DE102005055968A1

DE102005055968A1 - Vorrichtung zur Verbindung von zwei ineinander steckbaren Rohrleitungen

Info

Publication number: DE102005055968A1
Application number: DE102005055968A
Authority: DE
Inventors: Michael Deneke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2025-11-23
Also published as: DE102005055968B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung von zwei ineinander steckbaren Rohrleitungen, die an den zu verbindenden Endabschnitten jeweils speziell ausgeformte Konturen aufweisen, die von einem separaten Bauteil übergriffen und durch dieses Bauteil lagefixiert miteinander verbunden werden. Es wird die Aufgabe gelöst, eine solche Vorrichtung zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist, einen lediglich geringen Montageaufwand erfordert und die eine Verbindung von zwei in einem großen Toleranzbereich ausgestalteten Rohrleitungen ermöglicht. Dies wird erreicht, indem die Rohrleitung (2) mit dem im Verbindungsbereich größeren Außendurchmesser auf ihrer Mantelfläche zwei radial umlaufende Stegkonturen (4) aufweist, die mit zwei kongruenten Ausnehmungen (5) an der Innenseite eines Haltebügels (3) in Wirkverbindung bringbar sind, und wobei am Haltebügel (3) zumindest ein Vorsprung (6) ausgestaltet ist, der mit einem Vorsprung (7) an der Mantelfläche der Rohrleitung (1) mit dem im Verbindungsbereich kleineren Außendurchmesser in Wirkverbindung bringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung von zwei ineinander steckbaren Rohrleitungen, die an den zu verbindenden Endabschnitten jeweils speziell ausgeformte Konturen aufweisen, die von einem separaten Bauteil übergriffen und durch dieses Bauteil lagefixiert miteinander verbunden werden.
Für zahlreiche technische Anwendungen werden dauerhafte Strömungsverbindungen aus mehreren miteinander verbundenen Rohrleitungen benötigt, wobei diese Rohrleitungen an sich unlösbar sind und lediglich für eventuell spätere Wartungs- oder Reparaturarbeiten die Option einer lösbaren Verbindung aufweisen sollten.
Aus DE 33 14 129 A1 ist eine diesbezügliche Konstruktion für dünnwandige Blechrohre bekannt. Den benachbarten Rohrenden werden separate Blechringe mit einer äußeren Flanschkontur zugeordnet, die durch einen auf der Außenseite der Flansche abgestützten Spannring verbunden werden. Hierfür sind an einem endseitigen Umfangsabschnitt des Spannringes mehrere Stanzöffnungen oder Ösen ausgestaltet, die in ausgestanzte und heraus gespreizte Zungen eingreifen, welche am anderen endseitigen Umfangsabschnitt des Spannringes ausgestaltet sind. Diese technische Lösung erfordert allerdings einen erheblichen Bauteil-, Montage- sowie Kostenaufwand und weist den Nachteil auf, dass bei einem späteren Lösen der Verbindung die miteinander verbundenen Rohrleitungen zwangsläufig beschädigt werden.
In DE 196 51 156 A1 wird eine Verbindung für Rohrleitungen beschrieben, bei der die zu verbindenden Rohrleitungen an ihren zugeordneten Endabschnitten jeweils kongruente Ausnehmungen zur Aufnahme einer gemeinsamen Dichtung aufweisen. Diese Endabschnitte werden mit einem Spannring gegeneinander verspannt. Der Spannring ist aus zwei halbkreisförmigen Schalen zusammengefügt, die an einem Endabschnitt gelenkig miteinander verbunden sind und am anderen Endabschnitt über einen Schraubverschluss zu einer Kreiskontur geschlossen werden können. Die zwei Halbschalen, die Gelenkverbindung und die Schraubverbindung bewirken jedoch einen erheblichen Herstellungs-, Montage- und Kostenaufwand.
Aus DE 196 50 675 C2 ist eine weitere Verbindung für Rohre bekannt, die an ihren zu verbindenden Endabschnitten jeweils speziell ausgeformte Konturen aufweisen, die von einem gemeinsamen Bauteil übergriffen und lagefixiert miteinander verbunden werden. Hierbei wird ein im Querschnitt U-förmiger Spannring aus Blech verwendet, der in den Seitenflächen der U-förmigen Abschnitte nutenförmige Ausnehmungen aufweist, so dass sich der Spannring bei der Montage zunächst etwas radial aufweien und nachfolgend vollständig um den Kreisumfang der Rohre spannen lässt. An einem Endabschnitt vom Spannring ist ein tangential verlaufender Steg abgebogen, der ein Widerlager aufweist, das mit einem Rasthaken am anderen Endabschnitt des Spannringes einen Schnappverschluss bildet. Das Widerlager und der Rasthaken greifen lediglich auf einem sehr kurzen Abschnitt ineinander, so dass aufgrund der kleinen Abstützfläche die Funktionsfähigkeit dieser Verbindung zumindest bei Druck- oder Schwingungsbelastungen fragwürdig ist. Außerdem wird für die Montage eine an beiden Seiten vom Spannring angreifende Zange benötigt, die einen ausreichend freien Bauraum erfordert, der oftmals nicht verfügbar ist.
Trotz der Vielzahl bekannter Konstruktionen besteht weiterhin Entwicklungsbedarf an technischen Lösungen zur Verbindung von zwei miteinander in Wirkverbindung stehenden Rohrleitungen. Eine diesbezügliche Anwendung sind Brennkraftmaschinen mit Aufladung, bei denen unabhängig von der konkreten Ausführung zwei unter Druck stehende Kunststoffrohre im Ladeluftbereich miteinander verbunden werden müssen. Hierbei ist eine Nutzung konventioneller Verbindungen mittels Steckkupplung, Flansch, V-Bandschelle oder dergleichen aus folgenden Gründen nicht möglich:
Es sind häufig zwei Rohre miteinander zu verbinden, die sich aufgrund einer sehr langen Toleranzkette nicht definiert aneinander fügen lassen. Hierbei wird je nach Toleranzlage das eine Rohr mehr oder weniger weit über das andere Rohr gesteckt, so dass die Rohre bei einer Serienfertigung in jeweils unterschiedlichen Stecklagen zu verbinden sind. Weiterhin sind die beiden miteinander zu verbindenden Rohre am jeweils anderen Endabschnitt starr verschraubt, so dass von dieser Seite kein Toleranzausgleich möglich ist. Ferner ist oftmals kein ausreichend freier Bauraum verfügbar, um eine Verschraubung der Rohre in axialer Richtung realisieren zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verbindung von zwei ineinander gesteckten und mit Druck beaufschlagbaren Rohrleitungen zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist, einen lediglich geringen Montageaufwand erfordert und die eine Verbindung von zwei in einem großen Toleranzbereich ausgestalteten Rohrleitungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst, indem die Rohrleitung mit dem im Verbindungsbereich größeren Außendurchmesser auf ihrer Mantelfläche mindestens eine radial umlaufende Stegkontur aufweist, die mit mindestens einer kongruenten Ausnehmung an der Innenseite eines Haltebügels in Wirkverbindung bringbar ist und wobei am Haltebügel zumindest ein Vorsprung ausgestaltet ist, der mit einem Vorsprung an der Mantelfläche der Rohrleiturg mit dem im Verbindungsbereich kleineren Außendurchmesser in Wirkverbindung bringbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, deren Merkmale im Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.
Die erfindungsgemäße technische Lösung ermöglicht mit geringem Montageaufwand eine kostengünstige und unlösbare Verbindung von zwei in einem großen Toleranzbereich ausgestalteten Rohrleitungen. Diese Vorrichtung ist grundsätzlich für verschiedenartige technische Anwendungen geeignet, bei denen zylindrische Hohlkörper miteinander verbunden werden müssen. Eine bevorzugte Anwendung sind hierbei unter Druck stehende Kunststoffrohre im Ladeluftbereich einer Brennkraftmaschine.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
1 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Verbindung in Schnittdarstellung
2 die wesentlichen Bauteile bei noch nicht montiertem Haltebügel
3 die wesentlichen Bauteile bei montiertem Haltebügel
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung ist zur Verbindung von zwei Rohrleitungen 1 und 2 geeignet, die für die Montage ineinander steckbar ausgeführt sind. Diese Verbindung wird unter Nutzung eines Haltebügels 3 hergestellt, der vorzugsweise als Kunststoffspritzteil ausgestaltet ist.
Die Rohrleitung 2 hat im Verbindungsbereich einen größeren Außendurchmesser als die Rohrleitung 1. Weiterhin weist die Rohrleitung 2 auf ihrer Mantelfläche zwei radial umlaufende Stegkonturen 4 auf. Diese Stegkonturen 4 können mit zwei kongruenten Ausnehmungen 5 an der Innenseite des Haltebügels 3 in Wirkverbindung gebracht werden.
Am Haltebügel 3 ist zumindest ein Vorsprung 6 ausgestaltet ist, der mit einem Vorsprung 7 an der Mantelfläche der Rohrleitung 1 in Wirkverbindung bringbar ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind am Haltebügel 3 und an der Mantelfläche der Rohrleitung 1 jeweils zwei diesbezügliche Vorsprünge 6 bzw. 7 ausgestaltet.
Der zumindest eine Vorsprung 6 am Haltebügel 3 ist rechtwinklig zur Kreisbogenkontur des Haltebügels 3 verlaufend ausgestaltet, er verläuft also weitgehend in derselben axialen Ausrichtung wie die Rohrleitung 1 in diesem Bereich. Dieser zumindest eine Vorsprung 6 am Haltebügel 3 und der Vorsprung 7 an der Mantelfläche der Rohrleitung 1 weisen an ihren einander zugeordneten Abschnitten jeweils eine zahnförmige Struktur 61 bzw. 71 auf.
An dem zumindest einen Vorsprung 6 am Haltebügel 3 ist eine Langlochkontur 62 ausgestaltet. Weiterhin ist am zugeordneten Vorsprung 7 an der Mantelfläche der Rohrleitung 1 eine Bohrung 72 ausgestaltet. Innerhalb der Langlochkontur 62 und der Bohrung 72 ist als Verbindungselement eine Schraube abstützbar, die in der Zeichnung allerdings nicht näher dargestellt ist.
Die Rohrleitung 1 mit dem im Verbindungsbereich kleineren Außendurchmesser weist auf ihrer Mantelfläche eine radial umlaufende Ausnehmung 8 zur Aufnahme eines Dichtungselementes auf, wobei als Dichtungselement vorzugsweise ein O-Ring 9 verwendet wird.
Bei der Montage werden die beiden Rohrleitungen 1 und 2 zunächst ineinander gesteckt. Dabei ergibt sich in Abhängigkeit der jeweils konkreten Toleranzbedingungen eine vorab nicht definierbare Einbaulage.
Danach wird der Haltebügel 3 von oben aufgesetzt. Aus 2 ist diese Montageposition ersichtlich, wobei die Rohrleitungen 1 und 2 in 2 zum besseren Verständnis im Verbindungsbereich als „durchsichtbare" Bauteile dargestellt sind.
Sobald der Haltebügel 3 vollständig aufgesetzt ist, ergibt sich durch die Wirkverbindung zwischen den umlaufenden Stegkonturen 4 und den Ausnehmungen 5 ein Formschluss zwischen der Rohrleitung 2 und dem Haltebügel 3. Gleichzeitig kommen – wie aus 3 ersichtlich – die zahnförmigen Strukturen 61 und 71 der Vorsprünge 6 und 7 in Eingriff, so dass sich ein weiterer Formschluss zwischen der Rohrleitung 1 und dem Haltebügel 3 ergibt. Zum besseren Verständnis sind die Rohrleitungen 1 und 2 auch in 3 im Verbindungsbereich als „durchsichtbare" Bauteile dargestellt.
Schließlich wird noch eine kraftschlüssige Schraubverbindung geschaffen, wobei durch das Zusammenwirken von Langlochkontur 62 und Bohrung 72 der Vorsprünge 6 und 7 ein Ausgleich großer Toleranzen sowie eine dauerhafte Lagefixierung der beiden Rohrleitungen 1 und 2 zueinander möglich ist.
Eine derart ausgeführte Verbindung ist sehr kostengünstig und benötigt lediglich sehr wenig Bauraum. In einer bevorzugten Anwendung für unter Druck stehende Kunststoffrohre im Ladeluftbereich einer Brennkraftmaschine können somit beispielsweise für Temperaturen bis 150° Celsius und für Ladedrücke von 1,5 bar in einfacher Weise Verbindungen realisiert werden, indem der als preiswertes Kunststoffspritzteil ausgeführte Haltebügel 3 als Verbindungselement über die Außenkontur der Rohrleitungen 1 und 2 gesteckt und mit zwei Schrauben fixiert wird

Claims

Vorrichtung zur Verbindung von zwei ineinander steckbaren Rohrleitungen, die an den zu verbindenden Endabschnitten jeweils speziell ausgeformte Konturen aufweisen, die von einem separaten Bauteil übergriffen und durch dieses Bauteil lagefixiert miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (2) mit dem im Verbindungsbereich größeren Außendurchmesser auf ihrer Mantelfläche mindestens eine radial umlaufende Stegkontur (4) aufweist, die mit mindestens einer kongruenten Ausnehmung (5) an der Innenseite eines Haltebügels (3) in Wirkverbindung bringbar ist und wobei am Haltebügel (3) zumindest ein Vorsprung (6) ausgestaltet ist, der mit einem Vorsprung (7) an der Mantelfläche der Rohrleitung (1) mit dem im Verbindungsbereich kleineren Außendurchmesser in Wirkverbindung bringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Vorsprung (6) am Haltebügel (3) rechtwinklig zur Kreisbogenkontur des Haltebügels (3) verlaufend ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Vorsprung (6) am Haltebügel (3) und der Vorsprung (7) an der Mantelfläche der Rohrleitung (1) an ihren einander zugeordneten Abschnitten jeweils eine zahnförmige Struktur (61; 71) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zumindest einen Vorsprung (6) am Haltebügel (3) eine Langlochkontur (62) ausgestaltet ist, in der eine Schraube abstützbar ist, die mit einer Bohrung (72) am zugeordneten Vorsprung (7) an der Mantelfläche der Rohrleitung (1) in Wirkverbindung bringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Haltebügel (3) und an der Mantelfläche der Rohrleitung (1) jeweils zwei Vorsprünge (6; 7) ausgestaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebügel (3) als Kunststoffspritzteil ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (1) mit dem im Verbindungsbereich kleineren Außendurchmesser auf ihrer Mantelfläche eine radial umlaufende Ausnehmung (8) zur Aufnahme eines Dichtungselementes (9) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der radial umlaufenden Ausnehmung (8) ein O-Ring als Dichtungselement (9) zugeordnet ist.