DE102007037387A1

DE102007037387A1 - Verbindungseinheit

Info

Publication number: DE102007037387A1
Application number: DE102007037387A
Authority: DE
Inventors: Michael Metzger; Jens Gusek
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2006-08-16
Filing date: 2007-08-08
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2027-08-09
Also published as: DE102007037387B4

Abstract

Um bei einer Rastverbindungseinheit, die zum einen wenigstens eine Muffe (20, 30) mit einer Außenwandung (21, 31) mit wenigstens einer Rastausnehmung (22) und zum anderen ein blasgeformtes Kunststoffrohrelement (10) mit einem Einsteckende (11) aufweist, das an seinem Außenumfang wenigstens mit einem Rastvorsprung (14) zum Eingriff mit der Rastausnehmung (22) versehen ist, eine weitgehende Luftdichtigkeit sowie reproduzierbare Abzugskräfte an einer Rastverbindung zu erzielen, ist vorgesehen, innerhalb der Außenwandung (21) der Muffe (20, 30) wenigstens zwei Führungssegmente (25, 35) anzuordnen, deren Außenseite jeweils um die Wandstärke des Einsteckendes (11) des Kunststoffrohrelementes (10) versetzt zur Innenseite der Muffe (20, 30) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinheit wenigstens umfassend eine Muffe mit wenigstens einer Rastausnehmung und ein blasgeformtes Kunststoffrohrelement mit einem Einsteckende, das an seinem Außenumfang wenigstens einen Rastvorsprung zum Eingriff mit der Rastausnehmung aufweist.
Blasgeformte Kunststoffrohrelemente sind auch über größere Länge mit anspruchsvollen Geometrien einfach herstellbar, beispielsweise kann der Verlauf der Rohrachse abknicken oder es kann der Rohrmantel als Wellrohr ausgebildet werden. Damit sind über das Blasformverfahren z.B. Kunststoffrohrelemente herzustellen, die als Luftleitungskanal zwischen Ansaugtrakt und Luftfiltergehäuse für Fahrzeuge mit Brennkraftmaschinen dienen. Blasgeformte Bauteile haben allerdings den Nachteil, dass nur die Geometrie der Außenhaut durch die Form bestimmt werden kann, wohingegen die Wandstärke der Außenhaut beim Blasformen zwar in bestimmten Toleranzgrenzen gehalten werden kann, aber doch so weit gestreut ist, dass bei Rastverbindungseinheiten der eingangs genannten Art wegen möglicher Einfallstellen der Rohrmantel nicht überall am Mantel der Muffe anliegt und aufgrund der Streuung der Wanddicke Rastverbindungen teilweise zu locker sind, teilweise aber wegen Übermaßen auch gar nicht herzustellen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Rastverbindungseinheit der eingangs genannten Art eine weitgehende Luftdichtigkeit sowie reproduzierbare Abzugskräfte an der Rastverbindung zu erzielen.
Diese Aufgabe wird durch eine Rastverbindungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 gelöst.
Bei der ersten Ausführungsform nach Anspruch 1 liegen die Führungssegmente innen und drücken gegen eine Außenwandung der Muffe.
Durch die Führungssegmente wird der Rohrmantel unterstützt. Bereiche der Rohrwandung des blasgeformten Teils, die evtl. beim Abkühlen eingefallen sind, werden an die Muffenwand angelegt, so dass Leckströmungen im Bereich der Rastverbindungseinheit minimiert werden. Die Montage ist durch die innere Führung mittels der Führungssegmente erleichtert, insbesondere, wenn die Führungssegmente in axialer Richtung über eine Außenkante der Muffe hinausragen.
Bei größeren Weiten der Rohrverbindung und/oder bei gestreckten Querschnitten ist es vorteilhaft, wenn die Rohrwandung voll umfänglich dadurch abgestützt ist, dass entlang des gesamten Umfangs der Muffe Führungsseg mente angeordnet sind, die in Umfangsrichtung durch Schlitze wenigstens über einen Teil ihrer Höhe voneinander getrennt sind. Die durch die Schlitze bewirkte Trennung in einzelne Führungssegmente erlaubt ein individuelles Ausfedern und damit einen Ausgleich lokaler Wanddickentoleranzen der Rohrwandung.
Vorzugsweise schließen sich die Führungssegmente an den Innenrand eines Muffenspiegels an, das heißt, sie erstrecken sich in Verlängerung der Wand des Rohrstutzens, auf dem die Muffe ausgebildet ist. Es entsteht so ein nahtloser Übergang von der muffenseitigen Rohrinnenwand auf die Führungssegmente. Ein Strömungshindernis wird damit vermieden.
Bevorzugt sind die Führungssegmente an ihrer zur Innenseite der Muffe gewandten Oberfläche jeweils mit wenigstens einem Vorsprung versehen, insbesondere in Form einer Keilrippe, die am Muffenspiegel ansetzt. Das Einsteckende des Kunststoffrohrelements gleitet auf die Rippe auf und wird von innen gegen den Muffenspiegel gepresst, wodurch die Dichtigkeit der Rastverbindungseinheit erhöht wird.
Um eine sichere Verschnappung zu bewirken, sind mehrere symmetrisch am Umfang verteilte Rastverbindungsstellen vorteilhaft. Um an der insbesondere durch Kunststoff-Spritzgießen hergestellten Muffe Bindenähte und damit Beeinträchtigungen der Festigkeit zu vermeiden, sind die Rastausnehmungen bevorzugt über eine kleinere Umfangslänge ausgebildet und paarweise mit einem dazwischen liegenden Zwischensteg angeordnet. Lange Fließwege in dünne Kantenbereiche jenseits der Rastausnehmungen werden somit vermieden.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, das Einsteckende an seinem Außenumfang mit wenigstens einem Anschlagelement zu versehen, das bei der Herstellung der Rastverbindung entweder bis vor die Außenkante der Muffe stößt oder das in eine randsseitige Ausnehmung der Muffe eingreift. Auf diese Weise erhält der Monteur eine visuelle Kontrolle, über die er sich vergewissern kann, dass das Einsteckende und die Muffe lagerichtig ineinander und vollständig ineinander gesteckt sind und die Rastverbindungen hergestellt sind.
Eine weitere Weiterbildung sieht vor, die Muffe wenigstens teilweise mit einem Einsteckkragen zu umgeben, der Rastvorsprünge und/oder Rastausnehmungen aufweist. Es kann somit eine Rastverbindungseinheit aus der Muffe und dem Einsteckende des Kunststoffrohrelements vorgefertigt werden. Etwaige durch den Blasformherstellungsprozess des Kunststoffrohrelements bedingte Toleranzen werden mittels der Muffe ausgeglichen. Bei einer Luftleitung für einen Verbrennungsmotor beispielsweise stellt der Lieferant beim Fügen von Muffe und Einsteckende sicher, dass eine weitgehend luft dichte Verbindung hergestellt wird, die mit hohen Abzugskräften belastbar ist. Soweit lokale Verdickungen des Blasformteils auf die Keilrippen aufgeschoben werden müssen, erfordert dies hohe Kräfte, die auf Seiten des Lieferanten maschinell aufgebracht werden können. Der Weiterverarbeiter hingegen erhält mit dem Einsteckkragen der Muffe, bei der es sich insbesondere um ein Kunststoff-Spitzgießteil handelt, ein präzise gefertigtes Anschlusselement, das ohne große Kraftanstrengung leicht in kompatible Gegenstücke eingeclipst und wieder daraus gelöst werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen jeweils in perspektivischer Ansicht:
1 ein Einsteckende eines Kunststoffrohrelements;
2 eine erste Muffe an einem Luftfiltergehäuse;
3 ein Detail der Muffe;
4 eine erste Rastverbindungseinheit im Schnitt;
5 die erste Rastverbindungseinheit von außen;
6 eine zweite Rastverbindungseinheit von außen; und
7 eine zweite Muffe.
1 zeigt den Endbereich eines als Blasformteil hergestellten Kunststoffrohrelements 10, der als Einsteckende 11 ausgebildet ist. Das Einsteckende 11 ist gegenüber den sich anschließenden Abschnitten 13 des Kunststoff rohrelements 10 mit glatter Wandung erweitert. Wellrohrabschnitte 15 sind im Kunststoffrohrelement 10 vorgesehen, um das Kunststoffrohrelement 10 bei der Montage beschädigungsfrei verbiegen zu können und um evtl. geometrische Abweichungen im Kunststoffrohrelement selbst und/oder in den zu verbindenden Einheiten ausgleichen zu können.
Das Kunststoffrohrelement 10 und das Einsteckende 11 besitzen einen Querschnitt, der in etwa viereckig ist, wobei die Seitenkanten jeweils für sich gewölbt sind und mit engen Radien in den Eckbereich aneinander stoßen. An den kurzen Außenseiten sind Rastvorsprünge 14 eingeformt. An der langen Oberseite ist ein stegförmiges Anschlagelement 12 ausgebildet.
2 zeigt eine Muffe 20 zur Aufnahme des Einsteckendes 11. Die Muffe 20 ist hier als Abschluss eines Rohrstutzens 29 vorgesehen, welcher in einem Luftfiltergehäuse 3 mündet.
An seinem Außenumfang besitzt die Muffe 20 eine Außenwandung 21, die nur an einzelnen Rastausnehmungen 22 durchbrochen ist. Um die Festigkeit des Umgebungsbereichs der Rastausnehmungen zu erhöhen und um beim Spritzgießen Bindenähte zu vermeiden, sind nicht einzelne große Rastausnehmungen vorgesehen, sondern paar- oder gruppenweise angeordnete Einzel-Rastausnehmungen 22 ausgebildet, welche durch Zwischenstege 23 voneinander getrennt sind.
Die Außenwandung 21 besitzt an ihrer Oberseite im Kantenbereich noch eine rücksprungförmige, nach vorn offene Ausnehmung 24.
Im Inneren sind zungenartig von einem Muffenspiegel vorstehende Führungssegmente 25 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel so dicht aneinander liegen, dass eine nahezu durchgehende, durch Spalte 26 unterbrochene Innenwandung gebildet wird. Die Breite der Führungssegmente 25 ist jeweils so in Relation zur Wanddicke wie auch zum jeweiligen Krümmungsradius bemessen, dass die Führungssegmente 25 noch ausreichend beweglich sind, um wegfedern zu können, wenn das Einsteckende 11 des Kunststoffrohrelements 10 eingeschoben wird.
In einem Blick parallel zur Richtung einer Mittelachse der Muffe 20 ist ein linker oberer Detailausschnitt in 3 gezeigt. Erkennbar ist der Muffenspiegel 28, von dem aus sich die Außenwandung 21 und die Führungssegmente 25 erstrecken. Außerdem sind Keilrippen 27 erkennbar, die an der zur Außenwandung 21 hin gewandten Oberfläche der Führungssegmente 25 ausgebildet sind und die sich bis zum Muffenspiegel 28 hin erstrecken.
4 zeigt die aus der Muffe 20 und dem Kunststoffrohrelement 10 zusammengesteckte Rastverbindungseinheit im Schnitt. Das Einsteckende 11 ist zwischen die Außenwandung 21 und den Kreis der Führungssegmente 25 geschoben. Das Anschlagelement 12 liegt vor der Vorderkante der Muffe, wodurch einerseits der Einschiebeweg begrenzt wird und andererseits durch die Lage des Anschlagelements 12 in Bezug auf die Vorderkante der Außenwandung 21 eine visuelle Kontrolle der Einbaulage leicht möglich ist.
5 zeigt die Rastverbindungseinheit noch einmal von außen. Die Rastvorsprünge 14 am Einsteckende sind in die entsprechenden Ausnehmungen 22 eingerastet. Der Anschlagsteg 12 liegt innerhalb der Ausnehmung 24 am Vorderrand. Durch den Formschluss des Anschlagelements 12 und der Ausnehmung 24 wird nicht nur der axiale Einschubweg begrenzt und visuell kontrollierbar gemacht, sondern es wird auch eine um 180° verdrehte Montage verhindert, da die Muffe an der Unterseite keine passende Ausnehmung für den Anschlagsteg 12 aufweist, so dass das Einsteckende bei einer verkehrten Montagelage nicht weit genug in die Muffe 20 hinein geschoben werden kann.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Rastverbindungseinheit, die beispielsweise dazu dient, das Kunststoffrohrelement 10 mit einem vorderen Luftansaugbereich 4 eines Fahrzeugs zu verbinden.
Hierzu ist eine zweite Muffe 30 vorgesehen, die in 7 einzeln dargestellt ist. Sie unterscheidet sich von dem in den 2 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiels des Anschlussstutzens am Luftfiltergehäuse 3 vor allem dadurch, dass hierbei an eine Außenwandung 31 ein Einsteckkragen 37 und Rastelemente 38 angeformt sind, die dazu dienen, die Muffe 30 in einer kompatiblen Ausnehmung eines weiteren Bauteils, beispielsweise in einer Ansaugeinheit 4 an der Fahrzeugvorderseite, dem so genannten Front-End einzurasten, wie in 6 gezeigt. Die Muffe 30 mit Einsteckkragen 37 kann samt Kunststoffrohrelement 10 vorgefertigt ausgeliefert werden. Das Einsteckende 11 an der anderen Seite des Kunststoffrohrelements 10 kann dabei auch schon mit der Muffe 20 am Luftfiltergehäuse verbunden sein. Bei der Montage des Fahrzeugs wird dann einfach die gesamte Einheit aus Luftfiltergehäuse und Kunststoffrohrelement platziert und befestigt, und das Kunststoffrohrelement wird mit seiner Muffe 30 in die Ansaugeinheit 4 eingerastet.
Was die Verbindung der Muffe 30 zu einem Einsteckende des Kunststoffrohrelements 10 betrifft, so ist sie, wie die Perspektivdarstellung in 7 zeigt, gleichartig zu der zuvor beschriebenen Muffe 20 ausgebildet, das heißt, sie weist außen liegende Rastausnehmungen zur Aufnahme der Rastvorsprünge am Einsteckende und innen liegende, durch Schlitze 36 getrennte Führungssegmente 35 auf.
Eine innere Wandung 39 ist innerhalb des Rings von Führungssegmenten 35 ausgebildet. Die Wandung 39 bildet eine aus strömungstechnischen Gründen vorgesehene Einlauftulpe aus.

Claims

Rastverbindungseinheit wenigstens umfassend eine Muffe (20, 30) mit einer Außenwandung (21, 31) mit wenigstens einer Rastausnehmung (22) und ein blasgeformtes Kunststoffrohrelement (10) mit einem Einsteckende (11), das an seinem Außenumfang wenigstens einen Rastvorsprung (14) zum Eingriff mit der Rastausnehmung (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Außenwandung (21) der Muffe (20, 30) wenigstens zwei Führungssegmente (25, 35) angeordnet sind, deren Außenseite jeweils um die Wandstärke des Einsteckendes (11) des Kunststoffrohrelements (10) versetzt zur Innenseite der Muffe (20, 30) ist.
Rastverbindungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des gesamten Umfangs der Muffe (20, 30) Führungssegmente (25, 35) angeordnet sind, die in Umfangsrichtung durch Schlitze (26, 36) wenigstens über einen Teil ihrer Höhe voneinander getrennt sind.
Rastverbindungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Führungssegmente (25, 35) an den Innenrand eines Muffenspiegels (28) anschließen.
Rastverbindungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungssegmente (25, 35) an ihrer zur durchgängigen Außenwandung (21, 31) der Muffe (20, 30) gewandten Oberfläche jeweils mit wenigstens einem Vorsprung versehen sind.
Rastverbindungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung als Keilrippe (27) ausgebildet ist, die am Muffenspiegel (28) ansetzt.
Rastverbindungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Muffe (20, 30) Rastausnehmungen (22) paar- oder gruppenweise mit einem dazwischen liegenden Zwischensteg (23) angeordnet sind.
Rastverbindungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsteckende (11) an seinem Außenumfang mit wenigstens einem Anschlagelement (12) versehen ist.
Rastverbindungseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement als Anschlagrippe ausgebildet ist, das in eine randsseitige Ausnehmung (24) der Muffe (20) eingreift.
Rastverbindungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungssegmente (25, 35) in axialer Richtung über eine Außenkante der Muffe (20, 30) hinausragen.
Rastverbindungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe (30) wenigstens über einen Teil ihres Umfangs mit einem Einsteckkragen (37) versehen ist und/oder dass die Außenwandung (31) mit Rastvorsprüngen (38) und/oder Rastausnehmungen versehen ist.