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Die Erfindung betrifft eine leicht montierbare Rohrverbindungsanordnung, insbesondere für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit dessen Hilfe eine fluidische Verbindung zwischen der Klimaanlage und einem in Interieurbauteil des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Auslass hergestellt werden kann, sowie ein Montageverfahren für eine derartige Rohrverbindungsanordnung.
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Bei der Montage einer Klimaanalage in ein Kraftfahrzeug wird in der Regel erst die Klimaanlage verbaut, bevor ein Interieurbauteil des Kraftfahrzeugs, beispielsweise eine Innenverkleidung und/oder eine Schalttafel, verbaut wird. Durch die Relativbewegung des Interieurbauteils relativ zu einem Ausgangsrohr der Klimaanlage bei der Montage des Interieurbauteils kann eine am Ausgang des Ausgangsrohrs vorgesehene Dichtung durch ein Anschlagen des Interieurbauteils in ihrer Dichtwirkung beeinträchtigt werden. Dadurch kann eine Leckage von klimatisierter Luft entstehen, so dass ein Teil der klimatisierten Luft nicht einen Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs erreicht und für das Erreichen eines gewünschten Klimas im Fahrzeuginnenraum ein unnötig höherer Energieeinsatz für die Klimaanlage erforderlich ist.
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Aus
KR 101616698 B1 ist es bekannt einen als Faltenbalg ausgestaltete Fluidverbindung in einem Bereich zwischen einer Klimaanlage und einem Interieurbauteil zu trennen und die getrennten Enden mit Hilfe eines radial äußeren Halteclips miteinander wieder zu verbinden.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis die Montagefreundlichkeit und Dichtigkeit von Klimaanlagen zu verbessern.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine Klimaanlage mit einer guten Montagefreundlichkeit und Dichtigkeit ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Rohrverbindungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Rohrverbindungsanordnung zur Herstellung einer fluidischen Verbindung zwischen einer Klimaanlage und einem Interieurbauteil eines Kraftfahrzeugs, mit einem Ausgangsrohr zur Abfuhr von in der Klimaanlage klimatisierter Luft, einem Aufnahmerohr zum Leiten der klimatisierten Luft zu einem Auslass und einem mit dem Ausgangsrohr befestigten flexiblen Schlauch, wobei ein freies Ende des Schlauchs in das Ausgangsrohr eingestülpt ist und der Schlauch eine Strömungstasche zur Aufnahme von klimatisierter Luft ausbildet, wobei das freie Ende von einem Staudruck der klimatisierten Luft in der Strömungstasche bis in das Aufnahmerohr hinein ausstülpbar ist.
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Die Rohrverbindungsanordnung ermöglicht es, dass das Interieurbauteil ohne einen Kontakt mit dem Ausgangsrohr der Klimaanlage montiert werden kann. Insbesondere kann das Interieurbauteil zu dem Ausgangsrohr der Klimaanlage beabstandet montiert und nachfolgend lagefest befestigt werden. Ein bewusst vorgesehener Abstand zwischen der Ausgangsöffnung des Ausgangsrohrs der Klimaanlage und der Eingangsöffnung des Aufnahmerohrs des Interieurbauteils kann mit Hilfe des Schlauchs zu einem Zeitpunkt, zu dem eine Relativbewegung des Interieurbauteils relativ zum Ausgangsrohrs der Klimaanlage bei der Montage des Kraftfahrzeugs nicht mehr vorgesehen ist, überbrückt werden. Hierbei wird die Flexibilität des Schlauchs ausgenutzt, der zunächst in dem Ausgangsrohr eingestülpt ist und mit Hilfe des von der klimatisierten Luft bei einem Betrieb der Klimaanlage bereitgestellten Drucks in das Aufnahmerohr hinein ausgestülpt werden kann. Hierbei ist es noch nicht einmal erforderlich, dass die Eingangsöffnung des Aufnahmerohrs präzise, beispielsweise koaxial, zu der Ausgangsöffnung des Ausgangsrohrs ausgerichtet ist. Es ist bereits ausreichend, wenn die Eingangsöffnung des Aufnahmerohrs die Ausgangsöffnung des Ausgangsrohrs soweit überlappt, dass bei einem Ausstülpen des freien Andes des Schlauchs aus dem Ausgangsrohr heraus, das freie Ende des Schlauchs automatisch in das Aufnahmerohr eingefädelt wird. Dies ist auch dann der Fall, wenn die Eingangsöffnung des Aufnahmerohrs zur Ausgangsöffnung des Ausgangsrohrs relativ verschoben und/oder verkippt positioniert ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass eine Eingangsöffnung des Aufnahmerohrs zumindest zu einem Großteil eine Ausgangsöffnung des Ausgangsrohrs überdeckt.
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Im ausgestülpten Zustand des Schlauchs kann der Druck der klimatisierten Luft den Schlauch von innen an das Ausgangsrohr, insbesondere über den gesamten Umfang des Schlauchs, anpressen, wodurch bereits eine ausreichende Abdichtung zwischen dem Schlauch und dem Ausgangsrohr herbeigeführt werden kann. Vorzugsweise wird die Klimaanlange vor einer Auslieferung des Kraftfahrzeugs, insbesondere noch während der Montage des Kraftfahrzeugs, auf ihre Funktionstüchtigkeit hin getestet, so dass für die Herstellung der fluidischen Verbindung zwischen dem Ausgangsrohr und dem Aufnahmerohr mit Hilfe des durch den Druck der klimatisierten Luft ausgestülpten Schlauchs kein zusätzlicher Montageschritt erforderlich ist. Die Montage des Kraftfahrzeugs kann dadurch schnell und kostengünstig erfolgen. Durch den ausstülpbar in dem Ausgangsrohr aufgenommenen Schlauch kann durch den Druck der klimatisierten Luft bei einem erstmaligen Betrieb der Klimaanlage automatisch eine fluidische Verbindung mit dem Aufnahmerohr hergestellt werden, ohne dass eine beeinträchtigte Dichtwirkung bei der Montage zu befürchten ist, so dass eine Klimaanlage mit einer guten Montagefreundlichkeit und Dichtigkeit ermöglicht ist.
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Das Ausgangsrohr und das Aufnahmerohr können als Hohlkörper ausgestaltet sein, deren jeweiliger Strömungsquerschnitt entlang der designierten Strömungsrichtung grundsätzlich beliebig ausgeformt sein kann. Vorzugsweise ist der Strömungsquerschnitt des Ausgangsrohrs und/oder des Aufnahmerohrs zumindest in einem von dem Schlauch überlappten Bereich gerundet, insbesondere oval oder kreisförmig ausgeführt, wodurch ein besonders dichtes und/oder besonders flächiges Anschmiegen des Schlauchs an dem Ausgangsrohr beziehungsweise an dem Aufnahmerohr ermöglicht ist. Die Dichtwirkung am Schlauch kann dadurch verbessert sein. Das Ausgangsrohr kann von der Ausgangsöffnung bis zu einem Funktionsbauteil der Klimaanlage, beispielsweise einen Wärmetauscher der Klimaanlage, führen. Das Aufnahmerohr kann von der Eingangsöffnung bis zu einem mit einem Fahrzeuginnenraum kommunizierenden Auslass, der insbesondere von dem Material des Interieurbauteils begrenzt wird, führen. Das Ausgangsrohr und/oder das Aufnahmerohr ist vorzugsweise aus einem Kunststoff oder Stahl hergestellt.
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Ein Abstand zwischen der Ausgangsöffnung des Ausgangsrohr und der Eingangsöffnung des Aufnahmerohrs ist insbesondere so groß gewählt, dass auch unter Berücksichtigung von Herstellungs- und Montagetoleranzen, insbesondere auch unter Berücksichtigung von Lagefehlern bei der Montage des Interieurbauteils, ein Anschlagen des Interieurbauteils, insbesondere des Aufnahmerohrs, an dem Ausgangsrohr sicher vermieden ist. Der Abstand zwischen der Ausgangsöffnung des Ausgangsrohr und der Eingangsöffnung des Aufnahmerohrs ist insbesondere möglichst klein gewählt, wobei der Abstand so klein gewählt sein kann, dass der Schlauch auch bei instationären und/oder ungleichmäßigen Strömungsverhältnissen der klimatisierten Luft bei einem Ausstülpen automatisch in die Eingangsöffnung des Aufnahmerohrs eingefädelt wird.
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Die Klimaanlage kann dazu vorgesehen sein Umgebungsluft anzusaugen, zu kondititionieren und als klimatisierte Luft auszustoßen. Die von der Klimaanlage abgegebene klimatisierte Luft kann insbesondere einem Fahrzeuginnenraum, insbesondere einer Fahrerkabine, zugeführt werden. Zusätzlich oder alternativ kann zumindest ein Teil des Massenstroms der klimatisierten Luft zur Temperierung von Batteriezellen einer aufladbaren Kraftfahrzeugbatterie, insbesondere einer zum elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Traktionsbatterie, abgeführt werden. Die Klimaanlage kann beispielsweise ein Förderorgan zum Ansaugen von Umgebungsluft aufweisen. Die Umgebungsluft kann in der Klimaanlage geheizt oder gekühlt werden. Hierzu kann beispielsweise ein Heizelement und/oder ein Wärmetauscher vorgesehen sein. Insbesondere weist die Klimaanlage einen separaten Kältekreislauf auf. Gegebenenfalls kann in der Klimaanlage eine Einrichtung zur Veränderung der Luftfeuchtigkeit vorgesehen sein.
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Das Interieurbauteil kann insbesondere zu einem Teil einen Fahrzeuginnenraum begrenzen. Vorzugsweise weist das Interieurbauteil einen mit dem Aufnahmerohr kommunizierenden Auslass auf, über den die klimatisierte Luft in den Fahrzeuginnenraum eintreten kann. In dem Auslass kann eine Luftdüse zum Einstellen der Menge und/oder der Richtung der klimatisierten Luft vorgesehen sein. Das Interieurbauteil kann insbesondere im Frontbereich des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein, beispielsweise als Schalttafel, Instrumententafel, Frontscheibenrahmen oder Ähnliches. Es ist aber auch möglich die klimatisierte Luft an anderen Stellen des Kraftfahrzeugs in den Fahrzeuginnenraum einzuleiten, so dass das Interieurbauteil auch als Innenverkleidungsteil, Dachhimmelverkleidung ausgestaltet sein kann.
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Der flexible Schlauch ist insbesondere aus einem elastischen und/oder leicht verformbaren Material, insbesondere Kunststoff hergestellt. Der Schlauch weist vorzugsweise eine Materialdicke auf, die möglichst gering ist, um eine möglichst hohe Flexibilität bereitstellen zu können, aber gleichzeitig groß genug ist, um unter den zu erwartenden Belastungen im regulären Betrieb sowie beim Ausstülpen nicht beschädigt zu werden. Ein Reißen oder Platzen des Schlauchs kann bei einer ausreichenden Verformbarkeit und Flexibilität vermieden sein. Grundsätzlich ist es möglich den Schlauch an einer Innenseite des Ausgangsrohrs und/oder an einer Außenseite des Ausgangsrohrs und/oder an einer die Innenseite mit der Außenseite verbindenden Stirnseite an der Ausgangsöffnung des Ausgangsrohrs zu befestigen, beispielsweise zu verkleben. Ein Kontakt des Schlauchs mit dem Aufnahmerohr findet vorzugsweise ausschließlich an einer Innenseite des Aufnahmerohrs statt.
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Die Strömungstasche kann von dem Schlauch alleine oder von der Innenseite des Ausgangsrohrs und dem Schlauch begrenzt sein. Die Strömungstasche ist entgegen der designierten Strömungsrichtung der klimatisierten Luft geöffnet ausgestaltet, so dass sich zumindest ein Teil des Volumenstroms der klimatisierten Luft in der Strömungstasche sammelt und mit einem entsprechenden Staudruck gegen das Material des Schlauchs drückt. Beispielsweise ist der gesamte Strömungsquerschnitt des Ausgangsrohrs oder zumindest ein großer Teil des Strömungsquerschnitts des Ausgangsrohrs von dem Material des Schlauchs verschlossen, insbesondere verstopft, so dass das Material des Schlauchs an seinem freien Ende zwangsläufig von der klimatisieren Luft aus dem Ausgangsrohr herausgedrückt wird. Wenn die klimatisierte Luft in der Strömungstasche gegen das Material des Schlauchs drückt, verbleibt das mit dem Ausgangsrohr verbundene fest Ende des Schlauchs bewegungsfest, während das unverbundene frei Ende des Schlauchs nachgeben kann und in Strömungsrichtung der klimatisieren Luft aus dem Ausgangsrohr herauswandert.
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Insbesondere entspricht ein Außendurchmesser des Schlauchs zumindest in einem Teilbereich innerhalb des Aufnahmerohrs mindestens einem Innendurchmesser des Aufnahmerohrs. Dadurch kann der Schlauch im ausgestülpten Zustand über den gesamten Umfang einer Innenseite des Aufnahmerohrs an dem Aufnahmerohr anliegen, wodurch sich eine gute Abdichtung zwischen dem Schlauch und dem Aufnahmerohr ergeben kann. Die Dichtwirkung kann durch den Druck der klimatisierten Luft sogar selbstverstärkend ausgeführt sein.
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Vorzugsweise weist das Aufnahmerohr an einer Innenseite eine Klebeschicht zum Verkleben des in das Aufnahmerohr ausgestülpten Schlauchs auf. Die Klebeschicht ist insbesondere in Umfangsrichtung geschlossen an der Innenseite des Aufnahmerohrs aufgebracht, beispielsweise als Kleberaupe. Die Klebeschicht kann insbesondere eine nicht zerstörungsfreie unlösbare Verbindung mit demjenigen Teil des ausgestülpten Schlauchs eingehen, der in einem gemeinsamen Axialbereich mit der Klebeschicht in das Aufnahmerohr hineinragt. Die Klebeschicht kann gleichzeitig eine fluiddichte, insbesondere luftdichte, Dichtung zwischen der Innenseite des Aufnahmerohrs und dem Schlauch ausbilden. Mit Hilfe der Klebeschicht kann eine feste und dichte Verbindung zwischen dem ausgestülpten Schlauch und dem Aufnahmerohr herbeigeführt sein.
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Besonders bevorzugt ist der Schlauch als Schlauchfolie ausgestaltet. Beispielsweise ist der Schlauch aus einer dünnen Folie kostengünstig hergestellt. Die Folie kann als im Wesentlichen zweidimensionale rechteckige Folienlage bereitgestellt sein, bei der zwei voneinander weg weisenden Kanten in einer in Längsrichtung verlaufenden Naht teilweise überlappen und miteinander verbunden sind, um die Schlauchfolie auszubilden. Die Schlauchfolie kann beispielsweise als Endlosmaterial hergestellt werden, das in der beabsichtigten Länge von der übrigen Schlauchfolie abgetrennt werden kann. Die Herstellungskosten können dadurch gering gehalten werden.
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Insbesondere ist der Schlauch an einer Innenseite des Ausgangsrohrs befestigt. Das feste Schlauchende des Schlauchs braucht dadurch nicht um einen Rand der Ausgangsöffnung herumgeführt werden. Der Schlauch kann dadurch eine entsprechend geringe Länge aufweisen, wodurch der Materialeinsatz für den Schlauch gering gehalten ist.
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Vorzugsweise ist die Strömungstasche im Wesentlich als ein von einer Ausgangsöffnung des Ausgangsrohrs weg weisend U-förmig geöffneter Ring ausgebildet. Die klimatisiere Luft kann sich dadurch leicht radial außen innerhalb des Ausgangsrohrs in der Strömungstasche fangen und den freien radial inneren Teil des Schlauchs in Strömungsrichtung der klimatisierten Luft ausrollen, wodurch der Schlauch aus dem Ausgangsrohr heraus ausgestülpt wird.
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Besonders bevorzugt gilt für eine durchschnittliche Erstreckung s der Strömungstasche in radialer Richtung bezogen auf einen durchschnittlichen Radius R des Ausgangsrohrs 0,05 ≤ s/R ≤ 0,90, insbesondere 0,10 ≤ s/R ≤ 0,75, vorzugsweise 0,15 ≤ s/R ≤ 0,50 und besonders bevorzugt 0,25 ≤ s/R ≤ 0,35. Dadurch kann die Strömungstasche einen ausreichenden Massenstrom der klimatisierten Luft einfangen und ein Ausstülpen des Schlauchs veranlassen. Ein versehentliches Abdecken der Strömungstasche durch Material am freien Ende des Schlauchs kann bei einer derartigen Dimensionierung der Strömungstasche vermieden werden.
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Insbesondere ist eine Klimaanlage zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeugs vorgesehen, wobei das Ausgangsrohr Teil der Klimaanlage ist, und es ist ein den Fahrzeuginnenraum begrenzendes Interieurbauteil vorgesehen, wobei das Aufnahmerohr Teil des Interieurbauteils ist. Das Ausgangsrohr kann dadurch eine vormontierte Baueinheit mit der Klimaanlage bilden, während das Aufnahmerohr eine vormontierte Baueinheit mit dem Interieurbauteil, beispielsweise eine Instrumententafel des Kraftfahrzeugs, bilden kann. Die Bauteileanzahl bei der Montage des Kraftfahrzeugs kann dadurch gering gehalten werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Montageverfahren zur Herstellung einer fluidischen Verbindung zwischen einer Klimaanlage und einem Interieurbauteil eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine Rohrverbindungsanordnung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, bereitgestellt wird und nachfolgend die Klimaanlage zur Bereitstellung klimatisierter Luft betrieben wird, wobei die klimatisierte Luft den Schlauch in das Aufnahmerohr des Interieurbauteils hinein ausstülpt. Das Montageverfahren kann insbesondere wie vorstehend anhand der Rohrverbindungsanordnung erläutert aus- und weitergebildet sein. Durch den ausstülpbar in dem Ausgangsrohr aufgenommenen Schlauch kann durch den Druck des bereitgestellten Luftstroms der klimatisierten Luft bei einem erstmaligen Betrieb der Klimaanlage automatisch eine fluidische Verbindung mit dem Aufnahmerohr hergestellt werden, ohne dass eine beeinträchtigte Dichtwirkung bei der Montage zu befürchten ist, so dass eine Klimaanlage mit einer guten Montagefreundlichkeit und Dichtigkeit ermöglicht ist.
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Vorzugsweise wird im ausgestülpten Zustand des Schlauchs mit Hilfe der bereitgestellten klimatisieren Luft eine fluiddichte Verbindung, insbesondere eine Klebeverbindung, des Schlauchs mit einer Innenseite des Aufnahmerohr herbeigeführt. Ein separater Befestigungsschritt zur Befestigung des Schlauchs mit dem Aufnahmerohr bei der Montage kann eingespart werden und stattdessen gleichzeitig mit einem Testen der Funktion der Klimaanlage vereinigt werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1: eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Rohrverbindungsanordnung zu Beginn des erfindungsgemäßen Montageverfahrens und
- 2: eine schematische Schnittansicht der Rohrverbindungsanordnung aus 1 am Ende des erfindungsgemäßen Montageverfahrens.
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Die in 1 dargestellte Rohrverbindungsanordnung 10 kann dazu vorgesehen sein, in einem Kraftfahrzeug ein Ausgangsrohr 12 einer Klimaanlage mit einem Aufnahmerohr 14 eines Interieurbauteils zu verbinden. Hierbei ist während der Montage des Kraftfahrzeugs in der Regel die Klimaanlage und damit auch das Ausgangsrohr 12 bereits verbaut, wenn das Interieurbauteil zusammen mit dem Aufnahmerohr 14 montiert wird. Damit das Interieurbauteil und das Aufnahmerohr 14 nicht an dem Ausgangsrohr 12 und/oder an einer Abdichtungstechnik anschlagen können, wodurch die Dichtigkeit beeinträchtigt werden könnte, ist zwischen dem Ausgangsrohr 12 und dem Aufnahmerohr 14 ein bewusster Abstand 16 vorgesehen, um den eine Ausgangsöffnung 18 des Ausgangsrohrs 12 zu einer Eingangsöffnung 20 des Aufnahmerohrs 14 beabstandet ist.
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An einer Innenseite des Ausgangsrohrs 12 ist in Umfangsrichtung umlaufend ein, insbesondere als Folienschlauch ausgestalteter, Schlauch 22 luftdicht befestigt. Ein freies Ende 24 des Schlauchs 22 ragt nicht aus dem Ausgangsrohr 12 heraus, sondern ist in das Innere des Ausgangsrohrs 12 hinein eingestülpt. Dadurch ergibt sich innerhalb des Ausgangsrohrs 12 eine von dem Material des Schlauchs 22 ausgebildete ringförmig umlaufende Strömungstasche 26, in der sich von der Klimaanlage kommende klimatisierte Luft fangen kann. Die Strömungstasche 26 ist hierzu entgegen der designierten Strömungsrichtung der klimatisierten Luft, also von dem Aufnahmerohr 12 weg, geöffnet ausgeführt.
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Wie in 2 dargestellt ist, kann der Staudruck der in der Strömungstasche klimatisierten Luft das freie Ende 24 des Schlauchs 22 aus dem Ausgangsrohr 12 herausdrücken, wodurch der Schlauch 22 aus dem Ausgangsrohr 12 herausgestülpt wird. Die Länge des Schlauchs 22 ist dabei derart bemessen, dass der ausgestülpte Teil des Schlauchs 22 den Abstand 16 überbrücken kann und in die Eingangsöffnung 20 des Aufnahmerohr 14 automatisch eingefädelt werden kann. Durch die Strömungskräfte der klimatisierten Luft kann der innerhalb des Aufnahmerohrs 14 ausgestülpte Teil des Schlauchs 22 flächig an der Innenseite des Aufnahmerohrs 14 anliegen. Vorzugsweise weist das Aufnahmerohr 14 eine in Umfangsrichtung geschlossene Klebeschicht 28 auf (1), an die der Schlauch 22 von den Strömungskräfte der klimatisierten Luft angepresst werden kann. Die Klebeschicht 28 kann dadurch gleichzeitig eine Befestigung des Schlauchs 22 mit dem Aufnahmerohr 14 und eine Abdichtung des Schlauchs 22 gegenüber der Innenseite des Aufnahmerohrs 14 bewirken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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