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Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden von wenigsten zwei von einem Kühlmittel durchströmbaren Leitungen eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Verbindungseinrichtung zum Verbinden von wenigstens zwei von einem Kühlmittel, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, durchströmbaren Leitungen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, ist beispielsweise bereits der
DE 40 37 308 C1 als bekannt zu entnehmen. Die Verbindungseinrichtung umfasst wenigstens ein erstes Kupplungselement, welches mit wenigstens einer ersten der Leitungen fluidisch und mechanisch verbindbar ist. Ferner weit das erste Kupplungselement einen von dem Kühlmittel aus der ersten Leitung durchströmbaren ersten Kanal auf.
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Die Verbindungseinrichtung umfasst ferner wenigstens ein separat von dem ersten Kupplungselement ausgebildetes und mechanisch mit dem ersten Kupplungselement verbindbares zweites Kupplungselement, welches mit der zweiten Leitung fluidisch und mechanisch verbindbar ist und einen von dem Kühlmittel aus der zweiten Leitung durchströmbaren zweiten Kanal aufweist. Unter dem mechanischen Verbinden ist zu verstehen, dass die jeweilige Leitung mit dem jeweiligen Kupplungselement beziehungsweise eines der Kupplungselemente mit dem entsprechend anderen Kupplungselement verbunden werden kann, sodass die jeweilige Leitung an dem Kupplungselement beziehungsweise das andere Kupplungselement an dem einen Kupplungselement gehalten ist. Unter dem fluidischen Verbinden ist zu verstehen, dass das Kühlmittel aus der jeweiligen Leitung aus- und in den jeweiligen Kanal einströmen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindungseinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders einfache und zeitgünstige Verbindung der Leitungen realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Verbindungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben Art derart weiterzuentwickeln, dass die Leitungen besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig miteinander verbunden werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das erste Kupplungselement ein Kupplungsgehäuse mit einer in den ersten Kanal mündenden Aufnahme aufweist. Das zweite Kupplungselement weist einen fluidisch mit dem zweiten Kanal verbundenen Kupplungsstutzen auf, welcher zum mechanischen und fluidischen Verbinden der Kupplungselemente beziehungsweise der Kanäle - ohne mit dem Kupplungsgehäuse zu verrasten - in die Aufnahme einsteckbar ist. Durch dieses Einstecken des Kupplungsstutzens in das korrespondierende Kupplungsgehäuse sind die Kupplungselemente mechanisch miteinander verbunden, sodass die Kupplungselemente aneinander gehalten sind. Ferner sind die Kupplungselemente durch das Einstecken des Kupplungsstutzens und das korrespondierende Kupplungsgehäuse fluidisch miteinander verbunden, sodass die genannten Kanäle fluidisch miteinander verbunden sind. Somit kann beispielsweise das Kühlmittel aus der zweiten Leitung den zweiten Kanal, den Kupplungsstutzen und die Aufnahme durchströmen und somit über den zweiten Kanal, den Kupplungsstutzen und die Aufnahme in den ersten Kanal einströmen und zumindest einen Teil des ersten Kanals durchströmen.
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Dadurch ist es beispielsweise möglich, dass sich das Kühlmittel aus der zweiten Leitung mit dem Kühlmittel aus der ersten Leitung in dem ersten Kanal vermischt, wodurch sich beispielsweise ein Gesamtkühlmittelstrom bildet. Dieser Gesamtkühlmittelstrom kann beispielsweise über wenigstens einen Austritt aus dem ersten Kupplungselement beziehungsweise aus dem ersten Kanal abgeführt werden.
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Der Erfindung liegt insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Zum mechanischen und fluidischen Verbinden von Kühlmittelleitungen werden im Fahrzeugbau üblicherweise zumeist Schlauch-Stutzen-Verbindungen mit Klemmen oder Schellen eingesetzt. Dies führt in der Produktion zu hohen Montagezeiten. Das Schließen der Klemmen oder Schellen ist auch nicht vollständig prozesssicher und reproduzierbar möglich. Ferner ist der Einsatz von Steckkupplungssystemen bekannt, die durch Verrastelemente geschlossen werden müssen. Bei den Verrastelementen kann es sich um Haltefedern oder Schnappelemente handeln, welche nur mit einer hohen Kraftaufwendung und zeitintensiv geschlossen werden können. Oft ist auch eine hundertprozentige Sichtkontrolle erforderlich, um das Verrasten der Verbindung sicherzustellen.
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Im Gegensatz dazu ermöglicht die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung die Realisierung eines Schnellkupplungssystems, um die als Kühlmittelleitungen ausgebildeten Leitungen in einem Fahrzeug besonders schnell, ergonomisch und prozesssicher fluidisch und mechanisch miteinander verbinden zu können. Somit können im Vergleich zu herkömmlichen Verbindungseinrichtungen eine Montageverbesserung und eine Montageerleichterung dargestellt werden. Dabei wird auf jegliche Verrastelemente zumindest im Bereich des Kupplungsstutzens und des Kupplungsgehäuses verzichtet, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Kupplungselemente gänzlich ohne Rastelemente mechanisch und fluidisch miteinander verbindbar sind beziehungsweise miteinander verbunden werden.
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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.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung zum Verbinden von wenigstens zwei von einem Kühlmittel durchströmbaren Leitungen eines Kraftfahrzeugs;
- 2 eine schematische Seitenansicht der Verbindungseinrichtung, die an einem von der Verbindungseinrichtung unterschiedlichen Bauteil des Fahrzeugs befestigt ist; und
- 3 eine schematische Schnittansicht der Verbindungseinrichtung.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine Verbindungseinrichtung 10 zum zumindest mechanischen und vorzugsweise fluidischen Verbinden von wenigstens zwei von einem Kühlmittel durchströmbaren Leitungen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens wie beispielsweise eines Personenkraftwagens. Das Kraftfahrzeug umfasst wenigstens eine Komponente, die von dem beispielsweise als Kühlflüssigkeit, insbesondere Wasser, ausgebildeten Kühlmittel durchströmbar ist. Infolge eines Wärmeübergangs von der Komponente an das Kühlmittel wird die Komponente gekühlt, und das Kühlmittel wird erwärmt. Bei der Komponente handelt es sich beispielsweise um einen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsmotor als Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sein kann.
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Wie besonders gut in Zusammenschau mit 3 erkennbar ist, umfasst die Verbindungseinrichtung 10 ein erstes Kupplungselement 12, welches mit einer ersten der in den Figuren nicht dargestellten Leitungen fluidisch und mechanisch verbindbar ist und einen von dem Kühlmittel aus der ersten Leitung durchströmbaren ersten Kanal 14 aufweist. Dabei ist das erste Kupplungselement 12 aus einem Kunststoff gebildet. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das erste Kupplungselement 12 einstückig ausgebildet ist.
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Die Verbindungseinrichtung 10 umfasst ferner ein zweites Kupplungselement 16, welches vorzugsweise aus einem Kunststoff gebildet ist. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das zweite Kupplungselement 16 einstückig ausgebildet ist. Die Kupplungselemente 12 und 16 sind als separat voneinander ausgebildete und mechanisch und fluidisch miteinander verbindbare Bauteile ausgebildet, wobei die Kupplungselement 12 und 16 mechanisch und fluidisch reversibel lösbar miteinander verbindbar beziehungsweise miteinander verbunden sind. Dabei ist das zweite Kupplungselement 16 mechanisch und fluidisch mit der zweiten Leitung verbindbar und weist einen von dem Kühlmittel aus der zweiten Leitung durchströmbaren zweiten Kanal 18 auf.
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Besonders gut aus 1 und 3 ist erkennbar, dass das erste Kupplungselement 12 einen ersten Stutzen 20 mit einem ersten Anschlag 22 aufweist. Dabei kann die erste Leitung auf den ersten Stutzen 20 in dessen axialer Richtung so lange aufgeschoben werden, bis die erste Leitung in axialer Richtung des ersten Stutzens 20 in Stützanlage mit dem ersten Anschlag 22 kommt. Dadurch ist die erste Leitung mechanisch mit dem ersten Kupplungselement 12 verbunden. Ferner ist durch dieses Aufstecken der ersten Leitung auf den ersten Stutzen 20 die erste Leitung fluidisch mit dem ersten Kanal 14 verbunden, sodass das die erste Leitung durchströmende Kühlmittel aus der ersten Leitung aus- und in den ersten Kanal 14 einströmen kann.
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Das zweite Kupplungselement 16 weist einen zweiten Stutzen 24 mit einem zweiten Anschlag 26 auf. Dabei kann die zweite Leitung auf den zweiten Stutzen 24 in dessen axialer Richtung so lange aufgeschoben werden, bis die zweite Leitung in axialer Richtung des zweiten Stutzens 24 in Stützanlage mit dem zweiten Anschlag 26 kommt. Durch dieses Aufschieben oder Aufstecken der zweiten Leitung auf den zweiten Stutzen 24 ist die zweite Leitung mechanisch mit dem zweiten Stutzen 24 und somit mit dem zweiten Kupplungselement 16 verbunden. Ferner ist dadurch die zweite Leitung fluidisch mit dem zweiten Kanal 18 verbunden, sodass das die zweite Leitung durchströmende Kühlmittel aus der zweiten Leitung aus- und in den zweiten Kanal 18 einströmen kann. Der jeweilige Anschlag 22 beziehungsweise 26 wird auch als Endanschlag bezeichnet, da die jeweilige Leitung gegen den jeweiligen Anschlag 22 beziehungsweise 26 geschoben werden kann, um dadurch die jeweilige Leitung sicher zu positionieren und mit dem jeweiligen Kupplungselement 12 beziehungsweise 16 mechanisch zu verbinden.
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Das erste Kupplungselement 12 weist ferner einen dritten Stutzen 28 mit einem dritten Anschlag 30 auf, welcher ebenfalls als Endanschlag fungiert. Dabei kann eine von dem jeweiligen Kühlmittel durchströmbare dritte Leitung auf den dritten Stutzen 28 so lange aufgesteckt beziehungsweise so lange aufgeschoben werden, bis die dritte Leitung in axialer Richtung des dritten Stutzen 28 in Stützanlage mit dem dritten Anschlag 30 kommt. Durch dieses Aufschieben beziehungsweise Aufstecken der dritten Leitung auf den dritten Stutzen 28 ist die dritte Leitung mechanisch mit dem ersten Kupplungselement 12 verbunden. Ferner ist dadurch die dritte Leitung fluidisch mit dem ersten Kanal 14 verbunden, sodass das jeweilige, den ersten Kanal 14 durchströmende Kühlmittel aus dem ersten Kanal 14 aus- und in die dritte Leitung einströmen kann. Aus 3 ist besonders gut erkennbar, dass der erste Kanal 14 die jeweiligen Stutzen 20 und 28 durchdringt, wobei der Kanal 18 den zweiten Stutzen 24 durchdringt.
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Um nun die Leitungen auf besonders einfache, zeit- und kostengünstige sowie prozesssichere Weise miteinander verbinden zu können, weist das erste Kupplungselement 12 ein Kupplungsgehäuse 32 mit einer Aufnahme 34 auf, welche auch als Kupplungsaufnahme bezeichnet wird. Dabei mündet die Aufnahme 34 in den ersten Kanal 14 und ist somit ein von Kühlmittel durchströmbarer dritter Kanal. Ferner weist das zweite Kupplungselement 16 einen Kupplungsstutzen 36 auf, welcher fluidisch mit dem Kanal 18 verbunden und somit von dem Kühlmittel aus dem ersten Kanal 18 durchströmbar ist. Vorliegend erstreckt sich der zweite Kanal 18 vollständig durch den Kupplungsstutzen 36 hindurch. Zum mechanischen und fluidischen Verbinden der Kupplungselemente 12 und 16 miteinander ist der Kupplungsstutzen 36 - ohne mit dem Kupplungsgehäuse 32 zu verrasten - in die Aufnahme 34 einsteckbar beziehungsweise eingesteckt. Dadurch ist das Kupplungselement 16 beziehungsweise der Kanal 18 in einem Zustand, in welchem der Kupplungsstutzen 36 in die Aufnahme 34 und somit in das Kupplungsgehäuse 32 eingesteckt ist, über die Aufnahme 34 und über den Kupplungsstutzen 36 fluidisch mit dem Kanal 14 verbunden, sodass das Kühlmittel aus der zweiten Leitung aus der zweiten Leitung aus- und in den Kanal 18 einströmen, den dritten Kanal 18 und den Kupplungsstutzen 36 sowie die Aufnahme 34 durchströmen und aus dem Kupplungsstutzen und aus der Aufnahme 34 aus- und in den ersten Kanal 14 einströmen kann. In dem ersten Kanal 14 vermischt sich dann das Kühlmittel aus der ersten Leitung mit dem Kühlmittel aus der zweiten Leitung, sodass das Kühlmittel aus der zweiten Leitung zumindest einen Teil 38 des ersten Kanals 14 durchströmt.
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In Strömungsrichtung des Kühlmittels aus der ersten Leitung durch den Kanal 14 schließt sich der Teil 38, der sowohl von dem Kühlmittel aus der ersten Leitung als auch von dem Kühlmittel aus der zweiten Leitung durchströmbar ist, an die Aufnahme 34 an beziehungsweise ist stromab der Aufnahme 34 angeordnet. Die dritte Leitung ist somit sowohl von dem Kühlmittel aus der ersten Leitung als auch von dem Kühlmittel aus der zweiten Leitung durchströmbar. Vorzugsweise sind die Kupplungselemente 12 und 16 reversibel lösbar mechanisch und fluidisch miteinander verbindbar beziehungsweise miteinander verbunden, sodass die Kupplungselemente 12 und 16 voneinander gelöst werden können, ohne dass es zu einer Beschädigung der Kupplungselemente 12 und 16 kommt.
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Zum mechanischen und fluidischen Verbinden der Kupplungselemente 12 und 16 ist ein Schnellkupplungssystem 40 vorgesehen, welches das Kupplungsgehäuse 32 mit der Aufnahme 34 und den Kupplungsstutzen 36 umfasst. Ferner umfasst das Schnellkupplungssystem bei dem in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispiel ein als Haltering 42 ausgebildetes Verbindungselement, mittels welchem der Kupplungsstutzen 36 mit dem Kupplungsgehäuse 32 - ohne den Kupplungsstutzen 36 mit dem Kupplungsgehäuse 32 zu verrasten - formschlüssig verbindbar beziehungsweise verbunden ist. Der Haltering 42 ist dabei separat von dem Kupplungsgehäuse 32 und separat von dem Kupplungsstutzen 36 ausgebildet und beispielsweise in dem Kupplungsgehäuse 32 und auf dem Kupplungsstutzen 36 angeordnet. Ferner ist ein bei dem in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispiel als O-Ring ausgebildetes Dichtungselement 44 vorgesehen, mittels welchem der Kupplungsstutzen 36 gegen das Kupplungsgehäuse 32 abzudichten beziehungsweise abgedichtet ist. Bei dem in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist das Dichtungselement 44 in der Aufnahme 34 und dabei auf dem Kupplungsstutzen 36 angeordnet.
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Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass der Haltering 42 an dem Kupplungsgehäuse 32 gehalten beziehungsweise in das Kupplungsgehäuse 32 integriert ist. Ferner ist es denkbar, dass das Dichtungselement 44 an dem Kupplungsgehäuse 32 gehalten beziehungsweise in das Kupplungsgehäuse 32 integriert ist.
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Auf ein Verrasten der Kupplungselemente 12 und 16 miteinander kann verzichtet werden, da die Verbindungseinrichtung 10, insbesondere formschlüssig, mit wenigstens einem von den Leitungen und von der Verbindungseinrichtung 10 unterschiedlichen, in 2 teilweise erkennbaren Bauteil 46 des Kraftfahrzeugs verbunden beziehungsweise an dem Bauteil 46 befestigt wird. Diese Befestigung der Verbindungseinrichtung 10 an dem Bauteil 46 erfolgt beispielsweise über einen Steck- und/oder Schraubverbindung. Diese Steck- und/oder Schraubverbindung ist durch eine Verbindungsvorrichtung 48 realisiert, welche wenigstens ein an dem Kupplungselement 12 vorgesehenes erstes Befestigungselement 50 umfasst. Das erste Befestigungselement 50 weist eine als Schrauböffnung ausgebildete Durchgangsöffnung 52 auf, durch welche eine Schraube 53 hindurchdurchsteckbar beziehungsweise hindurchgesteckt ist.
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Die Schraube 53 ist beispielsweise mit dem Bauteil 46 verschraubt, wodurch das Kupplungselement 12 und über dieses die Verbindungseinrichtung 10 insgesamt an das Bauteil 46 angeschraubt sind. Ferner umfasst die Verbindungsvorrichtung 48 ein beispielsweise als Pin oder Stift ausgebildetes Formschlusselement 54, welches beispielsweise außenumfangsseitig die Form eines geraden Kreiszylinders aufweist. Das Formschlusselement 54 ist an dem Kupplungselement 16 vorgesehen und in eine korrespondierende, beispielsweise an dem Bauteil 46 vorgesehene Öffnung einsteckbar, sodass mittels der als Schrauböffnung fungierenden Durchgangsöffnung 52 und mittels des Formschlusselements 54 die zuvor genannte Steck- und/oder Schraubverbindung darstellbar ist. Die Durchgangsöffnung 52 und das Formschlusselement 54 sind somit Elemente, mittels welchen die Verbindungseinrichtung 10 an dem Bauteil 46 befestigbar ist.
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Aus 3 ist erkennbar, dass die Durchgangsöffnung 52 beispielsweise durch eine Hülse 56 gebildet beziehungsweise begrenzt ist, welche beispielsweise in eine korrespondierende weitere Durchgangsöffnung des Befestigungselements 50 eingesetzt ist. Das Schnellkupplungssystem 40 benötigt zumindest im Bereich des Kupplungsgehäuses 32 und des Kupplungsstutzen 36 keinerlei Verrast- oder Schnappelemente zum sicheren Verbinden der Kupplungselemente 12 und 16. Dadurch können im Vergleich zu herkömmlichen Verbindungseinrichtungen eine Montageerleichterung und eine Montageverbesserung realisiert werden. Außerdem kann Zeit im Produktions- und Montageprozess eingespart werden, und es lässt sich eine verbesserte Ergonomie schaffen. Insgesamt kann das Schnellkupplungssystem 40 zu einer sehr hohen Prozesssicherheit und zu einer sehr hohen Reproduzierbarkeit beim Verbinden der Kupplungselemente 12 und 16 führen, insbesondere aufgrund dessen, dass eine korrekte Montage der Verbindungseinrichtung 10 am Fahrzeug automatisch auch zu einem korrekten Schließen der fluidischen Verbindung der Leitungen führt. Auf Sicht- und Tastkontrollen sowie auf entsprechende Konstruktionselemente, die hierfür benötigt werden, kann daher verzichtet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verbindungseinrichtung
- 12
- erstes Kupplungselement
- 14
- erster Kanal
- 16
- zweites Kupplungselement
- 18
- zweiter Kanal
- 20
- erster Stutzen
- 22
- erster Anschlag
- 24
- zweiter Stutzen
- 26
- zweiter Anschlag
- 28
- dritter Stutzen
- 30
- dritter Anschlag
- 32
- Kupplungsgehäuse
- 34
- Aufnahme
- 36
- Kupplungsstutzen
- 38
- Teil
- 40
- Schnellkupplungssystem
- 42
- Haltering
- 44
- Dichtungselement
- 46
- Bauteil
- 48
- Verbindungsvorrichtung
- 50
- Befestigungselement
- 52
- Durchgangsöffnung
- 53
- Schraube
- 54
- Formschlusselement
- 56
- Hülse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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