DE102010060209B4

DE102010060209B4 - Schlauch-Verbindungselement

Info

Publication number: DE102010060209B4
Application number: DE102010060209A
Authority: DE
Inventors: Andreas Franke
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2012-07-05
Anticipated expiration: 2030-10-28
Also published as: US20120103461A1; CN102454848A; DE102010060209A1; US8739765B2; CN102454848B

Abstract

Verbindungselement zur Verbindung eines schlauchartigen Elements (14), das zumindest an der Innenseite (14a) elektrisch leitend ist, mit einem hydraulischen Leitungselement (16), dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des schlauchartigen Elements (14) – derart umgestülpt ist, dass die Innenseite (14a) teilweise nach außen ragt, – über ein Anschlusselement (22) des hydraulischen Leitungselements (16) geführt ist und – mittels eines abschnittsweise ringförmigen Befestigungselements (28), das mit der nach außen gestülpten Innenseite (14a) in elektrischem Kontakt ist, an dem hydraulischen Leitungselement (16) befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zur Verbindung von zwei hydraulischen Leitungen, wobei eine davon eine schlauchartige Leitung darstellt.
Hydraulische Leitungen im Sinne der Erfindung sind alle Leitungen, die geeignet sind, um Flüssigkeiten oder Gemische aus Flüssigkeiten und Gasen hindurch zu leiten. Derartige Leitungen können beispielsweise verwendet werden als Teil eines Systems zur Kraftstoffversorgung, wie bei einem Kraftfahrzeug, bei der Versorgung einer Heizungsanlage, eines Kraftwerks oder dergleichen. Obwohl die Erfindung im Wesentlichen anhand eines Kraftstoffversorgungssystems für Kraftfahrzeuge beschrieben wird, ist sie jedoch keinesfalls darauf beschränkt.
Das Kraftstoff-Versorgungssystem eines Kraftfahrzeugs, das beispielsweise mittels einer Otto- oder Diesel-Brennkraftmaschine angetrieben wird, weist typischerweise einen Kraftstofftank mit einem aktiven oder passiven Fördermodul auf, um die Brennkraftmaschine über Kraftstoffleitungen mit Kraftstoff zu versorgen. Solche Kraftstoffleitungen umfassen eine Vielzahl von Leitungselementen, die beispielsweise gestaltet sein können als Rohre, als flexible Schläuche oder dergleichen.
Da ein Kraftstoff-Versorgungssystem aus einer Vielzahl von Komponenten besteht, ist es notwendig, die einzelnen Komponenten auf einfache Weise verbinden und Verbindungen derart abzudichten, dass kein Kraftstoff ausfließen kann.
Für eine lösbare Befestigung von Schläuchen sind Anschlußstücke bekannt, wie sie beispielsweise beschrieben sind in US 4,729,583 . Das dort vorgestellte Anschlußstück besteht aus zwei Teilen, wobei insbesondere auch eine gute Abdichtung zu dem Schlauch und eine stabile Ausführung ermöglicht werden sollen.
Bei Kraftstoff-Versorgungssystem ist außerdem die Gefahr elektrostatischer Aufladung zu beachten. Denn strömt Kraftstoff durch die verschiedenen Komponenten des Kraftstoff-Versorgungssystems, wie durch eine primäre Kraftstoffpumpe, ggf. vorgesehene Hilfspumpen, durch einen Kraftstoffilter und durch verschiedene Ventile und Rohrleitungen, kann es zu elektrostatischer Aufladung kommen, die in den verschiedenen leitfähigen Komponenten des Kraftstoff-Versorgungssystems erzeugt wird. Um eine elektrische Ableitung einer solchen Aufladung sicher zu stellen, werden in Kraftstoff-Versorgungssystemen die im Kraftstofffluß befindlichen Komponenten oder die kompletten Bauteile in leitfähigem Material ausgeführt und mit Fahrzeugmasse verbunden. Dies geschieht zumeist durch elektrische Leitungen oder auch durch die direkte Montage an Fahrzeugmasse.
Die Ableitung einer eventuellen elektrostatischen Aufladung ist ohne Weiteres möglich bei Komponenten des Kraftstoff-Versorgungssystems, die aus elektrisch-leitfähigem Material hergestellt sind, wie aus Metall und leitfähigem Polymer. Solche Materialien weisen jedoch einige Nachteile auf. So ist beispielsweise leitfähiger Kunststoff üblicherweise teurer und spröder als nicht-leitende Polymere, die typischerweise verwendet werden.
Es sind, beispielsweise aus DE 10 2005 061 606 A1 , weiterhin Kraftstoff-Versorgungssysteme bekannt, die ein Kraftstoff-Fördermodul enthalten, das innerhalb eines Kraftstofftanks angeordnet ist. Ein solches Fördermodul hat einen Speicher zum Sammeln des Kraftstoffs aus dem Tank und zur Weiterleitung an die Brennkraftmaschine, und es kann auch eine Kraftstoffpumpe enthalten. Ein Kraftstoffilter kann innerhalb eines solchen Fördermoduls oder an anderer Stelle innerhalb des Tanks angeordnet sein. Um das Kraftstoff-Fördermodul und auch den Kraftstoffilter innerhalb des Tanks anzuordnen, ist es auch bekannt, einen Tankflansch zu verwenden, der verschiedene Zugänge in den Tank ermöglicht, wie über hydraulische und elektrische Leitungen.
Gerade bei einem solchen Tankflansch resultiert die Sprödheit von elektrisch-leitendem Polymeren in einer Verringerung der Fähigkeit, sich bei Belastung flexibel zu verhalten oder auf andere Weise bestimmten Kräften zu widerstehen, wie sie beispielsweise bei einem Unfall des Kraftfahrzeuges auftreten können. Des Weiteren ist bei einem leitfähigen Tankflansch eine elektrische Isolation zu denen auf der Oberseite angeordneten elektrischen Steckverbindern zur Energieversorgung, sowie Übernahme von Signalen des Füllstandsgebers erforderlich.
Um Kraftstoff von dem Fördermodul zu dem zugehörigen Flansch zu fördern wird üblicherweise ein Wellschlauch verwendet. Dieser ist üblicherweise über Stutzen mit Formprofilen unlösbar mit dem Flansch und dem Fördermodul verbunden. Es hat sich herausgestellt, dass die Erdung eines solchen Schlauches für den sicheren Betrieb eines Kraftfahrzeuges notwendig ist. Daher sind diese Schläuche komplett oder zumindest an ihrer Innenseite, wo sie auch mit dem Kraftstoff in Kontakt sind, elektrisch leitend.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement eines schlauchartigen Elements mit einer hydraulischen Leitung, wie insbesondere einem Rohr, vorzustellen, das elektrostatische Aufladungen auf einfache Weise zu verhindern bzw. abzuleiten und zusätzlich auch die Möglichkeit bietet, eine besonders dichte Verbindung zu erzielen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verbindungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei ein Endstück des schlauchartigen Elements – auch Schlauch genannt – über einen Anschluß der hydraulischen Leitung geführt und außerdem derart umgekrempelt ist, dass abschnittsweise eine doppelte Lage der Schlauchwandung entsteht und ein Teil der Schlauch-Innenseite nach außen zeigt. Diese ist mit einem Befestigungselement, das zumindest abschnittsweise ringförmig ist, in elektrischem Kontakt. Das Befestigungselement, das beispielsweise ein Spannring, eine Spannschelle oder dergleichen sein kann, preßt die Doppellage der Schlauchwandung an den Anschluß der hydraulischen Leitung und kann dadurch zusätzlich eine sichere und dichte Verbindung zwischen dem Schlauch und der hydraulischen Leitung bewirken.
Über das Befestigungselement kann außerdem mittels geeigneter Mittel, wie ein Metalldraht, die Schlauch-Innenseite mit einem vorgegebenen Potential, wie dem Massepotential eines Kraftfahrzeuges, verbunden werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen
1 eine Grobübersicht eines Tanksystems,
2 eine Querschnittsdarstellung einer Verbindung zwischen Kraftstoffschlauch und Kraftstoffleitung,
3 eine vergrößerte Ansicht des Bereiches B aus 2.
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
1 zeigt symbolisch eine grobe Übersicht über ein Tanksystem, wie beispielsweise in einem Personenkraftwagen. Dabei ist mit 10 ein Tank angedeutet, in dessen Inneren sich ein Kraftstoff-Fördermodul 12 befindet, das in diesem Ausführungsbeispiel insbesondere eine Kraftstoffpumpe 13 und einen Kraftstoffilter (nicht dargestellt) enthält. Das Kraftstoff-Fördermodul 12 ist über einen Kraftstoff-Schlauch 14 mit einer Kraftstoff-Leitung 16 verbunden, die in einem Flansch 18 integriert ist und ein Anschlußstück 20 aufweist, über das mittels geeigneter Elemente eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgt werden kann. Der Flansch 18 ist derart gestaltet, dass er in eine Öffnung des Tanks 10 eingepaßt werden kann und diese damit verschließt. Kraftstoff, wie Otto- oder Diesel-Kraftstoff, der sich in dem Tank befindet, wird durch das Kraftstoff-Fördermodul 12 gemäß der dargestellten Pfeile P1, P2 befördert.
Der Kraftstoff-Schlauch 14 hat eine Innenseite 14a, die mit dem beförderten Kraftstoff in Kontakt ist, und eine Außenseite 14b (s. a. 2). Die Innenseite 14a ist elektrisch leitend, was durch entsprechendes Material, wie Metall oder einem leitfähigen Polymer, erzielt wird. Die Außenseite 14b, die Kraftstoff-Leitung 16 und der Flansch 18 hingegen sind aus einem Material, wie bevorzugterweise einem typischen Polymer – Acetal, PTFE, PET, PVC – das elektrisch isolierend wirkt. Dabei bedeutet elektrisch leitend, dass eine Leitfähigkeit vorhanden ist, durch die eine elektrostatische Aufladung, wie sie insbesondere bei Durchfließen von Kraftstoff auftreten kann, in ausreichendem Maße abgeleitet werden kann. Dementsprechend bedeutet elektrisch isolierend, dass eine derartige elektrostatische Aufladung nicht oder kaum abgeleitet werden kann.
Die Verbindung zwischen dem Kraftstoff-Schlauch 14 und der Kraftstoff-Leitung 16, entsprechend dem gestrichelt angedeuteten Bereich A, sind detailliert in 2 dargestellt. In dieser Querschnittsdarstellung ist gut zu erkennen, dass der Kraftstoff-Schlauch 14 über einen Anschlußstutzen 22 geführt ist, der Widerhaken 24 aufweist, die es ermöglichen, dass die Verbindung mit dem Schlauch 14 einfach herzustellen, jedoch relativ schwer wieder zu lösen ist. Der obere Teil des Schlauches 14 ist umgestülpt, so dass eine Schlaufe 26 entsteht und ein Teil der Schlauch-Innenseite 14a nach außen geführt ist. Damit kommt es – bezogen auf die Darstellung in den Figuren – unterhalb der Schlaufe 26 zu einer Doppellage des Schlauches 14 (s. a. 3). In diesem Bereich ist eine Klemme 28 um die leitfähige Innenseite 14a geklammert. An der Klemme 28 ist ein Metalldraht 30 angeordnet, bevorzugt befestigt.
Das freie Ende des Drahts 30 führt zu einer nicht dargestellten Stelle, die auf Massepotential liegt, wie eine Kraftstoffpumpe, ein Teil der Fahrzeugkarosserie oder dergleichen.
3 zeigt vergrößert den in 2 gestrichelt markierten Bereich B.
Durch die in dem Ausführungsbeispiel dargestellte Verbindungsanordnung wird folgende Funktion erfüllt. Das Kraftstoff-Fördermodul 12 bildet einen Speicher zum Sammeln des Kraftstoffs aus dem Tank und zur Weiterleitung an die hier nicht dargestellte Brennkraftmaschine. Dadurch wird auch unter besonderen Fahrsituationen sicher gestellt, dass bei nur teilweise gefülltem Tank 10 Kraftstoff an die zugehörige Brennkraftmaschine gefördert werden kann. Durch die Kraftstoffpumpe 13 wird Kraftstoff entlang des Pfeils P1 in den Schlauch 14 gepumpt und gelangt über die Kraftstoff-Leitung 16 und das Anschlußstück 20 entlang des Pfeiles P2 zu hier nicht dargestellten Mitteln, die ein Kraftstoff-Luft-Gemisch erzeugen und damit die Brennkraftmaschine entsprechend eines von einem Fahrer vorgegebenen Betriebszustands, wie Teillast oder Vollast, versorgen. Bei der Beförderung des Kraftstoffs besteht die Gefahr einer elektrostatischen Aufladung des Kraftstoffs sowie der Mittel innerhalb der Kraftstoff-Speicherung, -zuleitung bzw. -Aufbereitung. Um diese Aufladung sicher abzuleiten, ist eine Verbindung mit der Fahrzeugmasse nötig. Die Ableitung der Aufladung bei dem durch den Schlauch 14 beförderten Kraftstoff erfolgt über die Innenseite 14a des Schlauchs 14, die Klemme 28 sowie den Draht 30, der an Fahrzeugmasse angeschlossen ist.
Durch die Bildung der Schlaufe 26 und der dadurch bedingten doppelten Lage des Schlauches 14 innerhalb der Klemme 28 weist die Verbindung zwischen dem Schlauch 14 und dem Anschlußstutzen 22 bzw. dem Flansch 18 zudem sehr gute, bzw. verbesserte Dichtungseigenschaften auf. Dadurch wird verhindert, dass Kraftstoff an dieser Stelle austreten kann.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel ist nur beispielhaft und kann in vielfältiger Weise abgeändert oder ergänzt werden. So ist es insbesondere möglich:

– Die Kraftstoffpumpe 13 kann außerhalb des Tanks 10 angeordnet werden.
– Das freie Ende des Drahtes 30 – bzw. eines anderen zur Erdung geeigneten Mittels – kann an eine Widerstandskarte, einen Masseanschluß der Kraftstoffpumpe und/oder direkt an ein geerdetes Teil angeschlossen werden. Weiterhin ist es auch denkbar, eine Verbindung zu Teilen des Moduls 12 herzustellen und diese entsprechend zu erden.
– Die Kraftstoffleitung 16 kann integraler Bestandteil des Flansches 18 sein. Statt dessen ist es auch möglich, sie separat zu fertigen und anschließend in den Flansch einzuarbeiten. Das kann beispielsweise erfolgen durch Umspritzen (Overmolding-Verfahren), Verschweißen, Einpressen, Einrasten oder dergleichen, wobei eine entsprechende Abdichtung beachtet werden muß.
– An Stelle des umgestülpten Schlauches 14 kann auch eine separate Hülse oder anderes Element aus einem leitfähigen Material verwendet werden, welche die Ladung von der Innenseite des Schlauches 14 auf dessen Außenumfang transportiert.

Bezugszeichenliste

10: Tank
12: Kraftstoff-Fördermodul
13: Kraftstoff-Pumpe
14: Kraftstoff-Schlauch
16: Kraftstoff-Leitung
18: Flansch
20: Anschlußstück
22: Anschlußstutzen
24: Widerhaken
26: Schlaufe
28: Klemme
30: Metalldraht
P1, P2: Pfeile für Kraftstoff-Förderrichtung
A: In 2 vergrößert dargestellter Bereich
B: In 3 vergrößert dargestellter Bereich

Claims

Verbindungselement zur Verbindung eines schlauchartigen Elements (14), das zumindest an der Innenseite (14a) elektrisch leitend ist, mit einem hydraulischen Leitungselement (16), dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des schlauchartigen Elements (14) – derart umgestülpt ist, dass die Innenseite (14a) teilweise nach außen ragt, – über ein Anschlusselement (22) des hydraulischen Leitungselements (16) geführt ist und – mittels eines abschnittsweise ringförmigen Befestigungselements (28), das mit der nach außen gestülpten Innenseite (14a) in elektrischem Kontakt ist, an dem hydraulischen Leitungselement (16) befestigt ist.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauchartige Element (14) und das hydraulische Leitungselement (16) Teil eines Kraftstoffzuführsystems für eine Brennkraftmaschine, eine Heizung oder dergleichen sind.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauchartige Element (14) mit einem Kraftstoff-Fördermodul (12) verbunden und/oder das hydraulische Leitungselement (16) in einem Flansch (18) integriert ist.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (28) als Spannring, Spannschelle oder dergleichen gestaltet ist.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (22) wellen- oder widerhaken-ähnliche Elemente (24) aufweist, die eine einfache und haltbare Verbindung zwischen dem schlauchartigen Element (14) und dem hydraulischen Element (16) ermöglichen.
Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite (14a) mittels geeigneter Mittel (30) mit einem vorgegebenen elektrischen Potenzial verbunden ist, wie dem Massepotenzial eines Fahrzeugs, einer Heizung oder dergleichen.