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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Verbindungsmechanismen. Derartige Verbindungsmechanismen können in Vorrichtungen enthalten sein, die für Leitungen mit einem leichten Gewicht wie etwa Kunststoffleitungen, Vollschaumleitungen oder im Wesentlichen aus einem Vollschaum ausgebildete Leitungen verwendet werden. Leitungen mit einem leichten Gewicht können in vielen kommerziellen Anwendungen wie etwa in Autos, Flugzeugen, Industriefahrzeugen, Freizeitfahrzeugen oder Booten zum Einsatz kommen. Die Verbindungsvorrichtung kann eine Verbindung zwischen vielen verschiedenen Anordnungen vorsehen, wie etwa Leitung-zu-Lüftungsöffnung, Leitung-zu-Leitung, Leitung-zu-Lüftungsöffnungs-Verbindungsstück. Bei derartigen Verbindungen können die miteinander verbundenen Elemente aus gleichen oder verschiedenen Materialien bestehen. Unter anderem kann ein Schaumteil mit einem Schaumteil verbunden werden oder kann ein Kunststoffteil mit einem Schaumteil verbunden werden.
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HINTERGRUND
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Allgemein ist es in dem beispielhaften Gebiet von HVAC(Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlage)-Leitungen für Fahrzeuge und andere Anwendungen wünschenswert, Leitungen vorzusehen, die ein leichtes Gewicht aufweisen und flexibel sind. Es ist wünschenswert, Leitungen vorzusehen, die einfach mit anderen Leitungen und/oder Lüftungsöffnungen bzw. anderen Einrichtungen derart verbunden werden können, dass eine sichere Verbindung hergestellt wird. Weiterhin ist es wünschenswert, die Leitungen und Verbindungsvorrichtungen effizient herzustellen, indem zum Beispiel Leitungen mit einem einstückigen Aufbau, der einfache und sichere Verbindungen ermöglicht, ausgebildet werden.
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Es besteht also ein Bedarf für Schaumleitungen mit einem leichten Gewicht und einer verbesserten Verbindungsfähigkeit. Außerdem besteht ein Bedarf für Verfahren zum Herstellen von derartigen Leitungen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Endteils einer beispielhaften, hohlen Leitung.
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines Endteils einer beispielhaften, hohlen Leitung.
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3 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften, hohlen Leitung, die mit einer beispielhaften Lüftungsöffnung oder einem beispielhaften Verbindungsstück verbunden werden kann.
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4 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften, hohlen Leitung, die mit einer beispielhaften Lüftungsöffnung oder einem beispielhaften Verbindungsstück verbunden ist.
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5 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften, hohlen Leitung, die mit einer beispielhaften Lüftungsöffnung oder einem beispielhaften Verbindungsstück verbunden werden kann.
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6 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften, hohlen Leitung, die mit einer beispielhaften Lüftungsöffnung oder einem beispielhaften Verbindungsstück verbunden ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die hier beschriebenen und in den Figuren gezeigten Beispiele sind nicht einschränkend aufzufassen, sondern als beispielhafte Ausführungsformen der durch die beigefügten Ansprüche definierten Erfindung. Es können Modifikationen an dem Aufbau, den Materialien, der Reihenfolge der Schritte, den Temperaturbereichen vorgenommen werden.
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In 1 und 2 ist eine beispielhafte Leitung gezeigt. Die Leitung 10 weist eine Innenfläche um einen Luftflussdurchgang 15 herum auf. Die Leitung 10 weist einen Endteil 13 auf, der ausgebildet ist, um mit anderen Leitungen, Lüftungsöffnungs-Verbindungsstücken, Lüftungsöffnungen oder anderen Aufbauten verbunden zu werden. Der Endteil 13 umfasst einen sich aufweitenden Abschnitt 18, eine Lippe 17 und einen sich verjüngenden Laschenabschnitt 12. Laschen können an der Lippe 17 nach innen gebogen werden, sodass die Laschenaußenfläche 12a einer Leitung 10 nach dem Biegen eine Innenfläche der Leitung wird. Die Lascheninnenfläche 12b biegt sich um eine Fläche einer entsprechenden Innenfläche eines sich aufweitenden Abschnitts 18. Die Lippe 17 weist in der beispielhaften Ausführungsform eine obere Fläche auf, die bündig mit einer Außenfläche des sich aufweitenden Abschnitts 18 ist, umfasst jedoch einen nach innen gerichteten Abfall, von dem sich der sich aufweitende Laschenabschnitt erstreckt. In dem Leitungsbeispiel für ein Auto weist der nach innen gerichtete Abfall eine Dimension von ungefähr 0,5 mm bis ungefähr 2,5 mm auf. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, kann der nach innen gerichtete Abfall an der Lippe 17 ein nach innen gerichtetes Biegen des Laschenabschnitts vereinfachen. 1 zeigt den sich verjüngenden Laschenabschnitt 12 in einem sich erstreckenden Zustand, während 2 den sich verjüngenden Laschenabschnitt nach innen gebogen zeigt.
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Die Leitung 10 ist mit einer Lüftungsöffnung oder einem Lüftungsöffnungs-Verbindungsstück 20 zu verbinden. Die Lüftungsöffnung oder das Lüftungsöffnungs-Verbindungsstück 20 können ein beliebiger Aufbau in einem Lüftungssystem wie etwa einem HVAC-System, mit dem eine Leitung 10 zu verbinden ist, sein. Der Aufbau kann, muss aber nicht die äußerste Lüftungsöffnung, an welcher Luft in die Atmosphäre entlassen wird, sein. Ein Lüftungsöffnungs-Verbindungsstück kann ein beliebiger Aufbau sein, der an einem Teil ausgebildet ist, um mit einer Leitung 10 gepasst zu werden, und an einem anderen Teil ausgebildet ist, um direkt oder indirekt mit einer Lüftungsöffnung verbunden zu werden. Die Lüftungsöffnung oder das Lüftungsöffnungs-Verbindungsstück 20 können aus beliebigen Materialien wie etwa einem Schaum und/oder Kunststoff ausgebildet sein. Die Formen der Leitung 10, der Lüftungsöffnung oder des Lüftungsöffnungs-Verbindungsstücks 20 können beliebig sein, solange die Aufbauten miteinander verbunden werden können. In einer Ausführungsform weist eine Leitung 10 einen Körper auf, bei dem wenigstens ein Teil im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, während in einer anderen Ausführungsform wenigstens ein Teil des Körpers im Wesentlichen wie ein rechtwinkliges Prisma geformt ist.
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3–6 sind beispielhafte schematische Ansichten, die Verbindungen zwischen einer Leitung 10 und einer Lüftungsöffnung oder einem Lüftungsöffnungs-Verbindungsstück 20 zeigen, wobei Luft von der Leitung durch die Lüftungsöffnung oder das Lüftungsöffnungs-Verbindungsstück 20 von dem Luftflussdurchgang 15 zu einem Luftflussdurchgang 16 hindurchgeht. Der sich aufweitende Abschnitt 18 weitet sich von einem Körper der Leitung 10 mit einem Winkel Θ von zwischen 10° und 20° nach außen auf. Der sich verjüngende Laschenabschnitt 12 erstreckt sich von der Lippe und verjüngt sich von einem Körper der Leitung 10 mit einem Winkel Φ von zwischen 10° und 20° nach innen. Der Winkel Θ kann gleich oder verschieden von dem Winkel Φ sein.
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Um die Leitung 10 mit der Lüftungsöffnung oder dem Lüftungsöffnungs-Verbindungsstück 20 zu verbinden, wird eine Vorrichtung in eine andere Vorrichtung gedrückt, sodass Grate 29 gegen die sich verjüngenden Laschenabschnitte 12 drücken und veranlassen, dass die Laschenabschnitts 12 an der Lippe 17 nach innen gebogen werden. Die Außenfläche 12a wird bündig gegen eine winkelige Wand 28 gedrückt und stößt gegen die Grate 29 an. Die Innenfläche 12b ist nach dem Biegen einer Innenfläche des sich aufweitenden Abschnitts 18 zugewandt. Die Innenfläche 12b kann in einem physikalischen Kontakt mit einer Innenfläche des sich aufweitenden Abschnitts 18 sein oder nicht. In Ausführungsformen, in denen die Innenfläche 12b nicht in Kontakt mit einer Innenfläche des sich aufweitenden Abschnitts 18 ist, kann ein Luftfluss durch den Durchlass 15 in den Zwischenraum zwischen der Innenfläche 12b und der Innenfläche des sich aufweitenden Abschnitts 18 eintreten und eine Kraft gegen den Laschenabschnitt ausüben, die dazu neigt, den Laschenabschnitt gegen die winkelige Wand 28 zu drücken oder zu halten, um dadurch eine Sicherung und Verstärkung der Verbindung zwischen der Leitung 10 und der Lüftungsöffnung oder dem Lüftungsöffnungs-Verbindungsstück 20 vorzusehen. Und wenn die Verbindung zwischen der Leitung 10 und der Lüftungsöffnung oder dem Lüftungsöffnungs-Verbindungsstück 20 hergestellt ist, kann vorzugsweise eine taktile und/oder akustische Rückmeldung eine korrekt hergestellte Verbindung bestätigen.
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In dem nicht-einschränkenden Beispiel von 5 und 6 ist ein Kleber 43 an einer Innenfläche 12b des sich verjüngenden Laschenabschnitts 12 vorgesehen. Wenn also der sich verjüngende Laschenabschnitt 12 an der Lippe 17 nach innen gebogen wird, sieht der Kleber 43 eine stabile Verbindung zwischen der Leitung 10 und der Lüftungsöffnung oder dem Lüftungsöffnungs-Verbindungsstück 20 vor. Der Kleber 43 kann ein beliebiger einfacher Kleber oder ein beliebiger Kleber mit zwei Komponenten sein. In einer Ausführungsform umfasst der Kleber 43 einen Schaumkörper mit offenen Zellen, wobei ein chemischer Kleber an einer oder beiden Seiten des Schaums vorgesehen ist.
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Die Leitung 10 kann aus verschiedenen Materialien bestehen, wie zum Beispiel aus Kunststoffen wie etwa thermoplastischen oder unter Wärme aushärtenden Kunststoffen und aus geschäumten Materialien. Beispielhafte Kunststoffe sind Polyethylen und/oder Polypropylen. Wenn die Leitung 10 aus einem starren Kunststoffmaterial besteht, kann die Position zum Biegen des sich verjüngenden Laschenabschnitts optional durch eine Verdünnung des Materials an und/oder um die Lippe 17 herum oder durch das Vorsehen von Perforationen an oder um die Lippe 17 herum geschwächt werden, um das Biegen zu vereinfachen, ohne den sich verjüngenden Laschenabschnitt einem wesentlichen Risiko eines Abbrechens während der Nutzung unter den für eine HVAC-Umgebung typischen Bedingungen auszusetzen. Die Ermüdungs- und Biegeeigenschaften (ASTM D-430 und D-813) der Biegeverbindung/des Scharniers sollten ausreichen, um eine Integrität der Leitung 10 unter den für eine HVAC-Umgebung typischen Bedingungen aufrechtzuerhalten. Wenn die Leitung 10 Kunststoffe enthält, müssen die mechanischen Eigenschaften der Materialien ausreichen, um eine Stoßfestigkeit, ein Elastizitätsmodul und/oder eine Biegefestigkeit (ASTM D-790 und D-747) vorzusehen, die ein gewünschtes Biegen erlauben und den für eine HVAC-Umgebung typischen Bedingungen standhalten.
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In einem nicht-einschränkenden Beispiel, in dem die Leitung aus Schaum besteht, kann die Leitung 10 aus einem vernetzten Polyolefin-Schaummaterial mit geschlossenen Zellen bestehen. Beispielhafte Polyolefinschaummischungen können Polypropylen und/oder Polyethylen enthalten. Der Gewichtsprozentsatz von Polypropylen und Polyethylen in der Polyolefinschaummischung kann je nach dem Herstellungsprozess variieren, wobei der Prozentsatz von Polypropylen größer als der Gewichtsprozentsatz von Polyethylen sein kann. Geeignete Schaummaterialien sind von Toray Industries, Sekisui Voltek, Armacell und Qycell Corporation erhältlich. Ein nicht-einschränkendes Beispiel ist der vernetzte Polyolefinschaum von Toray.
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Die Schaumschichten können gleiche oder verschiedene Dichten und/oder Dicken aufweisen. Die Dichte einer oder beider Schichten kann im Bereich von ungefähr 2 lb/ft3 bis 4,31 lb/ft3 liegen und kann insbesondere eine Dichte von ungefähr 4 lb/ft3 aufweisen. Die Schaumschichten können eine Dicke von ungefähr 4 mm aufweisen. Es sind jedoch auch andere Dicken und Dichten oberhalb oder unterhalb der oben genannten beispielhaften Bereiche möglich.
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Die Leitung 10 kann durch verschiedene Herstellungsverfahren hergestellt werden. Wenn die Leitung 10 aus Kunststoff ist, können eine oder mehrere Komponenten durch verschiedene Herstellungsprozesse wie etwa ein Strangpressen, ein Gießen oder ein Spritzgießen hergestellt werden. In einem nicht-einschränkenden Beispiel wird eine Leitung 10 durch eine Doppelschichtverarbeitung von zwei Schichten aus einem Schaummaterial hergestellt, wobei eine Dichtung 11 erzeugt wird. Dafür müssen die Schaumschichten auf eine spezifische Länge und/oder Breite zugeschnitten werden. Die Größe der Schaumschichten kann durch die Größe und die Form der auszubildenden Schaumluftleitung 10 bestimmt werden. In bestimmten Anwendungen kann die Größe der Schaumschichten 14 auch durch die Größe der Presse und die Dimensionen eines oberen Formwerkzeugs und eines unteren Formwerkzeugs des Doppelschicht-Verarbeitungswerkzeugs bestimmt werden. Die Schaumschichten greifen in einen ersten Rahmen und einen zweiten Rahmen ein. Die Schaumschichten können unter Verwendung von hydraulisch betriebenen mechanischen Klemmen oder anderen geeigneten Befestigungsmechanismen in die Rahmen eingreifen, um die Schaumschichten während eines Heizvorgangs in Position zu halten. Durch das Klemmen der Schaumschichten an die Rahmen können die Schaumschichten während des Heizens auch gespannt gehalten werden. Die Schaumschichten können in einen Heizvorgang eingeführt werden. Der Prozess kann in einem Ofen oder einem anderen Aufbau durchgeführt werden, der die Schaumschichten zu einer vorbestimmten Temperatur für eine spezifische Zeitperiode heizen kann. Die Temperatur und die Zeitperiode für das Abschließen des Heizprozesses sind von der Dichte und der Dicke der für das Ausbilden der Schaumluftleitung verwendeten Schaumschichten abhängig. In einem Beispiel können die Schaumschichten zu einer Temperatur im Bereich von ungefähr 250°F bis 400°F erhitzt werden. Wenn die Schaumschichten innerhalb dieses Temperaturbereichs erhitzt werden, können die Schichten zu der gewünschten Form der hohlen Schaumluftleitung erhitzt werden, wobei das Doppelschicht-Formwerkzeug eine Presse, das obere Formwerkzeug und das untere Formwerkzeug umfasst.
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Das obere Formwerkzeug und das untere Formwerkzeug können Kanäle oder beliebige andere Aufbauten enthalten, die in der Lage sind, Luft zu entfernen. Eine Vakuumpumpe oder eine beliebige andere, geeignete Einrichtung kann an dem oberen Formwerkzeug angewendet werden, um zu veranlassen, dass die erste Schaumschicht die Form der Innenfläche des oberen Formwerkzeugs annimmt. Dadurch kann ein erster Abschnitt in der Schaumluftleitung erzeugt werden. Entsprechend kann eine Vakuumpumpe oder eine beliebige andere, geeignete Einrichtung an dem unteren Formwerkzeug angewendet werden, um zu veranlassen, dass die zweite Schaumschicht die Form der Innenfläche des unteren Formwerkzeugs annimmt. Dadurch kann ein zweiter Abschnitt der Schaumluftleitung erzeugt werden. Das obere Formwerkzeug und das untere Formwerkzeug können dann zusammengedrückt werden. Durch das Erhitzen der Schichten und den Druck des Zusammendrückens werden die Schaumschichten in der gewünschten Form miteinander verbunden, sodass eine einstückige, hohle Schaumluftleitung mit einer vorbestimmten Form ausgebildet wird.
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In der vorstehenden Beschreibung der Prozesse werden die Prozessschritte in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben, wobei jedoch zu beachten ist, dass die Prozesse auch mit einer anderen als der beispielhaft beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden können. Weiterhin ist zu beachten, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt werden können, weitere Schritte hinzugefügt werden können und bestimmte der hier beschriebenen Schritte auch weggelassen werden können. Mit anderen Worten dient die hier gegebene Beschreibung der Prozesse zur Verdeutlichung bestimmter Ausführungsformen, schränkt die Erfindung jedoch nicht ein.
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Die vorstehende Beschreibung ist beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen. Es können viele andere Ausführungsformen und Anwendungen auf der Grundlage der vorstehenden Beschreibung realisiert werden. Der Erfindungsumfang wird durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente bestimmt. Es ist zu erwarten dass die Zukunft weitere Entwicklungen bringt, in denen die hier angegebenen Systeme und Verfahren integriert werden können. Die Erfindung umfasst also verschiedene Modifikationen und Variationen an den hier beschriebenen Ausführungsformen.
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Die hier verwendete Terminologie ist in einem breiten Sinne zu interpretieren, wobei die Bedeutungen den gewöhnlich für den Fachmann bekannten entsprechen, außer wenn dies eigens anders angegeben wird. Insbesondere sind Angaben im Singular derart zu verstehen, dass ein oder mehrere der genannten Elemente vorhanden sein können, außer wenn in den Ansprüchen eigens ausdrücklich eine entsprechende Einschränkung genannt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ASTM D-430 und D-813 [0016]
- ASTM D-790 und D-747 [0016]
