DE102016014874A1

DE102016014874A1 - Flanschverbindung für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Herstellen einer solchen

Info

Publication number: DE102016014874A1
Application number: DE102016014874.8A
Authority: DE
Inventors: Moayed El Gaml; Carlos Hollnagel; Olivier Lambert
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2018-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flanschverbindung (10) für eine Brennkraftmaschine (80), bei welcher ein metallisches Leitungsstück (12) zum Führen eines gasförmigen und/oder flüssigen Mediums mit einem das Leitungsstück (12) radial umgreifenden Flanschelement (50) unter Ausbildung eines durch Kaltumformen erzeugten Formschlusses zwischen einer Endkontur des Leitungsstücks (12) und einer Innenumfangskontur des Flanschelements (50) verbunden ist, welche wenigstens eine Aufnahmenut (66) für ein Dichtelement (68) zur Abdichtung des Flanschelements (50) gegenüber dem Leitungsstück (12) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flanschverbindung für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß Patentanspruch 8 zum Herstellen einer solchen Flanschverbindung.
Aus dem Stand der Technik, insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau, ist eine Vielzahl an Möglichkeiten bekannt, wie ein Ausgangsabschnitt und ein Eingangsabschnitt einer insbesondere metallischen Leitung zum Führen eines gasförmigen und/oder flüssigen Mediums unter Verwendung von axialen Dichtflanschen verbunden werden können. Hierzu ist der axiale Dichtflansch jeweils an einem Ende beispielsweise des jeweiligen Ausgangsabschnitts der metallischen Leitung angeordnet, wobei der Dichtflansch beispielsweise mit dem Ausgangsabschnitt verschraubt, verschweißt, verlötet oder verklebt sein kann. Der jeweilige axiale Dichtflansch ist mittels weiterer Vorrichtungen an eine Dichtfläche gepresst, um eine für das gasförmige und/oder flüssige Medium durchströmbare Verbindung zwischen dem Eingangsabschnitt und dem Ausgangsabschnitt der metallischen Leitung herstellt, sodass das Medium von dem Ausgangsabschnitt möglichst verlustarm in den Eingangsabschnitt hineinströmen kann. Unter verlustarm ist zu verstehen, dass möglichst wenig, insbesondere nichts des Mediums im Bereich des axialen Dichtflanschs aus dem Ausgangsabschnitt und/oder dem Eingangsabschnitt über den axialen Dichtflansch nach außen austritt.
Jedoch ergeben sich hier folgende Nachteile: Eine Schraubverbindung, mittels derer der axiale Dichtflansch mit einem Abschnitt der metallischen Leitung verschraubt ist, erfordert besonders viel Bauraum, insbesondere wenn der Ausgangsabschnitt und der Eingangsabschnitt besonders verlustarm miteinander verbunden sind. Ist eine Schweißverbindung eingesetzt, um den axialen Dichtflansch mit einem Abschnitt der metallischen Leitung zu verbinden, kann der axiale Dichtflansch und/oder der Abschnitt der metallischen Leitung aufgrund des besonders hohen Wärmeeintrags verformt und/oder beschädigt sein. Kupferhaltige Lote, welche bei einer Lötverbindung zwischen dem axialen Dichtflansch und dem Abschnitt der metallischen Leitung zum Einsatz kommen, können in unerwünschter Weise mit dem Medium in der metallischen Leitung reagieren, wodurch zumindest eine chemische Eigenschaft des Mediums so verändert sein kann, dass weitere, insbesondere stromab des axialen Dichtflanschs angeordnete und von dem Medium durchströmbare Einrichtungen mit einer besonders geringen Effizienz arbeiten, oder gar beschädigt werden können. Wird dieser Nachteil vermieden, in dem ein kupferfreies Lötverfahren angewendet wird, bei welchem Nickel und/oder Silber zum Einsatz kommt, fallen besonders hohe Kosten für eine Lötverbindung dieser Art an. Axiale Dichtflansche, welche mittels einer Klebeverbindung mit dem Abschnitt der metallischen Leitung verklebt sind, können beispielsweise bezogen auf die Haltbarkeit, auf die Festigkeit, auf die chemischen Eigenschaften und/oder auf die thermische Beständigkeit der Klebeverbindung, insbesondere im Hinblick auf eine Verwendung im Bereich einer Brennkraftmaschine, zum Beispiel in einem Motorraum eines Kraftwagens und/oder Nutzfahrzeugs, besonders nachteilig sein.
Ferner offenbart das Dokument DE 10 2004 048 765 A1 ein Verbund-System, welches ein beispielweise aus Metall bestehendes erstes Bauteil und ein sich zumindest teilweise durch das erste Bauteil entlang einer gedachten Längsachse des Verbund-Systems erstreckendes zweites Bauteil. Das zweite Bauteil kontaktiert mit einer zumindest teilweise gewölbten, insbesondere als Zylinderoberfläche ausgebildeten, äußeren Oberfläche eine innere Oberfläche des ersten Bauteils flächig so, dass das erste Bauteil das zweite Bauteil zumindest abschnittsweise zumindest teilweise umgreift. Dabei sind die Wirkflächen des Verbund-Systems, die durch die einander kontaktierenden Oberflächen der beiden Bauteile gebildet sind, derart geformt, dass die beiden Bauteile im Bereich dieser als in sich geschlossenen Umfangsflächen ausgebildete Wirkflächen Teilkonturen aufweisen. Die Teilkonturen greifen unter Bildung eines zumindest anteilig ebenfalls in Richtung der Längsachse wirkenden Formschlusses zumindest teilweise ineinander. Ferner kontaktiert das zweite Bauteil mit seiner äußeren Oberfläche die innere Oberfläche des ersten Bauteils flächig so, dass die beiden Bauteile anteilig auch unter Bildung eines zumindest anteilig in Richtung der Längsachse wirkenden Reitschlusses miteinander mechanisch fest verbunden sind. Dieses Verbund-System kommt bei sogenannten Coriolis-Massendurchfluss-Aufnehmern zum Einsatz, mittels welchen im Zusammenspiel mit einer daran angeschlossenen Messgerät-Elektronik in einem momentan im wenigstens einen Messrohr geführten Medium mit einer zu messenden Prozess-Messgröße entsprechend korrespondierende Reaktionskräfte, beispielsweise mit einem Massendurchfluss korrespondierende Corilolis-Kräfte zu erzeugen und von diesen abgeleitet ein mit der Prozessmessgröße korrespondierendes Messsignal zu erzeugen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, speziell für eine Brennkraftmaschine eine axiale Flanschverbindung bereitzustellen, welche besonders bauraum- und kosteneffizient ausführbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Flanschverbindung sowie durch ein Verfahren zum Herstellen einer solchen mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Erfindungsgemäß ist demnach eine Flanschverbindung für eine Brennkraftmaschine vorgesehen, bei welcher ein metallisches Leitungsstück zum Führen eines gasförmigen und/oder flüssigen Mediums mit einem das Leitungsstück radial umgreifenden Flanschelement unter Ausbildung eines durch Kaltumformen erzeugten Formschlusses zwischen einer Endkontur des Leitungsstücks und einer Innenumfangskontur des Flanschelements verbunden ist, welche wenigstens eine Aufnahmenut für ein Dichtelement zur Abdichtung des Flanschelements gegenüber dem Leitungsstück umfasst.
Mit anderen Worten ist eine Flanschverbindung vorgesehen, welche ein eine Innenumfangskontur aufweisendes Flanschelement aufweist. Ferner weist die Flanschverbindung ein beispielsweise als Rohr ausgebildetes Leitungsstück auf, das eine Endkontur aufweist, welche mit der Innenumfangskontur zumindest teilweise korrespondiert. Das Rohr bzw. Leitungsstück ist von einem gasförmigen und/oder flüssigen Medium durchströmbar. Insbesondere kann das Medium eine Flüssigkeit, z. B. Ein Ottokraftstoff, ein Dieselkraftstoff oder ein Kühlmittel für eine Innenraum-Klimatisierungsvorrichtung und/oder für eine Brennkraftmaschine für einen Kraftwagen sein. Das Leitungsstück ist so in dem Flanschelement koaxial angeordnet, dass eine Außenumfangsfläche des Leitungsstücks zumindest teilweise unmittelbar an eine Innenumfangsfläche des Flanschelements angrenzt. Das bedeutet, dass im Bereich der Endkontur des Leitungsstücks in axialer Richtung hin zu einer Ausgangsöffnung des Leitungsstücks das Leitungsstück eine Vielzahl an voneinander unterschiedlichen Außenradien aufweist, wobei den jeweiligen Außenradien des Leitungsstücks jeweils ein damit korrespondierender Innenradius des Flanschelements zugeordnet ist. Das Flanschelement weist im Bereich der Innenumfangskontur eine radial entlang einer Innenumfangsseite verlaufende Materialausnehmung auf, welche insbesondere als eine Nut ausgebildet sein kann und als Aufnahmenut bezeichnet wird. In dieser Aufnahmenut ist ein insbesondere als Dichtring ausgebildetes Dichtelement angeordnet, sodass der Dichtring an seiner Innenseite mit dem Leitungsstück in Berührung steht und mit seiner Außenseite mit dem Flanschelement in Berührung steht, um das Flanschelement gegenüber dem Leitungsstück abzudichten.
Dadurch dass die jeweilig voneinander unterschiedlichen Außenradien des Leitungsstücks durch Kaltumformen ausgebildet werden, wenn das Leitungsstück in dem Flanschelement angeordnet ist, wird ein Formschluss und/oder Reibschluss zwischen dem Leitungsstücks und dem Flanschelement erzeugt, sodass das Flanschelement koaxial um das Leitungsstück und bezogen auf eine gemeinsame Mittelachse unverschiebbar und drehfest zu dem Leitungsstück angeordnet ist.
Somit ist speziell für eine Brennkraftmaschine eine axiale Flanschverbindung bereitgestellt, welche besonders bauraum- und kosteneffizient ausführbar ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigt:

1 eine perspektivische Schnittdarstellung der Flanschverbindung;
2 eine perspektivische Schnittdarstellung der in 1 gezeigten Flanschverbindung, wobei die Flanschverbindung mittels einer Klemmvorrichtung an einem Bauteil einer Brennkraftmaschine kraftschlüssig festgelegt ist; und
3 die Schritte eines Verfahrens zum Herstellen einer Flanschverbindung, wie sie in 1 gezeigt ist.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Schnittdarstellung der Flanschverbindung 10 für eine nicht gezeigte Brennkraftmaschine, welche beispielsweise in einem Kraftwagen oder in einem Nutzfahrzeug eingesetzt sein kann.
Für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine ist der Brennkraftmaschine insbesondere aus entfernt von der Brennkraftmaschine gelagerten Vorratsbehältern eine Vielzahl an insbesondere flüssigen Medien zuzuführen, wobei die jeweiligen Medien durch ein jeweils zugeordnetes Kanal-System zugeführt werden können. Beispielsweise weist die Brennkraftmaschine ein Kraftstoff-Kanal-System auf, welches von einem üblicherweise als Ottokraftstoff oder als Dieselkraftstoff ausgebildeten Flüssigkraftstoff und/oder einem gasförmigen Kraftstoff durchströmbar ist, um der Brennkraftmaschine zumindest während eines gefeuerten Betriebs den Kraftstoff zuzuführen. Der Kraftstoff wird über das Kraftstoff-Kanal-System beispielsweise mittels einer mit dem Kraftstoff-Kanal-System in Fluidverbindung stehenden Einspritzvorrichtung in einen üblicherweise als Zylinder ausgeformten Brennraum eingespritzt, wodurch im Zusammenspiel mit ebenfalls in dem Brennraum befindlicher Ansaugluft ein zündfähiges Kraftstoff-LuftGemisch entsteht, welches mittels einer Zündvorrichtung entzündet wird. Durch das Entzünden des Kraftstoff-Luft-Gemischs in dem Zylinder wird unerwünschte Abwärme sowie eine Arbeit erzeugt, welche auf einen in dem Zylinder translatorisch verschiebbar angeordneten Kolben wirkt, und welche als eine Rotationsarbeit an einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine genutzt werden kann.
Für einen besonders effizienten Betrieb und insbesondere bei modernen Brennkraftmaschinen, weist die Brennkraftmaschine ein Kühlmittel-Kanal-System auf, welches von einem insbesondere flüssigen Kühlmittel durchströmbar ist, um von der Brennkraftmaschine die während des oben beschriebenen Betriebs erzeugte, unerwünschte Abwärme zumindest teilweise aufnehmen zu können, sodass die unerwünschte Abwärme in das Kühlmittel übergeht und von diesem durch das Kühlmittel-Kanal-System von der Brennkraftmaschine abgeführt wird.
Ferner können bei der Brennkraftmaschine weitere Kanal-Systeme vorgesehen sein, welche von einer Flüssigkeit oder einem Gas durchströmbar sind, beispielsweise ein ÖlKanal-System zur ordnungsgemäßen Schmierung der Brennkraftmaschine.
An der Brennkraftmaschine kann jeweils zumindest eine Eingangsöffnung und/oder Ausgangsöffnung eines solchen Kanal-Systems in einer ebenen Fläche an einem Bauteil der Brennkraftmaschine ausgeformt sein. Beispielsweise kann ein erster Abschnitt des jeweiligen Kanal-Systems senkrecht in der ebenen Fläche an dem Bauteil der Brennkraftmaschine enden, wodurch eine Kontur der ausgebildeten Eingangsöffnung bzw. Ausgangsöffnung kreisrund ist. Ferner kann der jeweilige erste Abschnitt des Kanal-Systems in einem von 90 Grad unterschiedlichem Winkel, das heißt schräg zu der ebenen Fläche in der ebenen Fläche an dem Bauteil der Brennkraftmaschine enden, wodurch eine Kontur der ausgebildeten Eingangsöffnung bzw. Ausgangsöffnung ellipsoid ist.
Die in 1 gezeigte Flanschverbindung 10 weist ein beispielsweise als Rohr ausgebildetes metallisches Leitungsstück 12 auf, welches um eine Mittelachse 14 rotationssymmetrisch ausgeformt ist und eine Innenumfangsfläche 16 sowie eine Außenumfangsfläche 18 aufweist. Dementsprechend weist das Leitungsstück 12 einen Innennennradius 20 sowie einen dazu zugehörigen Außennennradius 22 auf, wobei der Innennennradius 20 kleiner als der Außennennradius 22 ist. Ferner weist das Leitungsstück 12 eine flanschseitige Leitungsstück-Öffnung 24 auf, welche in der Nähe eines Endes 26 des Leitungsstücks 12 angeordnet ist. An einem weiteren Ende (nicht gezeigt) des Leitungsstücks 12 ist eine von der flanschseitigen Leitungsstück-Öffnung 24 unterschiedliche nicht gezeigte weitere Leitungsstück-Öffnung angeordnet. Das Leitungsstück 12 ist ausgehend von der weiteren Leitungsstück-Öffnung in Richtung zu der flanschseitigen Leitungsstück-Öffnung 24 hin bzw. ausgehend von der flanschseitigen Leitungsstück-Öffnung 24 in Richtung zu der weiteren Leitungsstück-Öffnung hin von einem gasförmigen und/oder flüssigen Medium, das heißt also beispielsweise von dem Ottokraftstoff, dem Dieselkraftstoff oder dem Kühlmittel durchströmbar.
Das Ende 26 des Leitungsstücks 12 weist eine Endkontur auf, welche gebildet ist, da von der weiteren Leitungsstück-Öffnung ausgehend in Richtung zu der flanschseitigen Leitungsstück-Offnung 24 hin im Bereich des Endes 26 das Leitungsstück 12 eine Vielzahl an Innenradien und zugehörigen Außenradien aufweist, welche jeweils von dem Innennennradius 20 bzw. Außennennradius 22 unterschiedlich sein können. Insbesondere kann das Leitungsstück 12 in einem ersten Umformbereich 28 ausgehend von der weiteren Leitungsstück-Öffnung in Richtung zu der flanschseitigen Leitungsstück-Offnung 24 hin und entlang der Mittelachse 14 radial aufgeweitet sein, sodass im Bereich des ersten Umformbereichs 28 das Leitungsstück 12 zumindest einen Innenradius 30 und einen zugehörigen Außenradius 32 aufweist, wobei der Innenradius 30 größer ist als der Innennennradius 20 und der Außenradius 32 größer ist als der Außennennradius 22. Eine Differenz zwischen dem Innenradius 30 und dem Außenradius 32 entspricht dabei einer Differenz zwischen dem Innennennradius 20 und dem Außennennradius 22, sodass eine Wandstärke des Leitungsstücks 12 idealerweise über dessen gesamte Länge zumindest im Wesentlichen konstant ist.
Im weiteren Verlauf entlang der Mittelachse 14, das heißt von dem ersten Umformbereich 28 ausgehend in Richtung zu der flanschseitigen Leitungsstück-Öffnung 24 hin, schließt sich ein erster Übergangsbereich 34 an, in dessen Verlauf zu der flanschseitigen Leitungsstück-Öffnung 24 hin das Leitungsstück 12 ausgehend von dem ersten Umformbereich 28 so verjüngt ist, dass ein an den ersten Übergangsbereich 34 angrenzender Flanschsitzbereich 36, welcher insbesondere zylinderförmig ausgebildet ist, einen zumindest im Wesentlichen dem Innennennradius 20 entsprechenden Innenradius und einen zumindest im Wesentlichen dem Außennennradius 22 entsprechenden Außenradius aufweist. Ferner bildet der erste Übergangsbereich 34 aufgrund seiner Form in der Außenumfangsfläche 18 eine radial verlaufende erste Sitzfläche 38, welche bezogen auf die Mittelachse 14 schräg verläuft. Das bedeutet, dass die erste Sitzfläche 38, welche von der Außenumfangsfläche 18 gebildet wird, so angeordnet ist, dass ausgehend von dem ersten Umformbereich 28 entlang der Mittelachse 14 zu der flanschseitigen Leitungsstück-Öffnung 24 hin das Leitungsstück 12 verjüngt ist.
Im weiteren Verlauf entlang der Mittelachse 14, das heißt von dem Flanschsitzbereich 36 ausgehend in Richtung zu der flanschseitigen Leitungsstück-Öffnung 24 hin, schließt sich ein zweiter Übergangsbereich 40 an, in dessen Verlauf zu der flanschseitigen Leitungsstück-Öffnung 24 hin das Leitungsstücks 12 ausgehend von dem Flanschsitzbereich 36 so aufgeweitet ist, dass ein an den zweiten Übergangsbereich 40 angrenzender zweiter Umformbereich 42 zumindest einen Innenradius, welcher größer ist als der Innennennradius 20, und zumindest einen Außenradius, welcher größer ist als der Außennennradius 22, aufweist. Beispielsweise kann der zweite Umformbereich 42 einen Innenendradius 44 und einen dazu zugehörigen Außenendradius 46 aufweisen, wobei der Innenendradius 44 größer als der Innennennradius 20 und der Außenendradius 46 größer als der Außennennradius 22 ist. Eine Differenz zwischen dem Innenendradius 44 und dem Außenendradius 46 entspricht dabei zumindest im Wesentlichen der Differenz zwischen dem Innennennradius 20 und dem Außennennradius 22. Ferner bildet der zweite Übergangsbereich 40 aufgrund seiner Form in der Außenumfangsfläche 18 eine radial verlaufende zweite Sitzfläche 48, welche bezogen auf die Mittelachse 14 schräg verläuft. Das bedeutet, dass die zweite Sitzfläche 48, welche von der Außenumfangsfläche 18 gebildet wird, so angeordnet ist, dass ausgehend von dem Flanschsitzbereich 36 entlang der Mittelachse 14 zu der flanschseitigen Leitungsstück-Öffnung 24 hin das Leitungsstück 12 aufgeweitet ist.
Die in 1 gezeigte Flanschverbindung 10 weist ferner ein insbesondere rotationssymmetrisch ausgeführtes Flanschelement 50 auf, welches beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sein kann. Das Flanschelement 50 weist eine weitere Innenumfangsfläche 52 auf, wobei das Flanschelement 50 zumindest teilweise das Leitungsstück 12 umgreift. Das Leitungsstück 12 ist also zumindest im Bereich dessen Endkontur von dem Flanschelement radial umgriffen. Dabei fällt eine nicht explizit dargestellte Mittelachse des Flanschelements 50 mit der Mittelachse 14 des Leitungsstücks 12 zusammen, d. h. die Mittelachse 14 bildet die Mittelachse des Flanschelements 50. Weiter ist das Flanschelement 50 so ausgebildet, dass dessen weitere Innenumfangsfläche 52 insbesondere direkt zumindest bereichsweise an die Außenumfangsfläche 18 des Leitungsstücks 12 angrenzt, das heißt, dass die weitere Innenumfangsfläche 52 mit der Außenumfangsfläche 18 in Berührung steht.
Das Flanschelement 50 weist einen weiteren Innennennradius 54 auf, welcher im Bereich des Flanschsitzbereichs 36 dem Innennennradius 20 zumindest im Wesentlichen entspricht. Außerdem weist das Flanschelement 50 eine erste Flanschelement-Öffnung 56 sowie eine von der ersten Flanschelement-Öffnung 56 unterschiedliche zweite Flanschelement-Öffnung 58 auf, wodurch ein das Flanschelement 50 axial durchdringender Leitungsstück-Aufnahmebereich geschaffen ist. Das Flanschelement 50 ist ausgehend von der ersten Flanschelement-Öffnung 56 entlang der Mittelachse 14 und entlang der weiteren Innenumfangsfläche 52 in Richtung zu der zweiten Flanschelement-Öffnung 58 hin verjüngt. Das bedeutet, dass die erste Flanschelement-Öffnung 56 einen ersten Flanschradius 60 und einen entlang der Mittelachse 14 in Richtung zu der zweiten Flanschelement-Öffnung 58 hin versetzten zweiten Flanschradius 62 aufweist, welcher kleiner ist als der erste Flanschradius 60. Insbesondere kann zwischen dem ersten Flanschradius 60 und dem zweiten Flanschradius 62 eine Auslassfläche 64 angeordnet sein, welche in Bezug auf die Mittelachse 14 radial und schräg verläuft. Das bedeutet, dass die weitere Innenumfangsfläche 52 radial angefast sein kann, wodurch die Auslassfläche 64 gebildet ist. Der zweite Flanschradius 62 entspricht zumindest im Wesentlichen dem Außenendradius 46 des Leitungsstücks 12.
1 zeigt weiter, dass das Leitungsstück 12 weiter so in dem Flanschelement 50 angeordnet ist, dass ein auf der Mittelachse 14 liegender Mittelpunkt der flanschseitigen Leitungsstück-Öffnung 24 mit einem auf der Mittelachse 14 liegenden Mittelpunkt der auslassseitigen ersten Flanschelement-Öffnung 56 zusammenfällt. Insbesondere kann ein Radius der flanschseitigen Leitungsstück-Öffnung 24 mit dem Flanschradius 62 zusammenfallen.
1 ist darüber hinaus zu entnehmen, dass die weitere Innenumfangsfläche 52 eine Innenumfangskontur aufweist, welche zumindest bereichsweise und zumindest im Wesentlichen der Endkontur des Leitungsstücks 12 entspricht, das heißt mit dieser korrespondiert. Daher weist das Flanschelement 50 im Bereich des zweiten Umformbereichs 42 einen Innennennradius auf, welcher dem Außenendradius 46 des Leitungsstücks 12 zumindest im Wesentlichen entspricht.
Ferner weist das Flanschelement 50 im Bereich seiner Innenumfangskontur, insbesondere im Bereich des zweiten Umformbereichs 42, eine in Bezug zur Mittelachse 14 radial verlaufende Materialausnehmung entlang der weiteren weitere Innenumfangsfläche 52 auf. Die Materialausnehmung kann insbesondere als eine Aufnahmenut 66 ausgeführt sein, welche dazu eingerichtet ist, ein Dichtelement aufzunehmen. Das Dichtelement kann beispielsweise als ein zunächst torusförmig ausgebildeter Radial-Dichtring 68 ausgeführt sein und realisiert eine Abdichtung des Flanschelements 50 gegenüber dem Leitungsstück 12. Der zunächst torusförmig ausgebildete Radial-Dichtring 68 ist zwischen der Außenumfangsfläche 18 des Leitungsstücks 12 und der weiteren Innenumfangsfläche 52 des Flanschelements 50 in der Aufnahmenut 66 gehalten, wobei eine Tiefe der Aufnahmenut 66 geringer ausgeführt ist, als ein kleiner Torusdurchmesser 70 sodass eine Torusoberfläche des Radial-Dichtrings 68 in Bezug auf die Mittelachse 14 radial nach außen und innen zusammengedrückt ist, wodurch der Radial-Dichtring 68 jeweils an der Außenumfangsfläche 18 bzw. an der weiteren Innenumfangsfläche 52 zumindest teilweise flächig verspannt angrenzt. Dadurch ist das durch das Leitungsstück 12 hindurchströmende Medium idealerweise vollständig daran gehindert, in unerwünschter Weise zwischen der Außenumfangsfläche 18 und der weiteren Innenumfangsfläche 52 nach außen hin auszutreten. Eine Dichtungsanordnung, welche unter anderem durch den Radial-Dichtring 68 gebildet ist, wird als Radialdichtung bezeichnet.
Das bedeutet, dass im Bereich des zweiten Umformbereichs 42 die weitere Innenumfangsfläche 52 mit der Außenumfangsfläche 18 in Berührung steht. Dort jedoch, wo in der weiteren Innenumfangsfläche 52 die Aufnahmenut 66 ausgebildet ist, ist die weitere Innenumfangsfläche 52 in einem Abstand von Außenumfangsfläche 18 angeordnet.
Im Bereich des zweiten Umformbereichs 42 umfasst das Flanschelement 50 eine radial verlaufende, mit der zweiten Sitzfläche 48 korrespondierende erste Flanschsitzfläche 72, welche in Bezug auf die Mittelachse 14 schräg verläuft und unmittelbar an die zweite Sitzfläche 48 angrenzt, sodass die erste Flanschsitzfläche 72 mit der zweiten Sitzfläche 48 in Berührung steht. Des Weiteren umfasst das Flanschelement 50 im Bereich des ersten Übergangsbereichs 34 eine radial verlaufende, mit der ersten Sitzfläche 38 korrespondierende zweite Flanschsitzfläche 74, welche in Bezug auf die Mittelachse 14 schräg verläuft und unmittelbar an die erste Sitzfläche 38 angrenzt, sodass die zweite Flanschsitzfläche 74 mit der ersten Sitzfläche 38 in Berührung steht.
Wie weiter in 1 zu sehen ist, grenzt zwischen dem ersten Übergangsbereich 34 und dem zweiten Übergangsbereich 40 ein zylinderförmiger Abschnitt der weiteren Innenumfangsfläche 52 im Bereich des Flanschsitzbereichs 36 direkt an die Endkontur, das heißt an die Außenumfangsfläche 18 an, sodass in diesem Bereich die weitere Innenumfangsfläche 52 mit der Außenumfangsfläche 18 in Berührung steht.
Dadurch dass das Leitungsstück 12 mittels der ersten Sitzfläche 38 in Richtung zu der flanschseitigen Leitungsstück-Öffnung 24 hin verjüngt ist und mittels der zweiten Sitzfläche 48 in Richtung zu der flanschseitigen Leitungsstück-Öffnung 24 hin aufgeweitet ist, ist das Leitungsstück 12 in dem Flanschelement 50 axial unverschiebbar angeordnet. Durch diese Anordnung des Flanschelements 50 um das Leitungsstücks 12 herum, ist mittels der ersten Sitzfläche 38 und der zweiten Sitzfläche 48 jeweils in Zusammenspiel mit der jeweils zugeordneten ersten Flanschsitzfläche 72 bzw. zweiten Flanschsitzfläche 74 ein Formschluss zwischen dem Flanschelement 50 und dem Leitungsstück 12 realisiert. Darüber hinaus ist mittels der jeweils aneinander angrenzenden, d. h. miteinander in Berührung stehenden Außenumfangsfläche 18 und weiteren Innenumfangsfläche 52 ein Reibschluss zwischen dem Flanschelement 50 und dem Leitungsstück 12 realisiert.
Die Endkontur des Leitungsstücks 12, das heißt die voneinander unterschiedlichen Radien, welche ausgehend von der weiteren Leitungsstück-Öffnung hinzu der flanschseitigen Leitungsstück-Öffnung 24 entlang der Mittelachse 14 auftreten, sind mittels Kaltumformens des Leitungsstücks 12 ausgebildet. Das bedeutet, dass der Formschluss bzw. Reibschluss zwischen dem Leitungsstücks 12 und dem Flanschelement 50 realisiert ist, indem die jeweils voneinander unterschiedlichen Radien des Leitungsstücks 12 an dem in dem Flanschelement 50 angeordneten Leitungsstück 12 ausgebildet sind, wobei der Radial-Dichtring 68 in der zugehörigen Aufnahmenut 66 angeordnet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist unter Kaltumformen ist zu verstehen, dass dem beispielsweise zunächst zylinderförmigen Leitungsstück 12 eine von einem Zylinder unterschiedliche Form verliehen wird, wobei ein besonders hoher Wärmeeintrag in das Leitungsstück 12 unterbleibt. Insbesondere ist dabei ein Wärmeeintrag vollständig vermieden. Das heißt, dass sich das Kaltumformen insbesondere als Innenwalzen darstellt. Ferner denkbar ist, dass sich das Kaltumformen als Innen-Hochdruck-Umformen darstellt.
2 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung der in 1 gezeigten, oben beschriebenen Flanschverbindung 10, wobei die Flanschverbindung 10 in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung mittels einer Klemmvorrichtung 76 an einem Bauteil 78 einer Brennkraftmaschine 80 kraftschlüssig festgelegt ist. Insbesondere kann die Flanschverbindung 10 mittels der Klemmvorrichtung 76 an dem Bauteil 78 ausschließlich kraftschlüssig festgelegt sein. Hierzu weist die Flanschverbindung 10, insbesondere das Flanschelement 50 einen Kragen 82 auf, welcher seinerseits eine Flanschfläche 84 aufweist, welche kreisringförmig, bezogen auf die Mittelachse 14 senkrecht dazu radial verläuft. In der Flanschfläche 84 ist eine in Bezug zur Mittelachse 14 radial verlaufende Materialausnehmung ausgebildet. Die Materialausnehmung kann insbesondere als eine weitere Aufnahmenut 86 ausgebildet sein, welche dazu eingerichtet ist, ein weiteres Dichtelement aufzunehmen. Das weitere Dichtelement kann beispielsweise als ein zunächst torusförmig ausgebildeter Axial-Dichtring 88 ausgeführt sein und realisiert eine Abdichtung des Flanschelements 50 gegenüber der Brennkraftmaschine 80, das heißt insbesondere gegenüber dem Bauteil 78. Der zunächst torusförmig ausgebildete Axial-Dichtring 88 ist zwischen der Flanschfläche 84 und einer ebenen, das heißt planen Fläche 90 der Brennkraftmaschine 80 bzw. des Bauteils 78 in der weiteren Aufnahmenut 86 gehalten, wobei eine tiefe der weiteren Aufnahmenut 86 geringer ausgeführt ist als ein weiterer kleiner Torusdurchmesser 92, sodass eine weitere Torusoberfläche des Axial-Dichtrings 88 entlang der Richtung der Mittelachse 14 zwischen der Flanschfläche 84 und der Fläche 90 zusammengedrückt ist, wodurch der Axial-Dichtring 88 jeweils an der Flanschfläche 84 bzw. an der Fläche 90 zumindest teilweise flächig verspannt angrenzt. Dadurch ist das durch das Leitungsstücks 12 hindurchströmende Medium idealerweise vollständig daran gehindert, in unerwünschter Weise zwischen der Fläche 90 und der Flanschfläche 84 nach außen hin auszutreten. Eine Dichtungsanordnung, welche unter anderem durch den Axial-Dichtring 88 gebildet ist, wird als Axialdichtung bezeichnet.
Der Kragen 82 weist ferner eine Haltefläche 94 auf, welche zumindest teilweise kreisringförmig ist und in Bezug zur Mittelachse 14 senkrecht dazu und radial verläuft. Mittels der Klemmvorrichtung 76 ist eine Vielzahl an parallel zu der Mittelachse 14 in, Richtung zu dem Bauteil 78 hin wirkende Klemmkräfte erzeugt, welche radial entlang der Haltefläche 94 anliegen, wodurch die Flanschverbindung 10 unter einer resultierenden Haltekraft zu dem Bauteil 78 hin gespannt gehalten ist. Insbesondere ist die Flanschfläche 84 zu der Fläche 90 hin gespannt gehalten. Dadurch ist ein Verschieben der Flanschverbindung 10 in axialer Richtung weg von dem Bauteil 78 bzw. in radialer Richtung entlang der Fläche 90 verhindert.
Es hat sich als Vorteil gezeigt, dass die Klemmvorrichtung 76, wie in 2 gezeigt, als eine Anpressplatte 96 ausgeführt ist. Anders ausgedrückt kann die Klemmvorrichtung 76 die Anpressplatte 96 umfassen. In der Anpressplatte 96 ist ein beispielsweise als Flanschhalteöffnung 98 ausgebildetes Durchgangsloch ausgeführt, welches idealerweise kreisrund ausgebildet ist, um zumindest bereichsweise mit einer weiteren Außenumfangsfläche 100 zu korrespondieren, sodass die Anpressplatte 96 eingerichtet ist, um die Flanschverbindung 10, insbesondere das Flanschelement 50 durch die Flanschhalteöffnung 98 hindurch aufzunehmen. Beispielsweise kann die Flanschhalteöffnung 98 einen Durchgangsradius 102 aufweisen, welcher so bemessen ist, dass er zumindest im Wesentlichen einem Außenradius im Bereich des Flanschsitzbereichs 36 des Flanschelements 50 entspricht, wobei eine Anpressfläche 104 an die Haltefläche 94 angrenzt, das heißt mit der Haltefläche 94 in Berührung steht. Die Flanschhalteöffnung 98 kann insbesondere konzentrisch zu dem Flanschsitzbereich 36 angeordnet sein, das heißt eine Mittelachse der Flanschhalteöffnung 98 kann mit der Mittelachse 14 zusammenfallen.
Ferner kann die Klemmvorrichtung 76 mit einem Schraubelement 106 ausgebildet sein, bzw. kann die Klemmvorrichtung 76 das Schraubelement 106 aufweisen. Das Schraubelement 106 kann einen Gewindebolzenanteil 108 umfassen, welcher mit nicht gezeigten einem Außengewinde versehen ist und welcher mit der Brennkraftmaschine 80, insbesondere mit dem Bauteil 78 verbunden ist, wobei er durch eine in den Figuren nicht dargestellte Durchgangsöffnung der Anpressplatte 96 hindurch angeordnet ist. Anders ausgedrückt verläuft die Flanschverbindung 10, insbesondere das Flanschelement 50, zumindest teilweise durch die Durchgangsöffnung der Anpressplatte 96 hindurch. Mittels des Gewindebolzenanteils 108 wird die Anpressplatte 96 in Richtung zu der Brennkraftmaschine 80 bzw. dem Bauteil 78 hin verspannt, wodurch die zu dem Bauteil 78 hin wirkende Klemmkräfte erzeugt sind, sodass die Flanschverbindung 10 unter einer resultierenden Haltekraft zu dem Bauteil 78 hin gespannt gehalten ist.
Als vorteilhaft hat es sich weiter gezeigt, dass das Schraubelement 106 als ein Stehbolzen ausgeführt ist, welcher fest mit der Brennkraftmaschine 80, das heißt mit dem Bauteil 78 verbunden ist und welche eine Länge aufweist, sodass er ausgehend von dem Bauteil 78 durch die Durchgangsöffnung der Anpressplatte 96 hindurch und darüber hinaus angeordnet ist. Das bedeutet, dass der Gewindebolzenanteil 108 des Stehbolzens über eine obere Fläche 110 der Anpressplatte 96 hinausragt, sodass auf den Gewindebolzenanteil 108 eine nicht gezeigte, mit einem Innengewinde versehene Schraubenmutter so aufschraubbar ist, sodass die Schraubenmutter den Gewindebolzenanteil 108 zumindest teilweise radial umgreift. Die Anpressplatte 96 ist daher mittels der Schraubenmutter in Richtung zu der Brennkraftmaschine 80 bzw. dem Bauteil 78 hin verspannt, wodurch die zu dem Bauteil 78 hin wirkende Klemmkräfte erzeugt sind, sodass die Flanschverbindung 10 unter einer resultierenden Haltekraft zu dem Bauteil 78 hin gespannt gehalten ist. Ferner kann zwischen der Anpressplatte 96, insbesondere deren oberen Fläche 110 und der Schraubenmutter eine kreisringförmigen Scheibe 112 angeordnet sein, durch dessen innere Öffnung hindurch der Gewindebolzenanteil 108 angeordnet ist, um die von der Schraubenmutter auf die Anpressplatte 96 angelegten Anpresskräfte besonders gut zu verteilen. Insbesondere kann die Scheibe 112 fest mit der Schraubenmutter verbunden sein.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist bei der Flanschverbindung 10 vorgesehen, dass das Schraubelement 106 als eine in einem ein Innengewinde aufweisendes Gewindeloch 114 angeordnete Schraube 116 ausgeführt ist. Das bedeutet, dass die Schraube 116 den mit dem Außengewinde versehene Gewindebolzenanteil 108 aufweist, welcher mittels des Innengewindes in das Gewindeloch 114 eingeschraubt, das heißt darin angeordnet ist. Ein Schraubenkopf 118 der Schraube 116 ist in einer Längserstreckungsrichtung des Gewindebolzenanteils 108 daran angrenzend koaxial angeordnet, sodass der Schraubenkopf an der oberen Fläche 110 der Anpressplatte 96 angrenzt und der Gewindebolzenanteil durch die Durchgangsöffnung der Anpressplatte 96 hindurch und in dem Gewindeloch 114 angeordnet ist. Dadurch ist die Anpressplatte 96 mittels des Schraubenkopfs 118 in Richtung zu der Brennkraftmaschine 80 bzw. dem Bauteil 78 hin verspannt, wodurch die zu dem Bauteil 78 hin wirkende Klemmkräfte erzeugt sind, sodass die Flanschverbindung 10 unter einer resultierenden Haltekraft zu dem Bauteil 78 hin gespannt gehalten ist. Ferner kann zwischen der Anpressplatte 96, insbesondere deren oberen Fläche 110 und dem Schraubenkopf 118 eine kreisringförmigen Scheibe 112 angeordnet sein, durch dessen innere Öffnung hindurch der Gewindebolzenanteil 108 angeordnet ist, um die von dem Schraubenkopf 118 auf die Anpressplatte 96 angelegten Anpresskräfte besonders gut zu verteilen. Insbesondere kann die Scheibe 112 fest mit dem Schraubenkopf 118 verbunden sein.
An der Brennkraftmaschine 80 bzw. an dem Bauteil 78 und insbesondere in der Fläche 90 kann eine Kanal-System-Öffnung 120 ausgebildet sein, welche dazu ausgebildet ist, von dem Medium durchströmbar zu sein, sodass das Medium zumindest in einen Abschnitt 122 des der Kanal-System-Öffnung 120 zugeordneten Kanal-Systems 124 einströmbar ist. Der insbesondere zylindrisch ausgebildete Abschnitt 122 des Kanal-Systems 124 weist eine Kanalmittelachse 126 auf, welche mit der Mittelachse 14 der im Bereich der Kanal-System-Öffnung 120 angeordneten Flanschverbindung 10 zusammenfallen kann. In diesem Fall ist die Kanal-System-Öffnung 120 kreisrund ausgebildet, wobei ein Kanalradius des zylindrisch ausgebildeten Abschnitts 122 maximal ein Maß des ersten Flanschradius 60 annimmt, sodass die kreisrund ausgebildete Kanal-System-Öffnung 120 gänzlich von der ersten Flanschelement-Öffnung 56 bedeckt ist.
Jedoch kann die Kanalmittelachse 126 die Mittelachse 14 in einer gedachten Ebene, welche von der Fläche 90 bzw. der Flanschfläche 84 gebildet ist, schneiden. Dies ist dann der Fall, wenn der Abschnitt 122 des Kanal-Systems 124 in einem von 90 Grad unterschiedlichem Winkel, das heißt schräg zu der Fläche 90 des Bauteils 78 endet, wodurch die Kanal-System-Öffnung 120 ellipsoid ausgebildet ist. Insbesondere kann die Kanal-System-Öffnung 120 als eine Ellipse ausgebildet sein, deren sogenannte große Halbachse maximal ein Maß des ersten Flanschradius 60 annimmt, sodass die ellipsoid ausgebildete Kanal-System-Öffnung 120 gänzlich von der ersten Flanschelement-Öffnung 56 bedeckt ist.
2 zeigt ferner, dass die Flanschverbindung 10 in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung mittels der Klemmvorrichtung 76 an dem Bauteil 78 der Brennkraftmaschine 80 kraftschlüssig eine der Flanschverbindung 10 zumindest weitestgehend entsprechende weitere Flanschverbindung 130 festgelegen kann. Insbesondere kann die weitere Flanschverbindung 130 mittels der Klemmvorrichtung 76 an dem Bauteil 78 ausschließlich kraftschlüssig festgelegt sein. Das bedeutet, dass die Klemmvorrichtung 76 bzw. die Anpressplatte 96 eine weitere Flanschhalteöffnung 132 je zu haltender weiterer Flanschverbindung 130 aufweisen kann, wobei die weitere Flanschverbindung 130 zumindest teilweise durch die weitere Flanschhalteöffnung 132 hindurch angeordnet ist. Insbesondere ist ein weiteres Flanschelement 134 zumindest teilweise in der weiteren Flanschhalteöffnung 132 angeordnet. Ferner kann an der Anpressplatte 96 zumindest ein weiteres Schraubelement (nicht gezeigt) angeordnet sein, welches zumindest weitestgehend dem Schraubelement 106 entspricht. Die weitere Flanschverbindung 130 kann zum Beispiel in analoger Weise wie die Flanschverbindung 10 mit dem Bauteil 78 verbunden, das heißt an dem Bauteil 78 der Brennkraftmaschine 80 kraftschlüssig festgelegt sein.
3 zeigt Schritte eines Verfahrens zum Herstellen der Flanschverbindung 10, wie sie in 1 gezeigt, bzw. oben beschrieben ist. In einem ersten Schritt S1 wird das Flanschelement 50 bereitgestellt und anschließend der zunächst torusförmig ausgebildete Radial-Dichtring 68 in der Aufnahmenut 66 angeordnet, sodass die Aufnahmenut 66 den Radial-Dichtring 68 aufnimmt. Der Radial-Dichtring 68 ist also in der Aufnahmenut 66 so angeordnet, sodass die Mittelachse 14 des Flanschelements 50 mit der Mittelachse des Radial-Dichtrings 68 zusammenfällt.
In einem zweiten Schritt S2 wird das Leitungsstück 12 bereitgestellt und koaxial zunächst über dem Flanschelement 50 angeordnet, sodass die Mittelachse 14 mit der Mittelachse des Leitungsstücks 12 zusammenfällt. Hiernach wird das Leitungsstücks 12 in Richtung zu dem Flanschelement 50 hin entlang der Mittelachse 14, insbesondere in das Flanschelement 50 hinein geschoben. Dabei weist das Leitungsstücks 12 entlang der Mittelachse 14 ausschließlich, das heißt über eine gesamte Länge des Leitungsstücks 12 den Innennennradius 20 bzw. Außennennradius 22 auf. Das bedeutet, dass das Leitungsstück 12 während des Schritts S2 eine zylindrische Form aufweist. Das Leitungsstück 12 wird mindestens soweit in das Flanschelement 50 hineingeschoben, bis die flanschseitige Leitungsstück-Öffnung 24 in einer gedachten Ebene liegt, in der auch der zweite Flanschradius 62 liegt. Das Leitungsstück 12 kann so weit in das Flanschelement 50 hineingeschoben werden, bis die flanschseitigen Leitungsstück-Öffnung 24 in einer gedachten Ebene liegt, in der auch der erste Flanschradius 60 liegt. Während das Leitungsstücks 12 in das Flanschelement 50 eingeschoben wird, liegen die Außenumfangsfläche 18, sowie die weitere Innenumfangsfläche 52 aneinander an, bzw. gleiten aneinander ab. Dadurch dass der weiterhin torusförmig ausgebildete Radial-Dichtring 68 zwischen der Außenumfangsfläche 18 und der weiteren Innenumfangsfläche 52 angeordnet ist, ist er in der Aufnahmenut 66 gegen beispielsweise ein Herausfallen gesichert.
In einem dritten Schritt S3 ist das Leitungsstücks 12 in das Flanschelement 50 wunschgemäß eingeschoben. Nun wird mittels Kaltumformens das Leitungsstücks 12 so umgeformt, der erste Umformbereich 28, der erste Übergangsbereich 34, der Flanschsitzbereich 36, der zweite Übergangsbereich 40 sowie der zweite Umformbereich 42 insbesondere nacheinander ausgebildet werden. Da das Kaltumformen insbesondere als Innenwalzen ausgeführt wird, wird ein nicht dargestelltes Innenwalzwerkzeug beispielsweise durch die erste Flanschelement-Öffnung 56 hindurch und zumindest im Wesentlichen entlang der Mittelachse 14 in das Leitungsstück 12 eingeführt, um das Leitungsstück 12 zumindest bereichsweise aufzuweisen, sodass beispielsweise in einem ersten Teilschritt der erste Umformbereich 28 sowie der erste Übergangsbereich 34 ausgebildet werden, indem mittels des Innenwalzwerkzeugs der Innenradius 30 an dem Leitungsstück 12 ausgebildet wird. Dadurch wird die erste Sitzfläche 38 ausgebildet, welche mit der zweiten Flanschsitzfläche 72 korrespondiert und an dieser anliegt, sodass das Leitungsstück 12 in Richtung zu dem Flanschelement 50 hin axial unverschiebbar und in Richtung von dem Flanschelement 50 weg axial verschiebbar angeordnet ist. Beispielsweise können in einem zweiten Teilschritt der zweite Umformbereich 42 sowie der zweite Übergangsbereich 40 ausgebildet werden, indem mittels des Innenwalzwerkzeugs der Innenendradius 44 an dem Leitungsstück 12 ausgebildet wird. Dadurch wird die zweite Sitzfläche 48 ausgebildet, welche mit der ersten Flanschsitzfläche 72 korrespondiert und an dieser anliegt sodass das Leitungsstücks 12 in Richtung zu dem Flanschelement 50 hin und in Richtung von dem Flanschelement 50 weg axial und verschiebbar angeordnet ist.
Ferner wird im dritten Schritt S3 der Radial-Dichtring 68, welcher in der Aufnahmenut 66 gehalten ist, verformt, sodass er gegen die weitere Innenumfangsfläche 52 sowie gegen die Außenumfangsfläche 18 gepresst wird, sodass die Radialdichtung realisiert wird.
In einem vierten und letzten Schritt S4 ist die fertig montierte Flanschverbindung 10 bereitgestellt. Während dem Schritt S1, dem Schritt S2, dem Schritt S3 oder dem Schritt S4 wird der Axial-Dichtring 88 in der dafür vorgesehene Aufnahmenut 86 angeordnet, sodass die Flanschverbindung 10 vollständig ist.
Mit der Flanschverbindung 10 ist somit eine kostengünstige, dichte Befestigung einer metallischen Kraftstoff- bzw. Kühlmittelleitung im Niederdruckbereich an eben bearbeiteten Flächen, zum Beispiel der Fläche 90, von Motoren, insbesondere der Brennkraftmaschine 80, durch einen Flansch bzw. ein Flanschelement 50 unter Vermeidung von Schraub-, Schweiß-, Löt- und/oder Klebeverbindung zwischen Leitung, d. h. Leitungsstück 12 und Flansch, d. h. Flanschelement 50 realisiert.
Ferner ist durch die Flanschverbindung 10 eine kostengünstige, sichere und zuverlässige Lösung geschaffen, um speziell für eine Brennkraftmaschine eine axiale Flansch Bindung bereitzustellen, welche besonders bauraum- und kosteneffizient ausführbar ist. Durch eine besonders geringe plastische Kaltverformung der Leitung bzw. des Leitungsstücks 12 wird eine sehr feste Verbindung zwischen dem Leitungsstück 12 und dem Flanschelement 50 erreicht, wobei aufwändige Bearbeitungen, wie Schweißen, Löten oder Kleben entfallen. Hierbei ist eine Maßhaltigkeit des kompletten Bauteils - also der Flanschverbindung 10 - besser als bei herkömmlichen Flanschverbindungen, bei welchen zwischen einem Flanschelement und einem Leitungsstück Schweiß-, Löt- oder Klebeverbindungen zum Einsatz kommen. Insbesondere ist die Flanschverbindung 10 geeignet, in einem Niederdruckbereich, insbesondere bei Diesel- und Ottomotoren, beispielsweise in Kraft wägen und/oder Nutzfahrzeugen, eingesetzt zu werden.
Bezugszeichenliste

10: Flanschverbindung
12: Leitungsstück
14: Mittelachse
16: Innenumfangsfläche
18: Außenumfangsfläche
20: Innennennradius
22: Außennennradius
24: Leitungsstück-Öffnung
26: Ende des Leitungsstücks
28: erster Umformbereich
30: Innenradius
32: Außenradius
34: erster Übergangsbereich
36: Flanschsitzbereich
38: erste Sitzfläche
40: zweiter Übergangsbereich
42: zweiter Umformbereich
44: Innenendradius
46: Außenendradius
48: zweite Sitzfläche
50: Flanschelement
52: weitere Innenumfangsfläche
54: weiterer Innennennradius
56: erste Flanschelement-Öffnung
58: zweite Flanschelement-Öffnung
60: erster Flanschradius
62: zweiter Flanschradius
64: Auslassfläche
66: Aufnahmenut
68: Radial-Dichtring
70: kleiner Torusdurchmesser
72: erste Flanschsitzfläche
74: zweite Flanschsitzfläche
76: Klemmvorrichtung
78: Bauteil
80: Brennkraftmaschine
82: Kragen
84: Flanschfläche
86: weitere Aufnahmenut
88: Axial-Dichtring
90: Fläche
92: weiterer kleiner Torusdurchmesser
94: Haltefläche
96: Anpressplatte
98: Flanschhalteöffnung
100: weitere Außenumfangsfläche
102: Durchgangsradius
104: Anpressfläche
106: Schraubelement
108: Gewindebolzenanteil
110: obere Fläche
112: Scheibe
114: Gewindeloch
116: Schraube
118: Schraubenkopf
120: Kanal-System-Öffnung
122: Abschnitt
124: Kanal-System
126: Kanalmittelachse
130: weitere Flanschverbindung
132: weitere Flanschhalteöffnung
134: weiteres Flanschelement
S1: erster Schritt
S2: zweiter Schritt
S3: dritter Schritt
S4: vierter Schritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004048765 A1 [0004]

Claims

Flanschverbindung (10) für eine Brennkraftmaschine (80), bei welcher ein metallisches Leitungsstück (12) zum Führen eines gasförmigen und/oder flüssigen Mediums mit einem das Leitungsstück (12) radial umgreifenden Flanschelement (50) unter Ausbildung eines durch Kaltumformen erzeugten Formschlusses zwischen einer Endkontur des Leitungsstücks (12) und einer Innenumfangskontur des Flanschelements (50) verbunden ist, welche wenigstens eine Aufnahmenut (66) für ein Dichtelement (68) zur Abdichtung des Flanschelements (50) gegenüber dem Leitungsstück (12) umfasst.
Flanschverbindung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsstück (12) mit dem Flanschelement (50) mittels Kaltumformens in Form eines zumindest bereichsweisen Innenwalzens des Leitungsstücks (12) verbunden ist.
Flanschverbindung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kragen (82) des Flanschelements (50) mittels einer Klemmvorrichtung (76) an einem Bauteil (78) der Brennkraftmaschine (80) kraftschlüssig festgelegt ist, wobei der Kragen (82) eine Aufnahmenut (86) für ein weiteres Dichtelement (88) zur Abdichtung des Flanschelements (50) gegenüber dem Bauteil (78) der Brennkraftmaschine (80) aufweist.
Flanschverbindung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (76) als eine Anpressplatte (96) mit einer Flanschhalteöffnung (98) und einem Schraubelement (106) ausgebildet ist, dessen Gewindebolzenanteil (108) durch eine Durchgangsöffnung der Anpressplatte (96) hindurch verläuft.
Flanschverbindung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (106) als ein Stehbolzen ausgeführt ist, wobei eine auf dem Gewindebolzenanteil (108) aufgeschraubte Schraubenmutter die Anpressplatte (96) an dem Bauteil (78) der Brennkraftmaschine (80) verspannt hält.
Flanschverbindung (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (106) als eine in einem Gewindeloch (114) des Bauteils (78) der Brennkraftmaschine (80) angeordnete Schraube (116) ausgeführt ist, wobei ein Schraubenkopf (118) die Anpressplatte (96) an dem Bauteil (78) der Brennkraftmaschine (80) verspannt hält.
Flanschverbindung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (76) eingerichtet ist, zumindest ein weiteres Flanschelement (134) über dessen jeweiligen Kragen an dem Bauteil (78) der Brennkraftmaschine (80) kraftschlüssig festzulegen.
Verfahren zum Herstellen einer Flanschverbindung (10) für eine Brennkraftmaschine (80), bei welchem ein metallisches Leitungsstück (12) zum Führen eines gasförmigen und/oder flüssigen Mediums in ein das Leitungsstück (12) radial umgreifendes Flanschelement (50) eingesteckt und dabei eine Dichtungsanordnung eines in wenigstens einer Aufnahmenut (66) aufgenommenen Dichtelements (68) zur Abdichtung des Flanschelements (50) gegenüber dem Leitungsstück (12) erzeugt wird, und anschließend durch Kaltumformen ein Formschluss zwischen einer Endkontur des Leitungsstücks (12) und einer Innenumfangskontur des Flanschelements (50) erzeugt wird.