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Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung für Fluidleitungen eines Kraftfahrzeugs mit einem ersten Verbindungsteil, das über eine Außenumfangsfläche verfügt, auf der zumindest ein Dichtelement aufgrund einer Kontur der Außenumfangsfläche fixiert ist, und das zur Herstellung eines Fluidkanals in ein zweites Verbindungsteil derart einführbar ist, dass das erste und das zweite Verbindungsteil den Fluidkanal zumindest abschnittsweise begrenzen und das Dichtelement fluiddicht an der Außenumfangsfläche des ersten Verbindungsteils sowie einer Innenfläche des zweiten Verbindungsteils anliegt.
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In modernen Kraftfahrzeugen ist eine Vielzahl von Fluidleitungen vorhanden, über die unterschiedliche Aggregate mit einem Fluid, oftmals zur Kühlung und/oder Schmierung, versorgt werden. Bei den geförderten Fluiden handelt es in Abhängigkeit des jeweiligen Einsatzwecks um gas- bzw. dampfförmige oder aber um flüssige Medien. Insbesondere in den in modernen Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommenden Kühlsystemen sowie Klimaanlagen sind vielfältige Leitungs- und Rohrsysteme nötig, um die in diesem Zusammenhang oftmals als Arbeitsmittel bezeichneten Fluide, die teilweise während des Betriebs ihren Aggregatzustand wechseln, zu fördern.
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Ein wesentlicher Aspekt bei der Auslegung von Fluidleitungen ist die Dichtigkeit sowohl der Leitungen selbst als auch der Verbindungen, über die die Leitungen an andere Komponenten des Strömungssystems angebunden werden. Aus diesem Grund werden insbesondere an Steckverbindungen, mit denen Fluidleitungen an die mit einem Fluid zu versorgenden Aggregate eines Kraftfahrzeugs angeschlossen werden, hohe Ansprüche gestellt. Hierbei sind unterschiedliche Ausführungen der Abdichtung bekannt, um gerade an der Übergangsstelle zwischen einer Fluidleitung und einer Systemkomponente ein Austreten von Fluid mit großer Sicherheit zu vermeiden.
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Oftmals werden als Dichtelemente so genannte O-Ringe verwendet, die zunächst auf eines der zu verbindenden Verbindungsbauteile aufgebracht werden und nach Herstellen der Verbindung mit einem zweiten Verbindungsteil eine sichere Abdichtung an der Verbindungsstelle gewährleisten sollen. Das Verbindungsteil, auf das vor Herstellung der Verbindung der O-Ring aufgebracht wird, dient hierbei als O-Ring-Träger.
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Ein Problem hinsichtlich der Dichtigkeit derartiger Verbindungsstellen besteht vielfach darin, dass die als Dichtelement verwendeten O-Ringe vor Herstellung der Steckverbindung oder während des Betriebs verrutschen und es daher zu ungewollten Undichtigkeiten des Fluidsystems kommt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass das jeweilige Dichtelement an der hierfür vorgesehenen Dichtfläche sicher anliegen muss, um die gewünschte Dichtwirkung zu erzielen. Durch ein Verrutschen eines Dichtelementes, insbesondere eines O-Ringes, kann oftmals nicht mehr gewährleistet werden, dass das Dichtelement an der hierfür vorgesehenen Dichtfläche anliegt. Aus diesem Grund sind bei Verwendung von O-Ringen als Dichtelemente verschiedene technische Lösungen bekannt, bei denen das Dichtelement vor Herstellung der Verbindung auf dem einen der beiden Verbindungsteile einer Steckverbindung fixiert wird, so dass ein Verrutschen des O-Ringes sowohl vor bzw. während der Herstellung einer Steckverbindung als auch im Betrieb sicher ausgeschlossen werden soll. Bei derartigen Lösungen verfügt das den O-Ring tragende Verbindungsteil häufig eine Stufenbohrung oder eine Rinne auf, durch die das Dichtelement, insbesondere ein O-Ring sicher fixiert ist.
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In diesem Zusammenhang ist aus der
DE 100 44 765 A1 eine Leitungssteckverbindungseinrichtung bekannt, bei der mittels eines ersten sowie eines zweiten Verbindungsteils eine fluiddichte Verbindung zwischen einer Fluidleitung und einem Bauteil hergestellt werden soll. Das erste Verbindungsteil verfügt hierbei über zwei Rastrippen, durch die ein so genannter Endring fixiert wird. Der Endring wiederum verfügt auf einer Seite über eine Anschlagfläche, wobei zwischen dieser Anschlagfläche und einer weiteren Anschlagfläche des ersten Verbindungsteils ein O-Ring befestigt wird. Zwischen diesen beiden Anschlagflächen, also der Anschlagfläche des ersten Verbindungsteils einerseits sowie des Endanschlagrings andererseits, wird der O-Ring gehalten. Ein Verrutschen soll so ausgeschlossen werden.
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Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zur Fixierung eines O-Rings auf einem Steckverbindungsteil ist vor allem, dass die Konstruktionen teilweise vergleichsweise aufwendig sind und deren Herstellung einen erheblichen fertigungstechnischen Aufwand bedeuten. In vielen Fällen werden zur Bereitstellung einer geeigneten Anschlagfläche für das Dichtelement so genannte Stufenbohrungen benötigt, die einen erheblichen Einfluss auf die Herstellungskosten einer Steckverbindung haben.
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Ausgehend von den bekannten Steckverbindungen und den hierbei bestehenden Problemen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung bereitzustellen, bei der mit verhältnismäßig einfachen und kostengünstigen Mitteln eine Fixierung des Dichtelementes, insbesondere eines O-Ringes, sichergestellt wird. Eine zuverlässige Fixierung des Dichtelements sollte bereits vor der Herstellung der eigentlichen Steckverbindung erfolgen. In diesem Zusammenhang soll die anzugebende technische Lösung vor allem gewährleisten, dass für die Fixierung des Dichtelementes einfach herzustellende Mittel verwendet werden können.
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Die zuvor genannte, der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit einer Steckverbindung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
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Erfindungsgemäß ist eine Steckverbindung für Fluidleitungen eines Kraftfahrzeugs mit einem ersten Verbindungsteil, das über eine Außenumfangsfläche verfügt, auf der zumindest ein Dichtelement aufgrund einer Kontur der Außenumfangsfläche fixiert ist, und das zur Herstellung eines Fluidkanals in ein zweites Verbindungsteil derart einführbar ist, dass das erste und das zweite Verbindungsteil den Fluidkanal zumindest abschnittsweise begrenzen, wobei das Dichtelement fluiddicht an der Außenumfangsfläche des ersten Verbindungsteil sowie an einer Innenfläche des zweiten Verbindungsteils anliegt, derart weitergebildet worden, dass die Außenumfangsfläche des ersten Verbindungsteils als Kontur wenigstens eine Erhöhung aufweist, an der das Dichtelement wenigstens abschnittsweise anliegt.
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Eine erfindungsgemäß ausgeführte Steckverbindung zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass an dem Verbindungsteil, das vor Herstellung einer Steckverbindung als Trägerelement für wenigstens ein Dichtelement dient, eine Erhöhung vorgesehen ist, an der das Dichtelement zumindest teilweise anliegt und so ein Verrutschen des Dichtelements, beispielsweise eines O-Rings, sicher vermieden wird.
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In einer speziellen Weiterbildung ist eine zweite Anschlagfläche vorgesehen, die zumindest annähernd parallel zu der Erhebung verläuft, so dass das Dichtelement zuverlässig zwischen der Erhebung und der zusätzlichen Anschlagfläche fixiert ist. Besonders geeignet als Anschlagfläche ist das Vorsehen einer zweiten Erhebung auf der Außenumfangsfläche des ersten Verbindungsteils. Zwischen diesen Erhebungen wird das Dichtelement fixiert und somit ein Verrutschen in beide Richtungen vermieden. Selbstverständlich ist es in diesem Zusammenhang ebenfalls denkbar, die Anzahl der Anschläge bzw. Erhebungen an die Anzahl der benötigten Dichtelemente anzupassen, wobei vorzugsweise stets eine Erhebung mehr als Dichtelemente vorgesehen ist.
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Erfindungsgemäß wird unter Erhöhung eine Ausformung der Außenumfangsfläche des ersten Verbindungsteils verstanden, deren äußerer Abstand zur Innenfläche des zweiten Verbindungsteils nach Herstellung der Steckverbindung kleiner als der Abstand zwischen der angrenzenden Außenumfangsfläche und der Innenfläche des zweiten Verbindungsteils ist. Hierbei ist es denkbar, zur Herstellung einer derartigen Erhebung ein Bauteil, beispielsweise einen Ring auf das erste Verbindungsteil aufzubringen, beispielsweise aufzuschrumpfen, ringförmig ein Material aufzutragen, etwa durch Auftragsschweißen oder durch Löten oder aber die Außenumfangsfläche selbst in diesem Bereich, insbesondere durch Biegen, auf geeignete Weise zu verformen.
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Eine ganz spezielle Weiterbildung der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass die Erhebung in Form eines Wulstes ausgeführt ist. Unter Wulst ist hierbei eine vorzugsweise hohle Aufbiegung der Außenoberfläche des ersten Verbindungsteils zu verstehen. Der Wulst bildet hierbei die Anschlagfläche für das Dichtelement, insbesondere einen O-Ring, so dass dieser vor und während der Herstellung einer Steckverbindung und während des Betriebs der mit einem Fluid versorgten Aggregate nicht verrutscht und so Undichtigkeiten sicher vermieden werden.
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Gemäß einer ganz besonderen Ausführungsform der Erfindung verfügt die Außenumfangsfläche des ersten Verbindungsteils, das das Dichtelement trägt, über zwei parallel zu einander angeordnete Wülste. In diesem Fall wird das Dichtelement, insbesondere der O-Ring zwischen den beiden Wülsten fixiert, die jeweils beidseitig des Dichtelements vorgesehene Anschlagflächen aufweisen. Ein Verrutschen des Dichtelements wird zuverlässig in beide Richtungen vermieten, so dass sichergestellt ist, dass nach Herstellung einer Steckverbindung das Dichtelement an der hierfür vorgesehenen Dichtfläche des zweiten Verbindungsteils, in das das erste Verbindungsteil eingeführt wird, dichtend anliegt.
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Auf bevorzugte Weise weist der Fluidkanal, der durch Einbringen des ersten Verbindungsteils in das zweite Verbindungsteil hergestellt wird, einen runden Querschnitt auf. Das Dichtelement wiederum wird bevorzugt als O-Ring ausgeführt, wobei je nach Einsatzzweck ein oder mehrere O-Ringe auf dem ersten Verbindungsteil fixiert werden können. Das Dichtelement ist vorteilhafterweise aus einem elastischen Material, insbesondere einem Gummimaterial, hergestellt.
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Im Folgenden wir die Erfindung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 Steckverbindung gemäß Stand der Technik;
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2 Steckverbindung mit einfachem Wulst;
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3 Tiefziehteil als O-Ring-Träger; sowie
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4 O-Ring-Träger in drei verschiedenen Ansichten.
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In 1 ist eine Steckverbindung für eine Ölleitung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, in einer geschnittenen Seitenansicht dargestellt. Die Steckverbindung verfügt über ein erstes Verbindungsteil 1 sowie ein zweites Verbindungsteil 2, zwischen denen ein O-Ring als Dichtelement 7 angeordnet ist, um die Verbindungsstelle fluiddicht abzudichten. Das zweite Verbindungselement 2 ist als Stufenbohrung innerhalb eines Kurbelgehäuses ausgeführt.
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Das erste Verbindungsteil 1 weist eine Außenumfangsfläche 3 auf, die bereits vor der Montage der Bauelemente den O-Ring 7 trägt. Nach Einbringen des ersten Verbindungsteils 1 in das zweite Verbindungsteil liegt der O-Ring 7 einerseits an der Außenumfangsfläche 3 des ersten Verbindungsteils 1 und andererseits an der Innenfläche 4 des zweiten Verbindungsteils 2 an. Ein Verrutschen des O-Rings 7 in Längsrichtung des Fluidkanals 6 wird durch die Stufenbohrung sichergestellt, die derart ausgeführt ist, dass der O-Ring innerhalb der Bohrung an einer Anschlagschulter anliegt. Auch die Außenumfangsfläche weist eine stufenförmige Kontur 11 auf, so dass der O-Ring in montiertem zustand zwischen einer Stufe der Außenumfangsfläche 3 des ersten Verbindungsteils 1 und der Anschlagschulter fixiert ist. Nachteilig an dieser Steckverbindung ist, dass der O-Ring 7 vor der Montage verrutschen kann und darüber hinaus eine Stufenbohrung innerhalb des Gehäuses benötigt wird, die zusätzlichen fertigungstechnischen Aufwand bedeutet.
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Das erste Verbindungsteil 1 dient ferner der Aufnahme eines Rohres 10, durch das Öl in das Kurbelgehäuse geleitet wird. Zur Befestigung des ersten Verbindungselements 1 am Gehäuse ist eine Befestigungslasche 8 mit einer Durchgangsbohrung 9 vorgesehen, so dass das erste Verbindungsteil 1 mittels einer Schraube am Gehäuse befestigt werden kann.
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Im Vergleich zu 1 zeigt 2 eine erfindungsgemäß ausgeführte Steckverbindung. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass innerhalb der Ausnehmung des zweiten Verbindungsteils 2 keine Stufenbohrung vorgesehen ist.
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Vielmehr weist die Außenumfangsfläche 3 des ersten Verbindungsteils 1 eine Kontur 11 mit einer Erhöhung 5 auf, durch die die Bewegungsfreiheit des als Dichtelement 7 vorgesehenen O-Rings eingeschränkt wird. Der O-Ring 7 ist sicher zwischen einer Anschlagschulter der Kontur 11 der Außenumfangsfläche 3 und der Erhöhung 5 fixiert, so dass ein unzulässiges Verrutschen in beide Richtungen entlang der Haupterstreckungsrichtung des Fluidkanals 6 zuverlässig verhindert wird.
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Die Erhöhung 5 der Außenumfangsfläche 3 ist in Form eines durch Biegen hergestellten Wulstes ausgeführt. Der Wulst ist auf der dem Fluidkanal 6 zugewandten Seite hohl, so dass die Materialdicke im Bereich der Erhöhung 5 nur unwesentlich aufgrund der Biegung gegenüber den angrenzenden Bereichen verändert ist.
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3 zeigt eine Steckverbindung zur mittelbaren Verbindung einer Fluidleitung 10 mit einem Aggregat eines Kraftfahrzeugs, insbesondere mit einem Kurbelgehäuse eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors. Das erste Verbindungsteil 1 kann einerseits in seinem Inneren ein Rohr aufnehmen und andererseits selbst zumindest abschnittsweise in ein als Ausnehmung in einem Motoraggregat ausgeführtes zweites Verbindungsteil 2 eingeführt werden.
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Das dargestellte erste Verbindungsteil 1 verfügt ferner auf seiner Außenumfangsfläche 3 über eine Dichtfläche, die der Aufnahme eines als O-Ring ausgeführten Dichtelements 7 dient. Das erste Verbindungsteil 1 gemäß 1 ist somit als mittels eines Tiefziehprozesses hergestellter O-Ring-Träger ausgeführt. Das tiefgezogene Verbindungsteil 1 verfügt des Weiteren über ein Befestigungselement in Form einer Befestigungslasche 8 mit einer Durchgangsbohrung als Anbindungsstruktur 9, mittels der das Verbindungsteil 1 am Motoraggregat mit dem zweiten Verbindungsteil 2, hier am Kurbelgehäuse, das die Ausnehmung aufweist, befestigbar ist.
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Im Bereich der auf der Außenumfangsfläche 3 des ersten Verbindungselements 1 befindlichen Dichtfläche ist die Außenumfangsfläche 3 derart konturiert, dass der O-Ring 7 innerhalb dieser Kontur 11 sicher gehalten wird und nicht verrutschen kann. Das erste Verbindungselement 1 dient auf diese Weise als O-Ring-Träger 7.
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In 4 wird ergänzend zu 3 in drei verschiedenen Ansichten ein als tiefgezogenen O-Ring-Träger ausgeführtes erstes Verbindungsteil 1 gezeigt, wobei die O-Ringe 7 in dieser Ansicht nicht dargestellt sind, um eine verbesserte Anschaulichkeit zu erreichen. 4a stellt in einer Draufsicht zum einen die Durchführung für eine Fluidleitung 6 sowie eine Befestigungsstruktur in Form einer Befestigungslasche 8 dar. Mit Hilfe der Befestigungslasche 8 kann der O-Ring-Träger mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel an einem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors befestigt werden.
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Darüber hinaus ist in 4b der O-Ring-Träger 1 in einer Seitenansicht dargestellt. Die Außenoberfläche 3 des O-Ring-Trägers 1 verfügt über eine Außenkontur 11, die zwei Erhöhungen 5 in Form von Wülsten aufweist. Zwischen den beiden parallel zueinander auf der Außenumfangsfläche 3 des O-Ring-Trägers 1 angeordneten, nach außen gebogenen Wülsten 5, ist ein Sitz für einen O-Ring (nicht dargestellt) vorgesehen. Der Sitz für den O-Ring verfügt über eine geeignete Oberfläche, so dass zwischen O-Ring-Träger 1 und O-Ring 7 eine sichere, fluiddichte Abdichtung gewährleistet wird. Weiterhin wird der O-Ring zwischen den Wülsten 5 der Außenumfangsfläche 3 sicher gehalten und kann so in keine Richtung verrutschen.
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Vor Herstellung einer fluiddichten Steckverbindung wird der O-Ring 7 zwischen den beiden Wülsten 5 der Außenumfangsfläche 3 fixiert und dann erst die Steckverbindung hergestellt. Durch das Vorsehen der Wülste 5 in der Außenumfangsfläche 3 wird hierbei ein Verrutschen des O-Ringes 7 vor, während und nach erfolgter Herstellung der Steckverbindung vermieden.
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4c zeigt den tiefgezogenen O-Ring-Träger 1 in einer schrägen Seitenansicht. Zu erkennen ist erneut die Außenumfangsfläche 3 mit den daran angeformten Wülsten als Erhöhungen 5. Die Wülste 5 sind einstückig und aus dem gleichen Material wie das tiefgezogene Verbindungsbauteil 1 hergestellt. Vorzugsweise erfolgt die Herstellung des ersten Verbindungsteils 1 bzw. des O-Ringträgers mit einer oder mehreren Erhöhungen in einem Fertigungsschritt. Deutlich zu erkennen ist, dass es sich bei den Wülsten 5 um Umbiegungen der Außenumfangsfläche 3 handelt, die auf der Innenseite, also im Inneren des Fluidkanals 6 hohl sind.
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Zusätzlich zu dem O-Ring 7 zwischen den beiden Wülsten 5 ist es weiterhin denkbar, einen weiteren O-Ring 7 zwischen der Befestigungslasche 8 des O-Ring-Trägers 1 und dem dieser Lasche 8 zugewandten Wulst 5 vorzusehen. Bei einer derartigen technischen Gestaltung wird der O-Ring 7 zwischen der Befestigungslasche 8 und dem dieser Lasche zugewandten Wulst 5 fixiert, so dass ein Verrutschen auch dieses O-Ringes 7 sicher ausgeschlossen werden kann.
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Zur Herstellung einer Steckverbindung wird der O-Ring-Träger als erstes Verbindungsteil 1 mit dem oder den darauf fixierten O-Ringen 7 in eine Ausnehmung eines zweiten Verbindungsteils 2 geschoben. Der Innendurchmesser der Ausnehmung ist geringfügig kleiner als der Außenumfang des oder der O-Ring(e) 7. Der oder die O-Ring(e) 7 liegen somit einerseits sicher an der Sitzfläche der Außenumfangsfläche 3 des O-Ring-Trägers 1 und andererseits an der Innenfläche 4 der Ausnehmung des zweiten Verbindungsteils 2 an. Eine fluiddichte Steckverbindung wird somit mit einfachen konstruktiven Mitteln realisiert. Hierbei wird insbesondere während der Herstellung der beschriebenen Steckverbindung, also dem Einführen des O-Ring-Trägers 1 in das mit diesem zu verbindende zweite Verbindungsteil 2 ein Verrutschen des O-Ringes 7 durch die zuvor beschriebenen parallel auf der Außenumfangsfläche 3 vorgesehenen Wülste 5 sicher vermieden.
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Die beschriebene Steckverbindung bestehend einerseits aus einem ersten Verbindungsteil 1, das als O-Ring-Träger ausgeführt ist, und andererseits aus einem zweiten Verbindungsteil 2, das das erste Verbindungsteil 1 wenigstens abschnittsweise unter Bildung eines gemeinsam begrenzten Fluidkanalabschnitts 6 aufnimmt stellt eine sichere Abdichtung einer Rohrleitungssteckverbindung sicher. Auf diese Weise wird eine konstruktiv und unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten einfach herzustellende technische Lösung bereitgestellt. Der O-Ring-Träger 1, der auf seiner Außenumfangsfläche 3 Erhebungen 5 in Form von Wülsten aufweist, lässt sich als tiefgezogenes Bauteil in besonderer Weise darstellen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird der O-Ring-Träger 1 mit Hilfe wenigstens einer Schraube mittelbar oder unmittelbar am Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors befestigt. Die beschriebene technische Lösung zur Herstellung einer fluiddichten Steckverbindung stellt auf bevorzugte Weise sicher, dass auf das Vorsehen einer Stufenbohrung innerhalb des Kurbelgehäuses verzichtet werden kann. Die Fixierung des O-Rings 7 erfolgt ausschließlich und zuverlässig auf dem O-Ring-Träger 1 bzw. auf der Außenumfangsfläche 3 des O-Ring-Trägers 1. Der O-Ring-Träger 1 wird zur Herstellung der Steckverbindung in eine hierfür vorgesehene Anschlussbohrung im Kurbelgehäuse, die üblicherweise einen Durchmesser von etwa 30 mm aufweist, eingeführt. Durch das Vorsehen der bereits beschriebenen Wülste 5 wird ein Verrutschen des O-Rings 7 verhindert und eine Abdichtung kann sicher gewährleistet werden. Nach Einführen des O-Ring-Trägers 1 in die hierfür vorgesehene Anschlussbohrung des Kurbelgehäuses erfolgt die Befestigung des O-Ring-Trägers 1, indem eine Befestigungsschraube durch die Durchgangsbohrung 9 in der Befestigungslasche 8 des O-Ring-Trägers 1 gesteckt und in ein ebenfalls hierfür vorgesehnes Gewinde im Kurbelgehäuse oder in einem Anbauteil des Kurbelgehäuses eingeschraubt wird. Zum Anschluss einer Rohrleitung 10 an den das erste Verbindungsteil 1 darstellenden O-Ring-Träger wird ein Rohr 10 wenigstens abschnittsweise in den Fluidkanalabschnitt des O-Ring-Trägers 1 gesteckt. Auch auf der Innenseite des O-Ring-Trägers werden geeignete Dichtelemente vorgesehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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