DE102017212812A1

DE102017212812A1 - Toleranzausgleich für eine Rohrleitung

Info

Publication number: DE102017212812A1
Application number: DE102017212812.7A
Authority: DE
Inventors: Hannes Zaleschak
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2019-01-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rohrleitung (1) zur Montage in einem Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens ein zumindest im Wesentlichen starres Rohrelement (2), an einer ersten Schnittstellenposition (4) eine Leitungsschnittstelle (6) zur Verbindung des Rohrelements (2) mit einem benachbarten Leitungselement, wobei die Leitungsschnittstelle (6) so ausgebildet ist, dass sie eine Drehung der Rohrleitung (1) und des benachbarten Leitungselements zueinander um die Rohrlängsachse (8) zulässt, an einer zweiten Schnittstellenposition (10) eine Befestigungsschnittstelle (12) zur Festlegung der Rohrleitung (1) an einem Befestigungselement (14) des Kraftfahrzeugs, wobei die erste Schnittstellenposition (4) und die zweite Schnittstellenposition (10) zueinander einen Abstand (20) aufweisen, der innerhalb eines vorbestimmten Toleranzmaßes (T, T, T) liegt, sowie eine Befestigungsanordnung und ein Verfahren zur Dimensionierung einer Halteausnehmung (18).

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrleitung zur Montage an einem Bezugsbauteil, beispielsweise an einem Befestigungselement in einem Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft außerdem eine Befestigungsanordnung zur Befestigung einer solchen Rohrleitung an einer fahrzeugfesten Komponente, sowie ein Verfahren zur Dimensionierung einer Halteausnehmung einer Rohrleitung.
Die Erfindung ist nachfolgend im Kontext einer Ladeluftzuführung zwischen einem Turbolader und einem Ladeluftkühler eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Die Erfindung ist jedoch vielfältig, insbesondere bei der Befestigung von Rohrleitungen in Kraftfahrzeugen, anwendbar.
In modernen Kraftfahrzeugen, die neben der klassischen Ladeluftzuführung und der Abgasabführung auch Kühlkreisläufe mit Luftkühlung und/oder flüssigkeitsbasierten Kühlmitteln sowie häufig eine Abgasrückführung aufweisen, sind verschiedenste Rohrleitungen zur Führung von Fluiden verbaut. Die dafür vorgesehenen Rohrleitungen sind je nach Anwendungsfall mit Rohrelementen aus Duroplasten, Thermoplasten und/oder metallischen Werkstoffen ausgebildet, also mit Werkstoffen, die im Wesentlichen als starr gelten, auch wenn im Betrieb eine oft vernachlässigbare thermische Dehnung auftreten kann.
Trotzdem sind solche Rohrelemente selbstverständlich bezüglich ihrer Dimensionen (also ihrer Erstreckung hinsichtlich dreier Raumachsen, beispielsweise hinsichtlich einer Fahrzeuglängsachse, -querachse und -hochachse) üblichen Fertigungs- und Montagetoleranzen unterworfen. Im Beispiel der Ladeluftkühlung als Rohrleitung ist typischerweise hinsichtlich jeder der Raumachsen ein vorbestimmtes Toleranzmaß von plus minus wenigen Millimetern vorgesehen. Neben den fertigungsbedingten Bauteiltoleranzen rührt der Großteil der auszugleichenden Toleranzen von der Erstreckung der beiden Anschlusspunkte (sprich zwischen den beiden Schnittstellenpositionen) der Rohrleitung - typischerweise über mehrere Bauteile hinweg - her. Im Beispiel der Ladeluftleitung kann diese Erstreckung ggf. vom Turbolader über den Krümmer, den Zylinderkopf, die Zylinderkopfdichtung, das Kurbelgehäuse mit Dichtung, und die Ölwanne etc. gehen.
Oft erscheint es aufgrund fertigungstechnischer Erwägungen bei der Rohrfertigung sogar sinnvoller, für einzelne Rohrelemente eher größere vorbestimmte Geometrie und Montagetoleranzen vorzusehen, und diese beim Zusammenbau der Rohrleitung im Fahrzeug über geeignete Ausgleichselemente wie zum Beispiel Schlauchstücke, Kugelelemente, Gelenke und/oder Gummilager auszugleichen.
Diese Ausgleichselemente sind aber verhältnismäßig teuer, benötigen zusätzlichen Bauraum und bergen zudem aufgrund der ins System eingebrachten Komponenten und Schnittstellen ein verstärktes Mängelrisiko, unter anderem für die Fluidleitung im Rohr.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Rohrleitung und eine Befestigungsanordnung mit einem verbesserten Toleranzausgleich bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rohrleitung mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Dimensionierung einer Halteausnehmung einer Rohrleitung mit den Merkmalen von Anspruch 7. Eine Befestigungsanordnung ist in Anspruch 6 unter Schutz gestellt. Vorteilhafte Ausbildungen der verschiedenen Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Rohrleitung zur Montage in einem Kraftfahrzeug bereitgestellt. Die Rohrleitung weist wenigstens ein zumindest im Wesentlichen starres Rohrelement auf, kann aber auch zwei oder mehr Rohrelemente aufweisen. An einer ersten Schnittstellenposition weist die Rohrleitung eine Leitungsschnittstelle zur Verbindung der Rohrleitung, insbesondere eines ersten oder einzigen Rohrelements, mit einem benachbarten Leitungselement auf.
Die Leitungsschnittstelle ist so ausgebildet, dass sie eine Drehung des ersten oder einzigen Rohrelements und des benachbarten Leitungselements zueinander um die Rohrlängsachse (vorzugsweise die Rohrlängsachse an der ersten Schnittstellenposition) zulässt. Dazu kann beispielsweise für die Leitungsschnittstelle eine an sich bekannte Schnellkupplung mit rotatorischem Freiheitsgrad um die Rohrlängsachse verwendet werden.
An einer zweiten Schnittstellenposition weist die Rohrleitung eine Befestigungsschnittstelle zur Festlegung der Rohrleitung, insbesondere des einzigen oder eines weiteren Rohrelements der Rohrleitung, an einem Befestigungselement des Kraftfahrzeugs auf. Dieses Befestigungselement ist vorzugsweise fahrzeugfest und/oder zumindest fest bezüglich eines Bezugssystems, das sich auf eine wesentliche Komponente des Kraftfahrzeugs wie beispielsweise den Fahrzeugmotor bezieht, ausgebildet. Das Befestigungselement muss nicht fix oder unlösbar am Fahrzeug befestigt sein, um vorliegend als fahrzeugfest bezeichnet zu werden; vielmehr verdeutlicht der Begriff fahrzeugfest lediglich, dass mittels dieses Befestigungselements etwas an dem Fahrzeug befestigt werden kann.
Die erste und die zweite Schnittstellenposition weisen zueinander einen Abstand auf, der innerhalb eines vorbestimmten Toleranzmaßes liegt. Im Beispiel der Ladeluftzuführung bedeutet dies vorzugsweise, dass hinsichtlich aller drei Raumachsen ein Nennmaß und ein, insbesondere darauf bezogenes, Toleranzmaß bezüglich des Abstandes zwischen der ersten Schnittstellenposition und der zweiten Schnittstellenposition vorgegeben ist.
Die Befestigungsschnittstelle weist ein Halteelement auf, das dazu ausgebildet ist, bei geeigneter Drehung der Rohrleitung, insbesondere des ersten oder einzigen Rohrelements, um die Rohrlängsachse an der ersten Schnittstellenposition, das Befestigungselement aufzunehmen, wenn und/oder solange der Abstand zwischen den Schnittstellenpositionen innerhalb des Toleranzmaßes liegt.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Befestigungsanordnung zur Befestigung einer Rohrleitung an einer, zumindest im Wesentlichen und zumindest mittelbar, fahrzeugfesten Komponente, bereitgestellt. Die Befestigungsanordnung weist eine Rohrleitung gemäß dem zuvor beschriebenen Aspekt und ein fahrzeugfestes Befestigungselement, insbesondere eine, beispielsweise zylindrische, Schraube oder einen Clip, zur Aufnahme in der Halteausnehmung auf. Das Befestigungselement weist eine Befestigungsachse auf, die senkrecht zu der Ausrichtung der Halteausnehmung verläuft.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Dimensionierung einer Halteausnehmung einer Befestigungsschnittstelle an einer zweiten Schnittstellenposition einer Rohrleitung mit wenigstens einem Rohrelement, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, bereitgestellt. Das Verfahren weist zumindest folgende Schritte auf: (b) Auslenken des Rohrelements an der ersten Schnittstellenposition um die Rohrlängsachse, (c) Ermitteln der Verfahrrichtung der zweiten Schnittstellenposition (und damit vorzugsweise auch der Befestigungsschnittstelle) bei der Auslenkung, (d) Festlegen einer Langachse des Langlochs entsprechend der ermittelten Verfahrrichtung.
Die Verfahrrichtung kann auch im Sinne einer Näherung ermittelt werden, insbesondere unter Berücksichtigung und/oder Vernachlässigung eines Winkelversatzes bei der Drehung durch die Auslenkung des Rohrelements. Bei dieser Näherung kann beispielsweise eine Kleinwinkelnäherung Anwendung finden.
Gemäß einer Ausführung wird bei dem Verfahren das Rohrelement ausgelenkt, bis zum ersten Mal das Toleranzmaß hinsichtlich einer der Raumachsen an der zweiten Schnittstellenposition erreicht ist (= erreichte Auslenkung). Gemäß einer alternativen Ausführung wird bei dem Verfahren das Rohrelement ausgelenkt, bis das Toleranzmaß hinsichtlich derjenigen Raumachse, welche die größte Komponente zu einer Längsachse des Befestigungselements beiträgt, erreicht ist (=erreichte Auslenkung).
Bei beiden im vorherigen Absatz dargestellten alternativen Ausführungen werden zusätzlich folgende Schritte durchgeführt: (a) Bestimmen eines Nennabstands und eines diesbezüglichen Toleranzmaßes zwischen einer ersten Schnittstellenposition einer Leitungsschnittstelle und der zweiten Schnittstellenposition hinsichtlich einer Längsachse, einer Querachse und einer Hochachse des Kraftfahrzeugs, (e) in der erreichten Auslenkung, Ermitteln des Verfahrwegs hinsichtlich der beiden verbleibenden Raumachsen, (f) Festlegen der Erstreckung des Langlochs entlang der Langachse und entlang einer Kurzachse des Langlochs, so dass das Langloch zumindest eine Ausnehmung, insbesondere eine Halteausnehmung, aufweist, die groß genug ist für die Summe aus der Drehbewegung und dem Toleranzmaß hinsichtlich jeder der beiden verbleibenden Raumachsen. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Halteausnehmung groß genug ist für die gesamte Erstreckungsvariation, die aus den vorgesehenen Drehbewegungen und den Toleranzmaßen hinsichtlich jeder der beiden verbleibenden Raumachsen resultiert.
Mit einer Summe aus der Drehbewegung und dem Toleranzmaß ist vorliegend insbesondere gemeint, dass die Ausnehmung ausreichend dimensioniert ist, um bezüglich der jeweiligen Raumachse bei jeder im Sinne der Erfindung vorgesehenen Kombination aus fertigungsbedingt variablem Nennmaß und Drehung an der Leitungschnittstelle das Befestigungselement aufnehmen zu können.
Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass für fluidleitende Rohrleitungen speziell in Kraftfahrzeugen grundsätzlich ein Toleranzband (entsprechend beispielsweise plus minus das Toleranzmaß) für ein Nennmaß zwischen zwei Anbindungspunkten, beispielsweise einer Leitungsschnittstelle und einer Befestigungsschnittstelle oder zwei Befestigungsschnittstellen, festgelegt werden muss. Dies ist nötig, um Fertigungstoleranzen, insbesondere bei der Rohrfertigung, auszugleichen.
Gleichzeitig ist aber - häufig aufgrund enger Bauraum-Restriktionen - die Position eines fahrzeugfesten Befestigungselements an der Befestigungsschnittstelle genau vorgegeben. Insbesondere bei Rohrleitungen mit mehreren, in Reihe montierten, Rohrelementen - aber auch bei Rohrleitungen mit nur einem Rohrelement - werden daher häufig die aus den eingangs genannten Gründen nachteilhaften Ausgleichselemente verbaut, die entweder mittels elastischer Elemente oder mittels zusätzlich vorzusehender, Gelenk-Freiheitsgrade eine entsprechende Anpassung an die unterschiedlichen möglichen Maße innerhalb des Toleranzbandes ermöglichen.
Die Erfindung basiert nun unter anderem auf der Idee, allgemein mit möglichst einfachen Befestigungsmitteln den benötigten Toleranzausgleich bereitzustellen. Zusätzlich basiert die Erfindung unter anderem auf der Idee, die Verwendung eines Langlochs oder einer anderen geeigneten Halteausnehmung als Ausgleichselement an einer Befestigungsschnittstelle mit der Verwendung einer Leitungsschnittstelle mit einem rotatorischen Freiheitsgrad um die Rohrlängsachse zu kombinieren. Dazu muss die Halteausnehmung in geeigneter Weise - insbesondere hinsichtlich Dimensionierung und/oder Orientierung - möglichst genau auf den Verlauf der Rohrlängsachse an der Leitungsschnittstelle angepasst werden; insbesondere unter Berücksichtigung der Toleranzmaße hinsichtlich der drei Raumachsen.
Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass als Ausgleichselement an der Befestigungsschnittstelle lediglich eine einfache Aufnahme für ein Befestigungselement (wie beispielsweise eine Schraube) bereitgestellt werden muss, die im gesamten Toleranzband in der Lage ist, das Befestigungselement aufzunehmen, ohne dass dafür zusätzliche elastische oder gelenkige Ausgleichselemente (über die bereits standardmäßig für Rohrelemente verwendete Schnellkupplung mit rotatorischen Freiheitsgrad hinaus) eingesetzt werden müssen.
Selbstverständlich wäre es in einer Ausführung der Erfindung auch möglich, die Befestigungsschnittstelle invers auszubilden, sprich das Befestigungselement am Rohrelement auszubilden und die im Sinne der Erfindung dimensionierte und orientierte Halteausnehmung fahrzeugfest auszubilden.
In beiden Fällen wird sichergestellt, dass das Befestigungselement an der Befestigungsschnittstelle in der Halteausnehmung aufgenommen werden kann. Nach dieser Aufnahme kann bei der Montage die Verbindung festgelegt werden; beispielsweise kann bei der Verwendung einer Schraube als Befestigungselement nach einem Einführen der Schraube in die Halteausnehmung des Langlochs eine Mutter festgezogen und gegebenenfalls zusätzlich eine Kontermutter aufgebracht werden.
Um den Toleranzausgleich in möglichst einfacher Weise ausführen zu können, weist gemäß einer Ausführung das Halteelement eine Halteausnehmung, insbesondere ein Langloch, vorzugsweise mit einem Langloch-Insert, auf. Vorzugsweise ist dabei die Ausrichtung der Halteausnehmung in Abhängigkeit von einer Raumlage der Rohrlängsachse an der ersten Schnittstellenposition bestimmt. Damit kann durch die Dreh-Auslenkung an der Leitungsschnittstelle ein Toleranzausgleich an der Befestigungsschnittstelle erfolgen.
Um einen Ausgleich aller möglichen Realmaße innerhalb des Toleranzbandes (auch in Kombination der jeweiligen Toleranzmaße hinsichtlich aller drei Raumachsen) zu ermöglichen, sind gemäß einer Ausführung die Erstreckungen und die Ausrichtung der Halteausnehmung in Abhängigkeit von dem Toleranzmaß und einer Raumlage der Rohrlängsachse an der ersten Schnittstellenposition bestimmt.
Gemäß einer Ausführung weist die Rohrleitung mehr als ein Rohrelement auf, wobei die erste Schnittstellenposition und die zweite Schnittstellenposition an unterschiedlichen Rohrelementen angeordnet sind. Dadurch kann die Erfindung auch auf komplexer bauende und/oder längere Rohrleitungen angewendet werden. Dabei sind vorzugsweise die zwischen der ersten Schnittstellenposition und der zweiten Schnittstellenposition angeordneten Rohrelemente mittels Zwischenschnittstellen verbunden, die keinen rotatorischen Freiheitsgrad aufweisen. Es ist aber auch im Sinne der Erfindung denkbar, die gleiche oder ähnliche Schnellkupplungen wie an der Leitungsschnittstelle, insbesondere als Zwischenschnittstelle, zu verwenden.
Um die Raumlage der Halteausnehmung an ein Befestigungselement anzupassen, wird gemäß einer Ausführung, insbesondere vor dem Festlegen der Erstreckung des Langlochs entlang der Langachse und der Kurzachse, eine Ausrichtung der Kurzachse und damit insbesondere eine Erstreckungsebene des Langlochs festgelegt.
Gemäß einer Ausführung wird bei dem Festlegen der Erstreckung des Langlochs entlang der Langachse und der Kurzachse die Ausrichtung der Langachse und, gegebenenfalls, die Ausrichtung der Kurzachse berücksichtigt, insbesondere durch Anwendung einer Koordinatentransformation zwischen dem Fahrzeugkoordinatensystem und der Erstreckungsebene des Langlochs. Dadurch kann sichergestellt werden, dass unabhängig von der Gestaltung und/oder von einer Längsachse eines Befestigungselements die Halteausnehmung ausreichend groß dimensioniert wird, um das gesamte Toleranzband so abdecken zu können, dass das Befestigungselement aufgenommen werden kann.
Die Erstreckungsebene das Langlochs kann dabei sinnvollerweise unter anderem an einer vorbestimmten Gestaltung des Befestigungselements oder an der Ausrichtung der Rohrlängsachse an der ersten Schnittstellenposition ausgelegt werden. Gemäß alternativen Ausführungen wird dementsprechend entweder die Ausrichtung der Kurzachse senkrecht zu einer vorgegebenen Befestigungsachse eines fahrzeugfesten Befestigungselements festgelegt, oder die Ausrichtung der Kurzachse senkrecht zu der Raumachse festgelegt, deren Toleranzmaß beim Auslenken an der Leitungsschnittstelle zuerst erreicht wurde.
Um eine einfache Montage mit einer vertikal auszuführenden Schraubverbindung zu erleichtern, können gemäß einer Ausführung die Rohrlängsachse an der ersten Schnittstellenposition und die Toleranzmasse hinsichtlich der drei Raumachsen so auf einander abgestimmt sein, dass die maximale Auslenkung durch das Toleranzmaß hinsichtlich der Hochachse festgelegt ist.
Die Dimensionierung (und damit auch die Orientierung) der Halteausnehmung wird in gegenwärtigen Entwicklungsprozessen typischerweise nicht anhand körperlicher Versuche, sondern bereits in der Simulationsphase, vorgenommen werden. Um das zu unterstützen, erfolgt gemäß einer Ausführung das Auslenken des Rohrelements im Rahmen einer Simulation, beispielsweise mittels eines CAD-Programms oder einer anderen geeigneten Softwarelösung.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen, teilweise in stark schematisierter Darstellung,

1 eine Rohrleitung nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung mit einer Leitungsschnittstelle und einer Befestigungsschnittstelle in einer dreidimensionalen Perspektivansicht und einer Detailansicht aus einem ähnlichen Betrachtungswinkel;
2 die Rohrleitung gemäß 1 in einer anderen dreidimensionalen Perspektivansicht und einer Detailansicht aus einem ähnlichen Betrachtungswinkel; und
3 ein Drehwinkel-Verfahrweg-Diagramm zur Durchführung eines Verfahrens zur Dimensionierung einer Halteausnehmung nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung.

In 1 ist eine Rohrleitung 1 zur Montage in einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung gezeigt. Die Rohrleitung 1 weist ein zumindest im wesentlichen starres Rohrelement 2 auf, welches an einer ersten Schnittstellenposition 4 eine Leitungsschnittstelle 6 zur Verbindung des Rohrelements 2 mit einem nicht dargestellten, benachbarten Leitungselement aufweist. Die Leitungsschnittstelle 6 ist als Schnellkupplung mit einem rotatorischen Freiheitsgrad um die Rohrlängsachse 8 an der ersten Schnittstellenposition 4 ausgeführt.
Die Rohrleitung 1 weist an dem Rohrelement 2 zudem an einer zweiten Schnittstellenposition 10 eine Befestigungsschnittstelle 12 zur Festlegung der Rohrleitung 1 an einem Befestigungselement 14 auf. Die Befestigungsschnittstelle 12 weist ein Halteelement 16 mit einer Halteausnehmung 18 auf.
Die Halteausnehmung 18 ist mittels eines Langloch-Inserts 22 als Langloch ausgebildet und weist eine Längserstreckung s₂₄ entlang einer Langachse 24, eine Quererstreckung s₂₆ entlang einer Kurzachse 26 und eine Hocherstreckung s₂₈ entlang einer Hochachse 28 auf (vgl. 2). Das Langloch-Insert 22 ist je nach Ausführung mit einem geeigneten Kunststoff- o der Metallwerkstoff ausgebildet.
Die erste Schnittstellenposition 4 und die zweite Schnittstellenposition 10 weisen zueinander einen realen Abstand 20 auf, der - bezogen auf ein Nennmaß des Abstandes für jede der drei Raumachsen X, Y und Z - innerhalb eines Toleranzbandes ausgebildet ist, welches sich für jede der drei Raumachsen X, Y und Z innerhalb eines entsprechenden Toleranzmaßes befindet.
Die erste Schnittstellenposition 4 ist vorzugsweise definiert durch einen Schnittpunkt der Rohrlängsachse 8 mit einer Mittelebene der Schnellkupplung 6. Die zweite Schnittstellenposition 10 ist vorzugsweise definiert durch einen Mittelpunkt der Halteausnehmung 18.
Das Halteelement 16 ist dazu ausgebildet, bei geeigneter Drehung der Rohrleitung 1 um die Rohrlängsachse 8 (an der ersten Schnittstellenposition 4), das Befestigungselement 14 aufzunehmen, wenn der Abstand 20 zwischen den Schnittstellenpositionen 4 und 10 innerhalb des Toleranzmaßes liegt.
Als Toleranzmaß sind in diesem Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Fahrzeughochrichtung Z plus minus 3 mm (Toleranzmaß Tz), und hinsichtlich der Fahrzeuglängsrichtung X sowie hinsichtlich der Fahrzeugquerrichtung Y jeweils plus minus 4 mm (Toleranzmaß Tx bzw. Toleranzmaß T_Y) vorgesehen. Diese Maße für das Toleranzmaß sind jedoch naturgemäß stark von der jeweiligen Anwendung, insbesondere auch von der Größe des zugrundeliegenden Nennmaßes, abhängig und deswegen rein exemplarisch zu verstehen.
Der Ausschnitt I in 1 ist nochmals vergrößert in dem Detail I dargestellt. In dem Detail I ist das Befestigungselement 14 in einer anderen, randständigen Position innerhalb der Halteausnehmung 18 eingezeichnet. Diese Position entspricht folglich einer extremen Kombination von Realmaßen des Abstandes 20 innerhalb des Toleranzbandes bezüglich der drei Raumrichtungen X, Y und Z. Es ist erkennbar, dass das Befestigungselement 14 als Zylinderschraube mit einem Schraubenkopf 30 ausgebildet ist.
Zwischen dem Schraubenkopf 30 und einem Steg 32 des Rohrelements 2, welcher das Langloch-Insert 22 aufnimmt, ist je nach der Ausbildung der fahrzeugfesten Befestigungskomponenten entweder ein fahrzeugfester Befestigungsanker oder eine Beilagscheibe 34 angeordnet. Im zweiten Fall wird die Schraube 14 dann - in der Darstellung oberhalb der Halteausnehmung 18 - mit einem fahrzeugfesten Innengewinde verschraubt. Es ist aber auch jede andere Standard-Befestigungsweise für derartige Verbindungen verwendbar.
Wenigstens gemeinsam mit dem Befestigungselement 14 und dem nicht dargestellten fahrzeugfesten Befestigungsanker bildet die Rohrleitung 1 die Befestigungsanordnung 50 aus.
In 2 ist die Rohrleitung 1 gemäß 1 in einer anderen dreidimensionalen Schrägansicht und einer Detailansicht II aus einem ähnlichen Betrachtungswinkel gezeigt. Zudem sind in 2 die 3 Raumachsen X, Y und Z eingezeichnet, die dem Fahrzeug-Koordinatensystem entsprechen, wobei X die Fahrzeuglängsachse, Y die Fahrzeugquerachse und Z die Fahrzeughochachse darstellt.
Es ist ersichtlich, dass die Hochachse der Halterausnehmung 18 mit der Fahrzeughochachse Z zusammenfällt, insbesondere weil in diesem Ausführungsbeispiel die die Befestigungsschraube 14 entlang dieser Achse eingeschraubt werden soll.
Die Langachse 24 und die Kurzachse 26 der Halteausnehmung 18 sind mit einem Winkelversatz von α zu den Fahrzeugachsen X und Y angeordnet, wie insbesondere aus dem Detail II ersichtlich ist.
Ebenso kann der 2 entnommen werden, dass in der Gesamtansicht der Rohrleitung 1 das Befestigungselement 14 in einem Fall einer mittigen Toleranzkombination (für den Abstand 20) eingezeichnet ist, wohingegen das Detail II eine extreme Toleranzkombination zeigt.
In 3 ist ein Drehwinkel-Verfahrweg-Diagramm 100 zur Durchführung eines Verfahrens zur Dimensionierung einer Halteausnehmung, insbesondere der Halteausnehmung 14 gemäß der 1 und 2, gezeigt. In dem Diagramm 100 wird entlang der Abszisse 102 ein Auslenkungswinkel β des Rohrelements 2 um die Rohrlängsachse 8 an der ersten Schnittstellenposition 4 aufgetragen, entlang der Ordinate 104 ein daraus resultierender Verfahrweg s der zweiten Schnittstellenposition 10. In dem Diagramm 100 wird hinsichtlich jeder drei Raumachsen (= Fahrzeugachsen) X, Y und Z der Verfahrweg s bei einer entsprechenden Auslenkung β in einer Kurve „X“ bzw. „Y“ bzw. „Z“ festgehalten.
Nachfolgend wird unter anderem anhand des Diagramms 100 aus 3 die Durchführung eines Verfahrens nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung näher erläutert.
Zunächst kann in einem vorgelagerten Schritt während des Entwicklungsprozesses ein Nennabstand (zum realen Abstand 20 gemäß 1) und ein diesbezügliches Toleranzmaß T_X , T_Y , T_Z zwischen einer ersten Schnittstellenposition 4 einer Leitungsschnittstelle 6 und der zweiten Schnittstellenposition 10 hinsichtlich einer Längsachse X, einer Querachse Y und einer Hochachse Z des Kraftfahrzeugs bestimmt werden.
Anschließend folgen die zwingend erforderlichen Schritte des Verfahrens, die in diesem Absatz beschrieben sind. Das Rohrelement 2 wird an der ersten Schnittstellenposition 4 - insbesondere mittels eines virtuellen Verfahrens beispielsweise mittels eines CAD-Programms - um die Rohrlängsachse 8 ausgelenkt. Dabei wird (zumindest näherungsweise) eine Verfahrrichtung der zweiten Schnittstellenposition 10 bei der Auslenkung ermittelt. Diese entspricht in den Darstellungen der 1 und 2 zumindest im Wesentlichen der daraus abgeleiteten Langachse 24 der Halteausnehmung 18, weil im nächsten Verfahrensschritt entsprechend der ermittelten Fahrtrichtung genau diese Langachse 24 festgelegt wird.
Ferner kann das Verfahren so durchgeführt werden, dass das Rohrelement 2 ausgelenkt wird, bis zum ersten Mal das Toleranzmaß (hier Tz = +3mm = sz) hinsichtlich einer der Raumachsen (hier Z) an der zweiten Schnittstellenposition 10 erreicht ist.
Alternativ kann das Verfahren so durchgeführt werden, dass das Rohrelement 2 ausgelenkt wird, bis das Toleranzmaß (hier Tz = +3mm = sz) hinsichtlich derjenigen Raumachse (hier Z), welche die größte Komponente zu einer Längsachse 28 des Befestigungselements 14 beiträgt, erreicht ist.
In beiden Fällen kann das Verfahren zusätzlich weitere Schritte aufweisen: In der erreichten Auslenkung (hier β_Z = ca. 1,2°) wird der Verfahrwegs s_X , s_Y hinsichtlich der beiden verbleibenden Raumachsen X und Y ermittelt.
Eine Erstreckung s₂₄ des Langlochs entlang der Langachse 24 und eine Erstreckung s₂₆ entlang der Kurzachse 26 des Langlochs wird derart ermittelt und festgelegt, dass das Langloch-Insert 22 zumindest eine Halteausnehmung 18 aufweist, die groß genug ist für die Summe der Erstreckungsvariation (beispielsweise s_X , s_Y ), die aus den vorgesehenen Drehbewegungen (Winkel β um Achse 8) und den Toleranzmaßen T_X und T_Y hinsichtlich jeder der beiden verbleibenden Raumachsen X und Y resultiert.
Eine Erstreckung s₂₈ des Langlochs entlang der Hochachse 28 kann sich beispielsweise aus dem Verfahrweg sz bei der Drehung um β und/oder aus einer Erstreckung des Befestigungselements 14 entlang seiner Längsachse ergeben.
Optional kann vor dem Festlegen der Erstreckung s₂₄ , s₂₆ des Langlochs 18 entlang der Langachse 24 und der Kurzachse 26 eine Ausrichtung der Kurzachse 26 und damit insbesondere eine Erstreckungsebene E_24/26 des Langlochs festgelegt werden. In diesem Ausführungsbeispiel kann beispielsweise die Ausrichtung der Kurzachse 26 senkrecht zu einer vorgegebenen Befestigungsachse 28 eines fahrzeugfesten Befestigungselements festgelegt werden. Damit - und mit dem rechten Winkel zu der Langachse 24 - ist die Ausrichtung der Kurzachse 26 definiert.
Um beispielsweise aus der Summe der maximal möglichen Verfahrwege s und der Toleranzmaße T die Erstreckungen s₂₄ , s₂₆ , s₂₈ entlang der Langloch-Achsen 24, 26, 28 ermitteln zu können, kann bei dem Festlegen der Erstreckungen s₂₄ , s₂₆ des Langlochs 14 entlang der Langachse 24 und der Kurzachse 26 die Ausrichtung der Langachse 24 und, gegebenenfalls, die Ausrichtung der Kurzachse 26 berücksichtigt werden, insbesondere durch eine an sich bekannte Methode der Koordinatentransformation zwischen dem Fahrzeugkoordinatensystem und der Erstreckungsebene E_24/26 des Langlochs 14 (vergleiche auch Winkel α aus 2).
Bezugszeichenliste

1: Rohrleitung
2: Rohrelement
4: erste Schnittstellenposition
6: Leitungsschnittstelle
8: Rohrlängsachse
10: zweite Schnittstellenposition
12: Befestigungsschnittstelle
14: Befestigungselement
16: Halteelement
18: Halteausnehmung
20: Abstand zwischen der ersten Schnittstellenposition und der zweiten Schnittstellenposition
22: Langloch-Insert
24: Langachse der Halteausnehmung
26: Kurzachse der Halteausnehmung
28: Hochachse der Halteausnehmung
30: Schraubenkopf des Befestigungselements
32: Steg des Rohrelements
34: Beilagscheibe
50: Befestigungsanordnung
100: Drehwinkel-Auslenkungs-Diagramm
102: Abszisse
104: Ordinate
T: Toleranzmaß hinsichtlich einer Raumachse
s: Verfahrweg hinsichtlich einer Achse
α: Winkelversatz zwischen dem Fahrzeugkoordinatensystem und dem Halteausnehmungs-Koordinatensystem
β: Drehwinkel der Auslenkung um die Achse 8
X: Fahrzeuglängsachse
Y: Fahrzeugquerachse
Z: Fahrzeughochachse

Claims

Rohrleitung (1) zur Montage in einem Kraftfahrzeug, aufweisend - wenigstens ein zumindest im Wesentlichen starres Rohrelement (2), - an einer ersten Schnittstellenposition (4) eine Leitungsschnittstelle (6) zur Verbindung des Rohrelements (2) mit einem benachbarten Leitungselement, wobei die Leitungsschnittstelle (6) so ausgebildet ist, dass sie eine Drehung (β) der Rohrleitung (1) und des benachbarten Leitungselements zueinander um die Rohrlängsachse (8) zulässt, - an einer zweiten Schnittstellenposition (10) eine Befestigungsschnittstelle (12) zur Festlegung der Rohrleitung (1) an einem Befestigungselement (14) des Kraftfahrzeugs, wobei die erste Schnittstellenposition (4) und die zweite Schnittstellenposition (10) zueinander einen Abstand (20) aufweisen, der innerhalb eines vorbestimmten Toleranzmaßes (T_X, T_Y, T_Z) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsschnittstelle (12) ein Halteelement (16) aufweist, das dazu ausgebildet ist, bei geeigneter Drehung (β)der Rohrleitung (1) um die Rohrlängsachse (8) an der ersten Schnittstellenposition (4), das Befestigungselement (14) aufzunehmen, wenn der Abstand (20) zwischen den Schnittstellenpositionen (4, 10) innerhalb des Toleranzmaßes (T_X, T_Y, T_Z) liegt.
Rohrleitung (1) gemäß Anspruch 1, wobei das Halteelement (16) eine Halteausnehmung (18), insbesondere ein Langloch, vorzugsweise mit einem Langlochinsert (22), aufweist.
Rohrleitung (1) gemäß Anspruch 2, wobei die Ausrichtung (24) der Halteausnehmung (18) in Abhängigkeit von einer Raumlage der Rohrlängsachse (8) an der ersten Schnittstellenposition (4) bestimmt ist.
Rohrleitung (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche 2 oder 3, wobei die Erstreckungen s₂₄, s₂₆, s₂₈) und die Ausrichtung (24) der Halteausnehmung (18) in Abhängigkeit von dem Toleranzmaß (T_X, T_Y, T_Z) und einer Raumlage der Rohrlängsachse (8) an der ersten Schnittstellenposition (4) bestimmt ist.
Rohrleitung (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend mehr als ein Rohrelement (2), wobei die erste Schnittstellenposition (4) und die zweite Schnittstellenposition (10) an unterschiedlichen Rohrelementen angeordnet sind.
Befestigungsanordnung (50) zur Befestigung einer Rohrleitung (1) an einer fahrzeugfesten Komponente, aufweisend eine Rohrleitung (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche und ein fahrzeugfestes Befestigungselement (14), insbesondere eine Schraube oder einen Clip, zur Aufnahme in der Halteausnehmung (18), wobei das Befestigungselement (14) eine Befestigungsachse (28) aufweist, die senkrecht zu der Ausrichtung (24) der Halteausnehmung (18) der Rohrleitung (1) verläuft.
Verfahren zur Dimensionierung einer Halteausnehmung (18) einer Befestigungsschnittstelle (12) an einer zweiten Schnittstellenposition (10) einer Rohrleitung (1) mit wenigstens einem Rohrelement (2), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, aufweisend die Schritte: - Auslenken des Rohrelements (2) an der ersten Schnittstellenposition (4) um die Rohrlängsachse (8), - Ermitteln der Verfahrrichtung der zweiten Schnittstellenposition (10) bei der Auslenkung; - Festlegen einer Langachse (24) der Halteausnehmung (18) entsprechend der ermittelten Verfahrrichtung.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei das Rohrelement (2) ausgelenkt wird, bis zum ersten Mal das Toleranzmaß (T_Z) hinsichtlich einer der Raumachsen (Z) an der zweiten Schnittstellenposition (10) erreicht ist oder bis das Toleranzmaß (Tz) hinsichtlich derjenigen Raumachse (Z), welche die größte Komponente zu einer Längsachse (28) des Befestigungselements (14) beiträgt, erreicht ist, zusätzlich aufweisend die Schritte: - Bestimmen eines Nennabstands (20) und eines diesbezüglichen Toleranzmaßes (T_X, T_Y, T_Z) zwischen einer ersten Schnittstellenposition (4) einer Leitungsschnittstelle (6) und der zweiten Schnittstellenposition (10) hinsichtlich einer Längsachse (X), einer Querachse (Y) und einer Hochachse (Z) des Kraftfahrzeugs, - in der erreichten Auslenkung (β_Z) Ermitteln des Verfahrwegs (s_x, s_y) hinsichtlich der beiden verbleibenden Raumachsen (X, Y), - Festlegen der Erstreckung (s₂₄, s₂₆) des Langlochs (18) entlang der Langachse (24) und entlang einer Kurzachse (26) des Langlochs (18), so dass das Langloch (18) zumindest eine Ausnehmung aufweist, die groß genug ist für die gesamte Erstreckungsvariation, die aus der vorgesehenen Drehbewegung (β) und den Toleranzmaßen (T_X, T_Y) hinsichtlich jeder der beiden verbleibenden Raumachsen (X, Y) resultiert.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei vor dem Festlegen der Erstreckung des Langlochs (18) entlang der Langachse (24) und der Kurzachse (26) eine Ausrichtung der Kurzachse und damit insbesondere eine Erstreckungsebene (E_24/26) des Langlochs (18) festgelegt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei bei dem Festlegen der Erstreckung des Langlochs (18) entlang der Langachse (24) und der Kurzachse (26) die Ausrichtung der Langachse und, gegebenenfalls, die Ausrichtung der Kurzachse berücksichtigt wird, insbesondere durch eine Koordinatentransformation zwischen dem Fahrzeugkoordinatensystem (X, Y, Z) und der Erstreckungsebene (E_24/26) des Langlochs (18).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Ausrichtung der Kurzachse (26) senkrecht zu derjenigen Raumachse (Z) festgelegt wird, deren Toleranzmaß zuerst erreicht wurde.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Ausrichtung der Kurzachse (26) senkrecht zu einer vorgegebenen Befestigungsachse (28) eines fahrzeugfesten Befestigungselements (14) festgelegt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die maximale Auslenkung (β) durch das Toleranzmaß hinsichtlich der Hochachse (Z) festgelegt ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei das Auslenken (β) des Rohrelements (2) im Rahmen einer Simulation, beispielsweise mittels eines CAD-Programms, erfolgt.