DE10051272A1 - Schlauchverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlauchverbindung für die Druck­ luft- und Kraftstoffversorgung in Kraftfahrzeugen sowie einen Anschlagdorn für eine solche Schlauchverbindung.

Derartige Schlauchverbindungen sind aus einem z. B. aus FR 2652872 bekannten Anschlagdorn und einem darauf aufgesteckten Schlauch gebildet. Um eine axiale Fixierung des Schlauches am Anschlagdorn zu erreichen, weist dieser auf seiner Umfangs­ fläche meist mehrere radial abstehende, zum Anschlagende des Anschlagdorns sägezahnartig abgeschrägte Ringvorsprünge auf. Beim Aufschieben des aus einem elastischen Kunststoff beste­ henden Schlauches auf den Anschlagdorn wird dieser radial aufgeweitet und über die Ringvorsprünge geschoben. Durch e­ lastische Rückstellkräfte wird die Schlauchinnenwandung gegen die Umfangsfläche des Anschlagdorns und gegen den oder die Ringvorsprünge gedrückt, wodurch eine Axial- und Drehfixie­ rung des Schlauches und eine Abdichtung der Trennfuge zwi­ schen Schlauch und Anschlagdorn erreicht wird.

Diese auf den ersten Blick sehr einfach erscheinende An­ schlagtechnik birgt aber in der Praxis vor allem im Kraft­ fahrzeugbereich erhebliche Probleme in sich. Um eine ausrei­ chende Dicht- und Fixierwirkung zu gewährleisten ist eine re­ lativ hohe Flächenpressung erforderlich, die eine entspre­ chend große radiale Aufweitung des Schlauches bedingt. Dabei besteht vor allem im Bereich des oder der Ringvorsprünge die Gefahr von Weißbrüchen und Spannungsrissen. Solche Material­ schädigungen verursachen Undichtigkeiten und verringern die Festigkeit der Verbindung zwischen Schlauch und Anschlagdorn.

Hinzu kommen mechanische, thermische und chemische Beeinflus­ sungen während oft sehr langen Gebrauchsdauer eines Kraft­ fahrzeuges. Festigkeitsverringernd wirken sich schließlich noch Materialrelaxationen aus, die sich besonders bei stark aufgeweitetem Schlauch bemerkbar machen. Bei herkömmlichen Schlauchverbindungen sind radiale Aufweitungen bis auf das doppelte des ursprünglichen Innendurchmessers durchaus üb­ lich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schlauchverbindung vorzuschlagen, die über die Lebensdauer eines Fahrzeuges ge­ sehen sowohl eine mechanische Fixierung als auch eine Abdich­ tung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Schlauchverbindung der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Da­ nach wird bei einem aus LDPE, HDPE, PUR, PA-6, PA 12, PE-X (= mit Silan vernetztes Polyethylen) oder einer Mischung aus PA 6 und PE bestehenden Schlauch der Außendurchmesser des oder der Ringvorsprünge so bemessen, dass er 40 bis 85% größer ist als der Schlauchinnendurchmesser. Es hat sich gezeigt, dass innerhalb dieses Aufweitungsbereiches mit Schläuchen aus den genannten Werkstoffen eine zuverlässige mechanische Fi­ xierung und auch eine zuverlässige Abdichtung der Schlauch­ verbindung über die gesamte Lebensdauer eines Kraftfahrzeuges gewährleistet ist. Durch die vorgenommene Abstimmung zwischen Anschlagdorn und Schlauch treten keine Rißbildungen und Brü­ che beim Aufschieben des Schlauches auf. Besonders gute Er­ gebnisse werden erzielt, wenn der Außendurchmesser des bzw. der Ringvorsprünge kleiner oder gleich dem 1,8-fachen Schlau­ chinnendurchmesser ist (Anspruch 2). Schläuche werden in der Regel durch einen Extrusionsprozess hergestellt. Dabei findet eine Orientierung der Makromoleküle des Polymermaterials etwa in Schlauchlängsrichtung statt. Je größer der Orientierungs­ grad ist, desto größer ist die Gefahr von Weißbrüchen und Spannungsrissen. Vorzugsweise findet deshalb ein Material Verwendung, das eine Schrumpfung von 2 bis 6% (in Axialrich­ tung gemessen) aufweist (Anspruch 3). Die Schrumpfung, die ein Maß für den Orientierungsgrad der Makromoleküle ist, wird dadurch bestimmt, dass z. B. ein HDPE-Schlauch 1 Stunde lang auf eine unterhalb seiner Erweichungstemperatur liegende Tem­ peratur erwärmt und die während dieser Zeit auftretende Län­ genverringerung bestimmt wird. Bei der Erwärmung kehren die durch den Extrusionsvorgang gestreckten Moleküle in ihren ur­ sprünglichen ungeordneten bzw. verkürzten Zustand zurück.

Durch die Maßnahme nach Anspruch 4 wird das Aufstecken des Schlauchendes auf den Anschlagdorn erleichtert. Außerdem er­ folgt die Aufweitung des Schlauchendes in materialschonender Weise nicht plötzlich sondern allmählich. Vorzugsweise sind 2 Ringvorsprünge vorhanden, deren Durchmesser in Anschlagrich­ tung zunimmt (Anspruch 5). Eine besonders bevorzugte Ausfüh­ rungsform sieht vor, dass der erste Ringvorsprung entspre­ chend Anspruch 6 in drei Längsabschnitte unterschiedlicher Neigung unterteilt ist. Durch diese Ausgestaltung und insbe­ sondere durch den mittleren zylindrischen Abschnitt wird die Dichtwirkung erhöht. Im Hinblick auf eine verbesserte Dicht­ wirkung und ein schonendes Anschlagen (= Aufstecken des Schlauches auf den Anschlagdorn) haben sich die in den An­ sprüchen 7, 8 und 11, 12 angegebenen Neigungswinkel als vor­ teilhaft erwiesen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Anspruch 13 wird durch die scharfkantige Ausbildung des ersten Ringvorsprungs mit seinem geringeren Durchmesser eine Axialfixierung eines Schlauches bei noch vertretbarer Kerbwirkung erreicht. Der zweite Ring­ vorsprung mit seinem größeren Durchmesser hat dagegen eine abgerundete Kante, wodurch sich eine verringerte Kerbwirkung bei noch ausreichender Axialfixierung ergibt. Durch die Maß­ nahme nach Anspruch 14 ist die Aufweitung eines Schlauches an seinem Endabsschnitt verringert. Bei diesem Abschnitt eines Schlauches ist die Gefahr von Rissbildung und Weißbruch in­ folge langandauernder Dehnung besonders groß.

Durch Torsionsbeanspruchungen der Schlauchverbindung besteht die Gefahr, dass die Haftreibung zwischen Schlauch- und Dorn­ material überwunden wird und das Schlauchende sich relativ zum Anschlagdorn dreht; Undichtigkeiten können die Folge sein. Durch abgeflachte Bereiche auf der Umfangsfläche des Anschlagdorns nach Anspruch 15 wird eine Verdrehsicherung ge­ schaffen. Der Schlauchmantel legt sich nämlich formschlüssig an diese abgeflachten Bereiche an. Vorzugsweise sind die ab­ geflachten Bereiche zwischen dem dem Schlauch abgewandten En­ de des Anschlagdorns und dem zweiten Ringvorsprung angeordnet (Anspruch 16). Eine zusätzliche Drehfixierung ist durch die Ausgestaltung nach Anspruch 17 gewährleistet.

Die Erfindung wird nun anhand eines in den beigefügten Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Anschlagdorns,

Fig. 2 einen Querschnitt entsprechend der Linie 11-11 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Anschlagdorn in einer Ansicht entsprechend Fig. 1 und ein mit ihm zusammenwirkendes Schlauchen­ de.

Der in den Zeichnungen dargestellte Anschlagdorn 1 ist ein aus POM (Polyoxymethylen) gefertigter Rohrabschnitt, auf des­ sen eines Ende, nämlich auf sein Anschlagende 2 ein Schlauch 20 aufschiebbar ist. An das andere Ende ist ein sich radial nach außen erstreckender Flansch 3 angeformt, mit dem der An­ schlagdorn an einem Bauteil befestigbar ist. In dem Übergangszwickel 3a zwischen Flansch 3 und Rohrabschnitt 2 sind an zwei sich diametral gegenüberliegenden Positionen Verstei­ fungsstege 4 angeformt. Die Stege 4 erstrecken sich am Flansch radial nach außen und in Längsrichtung des Anschlagdornes (1).

Der Anschlagdorn (1) ist in unterschiedlich gestaltete Längs­ abschnitte unterteilt. An das Anschlagende 2 schließt sich zunächst ein erster Längsabschnitt an, der sich konusförmig erweitert und der einen Einführkonus 6 mit einer Neigung von 5° bildet. Dieser erleichtert das Aufschieben des Schlauches 20 und bildet eine mit der Schlauchinnenwandung 18 zusammen­ wirkende Dichtfläche. An den Einführkonus 6 schließt sich ein erster Ringvorsprung 9 an. Dieser ist in drei Längsabschnitte unterteilt, nämlich - in Anschlagrichtung 5 gesehen - in ei­ nen ersten konusförmigen Längsabschnitt 7, einen zylindri­ schen Längsabschnitt 8 und einen sich daran anschließenden zweiten konusförmigen Längsabschnitt 7a. An den ersten Ring­ vorsprung 9 schließt sich ein zweiter Ringvorsprung 12 an, wobei zwischen den Ringvorsprüngen 9, 12 ein zylindrischer Abschnitt 11 angeordnet ist. Der Ringvorsprung 12 ist im Querschnitt gesehen etwa sägezahnförmig und weist eine gleichförmig geneigte, sich zum Anschlagende 2 hin verjüngen­ de Konusfläche mit einer Neigung von 15° auf. Der Ringvor­ sprung 9 geht über eine im wesentlichen radial verlaufende Schulter 10 in den zylindrischen Längsabschnitt 11 über, der im wesentlichen den gleichen Außendurchmesser aufweist wie der zylindrische Längsabschnitt 8. Der Ringvorsprung 12 geht mit einer Radialschulter 13 in einen zylindrischen Längsab­ schnitt 14 über. Der Außendurchmesser d_a des Ringvorsprungs 12 ist größer als der Außendurchmesser d_a1 des Ringvorsprungs 9 Der Außendurchmesser 14a des Längsabschnitts 14 hat ist ge­ ringer als der Außendurchmesser 11a des Längsabschnitts 11. Auf dem Längsabschnitt 14 sind an diametral gegenüberliegen­ den Stellen zwei in der Draufsicht im wesentlichen rechteckförmige Abflachungen 15 vorhanden, die der Drehfixierung des Schlauches 20 dienen. Eine zusätzliche Drehfixierung ist da­ durch erreicht, dass sich die Stege 4 mit einem schräg zur Umfangsfläche des Längsabschnitts 14 verlaufenden Abschnitt 21 soweit in Axialrichtung erstrecken, dass sie in dieser Richtung mit den Abflachungen 15 überlappen.

Beim Aufschieben des Schlauches 20 auf den Anschlagdorn 1 wird dessen Ende zunächst nur langsam radial erweitert. Am Ende der Aufsteckbewegung ist die Stirnseite 16 des Schlau­ ches 20 an der in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 17 gekenn­ zeichneten Stelle angeordnet. Das Schlauchende 22 umfasst mit seiner Innenwandung 18 die Außenumfangsfläche des Abschnittes 14 und liegt auch an den Abflachungen 15 an. Der Ringvor­ sprung 12 hat den größten Durchmesser und weitet daher den Schlauch am meisten auf. Der Durchmesser d_a des Ringvorsprun­ ges 12 ist so bemessen, dass er in einem Bereich des 1,4- bis 1,85-fachen des Schlauchinnendurchmessers d_i liegt. Der An­ schlagdorn 1 und der Schlauch 20 sind in Fig. 3 im Maßstab 10 : 1 dargestellt. Der Innendurchmesser d_i des Schlauches 20 beträgt 2,3 mm. Der Durchmesser d_a beträgt dagegen 4,1 und ist damit um den Faktor 1,78 größer als der Innendurchmesser d_i des Schlauches 20. Der Schlauch 20 und der größte Ringvor­ sprung 12 sind also so aufeinander abgestimmt, dass der Schlauch im aufgesteckten Zustand um ca. 80% radial erweitert ist. Das verwendete Schlauchmaterial nämlich HDPE, LDPE, PA- 6, PA-12, oder eine Mischung aus PA-6 und PE gewährleistet bei einer solchen radialen Aufweitung eine zuverlässige axia­ le Fixierung des Schlauches 20 am Anschlagdorn 1, ohne dass Rißbildungen und Brüche bei Anschlagen oder spä­ ter auftreten. Die Kante 19 des Ringvorsprunges 12 ist abge­ rundet, wodurch dessen Kerbwirkung an der Schlauchinnenwan­ dung verringert ist. Die Kante 19a des sich weniger weit ra­ dial erstreckende Ringvorsprungs 9 ist dagegen spitz bzw. keilförmig ausgebildet, was sich günstig auf die Axialfixie­ rung des Schlauches 3 auswirkt.

Bezugszeichenliste

1

Anschlagdorn

2

Anschlagende

3

Flansch

3

a Übergangszwickel

4

Versteifungssteg

5

Aufsteckrichtung

6

Einführkonus

7

Längsabschnitt

8

Zylindrischer Längsabschnitt

9

Ringvorsprung

10

Radialschulter

11

Längsabschnitt

11

a Durchmesser

12

Ringvorsprung

13

Radialschulter

14

Zylindrischer Längsabschnitt

14

a Durchmesser

15

Abflachung

16

Stirnseite

17

Stelle

18

Innenwandung

19

Kante

20

Schlauch

21

Abschnitt

22

Schlauchende

Claims (18)

1. Schlauchverbindung für die Druckluft- oder Kraftstoff­ versorgung in Kraftfahrzeugen, die aus einem Anschlag­ dorn (1) mit wenigstens einem aus seiner Umfangsfläche radial vorstehenden Ringvorsprung (12) und einem auf den Anschlagdorn aufgesteckten Schlauch (3) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch aus LDPE, HDPE, PUR, PA-6, PE-X, PA-12 oder einer Mischung aus PA- 6 und PE besteht und dass der Außendurchmesser (d_a)des wenigstens einen Ringvorsprunges (12) 40% bis 85% grö­ ßer ist als der Schlauchinnendurchmesser d_i.

2. Schlauchverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass der Außendurchmesser (d_a) des Ringvorsprungs (12) maximal 80% größer ist als der Schlauchinnendurch­ messer (d_i)

3. Schlauchverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Schlauchmaterial eine Schrumpfung von max. 2 bis 6% in axialer Richtung aufweist.

4. Anschlagdorn für eine Schlauchverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dessen in einen Schlauch einsteckbares Anschlagende (2) gegen die Anschlagrichtung (5) unter Bildung eines Einführko­ nusses (6) verjüngt ist.

5. Anschlagdorn nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zwei Ringvorsprünge (9, 12), deren Durchmesser (d_a, d_a1) in An­ schlagrichtung (5) zunimmt.

6. Anschlagdorn nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der sich an den Einführkonus (2) an­ schließende erste Ringvorsprung (9) - in Anschlagrich­ tung (5) gesehen - in einen ersten, sich konusförmig er­ weiternden Längsabschnitt (7), einen zylindrischen Längsabschnitt (8) und einen zweiten sich konusförmig erweiternden Längsabschnitt (7a) untergliedert ist.

7. Anschlagdorn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Längsabschnitt (7, 7a) jeweils eine um 12° bis 18° geneigte Konusfläche aufweisen.

8. Anschlagdorn nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Konusfläche 15° beträgt.

9. Anschlagdorn nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und zweiten Ringvorsprung (9, 12) ein zylindrischer Längsabschnitt (11) vorhanden ist.

10. Anschlagdorn nach einem der Ansprüche 4 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, dass der zweite Ringvorsprung (12) eine einzige Konusfläche aufweist.

11. Anschlagdorn nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, dass die Konusfläche eine Neigung von 12 bis 18° hat.

12. Anschlagdorn nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, dass die Konusfläche eine Neigung von 15° hat.

13. Anschlagdorn nach einem der Ansprüche 4 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, dass die Kante (19a) des ersten Ringvorsprungs (9) spitz und die Kante (19) des zweiten Ringvorsprungs (12) abgerundet ist.

14. Anschlagdorn nach einem der Ansprüche 4 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, dass sich an den zweiten Ringvor­ sprung (12) ein zylindrischer Längsabschnitt (14) an­ schließt, dessen Durchmesser (14a) kleiner ist als der Durchmesser (11a) des sich zwischen den Ringvorsprüngen (9, 12) befindlichen Längsabschnitts (11).

15. Anschlagdorn nach einem der Ansprüche 4 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, dass die Umfangsfläche des An­ schlagdorns (1) wenigstens eine Abflachung (15) auf­ weist.

16. Anschlagdorn nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, dass die wenigstens eine Abflachung (15) auf dem sich in Anschlagrichtung (2) an den zweiten Ringvor­ sprung (12) anschließenden Längsabschnitt (14) angeord­ net ist.

17. Anschlagdorn nach einem der Ansprüche 4 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, dass an das dem Anschlagende (2) gegenüberliegenden Ende ein sich radial erstreckender Flansch (3) angeformt ist, wobei in dem Übergangszwickel (3a) zwischen dem Flansch (3) und dem sich daran an­ schließenden Längsabschnitt (14) wenigstens ein Verstei­ fungssteg (4) angeformt ist, der sich mit einem schräg zur Umfangsfläche des Längsabschnittes (14) verlaufenden Abschnitt (21) soweit in Axialrichtung erstreckt, dass er sich mit der Abflachung (15) überlappt.

18. Anschlagdorn nach einem der Ansprüche 4 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, dass er aus POM besteht.