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Die Erfindung betrifft eine Verbindungshülse zur Verbindung von zwei Baugruppen, die jeweils mindestens eine Bohrung zur Aufnahme von hydraulischen oder pneumatischen Betriebsstoffen aufweisen, wobei die zwei Baugruppen derart miteinander verbindbar sind, dass jeweils eine Bohrung der einen Baugruppe mit jeweils einer Bohrung der anderen Baugruppe einen gemeinsamen Strömungspfad für einen hydraulischen oder pneumatischen Betriebsstoff ausbildet, wobei die Verbindungshülse einen Grundkörper aufweist, auf dessen Mantelfläche Elastomerdichtungen angeordnet sind und wobei die Verbindungshülse mit ihren stirnseitigen Endabschnitten in jeweils eine der zu verbindenden Bohrungen der einen und der anderen Baugruppe einsteckbar ist.
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Für verschiedenartige technische Anwendungen müssen Flüssigkeiten oder Gase zeitlich und mengenmäßig definiert einer gerätetechnischen Anordnung zugeführt werden. Die Handhabung der hierfür konzipierten Gerätetechnik kann oftmals verbessert werden, indem mehrere der für einen separaten Vorgang notwendigen Baugruppen zu einer gemeinsamen Blockstruktur baulich integriert werden.
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DE 20 2006 015 673 U1 beschreibt eine diesbezügliche Konstruktion, bei der mehrere verschiedene Funktionen durch nebeneinander liegende Ventilmodule in Form eines modularen Blockdesigns baulich zusammengefasst sind.
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Aus
DE 10 2006 020 277 A1 ist ein Druckverteiler für Fahrzeugsitze bekannt, bei dem in einem gemeinsamen Grundkörper eine Vielzahl von pneumatischen oder hydraulischen Aktoren baulich integriert ist, mit denen temporär verschiedene Sitzstrukturen ausgeformt werden können.
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Gegenstand von
EP 442 033 A1 ist eine Ventilbaugruppe, die aus mehreren separaten plattenförmigen Segmenten mit jeweils pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Komponenten zu einer Blockstruktur zusammengefügt ist.
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Ein ähnlicher Lösungsansatz wird in
EP 1 524 437 A2 vorgeschlagen, indem bei einer Ventilbaugruppe in Blockbauweise zwischen zwei Blocksegmenten eine Rasterplatte zur Ausbildung unterschiedlicher Strömungswege angeordnet ist.
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Aus
EP 1 524 437 A2 ist eine Blockstruktur bekannt, die durch das Zusammenfügen einer Grundplatte mit einer Rasterplatte zur Ausbildung unterschiedlicher Strömungswege und mit einem Mehrwegventil ausgestaltet wird.
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In
DE 10 2018 008 848 A1 wird eine Blockstruktur zur Befüllung von Gehäusen, Kreisläufen und dergleichen Behältern mit Betriebsstoffen an Montagelinien der Automobilindustrie beschrieben. Diese Blockstruktur kann z.B. eine Hydraulikebene, eine Pneumatikebene, eine Montageebene und eine Elektronikebene aufweisen, die jeweils als separate Baugruppe gefertigt sind und als gemeinsame Baugruppe zur Aufnahme von Ventilen und Sensoren funktionell in Wirkverbindung stehen.
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Somit ist es aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, in hydraulischen und/oder pneumatischen Systemen Baugruppen in Form einer Blockstruktur auszugestalten. Dabei wird eine funktionelle Verschaltung in der jeweiligen Blockstruktur über Bohrungen bzw. über nicht kreisrunde Kanäle abgebildet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindungsbeschreibung wird nachfolgend lediglich der Terminus „Bohrung“ zur Bezeichnung beider Ausführungen verwendet, also zur Bezeichnung von Bohrungen und sonstigen nicht kreisrunden Kanälen.
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Sofern in Abhängigkeit der konkreten Einsatzbedingungen mehrere solcher Blockstrukturen notwendig sind, werden diese vorzugsweise lösbar miteinander verbunden und folglich zu einer größeren Baueinheit zusammengefügt. Dabei muss an den Übergangsbereichen der freien Strömungsquerschnitte von Bohrungen der jeweils benachbarten und miteinander zu verbindenden Blockstrukturen eine funktionssichere Abdichtung ausgebildet werden.
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Eine derartige Abdichtung wird primär unter Verwendung von Elastomerdichtungen realisiert, wobei zwei alternative Varianten bekannt sind:
- Bei einer axialen Abdichtung wird an einer Stirnfläche der einen Blockstruktur eine Nut ausgestaltet, die mit Abstand umlaufend zur Kontur der Austrittsöffnung einer Bohrung verläuft. In die Nut wird eine Elastomerdichtung eingefügt. An dieser Stirnfläche wird die andere Blockstruktur so positioniert, dass die Austrittsöffnung einer in Wirkverbindung zu bringenden Bohrung in derselben Kontur verläuft wie die entsprechende Austrittsöffnung an der ersten Blockstruktur.
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Mit dieser Variante können mehrere Bohrungen jeweils miteinander in Wirkverbindung gebracht werden. Dabei ist ein Ausgleich von Toleranzen der Bohrungen möglich, weil jedes Paar einander zugeordneter Austrittsöffnungen separat abgedichtet wird. Allerdings ist es für eine funktionssichere Abdichtung notwendig, dass die Blockstrukturen zueinander plan anliegen und dass beide Blockstrukturen miteinander verpresst werden. Das Verpressen kann jedoch insbesondere bei mehreren zu verbindenden Blockstrukturen sehr aufwändig werden. Außerdem kann die Elastomerdichtung bei der Montage aus der Nut fallen, so dass die gesamte Montage erschwert wird.
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Bei einer radialen Abdichtung wird eine zusätzliche Verbindungshülse verwendet. Auf der Mantelfläche der Verbindungshülse sind Elastomerdichtungen angeordnet. Die Verbindungshülse wird mit den stirnseitigen Endabschnitten in jeweils eine Austrittsöffnung der in Wirkverbindung zu bringenden Bohrungen der einen und der anderen Blockstruktur gesteckt.
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Als Vorteil gegenüber einer axialen Abdichtung müssen die zu verbindenden Blockstrukturen nicht zueinander plan anliegen und sie müssen auch nicht miteinander verpresst werden. Stattdessen müssen die Blockstrukturen in ihrer Position exakt zueinander fixiert werden. Dadurch ergeben sich allerdings Probleme, sofern zwischen zwei benachbarten Blockstrukturen mehrere Bohrungen miteinander in Wirkverbindung zu bringen sind. Hierfür müssen die zu verbindenden Bohrungen sehr exakt gefertigt werden, um eine positionsgerechte Montage und wirksame Abdichtung zu gewährleisten. Die somit zwangsläufig engen Toleranzen sind ungeachtet des hohen Fertigungsaufwandes auch nachteilig, weil die Elastomerdichtungen somit einseitig stark belastet oder abgeschert werden können, so dass sie letztlich ihre Dichtfunktion nicht erfüllen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbindungshülse für hydraulische und pneumatische Baugruppen zu schaffen, die auch bei einem Versatz zwischen den Mittellängsachsen von zwei, in den miteinander zu verbindenden Baugruppen ausgestalteten Bohrungen eine funktionssichere Verbindung und Abdichtung ergibt.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem der Grundkörper der Verbindungshülse auf seiner Mantelfläche in Längsrichtung drei Abschnitte mit unterschiedlichen Konturen aufweist, wobei ausgehend von dem einen stirnseitigen Endabschnitt ein erster Abschnitt mit einem ersten Außendurchmesser ausgestaltet ist, der in einen zweiten Abschnitt mit einem kleineren zweiten Außendurchmesser übergeht, der wiederum in einen dritten Abschnitt mit einem größeren dritten Außendurchmesser übergeht, der bis zu dem anderen stirnseitigen Endabschnitt verläuft. Die Außendurchmesser am ersten und am dritten Abschnitt sind gleichgroß ausgestaltet und diese Abschnitte weisen jeweils eine Elastomerdichtung auf.
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Aufgrund dieser geometrischen Ausgestaltung kann sich die Verbindungshülse in einem begrenzten Bereich schräg stellen. Demzufolge können bei einer Verbindung von zwei Baugruppen sowohl gröbere Toleranzen ausgeglichen werden als auch ein Versatz zwischen den Mittellängsachsen der in den miteinander zu verbindenden Baugruppen ausgestalteten Bohrungen.
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Die Elastomerdichtungen können auf die Verbindungshülse vulkanisiert werden. Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass an diesen Abschnitten jeweils eine ringförmig umlaufende Nut ausgestaltet ist, in der jeweils eine ringförmige Elastomerdichtung angeordnet ist.
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Eine weitere Ausgestaltung schlägt vor, dass die Verbindungshülse hohlzylinderförmig ausgestaltet ist. Alternativ kann die Verbindungshülse auch oval oder nahezu eckig mit abgerundeten Kanten ausgeführt werden. Diese Varianten sind allerdings fertigungstechnisch sehr aufwändig, so dass eine hohlzylinderförmige Ausgestaltung bevorzugt werden wird.
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Der Innenraum des Grundkörpers der Verbindungshülse kann in axialer Richtung mit einem durchgehend gleichen Durchmesser ausgeführt werden. Eine alternative Ausgestaltung schlägt vor, dass dieser Innenraum in axialer Richtung mit mehreren zueinander unterschiedlichen Durchmessern ausgestaltet ist. Mit derartigen Durchmessersprüngen können in vorteilhafter Weise auch unterschiedliche Querschnitte verbunden werden.
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Eine weitere Ausgestaltung schlägt vor, dass der erste Abschnitt und der dritte Abschnitt jeweils symmetrisch zum Mittelpunkt der Mittellängsachse des hohlzylinderförmigen Grundkörpers angeordnet sind. Somit wird eine einfache Montage ermöglicht, indem die Verbindungshülse keinen richtungsspezifischen Einbau erfordert. Weiterhin wird damit der Bauteilschwerpunkt exakt in die Mitte der Verbindungshülse gelegt.
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Eine weitere Ausgestaltung schlägt vor, dass der erste Abschnitt und der dritte Abschnitt jeweils eine axiale Länge aufweisen, die etwa 75% der axialen Länge des zweiten, mittleren Abschnittes entspricht. Somit weisen die beiden äußeren Abschnitte eine ausreichend große Abstützfläche für eine lagestabile Fixierung der Verbindungshülse in den zwei Bohrungen der zu verbindenden Baugruppen auf. Gleichzeitig erhält der im Durchmesser kleinere mittlere Abschnitt einen ausreichend freien Bauraum, um eine für die konkrete Anwendung eventuell notwendige Schrägstellung der Verbindungshülse zu ermöglichen, ohne dass dieser mittlere Abschnitt an der Bohrwandung anschlägt.
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Eine weitere Ausgestaltung schlägt vor, dass der der zweite, mittlere Abschnitt einen Außendurchmesser aufweist, der etwa 90% der Außendurchmesser des ersten Abschnittes und des dritten Abschnittes entspricht. Diese Ausgestaltung ermöglicht ebenfalls eine gute Abstützung für eine lagestabile Fixierung der Verbindungshülse in den zwei Bohrungen sowie einen ausreichenden Bauraum zum Ausgleich eines Versatzes zwischen den Mittellängsachsen der zu verbindenden Bohrungen und zudem eine hohe Steifigkeit des Grundkörpers der Verbindungshülse.
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Eine weitere Ausgestaltung schlägt vor, dass die Übergänge an der Mantelfläche des Grundkörpers vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt sowie vom zweiten Abschnitt zum dritten Abschnitt jeweils schräg ausgestaltet sind. Alternativ wird vorgeschlagen, dass diese Übergänge jeweils stufenförmig ausgestaltet sind. Die erste Variante vermeidet primär harte Kanten bei der manuellen Handhabung der Verbindungshülse, während die zweite Variante primär den freien Bauraum zum Ausgleich eines Versatzes zwischen den Mittellängsachsen der zu verbindenden Bohrungen vergrößert.
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Eine weitere Ausgestaltung schlägt vor, dass der erste Abschnitt und der dritte Abschnitt an ihren stirnseitigen Endabschnitten jeweils eine schräg nach innen zum Hohlraum des Grundkörpers und eine schräg nach außen zur Mantelfläche des Grundkörpers verlaufende Kontur aufweisen. Die innere Schrägfläche ist für einen guten Strömungsverlauf der hydraulischen oder pneumatischen Betriebsstoffe zwischen den zu verbindenden Bohrungen vorteilhaft. Die äußere Schrägfläche ergibt funktionell eine Einführschräge und ist daher für eine einfache Montage der Verbindungshülse vorteilhaft.
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Eine erfindungsgemäß ausgestaltete Verbindungshülse ist für zahlreiche Anwendungen geeignet, bei denen zwei Baugruppen zur Leitung von hydraulischen und/oder pneumatischen Betriebsstoffen lösbar miteinander oder mit weiteren Baugruppen zu einer größeren Baueinheit verbunden werden sollen. Eine diesbezüglich bevorzugte Anwendung sind beispielsweise Blockstrukturen für Anlagen zur Befüllung von Behältern mit Betriebsstoffen an Montagelinien der Automobilindustrie, die modulartig aufgebaut sind und mindestens zwei Hydraulikebenen und/oder zwei Pneumatikebenen aufweisen.
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Unabhängig von der konkreten Anwendung einer derartigen Verbindungshülse ergeben sich gegenüber den bisher üblichen Konstruktionen insbesondere folgende Vorteile:
- Ein Toleranzausgleich ist in einfacher Weise möglich. Ein Verpressen der zu verbindenden Baugruppen kann entfallen, es ist lediglich eine Lagefixierung der Baugruppen notwendig.
- Eine Verbindung mehrerer Baugruppen mit mehreren Bohrungen ist möglich. Eine einfache Montage wird erreicht.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
- 1 den Aufbau der Verbindungshülse in Schnittdarstellung in Seitenansicht
- 2 eine in 1 dargestellte Verbindungshülse im montierten Zustand
- 3 ein Beispiel zur Verbindung von zwei Baugruppen mit mehreren Verbindungshülsen
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Die in der Zeichnung dargestellte Verbindungshülse 1 ist zur Verbindung von zwei separaten Baugruppen 2 und 3 konzipiert, die jeweils mindestens eine Bohrung 21 und 31 aufweisen. in diesen Bohrungen 21; 31 werden im Betrieb jeweils hydraulische oder pneumatische Betriebsstoffe geführt. Dabei sind die zwei Baugruppen 2; 3 derart miteinander verbindbar, dass jeweils eine Bohrung 21 der einen Baugruppe 2 mit jeweils einer Bohrung 31 der anderen Baugruppe 3 einen gemeinsamen Strömungspfad für den hydraulischen oder pneumatischen Betriebsstoff ausbildet. Dies wird erreicht, indem die Verbindungshülse 1 mit ihren stirnseitigen Endabschnitten in jeweils eine der zu verbindenden Bohrungen 21; 31 der einen Baugruppe 2 und der anderen Baugruppe 3 einsteckbar ist.
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Aus der stark vergrößerten Darstellung in 1 ist ersichtlich, dass die Verbindungshülse 1 im erläuterten Ausführungsbeispiel einen hohlzylinderförmigen Grundkörper aufweist. Dieser hohlzylinderförmige Grundkörper weist auf seiner Mantelfläche in Längsrichtung drei Abschnitte 11, 12 und 13 mit unterschiedlichen Konturen auf. Der erste Abschnitt 11 ist ausgehend von dem einen stirnseitigen Endabschnitt (in der Zeichnung links) mit einem Außendurchmesser D1 ausgestaltet. Der erste Abschnitt 11 geht in den zweiten Abschnitt 12 über, der einen kleineren Außendurchmesser D2 aufweist. Der zweite Abschnitt 12 geht in den dritten Abschnitt 13 über, der wiederum einen größeren Außendurchmesser D3 aufweist. Der Außendurchmesser D1 am ersten Abschnitt 11 und der Außendurchmesser D3 am dritten Abschnitt 13 sind gleichgroß ausgestaltet. Der dritte Abschnitt 13 verläuft bis zum anderen stirnseitigen Endabschnitt (in der Zeichnung rechts) der Verbindungshülse 1.
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Der erste Abschnitt 11 und der dritte Abschnitt 13 sind jeweils symmetrisch zum Mittelpunkt „M“ der Mittellängsachse „MLA“ des hohlzylinderförmigen Grundkörpers angeordnet. Der erste Abschnitt 11 und der dritte Abschnitt 13 weisen jeweils eine axiale Länge auf, die etwa 75% der axialen Länge des zweiten, mittleren Abschnittes 12 entspricht. Der zweite, mittlere Abschnitt 12 weist einen Außendurchmesser „D2“ auf, der etwa 90% der Außendurchmesser „D1“ und „D3“ des ersten Abschnittes 11 und des dritten Abschnittes 13 entspricht.
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Auf der Mantelfläche des Grundkörpers ist benachbart zu den stirnseitigen Endabschnitten am ersten Abschnitt 11 und am dritten Abschnitt 13 jeweils eine ringförmig umlaufende Nut 4 ausgestaltet. In jeder Nut 4 ist jeweils eine ringförmige Elastomerdichtung 5 angeordnet.
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Die Übergänge an der Mantelfläche des Grundkörpers vom ersten Abschnitt 11 zum zweiten Abschnitt 12 sowie vom zweiten Abschnitt 12 zum dritten Abschnitt 13 sind gemäß der Zeichnung jeweils schräg ausgestaltet. Ebenso können diese Übergänge stufenförmig (nicht dargestellt) ausgestaltet werden.
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Der erste Abschnitt 11 und der dritte Abschnitt 13 weisen an ihren beiden stirnseitigen Endabschnitten jeweils eine schräg nach innen zum Hohlraum des Grundkörpers verlaufende Kontur 14 sowie eine schräg nach außen zur Mantelfläche des Grundkörpers verlaufende Kontur 15 auf.
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In 2 ist die Verbindungshülse 1 im montierten Zustand mit zwei Baugruppen 2 und 3 dargestellt. Hierbei ist der hohlzylinderförmige Grundkörper mit einem Teilabschnitt in der Bohrung 21 der links dargestellten Baugruppe 2 und mit einem Teilabschnitt in der Bohrung 31 der rechts dargestellten Baugruppe 3 eingesteckt. Diese Einsteckbewegung wird durch die funktionell als Einführschrägen wirkenden, schräg nach außen zur Mantelfläche des Grundkörpers der Verbindungshülse 1 verlaufenden Konturen 15 erleichtert.
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Die Bohrungen 21; 31 weisen im Bereich ihrer Austrittsöffnung aus den Baugruppen 2; 3 jeweils eine Querschnittsvergrößerung auf. Diese bewirkt mit ihrem inneren Endabschnitt eine Begrenzung der Einschubbewegung für die Verbindungshülse 1. Außerdem reduziert die Verbindungshülse 1 somit nicht den freien Durchströmquerschnitt im Übergangsbereich der Baugruppen 2; 3. Stattdessen wird der Strömungsübergang von den Bohrungen 21; 31 in die Verbindungshülse 1 durch die funktionell als Strömungsführung wirkenden, schräg nach innen zum Hohlraum des Grundkörpers der Verbindungshülse 1 verlaufenden Konturen 14 zusätzlich verbessert.
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Die am ersten Abschnitt 11 in der linken Nut 4 angeordnete Elastomerdichtung 5 liegt an der Innenwand der Bohrung 21 an. Gleichzeitig liegt die am dritten Abschnitt 13 in der rechten Nut 4 angeordnete Elastomerdichtung 5 an der Innenwand der Bohrung 31 an. Aus 2 ist zu erkennen, dass die Baugruppen 2; 3 im gezeigten Beispiel mit einem geringfügigen Versatz zueinander positioniert sind. Dies wird durch den Höhenversatz an den äußeren Konturabschnitten der Baugruppen 2; 3 und durch den vertikalen Abstand der beiden Mittellinien der Bohrungen 21; 31 ersichtlich. Dennoch wird mit der Verbindungshülse 1 eine funktionssichere Verbindung und Abdichtung der Baugruppen 2 und 3 erreicht. Dies ist möglich, weil sich die Verbindungshülse 1 aufgrund ihrer geometrischen Ausgestaltung in einem begrenzten Bereich schräg stellen kann. Somit können Toleranzen oder ein Versatz zwischen den miteinander zu verbindenden Baugruppen 2 und 3 zumindest teilweise ausgeglichen werden.
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Aus 3 ist ein Beispiel zur Verwendung von erfindungsgemäßen Verbindungshülsen 1 zur Verbindung von zwei Baugruppen 2 und 3 zu einer größeren Baueinheit ersichtlich.
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Hierzu zeigt 3a in perspektivischer Ansicht von vorn einen Ausschnitt aus einer Blockstruktur für eine Vorrichtung zur Befüllung von Behältern mit Betriebsstoffen an Montagelinien der Automobilindustrie. Diese Blockstruktur ist modulartig aus mehreren Baugruppen aufgebaut und weist beispielsweise auch zwei Hydraulikebenen 2 und 3 mit einem quaderförmigen Grundkörper auf, in dessen Innenraum Kanalstrukturen zur Führung von Betriebsstoffen und Befüllmedien ausgestaltet sind. Diese Kanalstrukturen haben Strömungsverbindungen zu an der Außenseite des Grundkörpers angeordneten Blockventilen und ähnlichen Baugruppen. Sofern aus funktionellen Erfordernissen eine erste Hydraulikebene 2 mit einer weiteren Hydraulikebene 3 zu einer gemeinsamen größeren Baueinheit zusammengefügt werden muss, kann dies mit Verbindungshülsen 1 realisiert werden.
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3b zeigt eine derartige Variante in perspektivischer Ansicht von hinten kurz vor dem Zusammenfügen, wobei lediglich ein Ausschnitt aus dem Übergangsbereich der zu verbindenden oberen Hydraulikebene 2 und unteren Hydraulikebene 3 dargestellt ist. Die Verbindung und Abdichtung erfolgt hier mit mehreren Verbindungshülsen 1, die gemäß den obigen Darlegungen zu 2 montiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbindungshülse
- 11
- erster Abschnitt der Verbindungshülse
- 12
- zweiter Abschnitt der Verbindungshülse
- 13
- dritter Abschnitt der Verbindungshülse
- 14
- schräg nach innen verlaufende Kontur
- 15
- schräg nach außen verlaufende Kontur
- 2
- erste Baugruppe / erste Hydraulikebene
- 21
- Bohrung in erster Baugruppe
- 3
- zweite Baugruppe / zweite Hydraulikebene
- 31
- Bohrung in zweiter Baugruppe
- 4
- Nut
- 5
- ringförmige Elastomerdichtung
- D1
- Außendurchmesser am Abschnitt 11 der Verbindungshülse
- D2
- Außendurchmesser am Abschnitt 12 der Verbindungshülse
- D3
- Außendurchmesser am Abschnitt 13 der Verbindungshülse
- MLA
- Mittellängsachse der Verbindungshülse
- M
- Mittelpunkt der Mittellängsachse MLA
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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 Patentliteratur
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- DE 202006015673 U1 [0003]
- DE 102006020277 A1 [0004]
- EP 442033 A1 [0005]
- EP 1524437 A2 [0006, 0007]
- DE 102018008848 A1 [0008]
