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Die Erfindung betrifft ein Steckverbindungssystem für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors, mit wenigstens einer Medien-Schnittstelle zum Verbinden einer ersten Medienleitung mit einer zweiten Medienleitung für gasförmige und/oder flüssige Stoffe, und mit mindestens einer Kontakt-Schnittstelle zum elektrischen Kontaktieren einer ersten elektrischen Leitung mit einer zweiten elektrischen Leitung.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem ein gasförmiges und/oder flüssiges Medium bereitstellenden Tank, sowie mit einem Steckverbindungssystem, das wenigstens eine Medien-Schnittstelle zum Verbinden einer ersten aus dem Tank herausführenden Medienleitung mit einer außerhalb des Tanks befindlichen zweiten Medienleitung und mindestens eine Kontakt-Schnittstelle zum elektrischen Kontaktieren einer aus dem Tank herausführenden ersten elektrischen Leitung mit einer außerhalb des Tanks befindlichen zweiten elektrischen Leitung umfasst.
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Stand der Technik
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Steckverbindungssysteme sowie Abgasnachbehandlungsvorrichtungen mit entsprechenden Steckverbindungssystemen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere im Kraftfahrzeugbau finden sich sowohl elektrische Leitungen als auch Medienleitungen, die häufig eng beieinander liegen und auch häufig zur Versorgung ein und derselben Komponente dienen. Bei Abgasnachbehandlungsvorrichtungen ist es beispielsweise bekannt, einen Tank mit flüssigem Abgasnachbehandlungsmittel vorzusehen, dem mittels einer ersten Medienleitung das flüssige Abgasnachbehandlungsmittel entnommen werden kann. Meist ist dabei die erste Medienleitung zur besseren Handhabung des Tanks nur kurz oder in das Gehäuse integriert ausgebildet, sodass eine Schnittstelle zum Weiterleiten des Mediums zu einer zweiten Medienleitung notwendig ist. Bekanntermaßen wird diese Schnittstelle durch eine Steckverbindung realisiert, bei der ein das freie Ende der ersten Medienleitung bildendes Steckelement mit einem ein freies Ende der zweiten Medienleitung bildendes zweites Steckelement zusammensteckbar sind. Häufig sind auch Kontakt-Schnittstellen vorgesehen, durch die eine erste elektrische Leitung, die beispielsweise von einem in dem Tank angeordneten Sensor oder einem elektrisch betriebenen Element aus dem Tank herausgeführt wird, mit einer zweiten elektrischen Leitung, die sich insbesondere außerhalb des Tanks befindet und beispielsweise zu einem Steuergerät führt, verbindbar ist. Auch die Kontakt-Schnittstelle wird bekanntermaßen durch eine Steckverbindung realisiert, bei der das Ende der ersten elektrischen Leitung von einem ersten Steckelement und das entsprechende Ende der zweiten elektrischen Leitung von einem zweiten Steckelement gebildet wird, wobei das erste und das zweite Steckelement zum Verbinden der ersten mit der zweiten elektrischen Leitung zusammensteckbar sind. Insgesamt werden somit eine Medienschnittstelle sowie eine Kontaktschnittstelle geboten, die von jeweils einer Steckverbindung realisiert werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Steckverbindungssystem zeichnet sich dadurch aus, dass die Medien-Schnittstelle und die Kontakt-Schnittstelle in eine Steckverbindung integriert ausgebildet sind. Das bedeutet, dass sowohl die Medien-Schnittstelle als auch die Kontakt-Schnittstelle Bestandteil einer einzigen Steckverbindung sind, sodass beim Zusammenstecken dieser Steckverbindung sowohl die Medienleitungen als auch die elektrischen Leitungen miteinander verbunden werden. Dies hat den offensichtlichen Vorteil, dass zum einen die Montage vereinfacht wird, und zum anderen, dass auch der notwendige Bauraum verringert wird. Insbesondere, wenn es sich bei der elektrischen Leitung um eine Versorgungsleitung, beispielsweise für eine Fördereinrichtung oder eine Heizeinrichtung der Abgasnachbehandlungsvorrichtung handelt, hat das Vorsehen der Medien-Schnittstelle in der gleichen Steckverbindung wie die Kontakt-Schnittstelle den Vorteil, dass die Medien-Schnittstelle durch die von den elektrischen Leitungen ausgehende Wärme aufgewärmt und das darin befindliche Medium gegebenenfalls aufgetaut wird. Dadurch ist das Vorsehen gesonderter Heizleitungen entlang der Medienleitung, zumindest im Bereich der Steckverbindung, hinfällig. Besonders bevorzugt sind zumindest die zweite Medienleitung und die zweite elektrische Leitung wenigstens bereichsweise aneinander, bevorzugt in einem gemeinsamen Führungsschlauch, geführt. Unter einer Steckverbindung ist hierbei also eine durch das Zusammenstecken zweier Steckelemente gebildete Verbindungseinheit zu verstehen.
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Bevorzugt weist die Steckverbindung ein erstes Steckelement auf, das mit der ersten Medienleitung und mit der ersten elektrischen Leitung verbunden ist, und ein zweites Steckelement, das mit der zweiten Medienleitung und der zweiten elektrischen Leitung verbunden ist, wobei das erste Steckelement und das zweite Steckelement zum Verbinden der jeweiligen Leitungen zusammensteckbar sind. Zweckmäßigerweise bildet dabei das erste Steckelement das Ende der ersten Medienleitung und der ersten elektrischen Leitung, und das zweite Steckelement ein Ende der zweiten Medienleitung und der zweiten elektrischen Leitung.
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Vorzugsweise ist das erste Steckelement als Steckerbuchse und das zweite Steckelement als Stecker oder das erste Steckelement als Stecker und das zweite Steckelement als Steckerbuchse ausgebildet. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann auch vorgesehen sein, dass eine Mischkonfiguration der Steckverbindung geboten wird, bei der das erste Steckelement bereichsweise als Steckerbuchse und bereichsweise als Stecker und das zweite Steckelement entsprechend bereichsweise als Stecker und bereichsweise als Steckerbuchse ausgebildet ist. Wobei jeweils eine der Schnittstellen von einem Steckerbuchsenbereich und einem Steckerbereich gebildet wird. Vorzugsweise ist noch mindestens eine weitere Schnittstelle in der einen Steckverbindung vorgesehen. Die Medien-Schnittstelle ist zweckmäßigerweise derart ausgebildet, dass eine dichte Verbindung zwischen der ersten Medienleitung und der zweiten Medienleitung gewährleistet wird. Bevorzugt sind das erste und das zweite Steckelement derart mechanisch codiert, dass ein Zusammenstecken der beiden Steckelemente nur auf eine Art und Weise möglich ist, sodass ein falsches Zusammenstecken der Steckelemente sicher verhindert wird. Hierzu sind vorzugsweise die Konturen der Steckelemente asymmetrisch geformt. Alternativ oder zusätzlich weist vorzugsweise eines der Steckelemente einen Vorsprung auf, der beim Zusammenstecken in eine an dem anderen Steckelement ausgebildete Aufnahme oder Aussparung einbringbar ist.
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Bevorzugt ist die Steckverbindung als Rastverbindung ausgebildet. Das bedeutet, dass wenigstens ein Rastmittel vorgesehen ist, das ein rastendes Zusammenstecken des ersten Steckelements mit dem zweiten Steckelement erlaubt, sodass das erste Steckelement und das zweite Steckelement im Wesentlichen formschlüssig aneinander gehalten sind, wodurch ein ungewolltes Lösen der Steckverbindung auf einfache Art und Weise verhindert wird.
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Vorzugsweise weisen dazu das erste oder das zweite Steckelement ein gegen eine Vorspannkraft verlagerbares Rastelement auf, das ein Gegenrastelement des zweiten oder des ersten Steckelements im zusammengesteckten Zustand der Steckelemente hintergreift. Beim Zusammenstecken der Steckerelemente wird das Rastelement beispielsweise von einem als Vorsprung ausgebildeten Gegenrastelement entgegen der Vorspannkraft verlagert und anschließend, nach Überwinden des Gegenrastelements, durch die Vorspannkraft in die Hintergriffsposition gedrängt. In einer alternativen Ausgestaltung ist das Gegenrastelement als Vertiefung in dem anderen Steckelement ausgebildet, sodass das Rastelement beim Zusammenstecken der Steckelemente durch die Vorspannkraft in die Vertiefung gedrängt wird, wodurch die Rastverbindung entsteht. Besonders bevorzugt ist zum Aufbringen der Vorspannkraft wenigstens ein Federelement vorgesehen, das das Rastelement in seine Raststellung beziehungsweise Hintergriffsposition drängt.
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Vorzugsweise weist die Steckverbindung zum Arretieren der Steckelemente aneinander einen Bügelspanner auf. Der Bügelspanner kann wie im Automobilbau üblich ausgebildet sein. Dazu weist eines der Steckelemente einen Bügel auf, der in Hintergriffposition mit einem an dem anderen Steckelement vorgesehenen Vorsprung gebracht wird. Durch Betätigen eines mit dem Bügel verbundenen Hebels wird der Bügel in Richtung des zuerst genannten Steckelements gezogen, wodurch die Steckelemente zusammengeschoben werden, sodass in Steckrichtung gesehen die Steckelemente aneinander durch eine Vorspannkraft gehalten sind. Hierdurch wird eine dichte Verbindung insbesondere der Medien-Schnittstelle gewährleistet.
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Die erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungsvorrichtung zeichnet sich durch die Ausbildung des Steckverbindungssystems, wie es oben beschrieben wurde, aus. Gerade im Kraftfahrzeugbau, wo aufgrund der Vereinheitlichung der Elemente auch der gleiche Tank in unterschiedlichen Fahrzeugen vorgesehen werden soll, erlaubt das erfindungsgemäße Steckverbindungssystem eine kostengünstig zu gestaltende Doppel-Schnittstelle an dem Tank. Die erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungsvorrichtung lässt sich einfach und schnell montieren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Steckelement als integrierter Stecker von einer Gehäuseaußenseite des Tanks gebildet wird. Das bedeutet, dass der integrierte Stecker direkt auf die Gehäuseaußenseite aufgebracht ist, sodass keine freiliegende Medienleitung oder elektrische Leitung zwischen dem ersten Stecker und dem Tank zugänglich ist. Besonders bevorzugt ist der integrierte Stecker einstückig mit dem Gehäuse des Tanks ausgebildet. Der den integrierten Stecker aufweisende Abschnitt des Gehäuses kann dabei beispielsweise von einem Gehäusedeckel oder einem Gehäuseflansch gebildet sein.
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Vorzugsweise ist das zweite Steckelement als Steckerbuchse zur Aufnahme des integrierten Steckers ausgebildet. Bei der Montage ist somit lediglich das zweite Steckelement auf den integrierten Stecker aufzustecken. Sind dabei ein Bügelspanner oder ein Rastmittel, wie oben beschrieben, vorgesehen, wird eine sichere Anbindung der zweiten Medienleitung und der zweiten elektrischen Leitung an dem Tank gewährleistet.
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Bevorzugt sind die erste und die zweite elektrische Leitung jeweils als Versorgungsleitung für eine in dem Tank angeordnete elektrische Heizeinrichtung ausgebildet. Über die Versorgungsleitung wird somit ein derart hoher Strom geführt, dass sich die erste und die zweite elektrische Leitung aufwärmen beziehungsweise aufheizen. Dadurch wird zumindest im Bereich der Steckverbindung Wärme auf das durch die erste und die zweite Medienleitung geführte Medium übertragen. Hierdurch kann beispielsweise verhindert werden, dass in den Medienleitungen befindliches flüssiges Medium, wie beispielsweise flüssiges Reduktionsmittel, gefriert. Die elektrischen Leitungen sind vorzugsweise als Heizlitzen ausgebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die erste und die zweite Medienleitung jeweils mindestens zwei Teilleitungen, die nebeneinander in der jeweiligen Medienleitung geführt sind. So kann beispielsweise durch eine Teilleitung Flüssigkeit und durch eine andere Teilleitung Gas, beispielsweise zur Entlüftung, geführt werden.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Steckverbindungssystems in einer perspektivischen Darstellung,
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2 das Ausführungsbeispiel der 1 in einer weiteren Darstellung und
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3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Steckverbindungssystems.
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Die 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Steckverbindungssystem 1 einer hier nicht näher dargestellten Abgasnachbehandlungsvorrichtung. Das Steckverbindungssystem 1 umfasst eine Steckverbindung 2, die von einem ersten Steckelement 3 und einem zweiten Steckelement 4 gebildet wird. Das erste Steckelement 3 ist mit einer ersten Medienleitung 5 verbunden sowie mit zwei ersten elektrischen Leitungen 6 und 7. Das erste Steckelement 3 bildet somit das Ende der Medienleitungen 5 sowie der elektrischen Leitungen 6 und 7 und fasst diese zusammen.
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Das zweite Steckelement 4 ist mit einer zweiten Medienleitung 11 sowie mit zweiten elektrischen Leitungen 12 und 13 verbunden. Das zweite Steckelement 4 bildet somit das Ende der Medienleitung 11 sowie der elektrischen Leitungen 12 und 13 und fasst diese zusammen. Das erste Steckelement 3 ist hierbei als Stecker 14 und das zweite Steckelement 4 als Steckerbuchse 15 ausgebildet. Durch Fügen beziehungsweise Zusammenstecken der Steckverbindung 2, beziehungsweise durch Einstecken des Steckers 14 in die Steckerbuchse 15, werden jeweils eine Verbindung von der ersten Medienleitung 5 zu der zweiten Medienleitung 11 sowie von der elektrischen Leitung 6 zu der elektrischen Leitung 12 und von der elektrischen Leitung 7 zu der elektrischen Leitung 13 hergestellt. Die Steckverbindung 2 weist somit sowohl eine Medien-Schnittstelle 8 für die Medienleitungen 5 und 11 sowie jeweils eine Kontakt-Schnittstelle 9 und 10 für die elektrischen Leitungen 6 und 12 beziehungsweise 7 und 13 auf.
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Durch das vorteilhafte Steckverbindungssystem 1 lassen sich somit auf einfache Art und Weise unterschiedliche Leitungen, vorliegend für gasförmige und/oder flüssige Medien und für elektrischen Strom oder elektrische Signale, durch eine einzige Steckverbindung 2 kontaktieren beziehungsweise verbinden. Dadurch wird die Montage der Abgasnachbehandlungsvorrichtung vereinfacht und beschleunigt.
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Der Stecker 14 weist an einer Seite einen Vorsprung 16 auf, der sich in Steckrichtung erstreckt. Die Steckerbuchse 15 weist auf der gleichen Seite eine randoffene Aussparung 17 auf, die im Bereich nahe zur freien Stirnseite der Steckerbuchse 15 Einführschrägen 18 aufweist. Beim Einstecken des Steckers 14 in die Steckerbuchse 15 wird der Vorsprung 16 durch die Einführschrägen 18 in die Aussparung 17 geführt. Die Aussparung 17 und der Vorsprung 16 sind dabei derart ausgebildet, dass die Kontur der Aussparung 17 im Wesentlichen der Kontur des Vorsprungs 16 entspricht. Die auf nur der einen Seite der Steckverbindung vorgesehene Aussparung 17 und Vorsprung 16 bilden somit eine Stecksicherung 19, die das Zusammenstecken von Stecker 14 und Steckerbuchse 15 auf nur eine Art und Weise erlaubt. Die Stecksicherung 19 bildet somit eine Art mechanische Codierung für die Steckverbindung 2. Darüber hinaus wird durch die Stecksicherung 19 ein genaues Ausrichten der zu verbindenden Leitungen zueinander gewährleistet.
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Die 2 zeigt eine Draufsicht auf die Seite mit der Aussparung 17 der Steckerbuchse 15. Hierbei ist zu erkennen, dass der Vorsprung 16 von zwei parallel zueinander verlaufenden Stegen 20, 21 gebildet wird, zwischen denen ein Gegenrastelement 22 angeordnet ist. Ein aus Übersichtlichkeitsgründen hier nicht dargestelltes Rastelement, das gegen eine Vorspannkraft verlagerbar an der Steckerbuchse 15 gehalten ist, wird beim Zusammenstecken der Steckverbindung 2 mit dem Gegenrastelement 22 in Eingriff gebracht, wodurch der Stecker 14 an der Steckerbuchse 15 formschlüssig gehalten wird.
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Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des vorteilhaften Steckverbindungssystems 1. Aus den vorhergehenden Figuren bekannte Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die oben stehende Beschreibung verwiesen wird. 3 zeigt zusätzlich einen Tank 23 der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 24. Der Tank 23 weist einen Deckel 25 auf, der eine Tanköffnung des Tanks 23 verschließt. Der Tank 23 dient insbesondere zur Bereitstellung von flüssigem Abgasnachbehandlungsmittel.
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Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel verlaufen hier die Medienleitung 5 sowie die elektrischen Leitungen 6 und 7 innerhalb des Tanks 23 beziehungsweise des Deckels 25. Dabei ist der Stecker 14 als integrierter Gehäusestecker 26 ausgebildet. Dazu ist der Stecker 14 vorteilhafterweise entweder von dem Material des Deckels 25 umspritzt oder einstückig mit dem Deckel 25 ausgebildet. Die Medienleitung 5 sowie die elektrischen Leitungen 6 und 7 münden in den Gehäusestecker 26.
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Die Steckerbuchse 15 ist wie in dem vorherigen Ausführungsbeispiel auf den Stecker 14 aufgeschoben beziehungsweise aufgesteckt. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind hierbei die in die Steckerbuchse 15 mündenden Leitungen 11, 12 und 13 nicht dargestellt. Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel weist nunmehr der Stecker 14 auf seiner Außenseite ein Gegenrastelement 27 auf, das quer zur Steckrichtung ausgerichtet ist. Das Gegenrastelement 27 ist dabei als ein Vorsprung 28 ausgebildet, der in Aufsteckrichtung angeschrägt ist. Die Steckerbuchse weist ein Rastelement 29 auf, das um eine Kippachse gegen eine Vorspannkraft verlagerbar ist. Beim Aufschieben auf den Stecker 14 wird das Rastelement 29 an seinem in Steckrichtung vorne liegenden Ende von dem Vorsprung 28 nach außen gegen die Vorspannkraft gedrängt, bis es den Vorsprung 28 überwunden hat und dahinter in eine Hintergriffsposition durch die Vorspannkraft verlagert wird. Zum Aufbringen der Vorspannkraft kann ein Federelement vorgesehen sein, das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als elastisch verformbarer Bereich der Steckerbuchse 15 ausgebildet ist. Alternativ könnte natürlich auch ein gesondertes Federelement, wie beispielsweise eine Schrauben- oder Bügelfeder, vorgesehen werden. Gemäß einer weiteren hier nicht dargestellten Ausführungsform ist es denkbar, anstelle des Rastelements 29 einen Bügelspanner vorzusehen, mittels dessen die Steckerbuchse 15 auf den Stecker 14 mit einer Vorspannkraft in Steckrichtung wirkend haltbar ist.
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Natürlich kann das Steckverbindungssystem 1 um weitere Leitungen ergänzt werden. Auch ist es denkbar, Medienleitungen zu verwenden, die mehrere Teilleitungen 30, 31 und 32 umfassen, die in einem gemeinsamen Leitungsschlauch 33 ausgebildet beziehungsweise geführt sind. In dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 und 2 sind die Medienleitungen 7 und 11 entsprechend ausgebildet.
