻回部を備えるように１つの巻回層から成形させることができるので、有利である。また、各ベローズは巻回層から折り返されて半径方向にて逆方向に突出している細条部から成り、該細条部の自由端が波山部において互いに気密に結合されていてもよい。たとえば巻回層を二重にすることにより、一方の巻回層のそれぞれ１つの始端細条部を他の巻回層の終端細条部とともに成形して１つのベローズを形成させることができ、このベローズはこれら半径方向に突出する細条部の自由端を結合させることにより気密化される。
【００２１】
好ましくは掛止／アグラッフ結合部が軸線方向において互いに変位可能に形成されているならば、管要素を延伸、圧縮させるための軸線方向の遊びが簡単に得られる。
【００２２】
本発明の１つの構成によれば、ベローズの波谷部は巻回層の帯材部分により覆われている。この覆い部は、１つの巻回層の水平方向の終端細条部により達成でき、或いは、１つの巻回層の帯材部分であって個々の掛止／アグラッフ結合部の間にある前記帯材部分によって達成できる。
【００２３】
本発明の有利な実施形態によれば、チューブ本体を形成している帯材は釣鐘状のベローズを備え、該ベローズはそれぞれ他の帯材のベローズのなかに配置され、外側のベローズの細条部自由端は、該外側のベローズの波山部において、内側に隣接している釣鐘状のベローズの細条部の自由端と結合され、釣鐘状のベローズは前記細条部から折畳まれた結合細条部により外側のベローズの波谷部を覆っている。外側のベローズ（そのなかには逆方向の釣鐘状のベローズが配置されている）は、すでに述べたように非常に柔軟な構成を与え、管要素に高い可撓性と弾性を与える。さらに、帯材が異なっていにもかかわらず達成できる対称な構成は、方法技術的な利点を自ずともたらす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１ないし図２２に横断面で図示したチューブまたは管要素１は、１つの帯材２から製造されるもの（図１ないし図９）と、２つの帯材２，３から単層または多層に製造されるもの（図１０と図１１および図１３ないし図２２）とがあるが、帯材２または帯材２，３の一方を予めプロファイリング（プレプロファイリング）したベローズ状の壁またはベローズ４を有している点ですべて共通である。半径方向内側または外側へ向けて成形されてベローズ４を形成している細条部５ａ，５ｂの高さｈ１またはｈ２は帯材２または３の厚さの複数倍（２５倍ないし少なくとも７５倍）に相当している（図１、図７、図１３を参照）。これらの細条部５ａ，５ｂまたはベローズ４を予めプロファイリングするため、帯材２は図２３に図示したロールプロファイリング装置７で予めプロファイリングされる。ロールプロファイリング装置７は連続する複数個のロール対６を有し、面からずれた少なくとも１回のパスで帯材２を予めプロファイリングする。このため、図面において矢印８で示したパス方向において最後のロール対６ａはいくぶん低く配置されている。本実施形態では、帯材２は円形軌道上に配置された他のロール対６ｂを通過して円形軌道上にて転向する。このようにしてロールプロファイリングで予め成形された帯材は巻取り操作で螺旋状に無端に巻き取られて、チューブを形成する。
【００２５】
図１ないし図４に図示した管要素１は、一重に掛止させた結合部９を備える巻回層から成っている。このプロファイルの場合、終端細条部１０と始端細条部１１とを変形させてダブリング１２または１３を形成させる。ダブリング１２または１３は本実施形態では外側へ転向させるので、半径方向へ突出する細条部５ａまたは５ｂが一体的に形成される。細条部５ａ，５ｂの上部自由端は、溶接継ぎ目１４で示唆したように互いに気密に結合されているので、それぞれ閉じたベローズ４が存在している。図からわかるように、管要素１を伸張させた状態で見ると、細条部５ａ，５ｂのプレプロファイリングに応じてベローズの任意の輪郭または幾何学的形態を達成できる。たとえば図１によれば尖端状または屋根状であり、図３によれば横断面にてＵ字状であり、図４によればループ状またはオメガ状である。特にオメガ状の形状は疲労強度を増大させる。
【００２６】
図５と図６の管要素は、複層の帯材から成るアグラッフチューブであり、個々の巻回層はアグラッフ状の結合部１９により互いに結合されている。この実施形態でも帯材２の終端細条部１０と始端細条部１１とはダブリング１２または１３を形成しており、ダブリング１２または１３は外側へ転向させた細条部５ａ，５ｂへ移行している。前記アグラッフ結合部１９の場合、外部の不純物がプロファイル結合部の間に侵入することがない。細条部５ａ，５ｂの自由端は、前記実施形態の場合と同様に、巻回工程に続く以後の工程で形状拘束的にまたは摩擦で互いに結合される。たとえば、溶接継ぎ目１４で示唆したようにシーム溶接によって互いに結合される。これとは択一的に、バックサポートを必要としないビーム溶接でもよい。基本的には、すべての実施形態に対し、突出している細条部５ａ，５ｂの形状または輪郭を、よってベローズ４の形状または輪郭を、必要な静力学的および動力学的剛性に関し簡単な振動技術を考慮した設計が付与されているように選定する。
【００２７】
図７の、１つの帯材から製造された管要素１は、巻回部がはじめから閉じている巻回層から成形された螺旋波形状のベローズまたはベローズ状の巻回部を有している。すなわち細条部５ａ，５ｂを波山部１５において互いに結合させる必要がない。掛止された結合部９（加圧により形成させることができ、或いは心棒に対し内側を溶接させることができる）から、それぞれの巻回層の帯材端部１７は次のベローズ４の幅を覆うような延長部を形成する。この延長部は積層ガス案内に用いる。
【００２８】
図８、図９、図１２は、すでに述べたように帯材２から予め成形され、半径方向へ突出している細条部５ａ，５ｂであって、成形技術或いは熱により継ぎ合わすことにより互いに気密に結合されるベローズ４形成用前記細条部５ａ，５ｂを有する管要素１における、個々の巻回層の結合部９，１９の可能な実施形態を示している。図８のＩによれば、掛止した結合部が実現され、図８のＩＩによれば多層の幾何学的形態が、図９によれば中央領域で掛止した結合部が実現される。図１２は半径方向へ突出するように成形した細条部５ａ，５ｂの結合部のいくつかの例を示すもので、左側の図は溶接による結合部を示し、中央と右側の図は成形技術による継ぎ合わせによって得られる結合部を示している。
【００２９】
図１０と図１１の管要素１は、上記個々の実施形態とは異なり、プレプロファイリングされた２つの帯材２または３から巻回されている。外側の帯材２からも内側の帯材３からも半径方向外側へ突出する細条部５ａ，５ｂがプレプロファイリングされており、内側の帯材３の細条部５ｂはそれぞれ該細条部５ｂに対し外側から隣接している外側の帯材２の細条部５ａと互いに溶接されて気密なベローズ４を形成している。上記個々の実施形態との相違点は図１０から明らかであり、すなわち外側の帯材２のそれぞれの巻回層において互いに離間して形成されている２つの細条部５ａ，５ｂのうち一方の細条部５ａは内側の帯材３と直接に対を成し、しかしすべての細条部の自由端は波山部１５において互いに結合（溶接）されている。個々の巻回層は中央領域において掛止結合部９により結合されている。内側の帯材３の実質的に水平な帯材端１８は、管要素１に対し、積層ガス案内に有利なチューブ状の幾何学的形態を与えている。これは図１１の管要素１においても実現されており、すなわち半径方向に転向した細条部５ｂの間にある帯材部分２０がチューブ状の幾何学的形態を提供している。
【００３０】
それぞれ２つの帯材２または３から製造された他の管要素１を図１３ないし図２１に示す。内側の帯材３は積層ガス案内のためにチューブ状の幾何学的形態を提供し、外側の帯材３はベローズ４を備えている。ベローズ４においては、細条部５ａ，５ｂは波山部１５において初めから移行部なしに構成されており、すなわち閉じた構成になっている。図示からベローズ４に対する可能な形状の多様性が明らかである。さらに、それぞれの図面の下半分に図示した、外側の帯材２および内側の帯材３の個々の巻回層により、これら巻回層を結合させるための多様な可能性を読み取れる。これには帯材２または３を対応的にプレプロファイリングすることが必要である。図１８ないし図２１は、個々の巻回層を成形技術的に継ぎ合わせまたは結合させる代わりに、熱的に互いに結合させることも可能であることを、溶接継ぎ目１４により示唆して示したものである。
【００３１】
プレプロファイリングされた２つの帯材２，３から製造された管要素１の特殊な実施形態を図２２に示す。ここでは対称的な、半径方向へ突出している外側の帯材２の細条部５ａは、その自由端により、チューブ本体を提供している内側の帯材３（このために内側の帯材３は、折畳まれた結合細条部２１により、細条部５ａにより形成される外側のベローズ４の波谷部１６を覆っている）に形成されている細条部５ｂの自由端と結合されている。外側のベローズ４は、該ベローズ４とは逆の方向に指向している内側のベローズ２２（帯材３から形成される）を閉じ込めているので、外側のベローズ４と内側のベローズ２２との対から釣鐘状の構成が得られる。本実施形態では、細条部５ａまたは５ｂの自由端は成形技術により折り畳みにより互いに結合されている。他方、波山部１５において熱的な継ぎ合わせまたは結合も可能である。ベローズ状の巻回部４または２２の釣鐘状の構成は、ほぼ同じ構造サイズで２倍の巻回数を提供し、よって管要素１の大きな可撓性および弾性を提供している。
【００３２】
いずれの実施形態においても、管要素１は１回の製造工程だけでねじ山状に巻回することで製造することができる。非常に高い細条部またはベローズ或いはベローズ状の巻回部を成形するためのロールプロファイリング方法（ロール成形方法）、成形技術的な方法であるスピニング加工法に類似した巻回方法、および成形技術的または熱的継ぎ合わせ方法（これにより細条部は互いいに気密に結合される）は、連続的な１回の工程でまたは不連続な１回の工程で行うことができる。生じた管要素１は理想的に気密であるばかりでなく、ベローズまたは巻回部が高いので極めて可撓性または弾性があり、さらに、管要素が１個の帯材または２個の帯材或いはそれ以上の帯材から単層または複層に巻回されたかどうかに関係なく、積層ガス案内を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】１つの帯材から製造される管要素またはチューブのプロファイル部分としての複数個の巻回層を示した図であって、チューブが単層のアグラッフチューブとして実施され、該アグラッフチューブに半径方向に突出する細条部が一体成形され、図の左半分においては圧縮され、図の右半分では延伸されている前記巻回層を示す図である。
【図２】図１の詳細拡大図であり、管要素の圧縮状態を示した図である。
【図３】単層のアグラッフチューブの他の実施形態の、図１に対応する図である。
【図４】単層のアグラッフチューブのさらに他の実施形態の、図１に対応する図である。
【図５】アグラッフチューブが複層に構成されている実施形態の、図１および図２に対応する図であり、図の右半分に管要素またはアグラッフチューブの圧縮状態を示した図である。
【図６】図５に対応する図で、ベローズまたは巻回部が他の幾何学的形態を備えている実施形態の図である。
【図７】１つの帯材から製造される管要素またはチューブの複数個の巻回層を示した横断面図であって、波山部に、すなわち上側に予め閉じている巻回部を備えているベローズが１つの巻回層から成形される実施形態の横断面図である。
【図８】気密な管要素またはチューブの他の可能な実施形態を圧縮状態と延伸状態とで示した横断面図であり、掛止型幾何学的形態（Ｉ）または複層の幾何学的形態（ＩＩ）を併せて示した横断面図である。
【図９】管要素またはチューブの複数個の巻回部の、中央領域で掛止した実施形態を示す横断面図であり、圧縮状態（図の上側、左半分）と延伸状態（図の上側、右半分、および図の下半分では拡大）とで示した横断面図である。
【図１０】管要素またはチューブの複数個の巻回部の、中央領域で掛止した２つのプレプロファイリングされた帯材から製造する実施形態を示す横断面図であり、圧縮状態（図の上側、左半分）と延伸状態（図の上側、右半分、および図の下半分では拡大）とで示した横断面図である。
【図１１】図９に対応する図であり、２つのプレプロファイリングされた帯材から巻回された管要素またはチューブの他の実施形態を示す図である。
【図１２】成形されたベローズまたは巻回部の細条部であって、互いにぶつかり合って半径方向外側へ指向している前記細条部の形状拘束的結合部の他の実施形態の詳細横断面図である。
【図１３】２つの帯材から製造された管要素またはチューブの複数個の巻回層であって、内側にある一方の帯材が積層状ガス案内を保証するチューブ幾何学的形態を生じさせ、他方の帯材からベローズまたは巻回部が成形されている前記巻回層の横断面図である。
【図１４】ベローズまたは巻回部の他の幾何学的形態を示す図１３に対応する図である。
【図１５】１つのチューブを他のチューブに掛止させるための他の結合部を備えた実施形態の図１３に対応する図である。
【図１６】１つの帯材を他の帯材に掛止させるための他の結合部を備えた実施形態の図１４に対応する図である。
【図１７】帯材から成形されたベローズまたは巻回部の他の幾何学的形態の図１３に対応する図である。
【図１８】１つの帯材と他の帯材とを溶接結合させた実施形態の図１３に対応する図である。
【図１９】１つの帯材と他の帯材とを溶接結合させた実施形態の図１４に対応する図である。
【図２０】溶接結合部の他の実施形態の図１８に対応する図である。
【図２１】溶接結合部の他の実施形態の図１９に対応する図である。
【図２２】２つの帯材から製造された管要素またはチューブの実施形態であって、２つの帯材から成形されたベローズまたは巻回部が互いに入り込んで一種の釣鐘構造を形成している前記実施形態の横断面図である。
【図２３】面からずれたパスで１つの帯材をプレプロファイリングするためのプロファイルロール装置の概略図である。
【図１】
2006513386.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年12月9日(2004.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動応力を受ける配管系のための管要素（１）、特に自動車両の排ガス管のための管要素（１）を、プレプロファイリングされた帯材（２；３）から、特にベローズ状の巻回部（４；２２）を備えるようにねじ山状に巻回される金属帯材から製造する方法であって、帯材の幅により形成され、一重に掛止させた結合部（９；１９）または多層の結合部（９；１９）を備えた巻回層を、形状拘束的結合、溶接等の継ぎ合わせ方法により互いに結合させ、帯材（２；３）を、面からずれた少なくとも１回のパスと、ベローズ（４；２２）の細条部の高さ（ｈ１，ｈ２）であって帯材の厚さの複数倍の大きさの前記細条部の高さ（ｈ１，ｈ２）をもった一種の円形軌道への転向とにより、プレプロファイリングするようにした前記方法において、
１つの巻回層の終端細条部（１０）と他の巻回層の始端細条部（１１）とからそれぞれ半径方向へ折り返されて突出している細条部（５ａ，５ｂ）の端部を結合させることによりベローズ（４；２２）を形成させることを特徴とする方法。
【請求項２】
細条部端部を波山部（１５）において成形技術による継ぎ合わせにより互いに結合させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
細条部端部を波山部（１５）において熱による継ぎ合わせにより互いに結合させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
外側のベローズ（４）の内部に、直径方向に延びてその後互いに折畳まれて１つの共通の橋絡結合細条部（２１）を形成する細条部（５ｂ）の曲線部分を備えた外側のベローズの波谷部（１６）へ移行する釣鐘状の内側ベローズ（２２）を巻回することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
内側のベローズ（２２）の細条部上側自由端を、外側のベローズ（４）の隣接する細条部端部と結合させることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
プレプロファイリングされた帯材（２；３）から製造され、特にベローズ状の巻回部（４；２２）を備えるようにねじ山状に巻回される金属帯材から製造される、振動応力を受ける配管系のための管要素（１）、特に自動車両の排ガス管のための管要素（１）であって、帯材の幅により形成され、一重に掛止させた結合部（９；１９）または多層の結合部（９；１９）を備えた巻回層が、形状拘束的結合、溶接等の継ぎ合わせ方法により互いに結合され、形成されたベローズ（４；２２）が帯材の厚さの複数倍に相当する細条部の高さ（ｈ１，ｈ２）を有している、特に請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法に従って製造された前記管要素（１）において、
各ベローズ（４）が巻回層から折り返されて半径方向に突出している細条部（５ａ，５ｂ）から成り、該細条部（５ａ，５ｂ）の自由端が波山部（１５）において互いに気密に結合されていることを特徴とする管要素。
【請求項７】
チューブ本体を形成している帯材（３）が釣鐘状のベローズ（２２）を備え、該ベローズ（２２）がそれぞれ他の帯材（２）のベローズ（４）のなかに配置され、外側のベローズ（４）の細条部自由端が、該外側のベローズ（４）の波山部（１５）において、内側に隣接している釣鐘状のベローズ（２２）の細条部（５ｂ）の自由端と結合され、釣鐘状のベローズ（２２）が前記細条部（５ｂ）から折り返された結合細条部（２１）により外側のベローズ（４）の波谷部（１６）を覆っていることを特徴とする、請求項６に記載の管要素。
【請求項８】
プレプロファイリングされた帯材（２；３）から製造され、特にベローズ状の巻回部（４；２２）を備えるようにねじ山状に巻回される金属帯材から製造される、振動応力を受ける配管系のための管要素（１）、特に自動車両の排ガス管のための管要素（１）であって、帯材の幅により形成され、一重に掛止させた結合部（９；１９）または多層の結合部（９；１９）を備えた巻回層が、形状拘束的結合、溶接等の継ぎ合わせ方法により互いに結合され、形成されたベローズ（４；２２）が帯材の厚さの複数倍に相当する細条部の高さ（ｈ１，ｈ２）を有している、特に請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法に従って製造された前記管要素（１）において、
各ベローズ（４）が波山部（１５）においてはじめから閉じた巻回部を備えるように１つの巻回層から成形され、気密なアグラッフ結合部（９；１９）を有していることを特徴とする管要素。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動応力を受ける配管系のための管要素、特に自動車両の排ガス管のための管要素を、プレプロファイリングされた帯材から、特にベローズ状の巻回部を備えるようにねじ山状に巻回される金属帯材から製造する方法であって、帯材の幅により形成され、一重に掛止させた結合部または多層の結合部を備えた巻回層を、形状拘束的結合、溶接等の継ぎ合わせ方法により互いに結合させ、帯材を、面からずれた少なくとも１回のパスと、ベローズの細条部の高さであって帯材の厚さの複数倍の大きさの前記細条部の高さをもった一種の円形軌道への転向とにより、プレプロファイリングする前記方法、および当該方法により製造される管要素に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の技術は特許文献１により知られるようになった。たとえばスパイラル状に巻回されたアグラッフチューブとして知られ、或いは、スパイラル状に巻回された掛止型のチューブ（ただし作動時に残留漏れがある）として知られているこの種の管要素の課題は、振動応力を受ける配管系を互いにフレキシブルに結合させ、その際に振動技術的に十分切り離すことにある。この種の管要素のモジュールは多くの場合メタルベローズである。メタルベローズの波部の径が大きく違っていると、乱流が発生することがあるので、通常は管要素のなかにメタルチューブを一体的に設けて、積層的な排ガス流を確保する。この場合、作動中にメタルチューブがベローズの内面にぶつかって騒音が発生しないよう留意する必要がある。これを達成し且つ気密性をも達成するため、チューブを取り囲むワイヤーメッシュを設けることが多い。特許文献２から知られているフレキシブルな管要素では、ワイヤーメッシュを設ける代わりに、所定の部位でメタルチューブとメタルベローズとを互いに接触させている。
【０００３】
公知の実施態様は、個々の管要素に対し異なる製造プロセスを必要とするばかりでなく、位置決め作業および組立作業が煩雑である。さらに、上記管要素の個々のモジュールの製造が煩雑であるばかりか、その取付けプロセスも煩雑であるので、メタルベローズと内側にあるチューブとをセットとして製造する方式は、ねじ山状の巻回による製造プロセスでのみ経済的な解決手段となりうる。この方式に従って製造されるいわゆる排ガスコルゲートチューブは特許文献３から知られるようになった。しかしながら、特許文献２に記載されている、プレプロファイリングされた金属帯材をねじ山状に巻回する方式には２つの欠点がある。１つは管要素の完全な気密性が達成されないことである。他の欠点は、ベローズとチューブとをプレプロファイリングされた１枚の金属帯材から製造する場合にベローズ状の波部の幾何学的構成がかなりの制約を受けるので、要求される静力学的および動力学的剛性に必要な特性を得られないことが多いことである。この問題は、個々のチューブ・ベローズ要素の軸線方向および半径方向の膨張率が著しく異なっていることにある。プレプロファイリングされた１枚の金属帯材からサイズの異なるものを巻回する場合、折り目を形成させるための成形技術の限界が達成可能な幾何学的構成を強く制約するからである。
【０００４】
特許文献４によって知られている、プレプロファイリングされた１枚の帯材をねじ山状に巻回することにより、或いは、プレプロファイリングされた管状の金属部分またはプラスチック部分を互いに嵌合させることにより製造されるコルゲートチューブは、気密性を得るために形状拘束的結合方法、溶接、接着等の継ぎ合わせ方法により固定された帯材エッジ或いは管エッジを有している。可能な限り積層状にガスを案内するため、内側にある帯材エッジ或いは管エッジは軸線方向に延びる管状の延長部と一体に結合されている。延長部は、少なくとも、隣接している波山部により形成されねじ山状または円形に周回している環状空間を内側で覆っている。
【０００５】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０５９６５７８号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１９８２０８６３Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許発明第３８０９２１０Ｃ１号明細書
【特許文献４】独国実用新案第７６３１８０６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、冒頭で述べた種類の方法および管要素において、１段階の製造プロセスが可能で以後の組み立ての必要がなく、必要な静力学的および動力学的剛性の点で振動技術的に簡潔な構成が可能であるように幾何学的に構成された管要素を可能にする前記方法および管要素を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、本発明による方法によれば、１つの巻回層の終端細条部と他の巻回層の始端細条部とからそれぞれ半径方向へ折り返されて突出している細条部の端部を結合させることによりベローズを形成させることにより解決される。多くの実験で確認したところによると、従来１つの面内で行なわれていたロールプロファイリング方法とは異なり、この面からずれた少なくとも１回のパスを行なうことにより、或いは、個々のロール対をスパイラル状の軌道上に配置することにより（スパイラル状の軌道の曲率は、管要素の曲率がほぼ達成されるまで増大する）、帯材の厚さの２５倍ないし７５倍に相当する高さの細条部を持った帯材をプレプロファイリングすることができる。したがって、帯材の厚さが通常の０．２ｍｍないし０．３ｍｍである場合、５ｍｍまたは７．５ｍｍないし１５ｍｍまたは２２．５ｍｍの高さの細条部またはベローズを達成できる。本発明の有利な提案にしたがって半径方向において内側に、好ましくは半径方向において外側に成形される細条部であって、公知の実施態様よりもはるかに高いベローズを持った前記細条部は、管要素に対し高い可撓性および弾性を付与する。また、面からずれた少なくとも１回のパスによって所望の最終幾何学的形態へスパイラル状に取り込むことは、成形技術的に好ましい。というのは、スパイラル状に取り込むことで折り目形成の機能不全的限界が拡がるので、形状的に多数の変形実施態様と、多種多様な幾何学的形態と構成とを備えたベローズ状の巻回部或いはベローズとを達成できるからである。さらに、巻回部／ベローズは半径方向の交点において点対称ではなく、螺旋波形に形成され、回転軸線に関し対称にねじ山状の輪郭を備えている。この場合、始端細条部と終端細条部とを１つの巻回層から形成して、これら細条部の自由端を互いに結合させてもよく、有利には成形技術による継ぎ合わせ方法または熱による継ぎ合わせ方法により互いに結合させてよい。また、２つ以上の細条部を成形して互いに結合させてもよい。
【０００８】
いずれの場合も金属帯材は異なる厚さ、幅、機械的特性、化学的組成を有していてよく、したがってチューブおよびベローズの幾何学的形態に対する種々の要請を考慮することができる。エラストマー帯材、ガラス繊維強化型帯材またはセラミックス製帯材、或いは複合材、合成材、或いはコンポジット材から成る帯材を使用することができる。どんな種類の帯材でも、また単層にプレプロファイリングされているか複層にプレプロファイリングされているかに関係なく、帯材は互いに入り込むように巻回され、理想的には継ぎ合わせ部位の気密な結合が得られるように継ぎ合わされる。
【０００９】
好ましい実施形態によれば、外側のベローズの内部に、直径方向に延びてその後互いに折畳まれて１つの共通の橋絡結合細条部を形成する細条部の曲線部分を備えた外側のベローズの波谷部へ移行する釣鐘状の内側ベローズを巻回する。これによりいわば互いに入り込むように組み込んだ逆方向のベローズが非常に柔軟な、高い可撓性および弾性を備えた切り離し可能な構成を生じさせる。ほぼ同じ構造長さで２倍の数量の巻回部またはベローズを達成でき、したがって管要素は多数の巻回部またはベローズを有するので、管要素はほぼ２倍の可撓性を持っている。さらに、成形部は成形技術的に好ましくは対称に形成させることができ、この場合第２の帯材は、橋絡・結合細条部が折畳まれているので、同時にライナー機能をも受け持ち、すなわち積層状のガス案内の機能を受け持つ。
【００１０】
気密性は、この場合も、内側のベローズの細条部上側自由端を、外側のベローズの隣接する細条部端部と結合させることによって達成される。
【００１１】
本発明による方法に従って製造された管要素は、各ベローズが巻回層から折り返されて半径方向に突出している細条部から成り、該細条部の自由端が波山部において互いに気密に結合されていることを特徴としている。したがって、たとえば巻回層を２倍にすることによりそれぞれ１つの巻回層の１つの始端細条部は他の巻回層の１つの終端細条部とともに１つのベローズを形成し、このベローズはこれら半径方向に突出している細条部の細条部自由端を結合させることにより気密化される。
【００１２】
本発明の有利な実施形態によれば、チューブ本体を形成している帯材は釣鐘状のベローズを備え、該ベローズはそれぞれ他の帯材のベローズのなかに配置され、外側のベローズの細条部自由端は、該外側のベローズの波山部において、内側に隣接している釣鐘状のベローズの細条部の自由端と結合され、釣鐘状のベローズは前記細条部から折畳まれた結合細条部により外側のベローズの波谷部を覆っている。外側のベローズ（そのなかには逆方向の釣鐘状のベローズが配置されている）は、すでに述べたように非常に柔軟な構成を与え、管要素に高い可撓性と弾性を与える。さらに、帯材が異なっていにもかかわらず達成できる対称な構成は、方法技術的な利点を自ずともたらす。
【００１３】
本発明による管要素の他の実施形態によれば、各ベローズは波山部においてはじめから閉じた巻回部を備えるように１つの巻回層から成形され、気密なアグラッフ結合部を有している。アグラッフ結合部の気密性はたとえば溶接により達成でき、これによって同時に該アグラッフ結合部は遊びなしの状態になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１ないし図２２に横断面で図示したチューブまたは管要素１は、１つの帯材２から製造されるもの（図１ないし図９）と、２つの帯材２，３から単層または多層に製造されるもの（図１０と図１１および図１３ないし図２２）とがあるが、帯材２または帯材２，３の一方を予めプロファイリング（プレプロファイリング）したベローズ状の壁またはベローズ４を有している点ですべて共通である。半径方向内側または外側へ向けて成形されてベローズ４を形成している細条部５ａ，５ｂの高さｈ１またはｈ２は帯材２または３の厚さの複数倍（２５倍ないし少なくとも７５倍）に相当している（図１、図７、図１３を参照）。これらの細条部５ａ，５ｂまたはベローズ４を予めプロファイリングするため、帯材２は図２３に図示したロールプロファイリング装置７で予めプロファイリングされる。ロールプロファイリング装置７は連続する複数個のロール対６を有し、面からずれた少なくとも１回のパスで帯材２を予めプロファイリングする。このため、図面において矢印８で示したパス方向において最後のロール対６ａはいくぶん低く配置されている。本実施形態では、帯材２は円形軌道上に配置された他のロール対６ｂを通過して円形軌道上にて転向する。このようにしてロールプロファイリングで予め成形された帯材は巻取り操作で螺旋状に無端に巻き取られて、チューブを形成する。
【００１５】
図１ないし図４に図示した管要素１は、一重に掛止させた結合部９を備える巻回層から成っている。このプロファイルの場合、終端細条部１０と始端細条部１１とを変形させてダブリング１２または１３を形成させる。ダブリング１２または１３は本実施形態では外側へ転向させるので、半径方向へ突出する細条部５ａまたは５ｂが一体的に形成される。細条部５ａ，５ｂの上部自由端は、溶接継ぎ目１４で示唆したように互いに気密に結合されているので、それぞれ閉じたベローズ４が存在している。図からわかるように、管要素１を伸張させた状態で見ると、細条部５ａ，５ｂのプレプロファイリングに応じてベローズの任意の輪郭または幾何学的形態を達成できる。たとえば図１によれば尖端状または屋根状であり、図３によれば横断面にてＵ字状であり、図４によればループ状またはオメガ状である。特にオメガ状の形状は疲労強度を増大させる。
【００１６】
図５と図６の管要素は、複層の帯材から成るアグラッフチューブであり、個々の巻回層はアグラッフ状の結合部１９により互いに結合されている。この実施形態でも帯材２の終端細条部１０と始端細条部１１とはダブリング１２または１３を形成しており、ダブリング１２または１３は外側へ転向させた細条部５ａ，５ｂへ移行している。前記アグラッフ結合部１９の場合、外部の不純物がプロファイル結合部の間に侵入することがない。細条部５ａ，５ｂの自由端は、前記実施形態の場合と同様に、巻回工程に続く以後の工程で形状拘束的にまたは摩擦で互いに結合される。たとえば、溶接継ぎ目１４で示唆したようにシーム溶接によって互いに結合される。これとは択一的に、バックサポートを必要としないビーム溶接でもよい。基本的には、すべての実施形態に対し、突出している細条部５ａ，５ｂの形状または輪郭を、よってベローズ４の形状または輪郭を、必要な静力学的および動力学的剛性に関し簡単な振動技術を考慮した設計が付与されているように選定する。
【００１７】
図７の、１つの帯材から製造された管要素１は、巻回部がはじめから閉じている巻回層から成形された螺旋波形状のベローズまたはベローズ状の巻回部を有している。すなわち細条部５ａ，５ｂを波山部１５において互いに結合させる必要がない。掛止された結合部９（加圧により形成させることができ、或いは心棒に対し内側を溶接させることができる）から、それぞれの巻回層の帯材端部１７は次のベローズ４の幅を覆うような延長部を形成する。この延長部は積層ガス案内に用いる。
【００１８】
図８、図９、図１２は、すでに述べたように帯材２から予め成形され、半径方向へ突出している細条部５ａ，５ｂであって、成形技術或いは熱により継ぎ合わすことにより互いに気密に結合されるベローズ４形成用前記細条部５ａ，５ｂを有する管要素１における、個々の巻回層の結合部９，１９の可能な実施形態を示している。図８のＩによれば、掛止した結合部が実現され、図８のＩＩによれば多層の幾何学的形態が、図９によれば中央領域で掛止した結合部が実現される。図１２は半径方向へ突出するように成形した細条部５ａ，５ｂの結合部のいくつかの例を示すもので、左側の図は溶接による結合部を示し、中央と右側の図は成形技術による継ぎ合わせによって得られる結合部を示している。
【００１９】
図１０と図１１の管要素１は、上記個々の実施形態とは異なり、プレプロファイリングされた２つの帯材２または３から巻回されている。外側の帯材２からも内側の帯材３からも半径方向外側へ突出する細条部５ａ，５ｂがプレプロファイリングされており、内側の帯材３の細条部５ｂはそれぞれ該細条部５ｂに対し外側から隣接している外側の帯材２の細条部５ａと互いに溶接されて気密なベローズ４を形成している。上記個々の実施形態との相違点は図１０から明らかであり、すなわち外側の帯材２のそれぞれの巻回層において互いに離間して形成されている２つの細条部５ａ，５ｂのうち一方の細条部５ａは内側の帯材３と直接に対を成し、しかしすべての細条部の自由端は波山部１５において互いに結合（溶接）されている。個々の巻回層は中央領域において掛止結合部９により結合されている。内側の帯材３の実質的に水平な帯材端１８は、管要素１に対し、積層ガス案内に有利なチューブ状の幾何学的形態を与えている。これは図１１の管要素１においても実現されており、すなわち半径方向に転向した細条部５ｂの間にある帯材部分２０がチューブ状の幾何学的形態を提供している。
【００２０】
それぞれ２つの帯材２または３から製造された他の管要素１を図１３ないし図２１に示す。内側の帯材３は積層ガス案内のためにチューブ状の幾何学的形態を提供し、外側の帯材３はベローズ４を備えている。ベローズ４においては、細条部５ａ，５ｂは波山部１５において初めから移行部なしに構成されており、すなわち閉じた構成になっている。図示からベローズ４に対する可能な形状の多様性が明らかである。さらに、それぞれの図面の下半分に図示した、外側の帯材２および内側の帯材３の個々の巻回層により、これら巻回層を結合させるための多様な可能性を読み取れる。これには帯材２または３を対応的にプレプロファイリングすることが必要である。図１８ないし図２１は、個々の巻回層を成形技術的に継ぎ合わせまたは結合させる代わりに、熱的に互いに結合させることも可能であることを、溶接継ぎ目１４により示唆して示したものである。
【００２１】
プレプロファイリングされた２つの帯材２，３から製造された管要素１の特殊な実施形態を図２２に示す。ここでは対称的な、半径方向へ突出している外側の帯材２の細条部５ａは、その自由端により、チューブ本体を提供している内側の帯材３（このために内側の帯材３は、折畳まれた結合細条部２１により、細条部５ａにより形成される外側のベローズ４の波谷部１６を覆っている）に形成されている細条部５ｂの自由端と結合されている。外側のベローズ４は、該ベローズ４とは逆の方向に指向している内側のベローズ２２（帯材３から形成される）を閉じ込めているので、外側のベローズ４と内側のベローズ２２との対から釣鐘状の構成が得られる。本実施形態では、細条部５ａまたは５ｂの自由端は成形技術により折り畳みにより互いに結合されている。他方、波山部１５において熱的な継ぎ合わせまたは結合も可能である。ベローズ状の巻回部４または２２の釣鐘状の構成は、ほぼ同じ構造サイズで２倍の巻回数を提供し、よって管要素１の大きな可撓性および弾性を提供している。
【００２２】
いずれの実施形態においても、管要素１は１回の製造工程だけでねじ山状に巻回することで製造することができる。非常に高い細条部またはベローズ或いはベローズ状の巻回部を成形するためのロールプロファイリング方法（ロール成形方法）、成形技術的な方法であるスピニング加工法に類似した巻回方法、および成形技術的または熱的継ぎ合わせ方法（これにより細条部は互いいに気密に結合される）は、連続的な１回の工程でまたは不連続な１回の工程で行うことができる。生じた管要素１は理想的に気密であるばかりでなく、ベローズまたは巻回部が高いので極めて可撓性または弾性があり、さらに、管要素が１個の帯材または２個の帯材或いはそれ以上の帯材から単層または複層に巻回されたかどうかに関係なく、積層ガス案内を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】１つの帯材から製造される管要素またはチューブのプロファイル部分としての複数個の巻回層を示した図であって、チューブが単層のアグラッフチューブとして実施され、該アグラッフチューブに半径方向に突出する細条部が一体成形され、図の左半分においては圧縮され、図の右半分では延伸されている前記巻回層を示す図である。
【図２】図１の詳細拡大図であり、管要素の圧縮状態を示した図である。
【図３】単層のアグラッフチューブの他の実施形態の、図１に対応する図である。
【図４】単層のアグラッフチューブのさらに他の実施形態の、図１に対応する図である。
【図５】アグラッフチューブが複層に構成されている実施形態の、図１および図２に対応する図であり、図の右半分に管要素またはアグラッフチューブの圧縮状態を示した図である。
【図６】図５に対応する図で、ベローズまたは巻回部が他の幾何学的形態を備えている実施形態の図である。
【図７】１つの帯材から製造される管要素またはチューブの複数個の巻回層を示した横断面図であって、波山部に、すなわち上側に予め閉じている巻回部を備えているベローズが１つの巻回層から成形される実施形態の横断面図である。
【図８】気密な管要素またはチューブの他の可能な実施形態を圧縮状態と延伸状態とで示した横断面図であり、掛止型幾何学的形態（Ｉ）または複層の幾何学的形態（ＩＩ）を併せて示した横断面図である。
【図９】管要素またはチューブの複数個の巻回部の、中央領域で掛止した実施形態を示す横断面図であり、圧縮状態（図の上側、左半分）と延伸状態（図の上側、右半分、および図の下半分では拡大）とで示した横断面図である。
【図１０】管要素またはチューブの複数個の巻回部の、中央領域で掛止した２つのプレプロファイリングされた帯材から製造する実施形態を示す横断面図であり、圧縮状態（図の上側、左半分）と延伸状態（図の上側、右半分、および図の下半分では拡大）とで示した横断面図である。
【図１１】図９に対応する図であり、２つのプレプロファイリングされた帯材から巻回された管要素またはチューブの他の実施形態を示す図である。
【図１２】成形されたベローズまたは巻回部の細条部であって、互いにぶつかり合って半径方向外側へ指向している前記細条部の形状拘束的結合部の他の実施形態の詳細横断面図である。
【図１３】２つの帯材から製造された管要素またはチューブの複数個の巻回層であって、内側にある一方の帯材が積層状ガス案内を保証するチューブ幾何学的形態を生じさせ、他方の帯材からベローズまたは巻回部が成形されている前記巻回層の横断面図である。
【図１４】ベローズまたは巻回部の他の幾何学的形態を示す図１３に対応する図である。
【図１５】１つのチューブを他のチューブに掛止させるための他の結合部を備えた実施形態の図１３に対応する図である。
【図１６】１つの帯材を他の帯材に掛止させるための他の結合部を備えた実施形態の図１４に対応する図である。
【図１７】帯材から成形されたベローズまたは巻回部の他の幾何学的形態の図１３に対応する図である。
【図１８】１つの帯材と他の帯材とを溶接結合させた実施形態の図１３に対応する図である。
【図１９】１つの帯材と他の帯材とを溶接結合させた実施形態の図１４に対応する図である。
【図２０】溶接結合部の他の実施形態の図１８に対応する図である。
【図２１】溶接結合部の他の実施形態の図１９に対応する図である。
【図２２】２つの帯材から製造された管要素またはチューブの実施形態であって、２つの帯材から成形されたベローズまたは巻回部が互いに入り込んで一種の釣鐘構造を形成している前記実施形態の横断面図である。
【図２３】面からずれたパスで１つの帯材をプレプロファイリングするためのプロファイルロール装置の概略図である。
【国際調査報告】
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