DE102004056600A1

DE102004056600A1 - Anordnung zur Verbindung von fluidführenden Baugruppen

Info

Publication number: DE102004056600A1
Application number: DE200410056600
Authority: DE
Inventors: Stefan Tölle
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2006-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verbindung von fluidführenden Baugruppen. Es wird die Aufgabe gelöst, eine solche Anordnung mit geringem Bauteil-, Kosten- und Montageaufwand zu realisieren. Dies wird erreicht, indem ein Einführteil als ein die erste Rohrleitung (1) aufnehmender Stopfen (3) ausgestaltet ist, der mit dem zur ersten Rohrleitung (1) entgegengesetzt angeordneten Abschnitt in eine Öffnung in der zweiten Rohrleitung oder im Fluidbehälter (2) einführbar ist und der an dem der ersten Rohrleitung (1) zugeordneten Abschnitt mindestens eine Lasche (4) aufweist, wobei die Außenkontur der Lasche(n) (4) größer ist als der Querschnitt der Öffnung in der zweiten Rohrleitung oder im Fluidbehälter (2), wobei an der Außenkontur der zweiten Rohrleitung oder des Fluidbehälters (2) ein Rastvorsprung (5) ausgestaltet ist und wobei die Lasche(n) (4) durch Verschwenken der ersten Rohrleitung (1) in den freien Bauraum zwischen der Außenkontur der zweiten Rohrleitung oder des Fluidbehälters (2) und dem zugeordneten Rastvorsprung (5) bewegbar ist (sind).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verbindung von fluidführenden Baugruppen, insbesondere zur Verbindung einer ersten fluidführenden Rohrleitung mit einer zweiten fluidführenden Rohrleitung oder mit einem Fluidbehälter, wobei der ersten Rohrleitung im Bereich ihrer Mündungsöffnung ein im wesentlichen zylindrisches Einführteil zugeordnet ist, das mindestens einen Verriegelungsvorsprung aufweist, der vom Einführteil ausgehend radial nach außen verlaufend angeordnet ist, wobei die erste Rohrleitung im Montageprozess zunächst in eine in der zweiten Rohrleitung oder im Fluidbehälter ausgestaltete Öffnung eingeführt und nachfolgend derart verschwenkt wird, dass der Verriegelungsvorsprung formschlüssig mit einer als Arretierung wirkenden Baugruppe in Wirkverbindung gelangt.
Für zahlreiche technische Anwendungen sind Verbindungen einer fluidführenden Rohrleitung mit einer weiteren fluidführenden Rohrleitung oder mit einem Fluidbehälter notwendig. Diesbezügliche Verbindungen können beispielsweise als Schweiß-, Löt- oder Pressverbindung dauerhaft ausgestaltet werden. Sofern hingegen für spätere Wartungs- oder ähnliche Arbeiten eine lösbare Verbindung zweckmäßig ist, werden überwiegend Schraubverbindungen ausgestaltet. Diese ermöglichen gegenüber materialfesten Dauerverbindungen oftmals auch eine bessere Handhabung bei der Erstmontage.
Verbindungen mit Verschraubung erfordern jedoch neben den ohnehin notwendigen Schrauben die Ausgestaltung von Gewindestrukturen zur Aufnahme der Schrauben sowie oftmals eine Verwendung zusätzlicher Bauteile (zum Beispiel Laschen) zur Lagefixierung der zu verbindenden Rohrleitungen bzw. Fluidbehälter. Gleichzeitig wird für das Fügen von Schraube, Gewindekontur und gegebenenfalls weiteren Bauteilen eine nicht unerhebliche Montagezeit benötigt. Folglich sind Schraubverbindungen zumindest bei einer Serienfertigung in großen Stückzahlen ein erheblicher Kosten- und Zeitfaktor. Deshalb wird – sofern dies aufgrund der Einsatzbedingungen möglich ist – zunehmend eine Anwendung von Baugruppen angestrebt, die lediglich durch eine Lageänderung dieser Baugruppe eine wirksame Verbindung zwischen zwei fluidführenden Rohrleitungen oder ähnlichen Objekten ermöglichen.

Bei einer diesbezüglichen technischen Lösung gemäß EP 0 519 800 A1 sind im Gehäuse eines Wärmetauschers zwei Durchbrüche ausgestaltet, denen jeweils eine Rohrleitung zugeordnet wird. Bei dieser sog. Bajonettverbindung weisen die Rohrleitungen an ihrem Ende jeweils einen Verriegelungsvorsprung auf, der radial nach außen vorsteht. Bei der Montage wird zunächst die erste Rohrleitung, an der eine zusätzliche Verriegelungsplatte für die zweite Rohrleitung angeordnet ist, in eine Position gebracht, in welcher der Verriegelungsvorsprung durch den Durchbruch im Gehäuse geführt werden kann. Danach wird diese Rohrleitung um 90° verschwenkt, so dass der Verriegelungsvorsprung aus der Kontur des Durchbruchs verlagert wird und an der Innenseite der Gehäusewand anliegt.

Nunmehr wird die zweite Rohrleitung ebenfalls in eine Position gebracht, in welcher der Verriegelungsvorsprung durch den Durchbruch im Gehäuse geführt werden kann. Nachfolgend wird diese zweite Rohrleitung um 90° verschwenkt, so dass auch hier der Verriegelungsvorsprung aus der Kontur des Durchbruchs verlagert wird und an der Innenseite der Gehäusewand anliegt. Durch die Schwenkbewegung wird gleichzeitig ein weiterer Vorsprung, der ebenfalls an der zweiten Rohrleitung ausgestaltet ist, in einen freien Bauraum innerhalb der mit der ersten Rohrleitung verbundenen Verriegelungsplatte geführt. Somit wird mit einer derartigen Konstruktion, die gemäß den Darlegungen in der Druckschrift EP 0 519 800 A1 vorzugsweise für Ölkühler von Brennkraftmaschinen vorgesehen ist, mit geringem Montageaufwand und geringer Montagezeit eine fluiddichte Verbindung ohne Verwendung von Schraub- bzw. Gewindeverbindungen erreicht. Nachteilig sind allerdings die aufwendige geometrische Kontur der Durchbrüche und die Verwendung einer zusätzlichen Verriegelungsplatte, die letztlich erhebliche Herstellungskosten bewirken. Weiterhin wird ausreichend freier Bauraum benötigt, um die in den Durchbruch eingeführten Rohrleitungen jeweils um 90° zu verschwenken. Dies kann insbesondere bei kompakt gestalteten Brennkraftmaschinen Probleme ergeben, weil hier oftmals sehr wenig freier Bauraum verfügbar ist.

Aus EP 0 936 395 B1 ist eine Bajonettkupplung bekannt, bei der eine erste fluidführende Rohrleitung ein im wesentlichen zylindrisches Einführteil aufweist, das in einem Abstand von seinem axialen Ende mindestens einen nach außen vorstehenden Verriegelungsvorsprung aufweist. In der zweiten Rohrleitung bzw. in dem mit der ersten Rohrleitung zu verbindenden Fluidbehälter ist eine Einführöffnung mit einer Hinterschneidung ausgestaltet, der verschiedenartige Kappenstrukturen zugeordnet werden können. Unabhängig von der jeweils konkreten Kontur der Kappe wird das Einführteil zunächst in eine Position gebracht, in welcher der Verriegelungsvorsprung durch den Durchbruch der Einführöffnung geführt werden kann. Danach wird die aufzunehmende Rohrleitung mit dem Verriegelungsvorsprung um 90° verschwenkt, so dass der Verriegelungsvorsprung aus der Kontur des Durchbruchs verlagert wird und an der Innenseite der Hinterschneidung anliegt. Folglich wird mit geringem Montageaufwand und geringer Montagezeit eine fluiddichte Verbindung ohne Verwendung von Schraub- bzw. Gewindeverbindungen erreicht. Nachteilig ist allerdings der Aufwand durch die notwendige Ausgestaltung einer Hinterschneidung in der zweiten Rohrleitung bzw. im Fluidbehälter sowie die zusätzlich notwendige Kappe. Gleichzeitig erfordert auch diese Konstruktion einen relativ großen Bauraum, um die anzukoppelnde Rohrleitung innerhalb der Einführöffnung um 90° zu verschwenken.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, die mit geringem Bauteil-, Kosten- und Montageaufwand eine Verbindung zwischen einer ersten fluidführenden Rohrleitung und einer weiteren fluidführenden Rohrleitung oder einem Fluidbehälter ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem ein Einführteil als ein die erste Rohrleitung aufnehmender Stopfen ausgestaltet ist, der mit dem zur ersten Rohrleitung entgegengesetzt angeordneten Abschnitt in eine Öffnung in der zweiten Rohrleitung oder im Fluidbehälter einführbar ist und der an dem der ersten Rohrleitung zugeordneten Abschnitt mindestens eine Lasche aufweist, wobei die Außenkontur der Lasche(n) größer ist als der Querschnitt der Öffnung in der zweiten Rohrleitung oder im Fluidbehälter, wobei an der Außenkontur der zweiten Rohrleitung oder des Fluidbehälters ein Rastvorsprung ausgestaltet ist und wobei die Lasche(n) durch Verschwenken der ersten Rohrleitung in den freien Bauraum zwischen der Außenkontur der zweiten Rohrleitung oder des Fluidbehälters und dem zugeordneten Rastvorsprung bewegbar ist. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, deren technische Merkmale und Funktionen im Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist für zahlreiche technische Anwendungen geeignet, bei denen fluidführende Baugruppen miteinander in Verbindung stehen. Eine bevorzugte Anwendung sind Brennkraftmaschinen, wobei diese Anordnung beispielsweise für die Rücklaufleitung aus einem Ausgleichsbehälter für das Kühlmittel verwendet werden kann.

Unabhängig vom konkreten Einsatzfall wird mit wenigen Bauteilen eine Verbindung geschaffen, die eine hohe Funktionssicherheit aufweist und sowohl bei der Erstmontage als auch bei eventuell späteren Wartungsarbeiten einen geringen Montageaufwand ohne Werkzeuge erfordert. Durch die Ausgestaltung der für die formschlüssige Befestigung notwendigen Elemente an den Außenkonturen der fluidführenden Baugruppen wird neben einer Kostenreduzierung bei der Herstellung als weiterer Vorteil eine verminderte Bauhöhe realisiert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
1 eine Rohrleitung und eine weitere fluidführende Baugruppe vor der Montage
2 die in 1 gezeigten Baugruppen nach dem Einführen der Rohrleitung bei beginnender Schwenkbewegung
3a die Anordnung gemäß 2 bei weiter fortgesetzter Schwenkbewegung
3b ein Detail aus 3a
4a die Anordnung gemäß 3a nach Abschluss der Schwenkbewegung
4b ein Detail aus 4a
5 die Position gemäß 4a aus einer anderen Ansicht
6 eine Ansicht gemäß 5 nach Abschluss der Montage
In der Zeichnung ist eine Anordnung zur Verbindung von zwei fluidführenden Baugruppen dargestellt. Dabei ist die erste Baugruppe eine fluidführende Rohrleitung 1. Die zweite Baugruppe kann ebenfalls eine Rohrleitung sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese zweite Baugruppe jedoch ein Teil eines Fluidbehälters 2. Eine solche Anordnung ist beispielsweise für Brennkraftmaschinen relevant, wobei die Rohrleitung 1 dann eine Rücklaufleitung aus einem Ausgleichsbehälter für das Kühlmittel sein könnte, über die das Kühlmittel in einen Behälter 2 zurückströmt.
Unabhängig vom konkreten Anwendungsfall wird der Rohrleitung 1 im Bereich ihrer Mündungsöffnung ein im wesentlichen zylindrisches Einführteil zugeordnet, das als ein diese Rohrleitung 1 aufnehmender Stopfen 3 ausgestaltet ist. Der Stopfen 3 wird mit seinem Abschnitt, der entgegengesetzt zur Rohrleitung 1 angeordnet ist, in eine Öffnung im Fluidbehälter 2 eingeführt. Die entsprechende Bewegungsrichtung ist in 1 mit einem Pfeil stilisiert.
Der Stopfen 3 weist an seinem Abschnitt, welcher der Rohrleitung 1 zugeordnet ist, eine Lasche 4 auf. Die Außenkontur dieser Lasche 4 ist größer als der Querschnitt der Öffnung im Fluidbehälter 2. Demzufolge begrenzt die Lasche 4 die Bewegung der Rohrleitung 1 in Richtung des Fluidbehälters 2. Die Rohrleitung 1 wird soweit in die Öffnung des Fluidbehälters 2 eingeschoben, bis die Lasche 4 auf der Außenkontur des Fluidbehälters 2 aufliegt. Sobald diese Stellung erreicht ist, kann die Rohrleitung 1 gemäß 2 verschwenkt werden, wobei die entsprechende Bewegungsrichtung auch hier mit Pfeilen stilisiert ist.
An der Außenkontur vom Fluidbehälter 2 ist ein Rastvorsprung 5 ausgestaltet. Mit zunehmendem Verschwenken der Rohrleitung 1 – siehe 3a und 3b – wird die mit der Rohrleitung 1 über den Stopfen 3 gekoppelte Lasche 4 zunehmend in Richtung des freien Bauraums zwischen der Außenkontur von Fluidbehälter 2 und Rastvorsprung 5 bewegt. In 4a und 4b ist die Endstellung erreicht, zwischen der fluidführenden Rohrleitung 1 und dem Fluidbehälter 2 besteht nunmehr eine formschlüssige Verbindung.
Die Funktionssicherheit dieser Strömungsverbindung wird weiter verbessert, sofern dem Stopfen 3 im Übergangsbereich zum Fluidbehälter 2 eine Dichtung 6 zugeordnet wird. Hierfür wird gemäß 1 beispielsweise ein umlaufender O-Ring 6 verwendet.
Weiterhin wird die Funktionssicherheit der Strömungsverbindung verbessert, sofern die fluidführende Rohrleitung 1 nach Abschluss der Schwenkbewegung mit einer zusätzlichen Lasche 7 an einer weiteren Baugruppe 8 abgestützt wird. Es versteht sich, dass hierfür unter Beachtung der jeweils konkreten Einbaubedingungen eine Baugruppe 8 genutzt werden sollte, die ohnehin benachbart zum Konturverlauf der Rohrleitung 1 angeordnet ist. Dabei ist es für eine gute Lagefixierung der Rohrleitung 1 zweckmäßig, wenn die Lasche 8 eine solche Kontur aufweist, die weitgehend der Außenkontur des zugeordneten Abschnitts der Rohrleitung 1 entspricht. Die Lasche 7 kann mit einer Schraubverbindung 9 an der Baugruppe 8 abgestützt werden. Diesbezügliche Montageschritte sind aus 5 und 6 ersichtlich.
Im Montageprozess wird die Rohrleitung 1 somit zunächst über den Stopfen 3 in eine Öffnung im Fluidbehälter 2 eingeführt und nachfolgend derart verschwenkt, dass die Lasche 4 formschlüssig mit dem als Arretierung wirkenden Rastvorsprung 5 in Wirkverbindung gelangt. Aus dem Bewegungsablauf zwischen 3a und 4a wird ersichtlich, dass die Rohrleitung 1 lediglich um einen Winkel von annähernd 45° verschwenkt werden muss, um eine lagestabile Montagelage zu erreichen. Gegenüber den ansonsten üblichen Schwenkbewegungen von 90° wird somit ein wesentlich kleinerer Montageraum benötigt. Nachfolgend wird die ohnehin erreichte Funktionssicherheit durch die zusätzliche Abstützung der Rohrleitung 1 mittels der Lasche 7 an der Baugruppe 8 weiter erhöht.

1: Rohrleitung
2: Fluidbehälter
3: Stopfen
4: Lasche (am Stopfen)
5: Rastvorsprung (am Fluidbehälter)
6: Dichtung/O-Ring
7: Lasche für Kontur der Rohrleitung
8: Baugruppe zur Abstützung der Lasche 7
9: Schraubverbindung

Claims

Anordnung zur Verbindung von fluidführenden Baugruppen, insbesondere zur Verbindung. einer ersten fluidführenden Rohrleitung mit einer zweiten fluidführenden Rohrleitung oder mit einem Fluidbehälter, wobei der ersten Rohrleitung im Bereich ihrer Mündungsöffnung ein im wesentlichen zylindrisches Einführteil zugeordnet ist, das mindestens einen Verriegelungsvorsprung aufweist, der vom Einführteil ausgehend radial nach außen verlaufend angeordnet ist, wobei die erste Rohrleitung im Montageprozess zunächst in eine in der zweiten Rohrleitung oder im Fluidbehälter ausgestaltete Öffnung eingeführt und nachfolgend derart verschwenkt wird, dass der Verriegelungsvorsprung formschlüssig mit einer als Arretierung wirkenden Baugruppe in Wirkverbindung gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass das Einführteil als ein die erste Rohrleitung (1) aufnehmender Stopfen (3) ausgestaltet ist, der mit dem zur ersten Rohrleitung (1) entgegengesetzt angeordneten Abschnitt in eine Öffnung in der zweiten Rohrleitung oder im Fluidbehälter (2) einführbar ist und der an dem der ersten Rohrleitung (1) zugeordneten Abschnitt mindestens eine Lasche (4) aufweist, wobei die Außenkontur der Lasche(n) (4) größer ist als der Querschnitt der Öffnung in der zweiten Rohrleitung oder im Fluidbehälter (2), wobei an der Außenkontur der zweiten Rohrleitung oder des Fluidbehälters (2) ein Rastvorsprung (5) ausgestaltet ist und wobei die Lasche(n) (4) durch Verschwenken der ersten Rohrleitung (1) in den freien Bauraum zwischen der Außenkontur der zweiten Rohrleitung oder des Fluidbehälters (2) und dem zugeordneten Rastvorsprung (5) bewegbar ist (sind).
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stopfen (3) an seinem Abschnitt, der in die Öffnung in der zweiten Rohrleitung oder im Fluidbehälter (2) einführbar ist, eine Dichtung (6) zugeordnet wird.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (6) als umlaufender O-Ring ausgestaltet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rohrleitung (1) nach erfolgter Verschwenkung mittels einer zusätzlichen Lasche (7) an einer Baugruppe (8) abgestützt wird, die benachbart zum Konturverlauf der ersten Rohrleitung (1) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasche (7) an ihrem der ersten Rohrleitung (1) zugeordneten Abschnitt eine Kontur aufweist, die weitgehend der Außenkontur dieser Rohrleitung (1) entspricht
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasche (7) mittels Schraubverbindung (9) an der Baugruppe (8) abgestützt wird.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung an Brennkraftmaschinen angewendet wird.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rohrleitung (1) eine Rücklaufleitung aus einem Ausgleichsbehälter für das Kühlmittel der Brennkraftmaschine ist und in einen Behälter (2) für das Kühlmittel mündet.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rohrleitung (1) nach Einführen des Stopfens (3) in die Öffnung des Behälters (2) für das Kühlmittel um einen Winkel von annähernd 45° in eine Montagelage verschwenkt wird, in der sie mittels Lasche (7) und Schraubverbindung (9) abgestützt wird.