WO2010043474A1

WO2010043474A1 - Verbindungselement für strömungsmedien

Info

Publication number: WO2010043474A1
Application number: PCT/EP2009/062204
Authority: WO
Inventors: Harald Hagen; Martin Lechner; Günter SIEPER
Original assignee: Voss Automotive GmbH
Current assignee: Voss Automotive GmbH
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2011-04-17
Also published as: DE202008013641U1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement (1) für Strömungsmedien, bestehend aus einem insbesondere im Wesentlichen einstückigen Verbinderteil (2) mit mindestens zwei Anschlussabschnitten (4) jeweils zum Anschluss an eine Medienleitung oder ein Aggregat sowie mit einem zwischen den Anschlussabschnitten (4) angeordneten Übergangsabschnitt (8). Die Anschlussabschnitte (4) weisen jeweils einen inneren Anschlusskanal (6) auf, und die Anschlusskanäle (6) sind bezüglich ihrer Längsachsen (10) in einem bestimmten Verbinderwinkel (a) zwischen 0° und 180° zueinander ausgerichtet und über den Übergangsabschnitt (8) strömungsmäßig miteinander verbunden. Die Anschlussabschnitte (4) sind bezüglich ihrer Längsachsen (10) zumindest im Bereich des Übergangsabschnittes (8) derart um einen Versatz (X) gegeneinander versetzt angeordnet, dass innerhalb des Übergangsabschnittes (8) ein Verbindungsraum (12) mit einem relativ zu den Querschnitten der angrenzenden Anschlusskanäle (6) vergrößerten Strömungsquerschnitt gebildet ist.

Description

VOSS Automotive GmbH, Leiersmühle 2 - 6, 51688 Wipperfürth

„Verbindungselement für Strömungsmedien"

Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Verbindungselement für Strömungsmedien, bestehend aus einem insbesondere im Wesentlichen einstückigen Verbinderteil mit mindestens zwei Anschlussabschnitten jeweils zum Anschluss an eine Medienleitung oder ein Aggregat sowie mit einem zwischen den Anschlussabschnitten angeordneten Übergangsabschnitt, wobei die Anschlussabschnitte jeweils einen inneren Anschlusskanal aufweisen und die Anschlusskanäle bezüglich ihrer Längsachsen in einem bestimmten Verbinderwinkel zwischen 0° und 180° zueinander ausgerichtet und über den Übergangsabschnitt strömungsmäßig miteinander verbunden sind.

Konkret kann es sich um jede denkbare Art eines Verbinders mit mehreren (mindestens zwei) Abgängen handeln, insbesondere um einen Winkelverbinder mit zwei Anschlussabschnitten, einen Kreuzverbinder mit vier Anschlussabschnitten oder einen T- oder Y-Verbinder mit drei Anschlussabschnitten, wobei jeweils mindestens zwei der Anschlussabschnitte winklig zueinander ausgerichtet sind.

Ein Verbindungs- bzw. Anschlusselement der beschriebenen, gattungsgemäßen Art ist in dem Dokument DE 20 2007 012 584 U1 beschrieben. Konkret handelt es sich um Ausführungen als Winkelverbinder oder T-Verbinder, wobei jeweils (mindestens) zwei Anschlussabschnitte einen bestimmten Verbinderwinkel zwischen 0° und 180°, speziell aber im Bereich von 30° bis 120° und insbesondere 90° bilden. Dabei soll ein innerer, die Anschlusskanäle verbindender, sich über den jeweiligen Verbinderwinkel hinweg erstreckender Verbindungskanal einen strömungsgünstigen Innenquerschnittsverlauf aufweisen. Für die Herstellung des Verbinderteils als einstückiges Spritzformteil aus einem formstabilen Material (Kunststoff oder Metall) sind spezielle formtechnische Maßnahmen erforderlich, die mit einem relativ großen Herstellungsaufwand und recht hohen Werkzeug kosten verbunden sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verbindungselement der genannten Art zu schaffen, mit dem bei deutlich vereinfachter Herstellbarkeit dennoch optimierte Strömungseigenschaften gewährleistet werden können.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.

Erfindungsgemäß sind demnach die (mindestens zwei) Anschlussabschnitte bezüglich der Längsachsen ihrer Anschlusskanäle derart um einen Versatz gegeneinander versetzt angeordnet, dass innerhalb des Übergangsabschnittes ein Verbindungsraum mit einem relativ zu den Querschnitten der angrenzenden Anschlusskanäle vergrößerten Strömungsquerschnitt gebildet ist. Erfindungsgemäß ist dabei der Versatz so konzipiert, dass jeder Anschlussabschnitt im inneren Bereich seines Anschlusskanals im bevorzugten Fall einer formtechnischen Herstellung als Spritzformteil mit einem einfachen schieberartigen, axial entformbaren Formkern formbar ist, wobei die Formkerne im Bereich des Übergangsabschnittes derart geteilt sind, dass sie durch eine bereichsweise Überlappung den vergrößerten Verbindungsraum bilden.

Alternativ ist grundsätzlich auch eine spanende Herstellung aus Vollmaterial möglich, indem die Anschlusskanäle - anstatt mit Formkernen - mit entsprechend einzuführenden Spanwerkzeugen (Bohrern, Fräsern) gebildet werden.

Die Erfindung und bevorzugte Ausgestaltungen sollen im Folgenden anhand von einigen in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispielen genauer erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Verbindungselementes in einer ersten Ausführung als Winkelverbinder,

Fig. 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung Il gemäß Fig. 1 ,

Fig. 3 einen Schnitt in der Ebene Ill-Ill gemäß Fig. 1 ,

Fig. 4 eine Ansicht wie in Fig. 3 zur weiteren Erläuterung der Erfindung,

Fig. 5 eine weitere Ansicht wie in Fig. 3 mit beispielhaft eingezeichneten

Formkernen,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Verbindungselementes in einer zweiten Ausführung als Kreuzverbinder,

Fig. 7 eine Ansicht in Pfeilrichtung VII gemäß Fig. 6,

Fig. 8 einen Schnitt in der Ebene VIII-VIII gemäß Fig. 6,

Fig. 9 eine Darstellung wie in Fig. 8 zur weiteren Erläuterung,

Fig. 10 eine weitere Darstellung wie in Fig. 8 mit beispielhaft eingezeichneten

Formkernen,

Fig. 11 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Verbindungselementes als T-Verbinder,

Fig. 12 eine Seitenansicht in Pfeilrichtung XII gemäß Fig. 11 ,

Fig. 13 einen Schnitt in der Ebene XIII-XIII gemäß Fig. 12, Fig. 13a eine gegenüber Fig. 11 bis 13 leicht vergrößerte Ansicht einer besonderen Formkern-Anordnung zur Herstellung des Verbindungselementes nach Fig. 11 bis 13, allerdings in einer vorteilhaft modifizierten Weiterbildung,

Fig. 14 eine weitere Ausführungsform des Verbindungselementes als T-

Verbinder in Seitenansicht,

Fig. 15 einen Axialschnitt des Verbindungselementes gemäß Fig. 14,

Fig. 16 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des

Verbindungselementes, wiederum als T-Verbinder,

Fig. 17 eine Draufsicht in Pfeilrichtung XVII gemäß Fig. 16 und

Fig. 18 eine vergrößerte Detailansicht des Bereiches XVIII in Fig. 16.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Ein erfindungsgemäßes Verbindungselement 1 besteht aus einem - bevorzugt im Wesentlichen einstückig aus einem formstabilen Material geformten - Verbinderteil 2 mit mindestens zwei Anschlussabschnitten 4, die jeweils zum Anschluss an eine nicht dargestellte Medienleitung (Rohr- oder Schlauchleitung für beliebige Strömungsmedien) oder an ein beliebiges Aggregat (ebenfalls nicht dargestellt, beispielsweise einen Druckluftzylinder oder Druckspeicher) ausgebildet sind. Dadurch können über das Verbindungselement 1 mindestens zwei Leitungen miteinander verbunden werden, oder es kann mindestens eine Leitung an ein Aggregat angeschlossen werden. Jeder Anschlussabschnitt 4 weist einen inneren Anschlusskanal 6 auf, wobei die Anschlusskanäle 6 über einen zwischen den Anschlussabschnitten 4 angeordneten Übergangsabschnitt 8 des Verbinderteils 2 strömungsmäßig miteinander verbunden sind. Die Anschlusskanäle 6 der bzw. jeweils zweier benachbarter Anschlussabschnitte 4 sind bezüglich ihrer Längsachsen 10 in einem bestimmten Verbinderwinkel α zwischen 0° und 180° zu einander ausgerichtet. In den meisten Anwendungsfällen liegt der Verbinderwinkel α im Bereich zwischen 30° und 120° und vorzugsweise im Bereich um 90°.

Erfindungsgemäß sind die Anschlussabschnitte 4 bzw. jeweils mindestens zwei der vorhandenen Anschlussabschnitte 4 bezüglich ihrer Längsachsen 10 derart um einen Versatz X gegeneinander versetzt angeordnet, dass innerhalb des Übergangsabschnittes 8 ein vergrößerter Verbindungsraum 12 mit einem relativ zu den Querschnitten der angrenzenden Anschlusskanäle 6 vergrößerten Strömungsquerschnitt gebildet ist. Der so vergrößerte Verbindungsraum 12 ist beispielhaft in den Figuren 4, 9 und 13 durch Schraffuren veranschaulicht. Jeder Anschlusskanal 6 verläuft ausgehend vom freien Ende des jeweiligen Anschlussabschnittes 4 mit einem konstanten, z. B. kreisförmigen, ovalen oder abgerundet polygonalen Innenquerschnitt bis in den Bereich des Übergangsabschnittes 8 hinein.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann das Verbinderteil 2 auf einfache und wirtschaftliche Weise als einstückiges Spritzformteil hergestellt werden, und zwar vorteilhafterweise unter Verwendung einfacher schieberartiger Formkerne. Dies wird im Folgenden noch genauer anhand der einzelnen Ausführungsbeispiele erläutert.

In der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 5 ist das Verbindungselement 1 als Winkelverbinder mit zwei Anschlussabschnitten 4 ausgebildet, die beispielhaft einen rechten Winkel α = 90° einschließen. Eigentlich definieren die Längsachsen 10 der beiden Anschlussabschnitte 4 gemeinsam eine Verbinderebene, allerdings sind bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung die Längsachsen 10 senkrecht zu dieser Verbinderebene um den Versatz X parallel versetzt. Dadurch wird der vergrößerte Verbindungsraum 12 geschaffen. Gemäß Fig. 5 können dazu zwei einfache Formkerne 14, 16 verwendet werden, die sich im Bereich des Übergangsabschnittes 8 derart überlappen, dass der Verbindungsraum 12 mit einem vergrößerten Innenvolumen und dadurch vergrößertem Strömungsquerschnitt gebildet wird.

In analoger Weise kann dies gemäß Fig. 6 bis 10 auch bei einem Kreuzverbinder erreicht werden.

Bei der beispielhaft in Fig. 11 bis 13 veranschaulichten Ausführung des Verbindungselementes 1 als T-Verbinder sind die Anschlussabschnitte 4, die eigentlich gleichachsig gegenüberliegend angeordnet wären, gegeneinander um den Versatz X in der Verbinderebene parallel versetzt. Auch hierdurch wird gemäß Fig. 13 der vergrößerte Verbindungsraum 12 geschaffen.

Entsprechendes gilt auch für die Ausführung gemäß Fig. 14 und 15.

Im Falle der Ausführung nach Fig. 11 bis 13 bzw. Fig. 14 und 15 könnte alternativ oder zusätzlich auch ein Versatz X senkrecht zur Verbinderebene vorgesehen sein (entsprechend Fig. 1 bis 5 bzw. Fig. 6 bis 10).

In Fig. 11 und 13 ist das Verbindungselement 1 in den inneren Übergangsbereichen zwischen den Anschlussabschnitten 4 bzw. deren Anschlusskanälen 6 vereinfacht scharfkantig dargestellt. Allerdings können diese Übergänge zur Strömungsoptimierung auch strömungsgünstig verrundet sein. Dies kann beispielsweise mit einer Formkern-Anordnung mit Formschiebern 14, 16a, 16b erreicht werden, wie sie beispielhaft in Fig. 13a mit Abrundungen 18 dargestellt ist. Die Entformungsbewegungen sind mit Doppelpfeilen veranschaulicht.

Gemäß Fig. 16 bis 18 ist das Verbindungselement 1 wiederum als T-Verbinder mit drei Anschlussabschnitten 4 ausgebildet, von denen zwei einander entgegengesetzt gegenüberliegend angeordnet sind und zumindest mit ihren freien Anschlussenden auf einer gemeinsamen Durchströmachse 0 („Nullachse") liegen. Bei dieser Ausführungsform sind die Anschlusskanäle 6 der beiden gegenüberliegenden Anschlussabschnitte 4 bezüglich ihrer Längsachsen 10 derart entgegengesetzt in einem spitzen Winkel ß, der beispielsweise 1 ° bis 2°, im dargestellten Beispiel insbesondere 1 ,43° beträgt, schräg zu der gemeinsamen Durchströmachse 0 ausgerichtet, dass sich im Bereich des Verbindungsraumes 12 des Übergangsabschnittes 8 der Versatz X zwischen den bevorzugt zueinander parallelen Längsachsen 10 der beiden Anschlusskanäle 6 und damit der vergrößerte Strömungsquerschnitt ergibt. Hierbei können die schrägen Längsachsen 10 praktisch beliebig um die Durchströmachse 0 (Nullachse) taumeln. Dies ergibt sich durch einen Vergleich der Fig. 16 und 17.

Wie dargestellt können auch die beiden gegenüberliegenden Anschlussabschnitte 4 selbst insgesamt analog zu ihren Anschlusskanälen 6 und den Längsachsen 10 schräg ausgerichtet sein. Es ist aber auch möglich, die Anschlussabschnitte 4 geradlinig gleichachsig entsprechend der Nullachse 0 auszurichten und nur die Anschlusskanäle 6 mit der Schrägstellung im Winkel ß zu bilden.

Der besondere Vorteil dieser Ausführung gemäß Fig. 16 bis 18 liegt darin, dass trotz des erfindungsgemäßen Versatzes X eine symmetrische Anschlussgeometrie erreicht wird, wobei die Anschlussabschnitte 4 durch die Anordnung zumindest ihrer freien Anschlussenden auf der gemeinsamen Nullachse einen automatischen Anschluss von Leitungen ermöglichen.

Abschließend sei noch erwähnt, dass zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Ausgestaltung auch eine Formung bzw. Entformung mit geteilten Formkernen im Sinne der eingangs erwähnten Veröffentlichung DE 20 2007 012 584 U1 möglich ist, auf die deshalb an dieser Stelle in vollem Umfang Bezug genommen wird.

Weiterhin kann das Verbinderteil 2 auch zunächst mehrteilig aus mindestens zwei einzeln vorgeformten und dann insbesondere stoffschlüssig miteinander verbundenen Teilen gebildet sein. Hierzu wird auf eine prioritätsgleiche Anmeldung der Anmelderin mit dem amtlichen Aktenzeichen 20 2008 013 639.3 verwiesen, und auf deren Inhalt wird ebenfalls in vollem Umfang Bezug genommen.

Das Verbinderteil 2 besteht zweckmäßig als Spritzformteil aus einem formstabilen, starren Material, insbesondere aus Kunststoff oder Metall. Im Falle der Herstellung aus Kunststoff ist das Verbinderteil 2 als Spritzgussteil insbesondere aus einem faserverstärkten Polyamid ausgebildet. Bei Einsatz von Metall besteht das Verbinderteil 2 aus einem Metall-Druckgussteil, beispielsweise aus Aluminium, Messing oder Kupfer.

Grundsätzlich wäre alternativ auch eine spanende Herstellung möglich, wobei die Formkerne 14, 16 praktisch durch spanende Werkzeuge (Bohrer, Fräser) zu „ersetzen" wären.

Jeder Anschlussabschnitt 4 kann zum einfachen Aufstecken einer Leitung als Dornelement ausgebildet sein. Hierzu wird auf Fig. 16 bis 18 verwiesen. Mindestens einer der Anschlussabschnitte 4 kann als Bestandteil einer Fluid-Steckverbindung ausgebildet sein, und zwar insbesondere als ein umfänglich abgedichtet und über Haltemittel arretierbar in eine nicht dargestellte Aufnahmemuffe eines beliebigen Anschlussteils einsteckbarer Steckerschaft. Alternativ ist auch eine Ausgestaltung als Aufnahmemuffe zur Aufnahme eines Anschlusssteckers oder direkt eines Leitungsendes möglich. Dazu wird besonders auf die Ausführung gemäß Fig. 14 und 15 verwiesen. Außerdem ist auch eine Schraubverbindung zum Leitungsanschluss möglich.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im jeweiligen unabhängigen Anspruch definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des jeweiligen unabhängigen Anspruchs weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern sind die Ansprüche lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.

Claims

Ansprüche

1. Verbindungselement (1 ) für Strömungsmedien, bestehend aus einem insbesondere im Wesentlichen einstückigen Verbinderteil (2) mit mindestens zwei Anschlussabschnitten (4) jeweils zum Anschluss an eine Medienleitung oder ein Aggregat sowie mit einem zwischen den Anschlussabschnitten (4) angeordneten Übergangsabschnitt (8), wobei die Anschlussabschnitte (4) jeweils einen inneren Anschlusskanal (6) aufweisen und die Anschlusskanäle (6) bezüglich ihrer Längsachsen (10) in einem bestimmten Verbinderwinkel (α) zwischen 0° und 180° zueinander ausgerichtet und über den Übergangsabschnitt (8) strömungsmäßig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussabschnitte (4) bezüglich ihrer Längsachsen (10) zumindest im Bereich des Übergangsabschnittes (8) derart um einen Versatz (X) gegeneinander versetzt angeordnet sind, dass innerhalb des Übergangsabschnittes (8) ein Verbindungsraum (12) mit einem relativ zu den Querschnitten der angrenzenden Anschlusskanäle (6) vergrößerten Strömungsquerschnitt gebildet ist.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinderteil (2) mindestens drei Anschlussabschnitte (4) aufweist, von denen jeweils mindestens zwei bezüglich ihrer Längsachsen (10) in einem bestimmten Verbinderwinkel (α) zueinander ausgerichtet sind, wobei mindestens einer der Anschlussabschnitte (4) bezüglich seiner Längsachse (10) relativ zu den anderen Anschlussabschnitten (4) um den Versatz (X) versetzt ist.

3. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz (X) senkrecht zu einer vom Verlauf von mindestens zwei zueinander winklig angeordneten Anschlusskanälen (6) gemeinsam definierten Verbinderebene ausgerichtet ist.

4. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz (X) parallel zu der bzw. einer vom Verlauf von mindestens zwei zueinander winklig angeordneten Anschlusskanälen (6) definierten Verbinderebene ausgerichtet ist.

5. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinderteil (2) zumindest zwei einander entgegengesetzt gegenüberliegende Anschlussabschnitte (4) aufweist, die zumindest mit ihren freien Enden auf einer gemeinsamen Durchströmachse (0) liegen, wobei die beiden Anschlusskanäle (6) bezüglich ihrer Längsachsen (10) derart in einem spitzen Winkel (ß) schräg zu der Durchströmachse (0) ausgerichtet sind, dass sich im Bereich des Verbindungsraumes (12) des Übergangsabschnittes (8) der Versatz (X) zwischen den Längsachsen (10) der beiden Anschlusskanäle (6) ergibt.