DE102022101452A1

DE102022101452A1 - Verbindungselement zum Verbinden zweier Fluidleitungen sowie Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022101452A1
Application number: DE102022101452.5A
Authority: DE
Inventors: Florian Bieregger; Igor Kindt; David Rochholz; Vitali Schwarzkopf; Markus Stoll; Miroslav Tota
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Hanon Systems Corp
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Hanon Systems Corp
Priority date: 2022-01-21
Filing date: 2022-01-21
Publication date: 2023-07-27

Abstract

Verbindungseinrichtung (1) zum Verbinden von zwei Fluidleitungen (4), mit einem ersten Verbindungselement (5) und einem zweiten Verbindungselement (6), welche zueinander korrespondierende Kontaktflächen (7) aufweisen und das erste Verbindungselement (5) zwei Durchgangsöffnung (8) aufweist, welche an der Kontaktfläche (7) enden und das zweite Verbindungselement (6) zwei dazu korrespondierende Durchgangsöffnungen (8) aufweist, welche jeweils an einem Zapfen (9) enden, welcher jeweils in die korrespondierende Durchgangsöffnung (8) des ersten Verbindungselements (5) ragt, und wenigstens ein die Zapfen (9) umlaufendes Dichtungselement (10) zwischen den beiden Kontaktflächen (7) angeordnet ist, wobei die beiden Verbindungselements (5, 6) mittels einer asymmetrisch zu den Durchgangsöffnungen (8) angeordneten Schraube (11) miteinander verschraubbar sind und eines der beiden Verbindungselemente (5) ein entlang der Schraubenachse (12) angeordnetes Stufenelement (13) mit einer Fläche (14) ausbildet, welche direkt in Kontakt mit einer dazu korrespondierenden Flächenaufnahme (15) des anderen der beiden Verbindungelemente (6) steht. Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriesystem (16).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden von einem ersten Teil mit einem zweiten Teil einer ersten Fluidleitung und von einem ersten Teil mit einem zweiten Teil einer zweiten Fluidleitung gemäß dem Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Wärmepumpe und einem über eine Verbindungseinrichtung mit der Wärmepumpe verbundenen Kältemittelkreis gemäß dem Patentanspruch 8.
Batteriekühler beziehungsweise Batteriekühlungssysteme von Kraftfahrzeugen können Kältemittelkreisläufe aufweisen. Diese Kältemittelkreisläufe umfassen Leitungen, welche beispielsweise mit einer standardisierten Doppelsteckverbindung mit axialer Dichtungstechnik und Zentralverschraubung zur Kontaktierung von Bauteilen des Kreislaufes, beispielsweise Kühlplatten, verwendet werden.
Die DE 10 2007 050 225 A1 zeigt ein Steckerteil für ein Verbindungssystem für Leitungen, Armaturen oder Aggregate, die zur Führung eines mit einem gegenüber einem Vergleichsdruck erhöhten Systemdruck beaufschlagten Fluids bestimmt sind.
Aufgrund bestimmter Anforderungen an den Bauraum kann es möglich sein, dass die bekannten Doppelsteckverbinder mit axialer Dichtungstechnik nicht verwendet werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindungseinrichtung sowie ein Batteriesystem mit der Verbindungseinrichtung bereitzustellen, durch welche Anforderungen an einen Bauraumbedarf erfüllt werden können und gleichzeitig eine zumindest gleichbleibende oder verbesserte Funktionalität der Verbindung gegenüber dem Stand der Technik bereitgestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen sowie in der Beschreibung und in der Zeichnung angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden von einem ersten Teil mit einem zweiten Teil einer ersten Fluidleitung und von einem ersten Teil mit einem zweiten Teil einer zweiten Fluidleitung. Die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung umfasst ein erstes Verbindungselement und ein zweites Verbindungselement, welche zueinander korrespondierende Kontaktflächen aufweisen und das erste Verbindungselement zwei Durchgangsöffnung aufweist, welche jeweils den ersten Teil der beiden Fluidleitungen ausbilden und an der Kontaktfläche enden, und das zweite Verbindungselement weist zwei dazu korrespondierende Durchgangsöffnungen auf, welche jeweils den zweiten Teil der Fluidleitung bilden und jeweils an einem aus der Kontaktfläche ragenden Zapfen enden, welcher jeweils in die korrespondierende Durchgangsöffnung des ersten Verbindungselements ragt, und wenigstens ein die Zapfen umlaufendes Dichtungselement zwischen den beiden Kontaktflächen angeordnet ist.
Um nun auf besonders vorteilhafte Weise Bauraumanforderungen beispielsweise in einem Batteriegehäuse einer Batterie eines Kraftfahrzeugs gerecht zu werden und dabei eine Funktionalität der Verbindungseinrichtung, insbesondere im Hinblick auf ihre Dichtheit bei hohen Drücken, gewähren zu können, sind erfindungsgemäß die beiden Verbindungselemente mittels einer asymmetrisch zu den Durchgangsöffnungen angeordneten Schraube miteinander verschraubbar beziehungsweise verschraubt, und eines der beiden Verbindungselemente weist ein an der Schraubenachse angeordnetes Stufenelement auf, welches eine entlang der Schraubenachse zu den Kontaktflächen versetzt angeordnete Fläche ausbildet, welche direkt in Kontakt mit einer dazu korrespondierenden Flächenaufnahme des anderen der beiden Verbindungselemente steht, wodurch eine im Wesentlichen gleichmäßige Verspannung des Dichtungselements trotz asymmetrischer Verschraubung realisierbar ist.
Asymmetrisch bedeutet hier, dass die Schraubenachse der Schraube nicht durch das Zentrum einer entlang der Kontaktflächen laufenden, die beiden Fluidleitungen direkt verbindenden Verbindungslinie verläuft. Durch diese asymmetrische Anordnung der Schraube beziehungsweise der Schraubenachse in Bezug auf das Zentrum der Verbindungslinie könnte ein Kippmoment auftreten, welches durch das erfindungsgemäße Stufenelement abgestützt wird.
Mit anderen Worten stellt die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung eine Doppelanschlusskonstruktion mit asymmetrischer Verschraubung für ein Batteriesystem, insbesondere Batteriekühlsystem, vor. Dabei ermöglicht die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung eine gleichmäßige Verpressung des wenigstens einen Dichtungselements - der Axialdichtung - und gewährleistet somit die Dichtheit der Doppelverbindung mit asymmetrischer Verschraubung bis hin zu insbesondere über 30 bar an Druck in den Fluidleitungen. Zum Bilden der Schraubverbindung kann eines der beiden Verbindungselemente ein Gewindeloch und das andere der beiden Verbindungselemente kann ein Durchgangsloch für die Schraube aufweisen.
Das erste Verbindungselement ist aufgrund der Aufnahme der Zapfen des zweiten Verbindungselements somit als weiblicher Steckerteil beziehungsweise Steckverbindungselement ausgebildet. Dementsprechend ist das zweite Verbindungselement als männlicher Stecker beziehungsweise Steckverbindungselement ausgebildet. Durch die mittels des Stufenelements bereitgestellte Stufe an einem der beiden Verbindungselemente, insbesondere an dem weiblichen Verbindungselement und somit der Buchsenseite, kann auf besonders vorteilhafte Weise eine gleichmäßige Anpressung der Axialdichtungen beziehungsweise des wenigstens einen Dichtungselements erreicht werden, wodurch die gewünschte Funktionalität und somit die geforderte Dichtheit des Steckers bis hin zu 30 bar ermöglicht beziehungsweise sichergestellt werden kann.
Der jeweils erste Teil der Leitung beziehungsweise Fluidleitung ist nicht auf die Durchgangsöffnung des ersten Verbindungselements beschränkt, sondern insbesondere ist das Verbindungselement so ausgebildet, dass im Gebrauch beispielsweise an dem der Kontaktfläche gegenüberliegenden Ende des Verbindungselements ein den ersten Teil erweiterndes und/oder ein weiteres Teil der Fluidleitung bildendes Leitungselement angeordnet beziehungsweise anordenbar ist. Dieses kann beispielsweise zu einem Kühlkörper und/oder zu einer Wärmepumpe führen. Entsprechend kann der jeweils zweite Teil der Fluidleitung ebenfalls beispielsweise zusätzlich durch ein an einer der Kontaktfläche des zweiten Verbindungselements gegenüberliegenden Seite an der Durchflussöffnung angeordnetes Leitungselement umfassen. Der jeweilige erste Teil und/oder der jeweilige zweite Teil und/oder weitere Teile der Leitung sind vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Aluminium, gebildet. Die Verbindungselemente sind ebenfalls vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Aluminium, gebildet.
Dabei ist ein Vorteil der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung, dass diese besonders vorteilhaft an einen zur Verfügung stehenden Bauraum, beispielsweise in einem Batteriegehäuse, angepasst werden kann. So kann im Gegensatz zu einem symmetrischen Stecker des Standes der Technik, bei welchem beispielsweise die Schraubenachse zentral zwischen den beiden Durchgangsöffnungen angeordnet ist, beispielsweise in seiner Länge beziehungsweise Längserstreckungsrichtung verkürzt werden. Selbst wenn dadurch eine Breite der entsprechenden Verbindungseinrichtung zunehmen sollte, kann trotzdem eine entsprechende Bauraumvorgabe eingehalten werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung ist die Möglichkeit, dass das wenigstens eine Dichtungselement insbesondere ein konventionelles Dichtungselement ist, wodurch beispielsweise Kosten gespart werden können, da auf eine spezielle Ausfertigung des Dichtungselements verzichtet werden kann.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das erste Verbindungselement das Stufenelement auf. Mit anderen Worten ist das Stufenelement beziehungsweise die Stufe, welche insbesondere in der Gebrauchsposition von der Kontaktfläche entlang der Schraubenachse in Richtung zweites Verbindungselement absteht, an dem ersten Verbindungselement angeordnet. Dabei ist das erste Verbindungselement insbesondere aufgrund seiner Ausgestaltung zur Aufnahme der Zapfen als weiblicher Steckverbinder ausgebildet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Stufenelement an dem nicht die Zapfen umfassenden Verbindungselement angeordnet ist, so dass auf besonders vorteilhafte Weise eine gleichmäßige Gewichts- und somit Druckverteilung des Verbindungselements realisiert werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die jeweilige Fluidleitung als Kältemittelleitung ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Verbindungseinrichtung ausgebildet, zwei Kältemittelleitungen, in welchen das Kältemittel förderbar ist, zu verbinden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Verbindungseinrichtung besonders vorteilhaft beispielsweise für ein Kühlsystem eines Batteriesystems eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das wenigstens eine Dichtungselement ein Metallplättchen, auf dessen beiden flächigen Seiten zumindest teilweise eine Gummierung angebracht ist. Mit anderen Worten ist das Dichtungselement als ein mehrschichtiges Plättchen gebildet, dessen innere beziehungsweise mittlere Schicht ein Metallplättchen ist, wobei die beiden äußeren, sich gegenüberliegenden Schichten aus einem Gummi gebildet beziehungsweise mit einer Gummierung versehen sind. Insbesondere ist das jeweilige Dichtungselement eine Bimaterialdichtung mit einer schlanken Dichtungsscheibe, die aus einer Metallscheibe und einer vulkanisierten Gummilippe gebildet ist. Somit kann insbesondere eine für konventionelle Steckverbindungen von Kältemittelleitungen gebräuchliche Dichtung verwendet werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Verbindungseinrichtung die Fluidleitungen besonders vorteilhaft verbindet, da diese besonders vorteilhaft abgedichtet werden. Ferner ergeben sich als weiterer Vorteil besonders geringe Kosten der Verbindungseinrichtung.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Dichtungselemente vorgesehen, von denen jeweils eines um einen der Zapfen läuft. Mit anderen Worten ist für jede der Fluidleitungen, welche durch die Verbindungseinrichtung verbunden werden, eine eigene Dichtung beziehungsweise ein eigenes Dichtungselement vorgesehen. Damit das jeweilige Dichtungselement um den Zapfen läuft, ist es beispielsweise vorteilhafterweise in der Form eines Rings ausgebildet, so dass zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil der jeweiligen Fluidleitung der Ring angeordnet ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass besonders einfach ausgebildete Dichtungselemente verwendet werden können. Dadurch können beispielsweise Kosten gespart werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstens eine Dichtungselement ausgebildet, die Fluidleitung beziehungsweise die Fluidleitungen bis zu einem Druck 30 bar abzudichten. Mit anderen Worten ist die Verbindungseinrichtung ausgebildet, die beiden Fluidleitungen derart bereitzustellen, dass das in ihnen enthaltene Fluid zumindest mit einem Druck von 30 bar beaufschlagt werden kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Verbindungseinrichtung besonders vorteilhaft für ein Kühlsystem einer Batterie, welche insbesondere als Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist, verwendet werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Durchgangsöffnungen im Wesentlichen parallel zur Schraubenachse orientiert. Dabei bedeutet hier im Wesentlichen parallel, dass eine Abweichung im einstelligen Gradbereich zwischen der Längserstreckungsrichtung(en) der Durchgangsöffnungen und der Schraubenachse nicht überschritten wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Verbindungseinrichtung besonders kompakt und somit bauraumoptimiert ausgebildet werden kann. Zusätzlich oder alternativ ist der Abstand von den Durchgangsöffnungen der ersten Fluidleitung, also dem ersten Teil und dem zweiten Teil einer der beiden Fluidleitungen, zu den Durchgangsöffnungen, also dem ersten Teil und dem zweiten Teil, der zweiten Fluidleitungen und/oder zu der Schraubenachse und/oder der Abstand von den Durchgangsöffnungen der zweiten Fluidleitung zu der Schraubenachse im Wesentlichen gleich lang. Mit anderen Worten bilden die Lagen der Achsen der Durchgangsöffnungen zusammen mit der Lage der Schraubenachse in einer Ebene senkrecht zu den Achsen im Wesentlichen die Eckpunkte eines gleichschenkligen Dreiecks. Dabei ist hier im Wesentlichen derart zu verstehen, dass sich die Länge der Abstände nicht um mehr als einen Faktor zwei unterscheidet. Dadurch ergibt sich beispielsweise der Vorteil, dass auf besonders vorteilhafte Weise ein Bauraum beziehungsweise Volumen der Verbindungseinrichtung insbesondere in Bezug auf dessen Stabilität realisiert werden kann.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Wärmepumpe und einem zumindest teilweise in einem Batteriegehäuse einer Batterie des Batteriesystems verlaufenden Kältemittelkreis, welcher über eine Verbindungseinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung mit der Wärmepumpe verbunden ist.
Mit anderen Worten wird die Verbindungseinrichtung beispielsweise als Teil eines Batteriekühlers, welcher insbesondere in einem geschlossenen Batteriegehäuse angeordnet ist, verwendet. Dabei verbindet die Verbindungseinrichtung die insbesondere als Klimaanlage ausgebildete Wärmepumpe beispielsweise mit dem Batteriekühler. Dadurch ergibt sich beispielsweise der Vorteil, dass die Verbindungseinrichtung während der gesamten Lebensdauer des Batteriesystems dessen Batteriekomponenten verbindet, wodurch das Batteriesystem beispielsweise besonders langlebig ausgebildet werden kann.
Dabei sind Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des ersten Aspekts der Erfindung als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Verbindungseinrichtung innerhalb des Batteriegehäuses des Batteriesystems angeordnet und/oder die Verbindungseinrichtung verbindet eine Kühlplatte, welche insbesondere zur Zellkühlung von Batteriezellen innerhalb des Batteriegehäuses angeordnet ist, mit der Wärmepumpe. Mit anderen Worten ist die Verbindungseinrichtung Teil der Batterie und somit in deren Batteriegehäuse angeordnet und dient insbesondere zum Verbinden von Kühlplatten zur Zellkühlung. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Batteriesystem besonders kompakt und/oder langlebig ausgebildet werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Wärmepumpe als Fahrzeugklimaanlage ausgebildet. Mit anderen Worten ist ein Teil des Batteriesystems beziehungsweise insbesondere dessen Kühlsystems, welches die Wärmepumpe umfasst, ein Teil einer insbesondere konventionellen Fahrzeugklimaanlage. Ist die Batterie insbesondere als Traktionsbatterie ausgebildet und handelt es sich bei dem zugehörigen Kraftfahrzeug beispielsweise um einen Kleinwagen oder einen Mittelklassewagen, kann auf besonders vorteilhafte Weise aufgrund der zu erwartenden Kühlleistung die Fahrzeugklimaanlage zusätzlich zur Kühlung der Batterie verwendet werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Batteriesystem besonders kostengünstig und/oder bauraumraumarm ausgebildet werden kann. Ferner reduziert sich die Komplexität und somit die Fehleranfälligkeit, da keine weitere Wärmepumpe im Kraftfahrzeug verwendet werden braucht. Ein weiterer Vorteil ist, dass auch der Fahrzeugkühlkreislauf günstiger und/oder bauraumärmer ausgebildet werden kann, da beispielsweise kein zusätzlicher Flüssigkeitskühlkreislauf für die Batterie vorgehalten werden braucht und ein direkter Anschluss an bereits im Fahrzeug vorhandenem Kältekreislauf erfolgen kann.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

1 in einer schematischen Perspektivansicht eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden zweier Fluidleitungen, wobei die Verbindung nicht hergestellt ist;
2 in einer schematischen Perspektivansicht die Verbindungseinrichtung in der Gebrauchsposition beziehungsweise mit hergestellter Verbindung der beiden Fluidleitungen;
3 in einer schematischen Seitenansicht eine alternative Verbindungseinrichtung;
4 in einer schematischen Seitenansicht die Verbindungseinrichtung gemäß den 1 und 2; und
5 in einer schematischen Perspektivansicht die Verbindungseinrichtung gemäß den 1, 2 und 4 verbunden mit einer Kühlplatte eines Batteriesystems eines Kraftfahrzeugs.

1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine Verbindungseinrichtung 1 zum Verbinden von einem ersten Teil 2 mit einem zweiten Teil 3 einer ersten Fluidleitung 4 und von einem ersten Teil 2 mit einem zweiten Teil 3 einer zweiten Fluidleitung 4, mit einem ersten Verbindungselement 5 und mit einem zweiten Verbindungselement 6. Die beiden Verbindungselemente 5 und 6 weisen zueinander korrespondierende Kontaktflächen 7 auf, wobei das erste Verbindungselement 5 Durchgangsöffnungen 8 aufweist, welche jeweils den ersten Teil 2 der beiden Fluidleitungen 4 bilden und an den Kontaktfläche 7 enden. Das zweite Verbindungselement 6 weist zwei dazu korrespondierende Durchgangsöffnungen 8 auf, welche jeweils den zweiten Teil 3 der Fluidleitungen 4 bilden und jeweils an einem aus der Kontaktfläche 7 ragenden Zapfen 9 enden, welcher in der in 2 gezeigten Gebrauchsposition jeweils in die korrespondierende Durchgangsöffnung 8 des ersten Verbindungselements 5 ragt und wenigstens ein die Zapfen 9 umlaufendes Dichtungselement 10 zwischen den beiden Kontaktflächen 7 angeordnet ist.
Damit durch die Verbindungseinrichtung 1 eine kompakte Steckverbindung auf kleinen Raum bereitstellbar ist, welche insbesondere eine Spezifikation für eine Dichtheit bis 30 bar oder mehr erfüllen kann und gleichzeitig beispielsweise für ein Batteriesystem 16 eines Kraftfahrzeugs eine besondere Anforderung an den Bauraum erfüllt, ist vorgesehen, dass die beiden Verbindungselemente 5 und 6 mittels einer asymmetrisch zu den Durchgangsöffnungen 8 angeordneten Schraube 11 miteinander verschraubt sind. Asymmetrisch zu den Durchgangsöffnungen bedeutet insbesondere asymmetrisch zum Mittelpunkt der direkten Verbindungslinie zwischen Durchgangsöffnungen 8 der beiden Fluidleitungen 4. Dabei weist eines der beiden Verbindungselemente 5 und 6 ein an einer beziehungsweise der Schraubenachse 12 angeordnetes Stufenelement 13 auf, welches eine entlang der Schraubenachse 12 zu den Kontaktflächen 7 versetzt angeordnete Fläche 14 ausbildet, welche in Kontakt mit einer dazu korrespondierenden Flächenaufnahme 15 der anderen der beiden Verbindungselemente 5 beziehungsweise 6 steht. Dadurch kann eine im Wesentlichen gleichmäßige Verspannung des wenigstens einen Dichtungselements 10 trotz der asymmetrischen Verschraubung realisiert werden.
1 zeigt, dass die asymmetrische Anordnung der Schraube dadurch realisiert werden kann, dass die Schraubenachse 12 nicht zwischen den beiden Fluidleitungen 4 angeordnet ist, sondern seitlich versetzt zu diesen.
Kurz gesagt dient die Verbindungseinrichtung 1 zum Verbinden von zwei Fluidleitungen 4, mit einem ersten Verbindungselement 5 und einem zweiten Verbindungselement 6, welche zueinander korrespondierende Kontaktflächen 7 aufweisen und das erste Verbindungselement 5 zwei Durchgangsöffnung 8 aufweist, welche an der Kontaktfläche 7 enden und das zweite Verbindungselement 6 zwei dazu korrespondierende Durchgangsöffnungen 8 aufweist, welche jeweils an einem Zapfen 9 enden, welcher jeweils in die korrespondierende Durchgangsöffnung 8 des ersten Verbindungselements 5 ragt, und wenigstens ein die Zapfen 9 umlaufendes Dichtungselement 10 zwischen den beiden Kontaktflächen 7 angeordnet ist, wobei die beiden Verbindungselements 5, 6 mittels einer asymmetrisch zu den Durchgangsöffnungen 8 angeordneten Schraube 11 miteinander verschraubt sind und eines der beiden Verbindungselements 5, 6 ein entlang der Schraubenachse 12 angeordnetes Stufenelement 13 mit einer Fläche 14 ausbildet, welche direkt in Kontakt mit einer dazu korrespondierenden Flächenaufnahme 15 des anderen der beiden Verbindungelemente 5, 6 steht.
2 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht die Verbindungseinrichtung 1 in der Gebrauchsposition, wobei die Verbindungseinrichtung 1 die beiden ersten Teile 2 mit den beiden zweiten Teilen 3 verbindet. 2 zeigt den direkten Kontakt der Fläche 14 mit der dazu korrespondierenden Flächenaufnahme 15, wodurch eine gleichmäßige Belastung des wenigstens einen Dichtungselements 10 gegeben ist, so dass das Dichtungselement 10 die Fluidleitungen 4 beispielsweise bis zu einem Druck von 30 bar abdichtet.
In einer durch die Verbindungseinrichtung 1 bereitgestellten Anordnung kann in einer Steckverbindung trotz einem asymmetrischen Anpressdruck das insbesondere als Axialdichtung ausgebildeten wenigstens einen Dichtungselements 10 besonders vorteilhaft abdichten. Durch die zusätzlichen Stufe, welche durch das Stufenelement 13 gebildet ist und welche beispielsweise an einer Buchsen- beziehungsweise Kupplungsseite und somit an dem Verbindungselement 5 angeordnet ist, kann sichergesellt werden, dass keiner der Stecker (Verbindungselemente 5 oder 6) der Steckverbindung kippt und das wenigstens eine beziehungsweise vorteilhafterweise zwei Dichtungselemente 10 gleichmäßig aneinandergepresst werden. Somit können durch die Verbindungseinrichtung 1 die beiden Fluidleitungen besonders gut abgedichtet verbunden werden.
Die perspektivische Ansicht zeigt, dass vorteilhafterweise die Durchgangsöffnungen 8 beziehungsweise deren Längserstreckungsrichtungen im Wesentlichen parallel zur Schraubenachse 12 angeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ ist der Abstand von den Durchgangsöffnungen 8 der ersten Fluidleitung 4 zu den Durchgangsöffnungen 8 der zweiten Fluidleitung 4 und/oder zu der Schraubenachse 12 und/oder der Abstand von den Durchgangsöffnungen 8 der zweiten Fluidleitung 4 zu der Schraubenachse 12 im Wesentlichen gleich lang. Mit anderen Worten bilden die beiden Längserstreckungsrichtungen beziehungsweise die Symmetrieachsen der Durchgangsöffnungen 8 zusammen mit der Schraubenachse 12 auf einer senkrecht zu der Schraubenachse 12 verlaufenden Ebene die Ecken eines gleichschenkligen Dreiecks. Durch die Symmetrie des Dreiecks wird eine gleichmäßige Verpressung der Dichtelemente erreicht und damit eine besondere Stabilität erreicht. Dadurch kann beispielsweise ein günstiges Volumen-Stabilitätsverhältnis geschaffen werden.
3 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine alternative Verbindungseinrichtung, welche das vorteilhafte Stufenelement 13 nicht aufweist, wobei hier zu erkennen ist, dass das Dichtungselement 10 aufgrund der asymmetrisch zu den Fluidleitungen 4 angeordneten Schraubenachse 12 ungleich belastet wird. Dies kann zu dem in der linken Hälfte der 3 gezeigten Spalt zwischen dem Dichtungselement 10 und dem ersten Verbindungselement 5 führen, wodurch die Fluidleitungen 4 undicht sind.
Alternativ dazu zeigt 4 aus der gleichen Perspektive wie 3 die Verbindungseinrichtung 1 mit dem Stufenelement 13, wodurch klar zu erkennen ist, dass eine gleichmäßige Belastung des wenigstens einen Dichtungselements 10 erfolgt, so dass die Fluidleitungen 4 der Verbindungseinrichtung 1 durch das Dichtungselement 10 vorteilhaft abgedichtet werden, da kein Spalt analog zu dem der 3 entstehen kann.
Vorteilhafterweise weist das erste Verbindungselement 5 das Stufenelement 13 auf. Des Weiteren sind die beiden Fluidleitungen 4 für den Durchfluss eines Kältemittels als Kältemittelleitungen ausgebildet.
Vorteilhafterweise sind zwei Dichtungselemente 10 vorgesehen, von denen jeweils einer um einen der Zapfen 9 läuft. So sind die Dichtungselemente 10 beispielsweise vorteilhafterweise als konventionelle Dichtungselemente ausgebildet. Dabei kann das jeweilige Dichtungselement 10 ein Metallplättchen aufweisen, dessen beide flächigen Seiten zumindest teilweise mit Gummi beziehungsweise einem Dichtungsmaterial versehen sind, sodass das Dichtungselement 10 eine schlanken Dichtungsscheibe bildet, welche aus einer Metallscheibe und einer vulkanisierten Gummilippe gebildet ist.. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass zusätzlich zu einer Bauraumoptimierung durch die Verbindungseinrichtung 1 eine besonders günstige Ausgestaltung durch die Verwendung standardisierter Komponenten ermöglicht wird.
Ferner ist die Verbindungseinrichtung 1 insbesondere besonders vorteilhaft eine Komponente eines in 5 zumindest teilweise gezeigten Batteriesystems 16 eines insbesondere elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug sein. Dabei umfasst das Batteriesystem 16 eine exemplarisch durch eine Kühlplatte 17 dargestellte Batterie, welche insbesondere als Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Ferner umfasst das Batteriesystem 16 eine hier nicht gezeigte Wärmepumpe, welche vorzugsweise als Fahrzeugklimaanlage ausgebildet ist und welche über die Verbindungseinrichtung 1 mit einem Kältemittelkreis, welcher exemplarisch durch die Kühlplatte 17 dargestellt ist, des Batteriesystems 16 verbunden ist.
Die Kühlplatte 17 dient insbesondere zur Kühlung von Batteriezellen der Batterie des Batteriesystems 16. Somit können die in der 5 gezeigten Komponenten, also die Verbindungseinrichtung 1 sowie die Kühlplatte 17, innerhalb eines Batteriegehäuses der Batterie des Batteriesystems 16 angeordnet sein. Dabei kann das Batteriegehäuse aufgrund der „asymmetrischen“ Verbindungseinrichtung 1 beispielsweise besonders bauraumoptimiert ausgebildet werden. Mit der gezeigten Verbindungseinrichtung kann eine Bauraumoptimierung für beliebige Bauräume durch maßgeschneiderten Konnektoren, insbesondere durch Anpassung eines Länge/Breite-Verhältnisses, erfolgen.
Durch die gezeigte Verbindungseinrichtung 1 und das gezeigte Batteriesystem 16 kann auf besonders vorteilhafte Weise ein asymmetrischer Kältemittelkonnektor bereitgestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: Verbindungseinrichtung
2: erster Teil
3: zweiter Teil
4: Fluidleitung
5: erstes Verbindungselement
6: zweites Verbindungselement
7: Kontaktfläche
8: Durchgangsöffnung
9: Zapfen
10: Dichtungselement
11: Schraube
12: Schraubenachse
13: Stufenelement
14: Fläche
15: Flächenaufnahme
16: Batteriesystem
17: Kühlplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007050225 A1 [0003]

Claims

Verbindungseinrichtung (1) zum Verbinden von einem ersten Teil (2) mit einem zweiten Teil (3) einer ersten Fluidleitung (4) und von einem ersten Teil (2) mit einem zweiten Teil (3) einer zweiten Fluidleitung (4), mit einem ersten Verbindungselement (5) und einem zweiten Verbindungselement (6), wobei die beiden Verbindungselemente (5, 6)zueinander korrespondierende Kontaktflächen (7) aufweisen und das erste Verbindungselement (5) zwei Durchgangsöffnung (8) aufweist, welche jeweils den ersten Teil (2) der beiden Fluidleitungen (4) ausbilden und an der Kontaktfläche (7) enden und das zweite Verbindungselement (6) zwei dazu korrespondierende Durchgangsöffnungen (8) aufweist, welche jeweils den zweiten Teil (3) der beiden Fluidleitungen (4) bilden und jeweils an einem aus der Kontaktfläche (7) ragenden Zapfen (9) enden, welcher jeweils in die korrespondierende Durchgangsöffnung (8) des ersten Verbindungselements (5) ragt, und wenigstens ein die Zapfen (9) umlaufendes Dichtungselement (10) zwischen den beiden Kontaktflächen (7) angeordnet ist, wobei die beiden Verbindungselemente (5, 6) mittels einer asymmetrisch zu den Durchgangsöffnungen (8) angeordneten Schraube (11) miteinander verschraubbar sind und eines der beiden Verbindungselemente (5, 6) ein an der Schraubenachse (12) angeordnetes Stufenelement (13) aufweist, welches eine entlang der Schraubenachse (12) zu den Kontaktflächen (7) versetzt angeordnete Fläche (14) ausbildet, welche direkt in Kontakt mit einer dazu korrespondierenden Flächenaufnahme (15) des anderen der beiden Verbindungselemente (5, 6) steht.
Verbindungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungelement (5) das Stufenelement aufweist.
Verbindungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Fluidleitung (4) als Kältemittelleitung ausgebildet ist.
Verbindungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dichtungselement (10) ein Metallplättchen umfasst, auf dessen beiden flächigen Seiten zumindest teilweise eine Gummierung angebracht ist.
Verbindungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Dichtungselemente (10) vorgesehen sind, von denen jeweils eines um einen der Zapfen (9) läuft.
Verbindungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dichtungselement (10) die Fluidleitungen bis zu einem Druck von 30 bar abdichtet.
Verbindungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (8) im Wesentlichen parallel zur Schraubenachse (12) sind und/oder der Abstand von den Durchgangsöffnungen (8) der erste Fluidleitung (4) zu den Durchgangsöffnungen (8) der zweiten Fluidleitung (4) und/oder zu der Schraubenachse (12) und/oder der Abstand von den Durchgangsöffnungen (8) der zweiten Fluidleitung (4) zu der Schraubenachse (12) im Wesentlichen gleich lang ist.
Batteriesystem (16) für ein Kraftfahrzeug mit einer Wärmepumpe und einem zumindest teilweise in einem Batteriegehäuse einer Batterie des Batteriesystems (16) verlaufenden Kältemittelkreis, welcher über eine Verbindungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit der Wärmepumpe verbunden ist.
Batteriesystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (1) innerhalb des Batteriegehäuses angeordnet ist und/oder eine Kühlpatte (17) mit der Wärmepumpe verbindet.
Batteriesystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, die Wärmepumpe als Fahrzeugklimaanlage ausgebildet ist.