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Die Erfindung betrifft eine Rohr-Schlauch-Anordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug gemäß der Merkmale des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
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Für ein fluidführendes System, wie beispielsweise für einen Kühlwasserkreislauf eines Verbrennungsmotors bei einem Kraftfahrzeug sind Rohr-Schlauch-Anordnungen in einer Vielzahl bereits bekannt. Diese Stellen, also Bereiche, an denen ein Schlauch mit einem Rohr verbunden ist, müssen abdichtend miteinander verbunden werden. Die erforderliche Dichtigkeit des Systems ist dann problematisch, wenn es zu Temperaturänderungen kommt, die beispielsweise im Falle des erwähnten Kühlwasserkreislaufs durch das Kühlwasser hervorgerufen werden können.
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Aus der
DE 10 061 425 A1 , von der die Erfindung ausgeht, ist eine Rohr-Schlauch-Anordnung bzw. eine Verbindungsanordnung zwischen einem Schlauch aus einem Elastomermaterial und einem Schlauch-Stutzen bekannt. Der Schlauch wird durch eine Armatur in einem Haltebereich in Radialrichtung gegen den Stutzen gedrückt. Im Haltebereich ist ein Dichtbereich vorgesehen, in welchem ein in Radialrichtung wirkendes Spannelement den Schlauch auch unterhalb der Einfriertemperatur des Elastomermaterials gegen den Stutzen andrückt. Das Spannelement besitzt einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der zumindest unterhalb der Einfriertemperatur des Elastomermaterials im Wesentlichen annähernd so groß wie oder größer als derjenige des Elastomer-Schlauches ist. Das Spannelement ist unterhalb der Armatur angeordnet.
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Bei dieser bekannten Verbindungsanordnung dehnt sich das Spannelement bei Temperaturerhöhung stärker aus als der Schlauch, wodurch der Anpressdruck, mit dem der Schlauch im Haltebereich und Dichtbereich gegen den Stutzen gedrückt wird, verringert wird und somit die Dichtwirkung sinkt und das Risiko für Leckagen steigt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die bekannte Rohr-Schlauch-Anordnung nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Dichtigkeit insbesondere bei Temperaturänderungen verbessert ist.
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Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird nun durch eine Rohr-Schlauch-Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen und/oder Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die Rohr-Schlauch-Anordnung, die insbesondere für den Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeuges ausgebildet ist, weist auf:
- • ein Rohr mit einem Rohrabschnitt mit einer Außenfläche;
- • einen Schlauch mit einem Schlauchabschnitt mit einer Innenfläche;
- • ein Spannmittel; und
- • eine Schlauchschelle;
wobei
- • die Innenfläche des Schlauchabschnitts an der Außenfläche des Rohrabschnitts anliegt;
- • das Spannmittel den Schlauchabschnitt gegen den Rohrabschnitt drückt; und/oder
- • die Schlauchschelle den Schlauchabschnitt gegen den Rohrabschnitt drückt; wobei
- • das Spannmittel in seiner Umfangsrichtung einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist.
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Da das Spannmittel in seiner Umfangsrichtung erfindungsgemäß einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, zieht sich das Spannmittel bei einer Temperaturerhöhung, die beispielsweise durch heißes Kühlwasser, das durch den Schlauchabschnitt strömt, hervorgerufen wird, in Umfangsrichtung zusammen, was dann für eine erhöhte Verpressung sorgt.
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Vorzugsweise drückt das Spannmittel dann den Schlauchabschnitt über den Umfang des Schlauchabschnitts und / oder radial einwärts gegen den Rohrabschnitt. Vorzugsweise drückt die Schlauchschelle den Schlauchabschnitt über den Umfang des Schlauchabschnitts und / oder radial einwärts gegen den Rohrabschnitt.
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Die Rohr-Schlauch-Anordnung kann nach Bedarf weitere zusätzliche Spannmittel und / oder zusätzliche oder wenigstens eine weitere zusätzliche Schlauchschelle aufweisen.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform bzw. einer bevorzugten Ausgestaltung ist spezifiziert, dass mindestens ein Spannmittel radial funktional wirksam zwischen dem Rohrabschnitt und der mindestens einen Schlauchschelle angeordnet ist.
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Bei einer sehr bevorzugten Ausführungsform bzw. weiteren Ausgestaltung ist spezifiziert, dass das Spannmittel als ein separates Bauteil ausgebildet ist.
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Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen bzw. weiteren Ausgestaltungen ist spezifiziert, dass das Spannmittel bzw. das Bauteil als ein Ring oder als eine Hülse oder als ein Wendel oder als ein Schlauch oder als ein Rohr ausgebildet ist.
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Bei der ersten sehr bevorzugten Ausführungsform ist spezifiziert, dass das Bauteil mit seiner Außenfläche an der Innenfläche der Schlauchschelle und mit seiner Innenfläche an der Außenfläche des Schlauchabschnitts anliegt.
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Bei einer weiteren bevorzugten, insbesondere einer zweiten oder dritten Ausführungsform ist spezifiziert, dass
- • das Bauteil in den Schlauchabschnitt zumindest teilweise integriert angeordnet oder ausgebildet ist; und dass
- • der Innendurchmesser des Bauteils größer als der Innendurchmesser des Schlauchabschnitts ist.
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Die Integration des Bauteils in den Schlauchabschnitt kann nach Bedarf auf beliebige Weise erfolgen, beispielsweise durch Umspritzen oder Anspritzen und / oder derart, dass das entsprechende Bauteil in eine Ringnut eingesetzt wird, die in der Außenfläche des Schlauchabschnitts ausgebildet ist. Hierbei kann der Außendurchmesser des Bauteils nach Bedarf auf beliebige Weise gewählt sein und beispielsweise kleiner als oder gleich dem oder größer als der Außendurchmesser des Schlauchabschnitts sein.
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Grundsätzlich ist das Spannmittel bzw. das Bauteil radial zwischen dem Schlauchabschnitt und der Schlauchschelle angeordnet und/oder das Spannmittel bzw. das Bauteil im Bereich des Schlauchabschnittes zumindest teilweise integriert angeordnet oder ausgebildet.
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Bei einer weiteren, insbesondere vierten Ausführungsform bzw. weiteren Ausgestaltung ist spezifiziert, dass der Schlauchabschnitt das Spannmittel aufweist. Oder auch anders ausgedrückt: Das Spannmittel weist den Schlauchabschnitt auf bzw. ist funktional auch als ein Schlauchabschnitt ausgebildet.
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Bei den zuvor genannten Ausführungsformen bzw. Ausgestaltungen ist spezifiziert, dass
- • das Spannmittel Fasern aus Aramid und / oder Fasern aus Kohlenstoff aufweist; und/oder
- • die Fasern in Umfangsrichtung oder in einem spitzen Winkel zur Umfangsrichtung des Spannmittels verlaufend angeordnet oder ausgebildet sind.
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Derartige Fasern haben einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten und sind daher geeignet, um den erfindungsgemäßen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten des jeweiligen verwendeten und entsprechend ausgebildeten Spannmittels zu erzeugen bzw. ein sich bei einer Temperaturerhöhung umfänglich zusammenziehendes Spannmittel zu realisieren.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform bzw. den entsprechenden Ausgestaltungen ist spezifiziert, dass die Schlauchschelle als eine Federbandschelle oder als eine Schraubschelle oder als eine Ohrschelle ausgebildet ist. Federbandschellen, Schraubschellen und Ohrschellen sind im Stand der Technik seit langem bekannt, so dass hierzu keine weiteren Erläuterungen notwendig erscheinen. Die Kombination des erfindungsgemäßen Spannmittels mit einer Federbandschelle ist besonders vorteilhaft, da die Federbandschelle infolge der erwähnten erhöhten Verpressung bei Temperaturerhöhung nachrutschen und somit besser anliegen kann, so dass auch bei einer anschließenden Temperaturabsenkung, die beispielsweise durch kälteres oder weniger heißes Kühlwasser, das durch den Schlauchabschnitt strömt, hervorgerufen wird, dann eine verbesserte Dichtigkeit gegeben ist.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Rohr-Schlauch-Anordnung in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden dürfen mehrere bevorzugte Ausführungsformen und/oder Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohr-Schlauch-Anordnung in schematischer hälftiger geschnittener Darstellung;
- 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohr-Schlauch-Anordnung in schematischer hälftiger geschnittener Darstellung;
- 3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohr-Schlauch-Anordnung in schematischer hälftiger geschnittener Darstellung; und
- 4 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohr-Schlauch-Anordnung in schematischer hälftiger geschnittener Darstellung.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohr-Schlauch-Anordnung 10 schematisch dargestellt.
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Die Anordnung 10 weist ein Rohr 11 mit einem Rohrabschnitt 111, einen Schlauch 12 mit einem Schlauchabschnitt 121, ein Spannmittel 13 und eine Schlauchschelle 14 auf.
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Die Anordnung 10 weist hier beispielhaft genau ein Spannmittel 13 und genau eine Schlauchschelle 14 auf, kann jedoch nach Bedarf auch wenigstens ein weiteres zusätzliches Spannmittel und / oder wenigstens eine zusätzliche Schlauchschelle aufweisen bzw. eine entsprechende Vielzahl von Spannmitteln und/oder Schlauchschellen.
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Der Rohrabschnitt 111 hat eine kreiszylindrische Außenfläche 11a. Der Schlauchabschnitt 121 hat eine kreiszylindrische Innenfläche 12i und eine kreiszylindrische Außenfläche 12a. Die Schlauchschelle 14 hat eine kreiszylindrische Innenfläche 14i und ist beispielhaft als eine Federbandschelle ausgebildet.
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Das Schlauchmaterial besteht beispielhaft aus einem Thermoplast, wie beispielsweise einem Polyethylen. Der Schlauchabschnitt 121 besteht beispielhaft aus demselben Material wie der Rest des Schlauchs 12, kann aber auch nach Bedarf aus einem anderen Material bestehen.
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Bei dieser in 1 dargestellten Ausführungsform ist das Spannmittel 13 als ein separates Bauteil 131 ausgebildet, insbesondere als ein kurzes Schlauchstück ausgebildet und weist eine kreiszylindrische Außenfläche 13a und eine kreiszylindrische Innenfläche 13i auf.
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Der Rohrabschnitt 111, der Schlauchabschnitt 121, das Bauteil 131 und die Schlauchschelle 14 sind koaxial zu einer Längsachse A angeordnet.
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Die Innenfläche 12i des Schlauchabschnitts 121 liegt an der Außenfläche 11a des Rohrabschnitts 11 an. Die Innenfläche 13i des Bauteils 131 liegt an der Außenfläche 12a des Schlauchabschnitts 121 an. Die Innenfläche 14i der Schlauchschelle 14 liegt an der Außenfläche 13a des Bauteils 131 an. Folglich ist das Bauteil 131 radial zwischen dem Schlauchabschnitt 121 und der Schlauchschelle 14 angeordnet, wobei das Spannmittel 13 radial zwischen dem Rohrabschnitt 111 und der Schlauchschelle 14 angeordnet ist.
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Das Bauteil 131 - und somit das Spannmittel 13 - drückt den Schlauchabschnitt 121 über den gesamten Umfang des Schlauchabschnitts 121 radial einwärts gegen den Rohrabschnitt 111. Die Schlauchschelle 14 drückt das Bauteil 131 über den gesamten Umfang des Bauteils 131 radial einwärts gegen den Schlauchabschnitt 121 und drückt somit ebenfalls den Schlauchabschnitt 121 über den gesamten Umfang des Schlauchabschnitts 121 radial einwärts gegen den Rohrabschnitt 111.
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Das Bauteil 131 weist Fasern 15 auf und/oder besteht aus Fasern 15 mit negativem Wärmeausdehnungskoeffizienten und einer Matrix 16. Die Fasern 15 bestehen beispielhaft aus Aramid. Die Fasern 15 sind insbesondere in die Matrix 16 eingebettet und verlaufen in Umfangsrichtung um die Längsachse A herum. Hierdurch wird erreicht, dass das Spannmittel 13 in seiner Umfangsrichtung einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat.
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Die Matrix 16 besteht beispielhaft aus einem Thermoplast, wie beispielsweise einem Polyethylen. Der Matrix 16 besteht beispielhaft aus demselben Material wie der Schlauchabschnitt 121, kann aber auch nach Bedarf aus einem anderen Material bestehen. Bei einer entsprechenden Temperaturerhöhung zieht sich das Spannmittel 13 zusammen und erhöht die Verpressung zwischen Schlauchabschnitt 121 und Rohrabschnitt 111.
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In 2 ist eine zweite Ausführungsform der Rohr-Schlauch-Anordnung 10 schematisch dargestellt. Diese Ausführungsform ähnelt der ersten Ausführungsform, so dass im Folgenden vor Allem insbesondere die Unterschiede näher erläutert werden.
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Bei dieser Ausführungsform der 2 ist das Bauteil 131 in den Schlauchabschnitt 121 integriert angeordnet. Hierfür ist in der Außenfläche 12a des Schlauchabschnitts 121 eine Ringnut 122 ausgebildet, die das Bauteil 131 aufnimmt.
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Der Innendurchmesser des Bauteils 131 ist größer als der Innendurchmesser des Schlauchabschnitts 121, und der Außendurchmesser des Bauteils 131 ist gleich dem Außendurchmesser des Schlauchabschnitts 121. Der Innendurchmesser des Bauteils 131 entspricht dem 2-fachen radialen Abstand zwischen der Achse A und der Innenfläche 13i des Bauteils 131. Der Innendurchmesser des Schlauchabschnitts 121 entspricht dem 2-fachen radialen Abstand zwischen der Achse A und der Innenfläche 12i des Schlauchabschnitts 121. Der Außendurchmesser des Bauteils 131 entspricht dem 2-fachen radialen Abstand zwischen der Achse A und der Außenfläche 13a des Bauteils 131. Der Außendurchmesser des Schlauchabschnitts 121 entspricht dem 2-fachen radialen Abstand zwischen der Achse A und der Außenfläche 12a des Schlauchabschnitts 121.
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In 3 ist eine dritte Ausführungsform einer Rohr-Schlauch-Anordnung 10 schematisch dargestellt. Diese Ausführungsform ähnelt der zweiten Ausführungsform, so dass im Folgenden vor Allem die Unterschiede näher erläutert werden.
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Bei dieser Ausführungsform ist das Bauteil 131 nicht in eine Ringnut 122 in dem Schlauchabschnitt 121 eingesetzt, sondern hier nun vollständig von dem Schlauchabschnitt 121 umschlossen oder in den Schlauchabschnitt 121 eingebettet. Hierfür wird das Bauteil 131 bei der Herstellung des Schlauchs 12 mit dem Schlauchmaterial umspritzt.
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Der Innendurchmesser des Bauteils 131 ist größer als der Innendurchmesser des Schlauchabschnitts 121, und der Außendurchmesser des Bauteils 131 ist kleiner als der Außendurchmesser des Schlauchabschnitts 121.
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In 4 ist eine vierte Ausführungsform der Rohr-Schlauch-Anordnung 10 schematisch dargestellt. Diese Ausführungsform ähnelt der dritten Ausführungsform, so dass im Folgenden vor Allem die Unterschiede näher erläutert werden.
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Bei dieser Ausführungsform ist das Spannmittel 13 nicht als ein separates Bauteil 131 ausgebildet, sondern der Schlauchabschnitt 121 weist das Spannmittel 13 auf, insbesondere ist das Spannmittel 13 als ein integraler Bestandteil des Schlauchabschnittes 121 ausgebildet. Dabei bildet das Material des Schlauchabschnitts 121 die Matrix 16, in die die Fasern 15 eingebettet sind. Hierfür werden die Fasern 15 bei der Herstellung des Schlauchs 12 mit dem Schlauchmaterial umspritzt. Oder, mit anderen Worten: Es bildet hier der Schlauchabschnitt 121 das Spannmittel 13 aus bzw. das Spannmittel 13 ist hier als entsprechender Schlauchabschnitt 121 ausgebildet. Der Innendurchmesser des Spannmittels 13 ist gleich dem Innendurchmesser des hierdurch gebildeten Schlauchabschnitts 121, und der Außendurchmesser des Spannmittels 13 ist gleich dem Außendurchmesser des Schlauchabschnitts 121. Hierbei entspricht die Innenfläche 12i des so gebildeten Schlauchabschnittes 121 insbesondere zumindest teilweise der Innenfläche 13i des Spannmittels 13 bzw. für den Fall, wenn das Spannmittel 13 hier den Schlauchabschnitt 121 vollständig ausbildet, entspricht die Innenfläche 13i des Spannmittels 13 der Innenfläche 112i des Schlauchabschnittes 12 real und funktional.
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Die Materialien des Spannmittels 13 bzw. des Bauteils 131 weisen insbesondere bevorzugt einen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Bereich von -0,2 × 10-6 × K-1 bis -7,0 × 10-6 × K-1 auf, auch insbesondere sehr bevorzugt einen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Bereich von -3,5 × 10-6 × K-1 bis -4,1 × 10-6 × K-1 auf. Die zuvor genannten Bereiche für die dort genannten Wärmeausdehnungskoeffizienten gelten für eine Temperatur von 20° Celsius.
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Jede der zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann bei Bedarf mit wenigstens einer der übrigen Ausführungsformen kombiniert bzw. können die jeweiligen Merkmale der jeweiligen Ausführungsformen auch untereinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rohr-Schlauch-Anordnung
- 11
- Rohr
- 111
- Rohrabschnitt von 11
- 11a
- Außenfläche von 111
- 12
- Schlauch
- 121
- Schlauchabschnitt von 12
- 122
- Ringnut von 121
- 12a/12i
- Außenfläche/Innenfläche von 121
- 13
- Spannmittel
- 131
- separates Bauteil
- 13a/13i
- Außenfläche/Innenfläche von 13/131
- 14
- Schlauchschelle
- 14i
- Innenfläche von 14
- 15
- Fasern
- 16
- Matrix
- A
- Längsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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