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Die
Erfindung betrifft eine Schellenverbindung eines Luftkanals der
im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Stand der Technik
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Luftkanäle, insbesondere
Reinluftkanäle
von Kraftfahrzeugen, beispielsweise in Form von Ladeluft- oder Ansaugluftrohren
werden üblicherweise aus
Kunststoff gefertigt und aus Einzelstücken zusammengesetzt. Für die Verbindung
einzelner Rohrelemente sind Schellenverbindungen vorgesehen. Hierzu
weist ein erstes Rohrelement einen Anschlussstutzen mit mindestens
einer radial äußeren Dichtfläche auf,
während
ein zweites Rohrelement mit einer Aufnahmemuffe für den Anschlussstutzen des
ersten Rohrelementes versehen ist. Das erste Rohrelement wird mit
seinem Anschlussstutzen in die Aufnahmemuffe des zweiten Rohrelementes
eingeführt.
Eine um die Aufnahmemuffe herumgeführte Klemmschelle wird festgezogen
und verklemmt dadurch die Aufnahmemuffe radial nach innen gegen den
Anschlussstutzen. Hierdurch wird sowohl eine klemmende Verbindung
zwischen beiden Rohrelementen als auch eine dichtende Anlage der
Aufnahmemuffe an der radial umlaufenden Dichtfläche erzeugt.
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Damit
die radialen Klemmkräfte
der Klemmschelle dauerhaft aufrechterhalten bleiben, wird der Anschlussstutzen
mit einer metallischen Stützhülse ausgesteift.
Diese verhindert ein Kriechen des Kunststoffes. Klemm kraft und Dichtwirkung
bleiben auch nach langer Betriebszeit aufrecht erhalten.
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Nach
dem Stand der Technik werden die Rohrelemente derartiger Luftkanäle aus geblasenem Kunststoff
hergestellt. Die metallische Stützhülse wird
dabei radial innenseitig in den Anschlussstutzen eingelegt. Für eine saubere
Anlage der Stützhülse an der
Innenseite des Anschlussstutzens ist eine spanende Innenbearbeitung
erforderlich. Die dabei entstehenden Späne müssen vollständig entfernt werden, damit
im Betrieb keine Funktionsstörungen durch
im Reinluftstrom mitgeführte
Späne auftreten. Trotz
aufwändiger
Reinigungsverfahren ist eine 100-prozentige Beseitigung der Späne nicht
immer sichergestellt, so dass es zu Qualitätsproblemen kommen kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schellenverbindung
derart weiterzubilden, dass Fertigungsaufwand und Verschmutzungsgefahr
verringert ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Schellenverbindung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
wird eine Schellenverbindung eines Luftkanals vorgeschlagen, bei
der der Anschlussstutzen einen hülsenförmigen Grundkörper aufweist.
Hierbei ist die Stützhülse außenseitig
des Grundkörpers
angeordnet. Außerdem
ist die Stützhülse radial
außenseitig
zumindest teilweise formschlüssig
um griffen und dadurch mit dem Grundkörper verbunden, wobei die mindestens
eine Dichtfläche
des Anschlussstutzens radial außerhalb
der Stützhülse liegt.
Die formschlüssige
Umgreifung bzw. Verbindung der Stützhülse mit dem Grundkörper stellt
sicher, dass die Stützhülse trotz
ihrer radial außenseitigen
Anordnung ihre Stützfunktion
beim Einwirken einer radialen Klemmkraft der Klemmschelle ausüben kann.
Da die Stützhülse radial
außenseitig
des Grundkörpers
angeordnet ist, ist auf der radialen Innenseite des Anschlussstutzens
keine spanende Bearbeitung erforderlich. Außerdem beeinträchtigt die
Stützhülse nicht die
Funktion der mindestens einen Dichtfläche, da diese radial außerhalb
der Stützhülse liegt.
Auch hier ist keine spanende Nacharbeitung erforderlich. Insgesamt
können
die Rohrelemente spanlos hergestellt werden, wodurch Reinigungsaufwand, Schmutzaufkommen
und Verschmutzungsgefahr des Luftstromes deutlich verringert sind.
Außerdem
ist der Fertigungsaufwand insgesamt durch das Fehlen einer spanenden
Nachbearbeitung ebenso wie die daraus folgenden Fertigungskosten
verringert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist mindestens ein einteilig und materialeinheitlich mit dem Grundkörper ausgeführter umlaufender
Ringwulst mit einer Haltenase vorgesehen, wobei die Haltenase eine
Stirnkante der Stützhülse formschlüssig umgreift.
Der Ringwulst fixiert die Stützhülse in der axialen
Richtung, während
die Haltenase einen radialen Formschluss zwischen dem Anschlussstutzen und
der Stützhülse derart
herstellt, dass radial auf den Anschlussstutzen wirkende Klemmkräfte von
der Stützhülse aufgenommen
werden. Bevorzugt ist in axialer Richtung beidseitig von zwei Stirnkanten
der Stützhülse je ein
umlaufender Ringwulst mit je einer Haltenase vorgesehen, wobei die
Haltenasen die beiden Stirnkanten der Stützhülse formschlüssig umgreifen.
Hierdurch ist die Stützhülse in beide
axiale Richtungen formschlüssig
festegelegt. Da auch eine formschlüssige Befestigung an beiden
Stirnkanten erzeugt ist, ergeben sich hohe, verkantungsfreie Haltekräfte.
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In
vorteilhafter Weiterbildung ist die mindestens eine Dichtfläche einteilig
und materialeinheitlich mit dem mindestens einen umlaufenden Ringwulst ausgeführt. Die
radialen Klemmkräfte
werden an dieser einen bzw. an beiden Dichtflächen eingeleitet und wirken
damit in unmittelbarer Nähe
mit keinem oder nur geringem axialen Abstand zur Stützhülse. Die Klemmkräfte werden
ohne axiale Umleitung mehr oder weniger direkt in die Stützhülse eingeleitet,
so dass die Dichtflächen
nicht übermäßig nachgeben können.
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Es
kann zweckmäßig sein,
das Kunststoffrohrelement im Spritzgussverfahren herzustellen. Bevorzugt
ist das erste Rohrelement mit dem Anschlussstutzen im Blasverfahren
hergestellt, wobei die Stützhülse zumindest
teilweise radial außenseitig formschlüssig umblasen
ist. Das Kunststoffmaterial schmiegt sich beim Blasen um die Stützhülse, wodurch
ohne spanende Nachbearbeitung eine flächige Anlage der Stützhülse am An schlussstutzen
herbeigeführt
wird. Der Herstellungs- und insbesondere der Formenaufwand ist gering
und bei niedrigen Kosten großserientauglich.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist die Stützhülse aus
zwei Halbschalen gebildet, wobei das erste Rohrelement in Blasformlegeverfahren
oder im konventionellen Blasverfahren hergestellt ist. Dabei werden
die Hülsen-Halbschalen
in die jeweiligen Werkzeughälften
eingelegt. Anschließend
wird ein Kunststoff-Vorformling in die eine Werkzeughälfte gelegt.
Die Formhälften
werden dann geschlossen, wobei die beiden Hülsen-Halbschalen um den Vorformling unter
Bildung der Stützhülse zusammengeführt werden.
Der schlauchförmige
Vorformling wird schließlich
unter Innendruck gesetzt, wobei die Stützhülse in erfindungsgemäßer Weise
formschlüssig umblasen
wird. Im gleichen Arbeitsgang werden durch die Werkzeugkontur umlaufende
Dichtflächen und
andere strukturelle Einzelheiten mit der geforderten Maßhaltigkeit
erzeugt.
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Die
beiden Halbschalen können
vorteilhaft getrennte, insbesondere formschlüssig miteinander verbindbare
Einzelteile sein. Alternativ kann es zweckmäßig sein, die beiden Halbschalen
mittels eines Scharniers miteinander zu verbinden. Einerseits wird
ein leichtes Einlegen der Halbschalen in die Blasformhälften unter
Umschließung
des schlauchförmigen
Kunststoff-Vorformlings erleichtert. Andererseits ist ein leichtes
und zuver lässiges
Verbinden beider Halbschalen zur Bildung der Stützhülse sichergestellt.
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In
einer vorteilhaften Alternative ist die Stützhülse einteilig ausgebildet,
wobei das erste Rohrelement im Saugblasverfahren hergestellt ist.
Hierbei wird die einteilige Stützhülse in eine
Werkzeughälfte eingelegt
und dort beispielsweise durch Magneten oder dergleichen gehalten.
Danach werden die Formhälften
geschlossen. Der schlauchförmige
Vorformling wird in die Form und durch die Stützhülse hindurchgesaugt und schließlich im
nachfolgenden Blasprozess entsprechend dem obigen Blasformlegeverfahren
bzw. konventionellen Blasverfahren geblasen.
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Für die Stützhülse kommen
verschiedene kriechresistente Materialien in Frage, die eine dauerhafte
Abstützung
und Aufrechterhaltung der Klemmkraft sicherstellen. Bevorzugt besteht
die Stützhülse aus
einem insbesondere korrosionsgeschützten Metall wie Edelstahl
oder korrosionsgeschützten
Baustahl. Die genannten Werkstoffe sind praktisch kriechresistent
und dabei kostengünstig.
Durch die korrosionshemmenden Maßnahmen ist auch eine dauerhafte
Verschmutzung des Luftkanals durch Rost oder andere Korrosionspartikel
zuverlässig
vermieden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 in
teilweise geschnittener Darstellung eine gattungsgemäße Schel lenverbindung
nach dem Stand der Technik;
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2 in
teilweise geschnittener Darstellung eine erfindungsgemäß weitergebildete
Schellenverbindung mit einer am Anschlussstutzen außen liegenden,
radial formschlüssig
gehaltenen Stützhülse;
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3 ein
Kunststoff-Vorformling mit zwei getrennten Halbschalen der Stützhülse für die Herstellung
im Blasformlegeverfahren;
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4 ein
Kunststoff-Vorformling mit zwei scharnierartig verbundenen Halbschalen
der Stützhülse für die Herstellung
im Blasformlegeverfahren;
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5 ein
Kunststoff-Vorformling mit einer ringförmig geschlossenen, einteiligen
Stützhülse für die Herstellung
im Saugblasverfahren.
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Ausführungsform(en)
der Erfindung
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1 zeigt
in teilweise geschnittener Darstellung eine gattungsgemäße Schellenverbindung eines
Luftkanals, hier eines Reinluftkanals eines Kraftfahrzeuges nach
dem Stand der Technik. Die Schellenverbindung umfasst ein erstes
Rohrelement 1 mit einem einteilig angeformten Anschlussstutzen 3 sowie
ein zweites Rohrelement 2 mit einer einteilig angeformten
Aufnahmemuffe 4. Beide Rohrelemente 1, 2 sind
aus Kunststoff im Blasformverfahren hergestellt. Der Anschlussstutzen 3 des
ersten Rohrelementes 1 weist eine radial äußere, umlaufende
Dichtfläche 6 auf
und ist in die Aufnahmemuffe 4 des zweiten Rohrelementes 2 eingeschoben.
Die Dichtfläche 6 liegt
dabei dichtend radial innen an der inneren Umfangsfläche der
Aufnahmemuffe 4 auf. Um die Aufnahmemuffe 4 ist
ei ne Klemmschelle 8 herumgeführt. Sie erzeugt eine radiale
Klemmkraft, mittels derer die Aufnahmemuffe 4 radial von
außen
nach innen gegen die Dichtfläche 6 des
Anschlussstutzens 3 gedrückt wird. Um diesen Klemmkräften entgegen
zu wirken und eine dauerhafte Klemmkraft sowie Dichtwirkung aufrecht
zu erhalten, ist radial innenseitig des Anschlussstutzens 3 eine
umlaufende Stützhülse 5 aus
Stahl angeordnet. Damit diese Stützhülse 5 flächig auf
der Innenseite des Anschlussstutzens 3 anliegt, ist die
Innenseite spanend bearbeitet.
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2 zeigt
in teilweise geschnittener Darstellung eine erfindungsgemäß weitergebildete Schellenverbindung.
Auch hier ist ebenso wie beim Stand der Technik nach 1 ein
erstes Rohrelement 1 mit einem Anschlussstutzen 3 und
ein zweites Rohrelement 2 mit einer Aufnahmemuffe 4 für den Anschlussstutzen 3 vorgesehen.
Der Anschlussstutzen 3 ist einteilig und materialeinheitlich
mit dem ersten Rohrelement 1 ausgeführt, während die Aufnahmemuffe 4 einteilig
und materialeinheitlich mit dem zweiten Rohrelement 2 ausgebildet
ist. Die beiden Rohrelemente 1, 2 sind aus Kunststoff
im Blasformverfahren hergestellt. Außerdem ist eine beispielhaft als
Schraubschelle ausgeführte
Klemmschelle 8 außenseitig
um die Aufnahmemuffe 4 herumgeführt und drückt diese radial nach innen
gegen mindestens eine Dichtfläche 6 des
Anschlussstutzens 3. Außerdem ist der Anschlussstutzen 3 mit
einer Stützhülse 5 ausgesteift.
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Im
Unterschied zum Stand der Technik nach 1 weist
der Anschlussstutzen 3 einen hülsenförmigen Grundkörper 7 auf,
wobei die Stützhülse 5 radial
außenseitig
des Grundkörpers 7 angeordnet
ist. Dabei ist die Stützhülse 5 radial
außenseitig
zumindest teilweise formschlüssig
umgriffen und dadurch mit dem Grundkörper 7 verbunden,
wobei die mindestens eine Dichtfläche 6 radial außerhalb
der Stützhülse 5 liegt.
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Hierzu
ist mindestens ein einteilig und materialeinheitlich mit dem Grundkörper 7 ausgeführter umlaufender
Ringwulst 9, 10 vorgesehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
weist der Anschlussstutzen 3 in axialer Richtung beidseitig
von zwei sich gegenüberliegenden
Stirnkanten 13, 14 der Stützhülse 5 je einen umlaufenden
Ringwulst 9, 10 auf. Beide Ringwülste 9, 10 sind
mit je einer Haltenase 11, 12 versehen, die die
Stirnkanten 13, 14 der Stützhülse 5 radial außenseitig
umgreifen. Hierdurch ist die Stützhülse 5 in
radialer Richtung nach innen durch den Grundkörper 7 und in radialer
Richtung nach außen
durch die Haltenasen 11, 12 im Bereich beider
Stirnkanten 13, 14 formschlüssig gehalten. Außerdem ist
die Stützhülse 5 in
axialer Richtung beidseitig durch die Ringwülste 9, 10 ebenfalls
formschlüssig
gehalten. In radialer Richtung von außen nach innen auf den Anschlussstutzen 3 wirkende
Klemmkräfte
können
so von der Stützhülse 5 aufgenommen
werden.
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Es
kann zweckmäßig sein,
dass der Anschlussstutzen 3 nur eine umlaufende Dichtfläche 6 aufweist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
sind zwei solche Dichtflächen 6 mit
axialem Abstand zueinander angeordnet. Hierbei sind beide Dichtflächen 6 einteilig
und materialeinheitlich mit je einem umlaufenden Ringwulst 9, 10 ausgeführt. Die
Ringwülste 9, 10 und
insbesondere die daran ausgebildeten Dichtflächen 6 stehen in radialer
Richtung über
die Stützhülse 5 hervor.
In dessen Folge liegen nur sie, nicht aber die Stützhülse 5 dichtend
an der Innenseite der Aufnahmemuffe 4 an. Die Stützhülse 5 liegt
damit nicht in unmittelbarem Kontakt mit der Aufnahmemuffe 4.
Das erste Rohrelement 1 ist dadurch gegenüber dem
zweiten Rohrelement 2 der radialen Richtung allein durch
den Kontakt der Dichtflächen 6 mit
der Aufnahmemuffe 4 fixiert. Für die axiale Fixierung ist
in das erste Rohrelement 1 noch ein umlaufender, radial
hervorstehender Anschlag eingeformt, der stirnseitig an der Aufnahmemuffe 4 anliegt.
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Beide
Dichtflächen 6 liegen
radial innen an der Innenfläche
der Aufnahmemuffe 4 dichtend an. Die dichtende und mechanisch
klemmende Anlage erfolgt unter Einwirkung der durch die Klemmschelle 8 erzeugten
radialen Klemmkraft. Die umlaufenden Dichtflächen 6 bilden damit
auch umlaufende Krafteinleitungslinien, die bezogen auf die axiale
Richtung in unmittelbarer räumlicher
Nähe zu
den Stirnkanten 13, 14 der Stützhülse 5 und damit zur
Stützhülse 5 selbst
liegen. Die Dichtflächen 6 und
die Ringwülste 9, 10 liegen
im mechanisch abgestützten
Wirkungsbereich der Stützhülse 5.
Dadurch können
sie nicht oder nur unwesentlich radial nach innen nachgeben, wodurch
die Dicht- und Klemmwirkung dauerhaft auf rechterhalten bleibt. Die
Stützhülse 5 ist
hierzu aus einem metallischen Material gefertigt, wozu bevorzugt
ein korrosionsgeschütztes
Metall wie Edelstahl oder korrosionsgeschützter Baustahl eingesetzt wird. Die
metallische Stützhülse 5 weist
im vergleich zum Kunststoffmaterial der Rohrelemente 1, 2 ein
vernachlässigbares
Kriechverhalten auf und behält
unter Einwirkung einer radialen Press- bzw. Klemmkraft dauerhaft
ihre Form bei.
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Zur
Herstellung des ersten Rohrelementes 1 und des zweiten
Rohrelementes 2 kommen verschiedene Verfahren wie Spritzgussverfahren,
Blasformverfahren oder dergleichen in Betracht. 3 zeigt
in perspektivischer Darstellung einen schlauchförmigen Kunststoff-Vorformling
zur Herstellung des ersten Rohrelementes 1 (2)
im Blasformlegeverfahren. Hierzu ist die Stützhülse 5 aus zwei kreissegmentförmigen Halbschalen 15, 16 gebildet.
Die beiden Halbschalen 15, 16 weisen an ihren
einander zugewandten Enden in axialer Richtung seitlich versetzt
je einen in Umfangsrichtung hervorstehenden Vorsprung 19 sowie
eine in Umfangsrichtung gegenüber
dem Vorsprung 19 zurückversetzte
Aussparung 21 auf. Im zusammengesetzten Zustand greift
je ein Vorsprung 19 in die gegenüberliegende, zugeordnete Aussparung 21.
Außerdem
weist jeder Vorsprung 19 eine radial nach innen versetzte
Lasche 20 auf, die im zusammengesetzten Zustand hinter
die Innenseite der angrenzenden Halbschale 15, 16 greift.
Im zusammengesetzten Zustand sind dadurch die beiden Halbschalen 15, 16 formschlüssig gegeneinander
fixiert.
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Für das Blasformlegeverfahren
oder das konventionelle Blasverfahren werden die Hülsen-Halbschalen
in je eine nicht dargestellte Werkzeug-Formhälfte eingelegt. Anschließend wird
der schlauchförmige
Kunststoff-Vorformling 18 in
eine der beiden Werkzeughälften
eingelegt. Die beiden Formhälften
werden dann geschlossen, wobei sich die beiden Halbschalen 15, 16 durch
selbsttätigen Formschluss
der Vorsprünge 19,
Laschen 20 und Aussparungen 21 zu der gewünschten
Stützhülse 5 zusammenfügen und
den Kunststoff-Vorformling 18 umschließen. Schließlich wird der schlauchförmige, auf
eine plastisch verformbare Temperatur erhitzte Kunststoff-Vorformling 18 unter
Aufbringung von Innendruck aufgeblasen, wobei die Stützhülse 5 unter Ausbildung
der Ringwülste 9, 10 mit
den Dichtflächen 6 und
den Haltenasen 11, 12 entsprechend der Darstellung
nach 2 einteilig und materialeinheitlich umblasen und
dadurch formschlüssig
fixiert wird. Durch entsprechende Ausformungen in den nicht dargestellten
Formhälften
wird dabei die entsprechende Außenkontur
einschließlich
des Anschlages 22 gebildet.
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Alternativ
kann nach 4 eine Ausbildung der Stützhülse 5 mit
zwei Halbschalen 15, 16 vorgesehen sein, wobei
die Halbschalen 15, 16 mittels eines Scharniers 17 schwenkbar
miteinander verbunden sind. Die Baueinheit aus den beiden scharnierartig
miteinander verbundenen Halbschalen 15, 16 wird in
eine der beiden Formhälften
entsprechend der Beschreibung zu 3 eingelegt
und beim Schließen der
beiden Formhälften durch
Zuklappen unter Bildung der ringförmigen Stützhülse 5 geschlossen. Auch
hierbei wirken die Vorsprünge 19,
die Laschen 20 und die Aussparungen 21 an den
beiden freien Enden der Halbschalen 15, 16 in
vorstehend beschriebener Weise. Im Übrigen wird das Blasformlegeverfahren
bzw. das konventionelle Blasverfahren wie im Zusammenhang mit 3 beschrieben
ausgeführt.
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In
einer bevorzugten Alternative wird das erste Rohrelement 1 (2)
im Saugblasverfahren hergestellt. Hierzu ist entsprechend der Darstellung nach 5 die
Stützhülse 5 einteilig
ausgebildet. Diese wird in eine der nicht dargestellten Werkzeughälften eingelegt
und dort zum Beispiel mittels Magneten gehalten. Danach werden die
Formhälften
geschlossen und der schlauchförmige
Kunststoff-Vorformling 18 in das Formwerkzeug und durch
die ringförmig
geschlossene Stützhülse 5 hindurchgesaugt. Anschließend erfolgt
ein Blasverfahren, wie es im Zusammenhang mit den 3 und 4 beschrieben ist.