DE102015114116A1

DE102015114116A1 - Rohrverbinder zum Anschließen einer Kraftstoffleitung einer Kraftstoffversorgung für ein Kraftfahrzeugmotor

Info

Publication number: DE102015114116A1
Application number: DE102015114116.7A
Authority: DE
Inventors: Kai Podewski; Andreas Menke
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2017-03-02
Also published as: US20170059071A1; JP2017048923A; JP6236128B2

Abstract

Es ist ein Rohrverbinder (10) um Anschließen einer Kraftstoffleitung (18) einer Kraftstoffversorgung für ein Kraftfahrzeugmotor eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einem aus einem metallischen Material hergestellten Kupplungselement (12) zur Verbindung mit der aus einem Kunststoff hergestellten Kraftstoffleitung (18), wobei das Kupplungselement (12) einen Rohransatz (14) zum klemmenden Einstecken in die Kraftstoffleitung (18) und einen Rückhaltekragen (24) zum radial äußeren Umgreifen der Kraftstoffleitung (18) aufweist, wobei die Erstreckung des Rückhaltekragens (24) in axialer Richtung und der radiale Abstand des Rückhaltekragens (224) zum Rohransatz (14) zum Begrenzen eines Aufquellen der Kraftstoffleitung (18) gewählt ist. Durch den Rückhaltekragen (24) kann ein radiales Abheben der Kraftstoffleitung (18) von dem Rohransatz (14) bei einem Aufquellen der Kraftstoffleitung (18) durch den geförderten Kraftstoff vermieden werden, so dass ein geringer Austritt von Kohlenwasserstoffen aus einer Kraftstoffversorgung eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrverbinder, mit dessen Hilfe eine Kraftstoffleitung als Teil einer Kraftstoffversorgung an einen Kraftfahrzeugmotor eines Kraftfahrzeugs angeschlossen werden kann.
Aus DE 94 08 147 U1 ist ein Kupplungselement zum Anschließen einer Kraftstoffleitung bekannt, bei der ein als Tannenbaumprofil ausgestaltetes Rastprofil in das Material der Kraftstoffleitung eingegraben werden kann und zwischen den in axialer Richtung weisenden Stirnseiten des Kupplungselements und der Kraftstoffleitung ein Dichtring verquetscht werden kann.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis ein Austreten von Kohlenwasserstoffen aus einer Kraftstoffversorgung eines Kraftfahrzeugs zu reduzieren.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen geringen Austritt von Kohlenwasserstoffen aus einer Kraftstoffversorgung eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Rohrverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1. 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.
Erfindungsgemäß ist ein Rohrverbinder zum Anschließen einer Kraftstoffleitung einer Kraftstoffversorgung für ein Kraftfahrzeugmotor eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einem aus einem metallischen Material hergestellten Kupplungselement zur Verbindung mit der aus einem Kunststoff hergestellten Kraftstoffleitung, wobei das Kupplungselement einen Rohransatz zum klemmenden Einstecken in die Kraftstoffleitung und einen Rückhaltekragen zum radial äußeren Umgreifen der Kraftstoffleitung aufweist, wobei die Erstreckung des Rückhaltekragens in axialer Richtung und der radiale Abstand des Rückhaltekragens zum Rohransatz zum Begrenzen eines Aufquellen der Kraftstoffleitung gewählt ist.
Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass eine aus einem Polyolefin wie beispielsweise Polyethylen („PE“) hergestellte Kraftstoffleitung bei Kontakt mit aliphatischen und/oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie sie typischerweise in Kraftstoffen für Verbrennungsmotoren vorkommen, aufquellen kann. Da das metallische Kupplungselement des Rohrverbinders bei Kontakt mit dem Kraftstoff nicht aufquillt, könnte es vorkommen, dass zwischen dem Rohransatz des metallischen Kupplungselements und der aufgequollenen Kraftstoffleitung ein Spalt entsteht und/oder eine Dichtwirkung nachlässt, so dass, insbesondere gasförmige, Kohlenwasserstoffe des geförderten Kraftstoffs austreten können. Der insbesondere koaxial radial außerhalb zum Rohransatz verlaufende Rückhaltekragen kann jedoch einer Aufquellbewegung der Kraftstoffleitung eine Barriere entgegensetzten. Ein Abheben der Kraftstoffleitung von dem Rohransatz kann durch den Rückhaltekragen blockiert werden. Da die aufquellende Kraftstoffleitung von dem Rückhaltekragen aufgehalten wird, kann die Kraftstoffleitung im Bereich des Rückhaltekragens durch die Volumenzunahme infolge des Aufquellens nur radial innerhalb des Rückhaltekragens ausweichen. Dadurch können gegebenenfalls freie Volumina zwischen dem Rückhaltekragen und dem Rohransatz ausgefüllt werden und/oder eine radiale Anpresskraft der Kraftstoffleitung an dem Rohransatz erhöht werden. Dadurch kann mit Hilfe des Rückhaltekragens die Dichtwirkung zwischen der Kraftstoffleitung und dem Rohransatz bei einem Aufquellen der Kraftstoffleitung nicht nur nicht reduziert, sondern sogar verbessert werden. Durch den Rückhaltekragen kann ein radiales Abheben der Kraftstoffleitung von dem Rohransatz bei einem Aufquellen der Kraftstoffleitung durch den geförderten Kraftstoff vermieden werden, so dass ein geringer Austritt von Kohlenwasserstoffen aus einer Kraftstoffversorgung eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das Kupplungselement an dem von der Kraftleitung weg weisenden axialen Ende mit einer weiteren Kraftstoffleitung verbunden werden kann, so dass es möglich ist mit Hilfe des Rohrverbinders zwei Kraftstoffleitungen miteinander zu kuppeln. Der Rückhaltekragen und der Rohransatz sind insbesondere einstückig aus dem metallischen Material des Kupplungselements ausgestaltet. Das Material des Kupplungselements kann in dem radialen Bereich zwischen dem Rückhaltekragen und dem Rohransatz einen ringförmigen Endanschlag für eine in axialer Richtung weisende Stirnseite der Kraftstoffleitung ausbilden. Durch den Endanschlag kann bei der maximalen Einstecktiefe der Kraftstoffleitung in eine von dem Rückhaltekragen, dem Rohransatz und dem Endanschlag begrenzten Aufnahmetasche eine definierte Überdeckung des Rückhaltekragens an der Kraftstoffleitung vorgegeben werden. Dadurch kann leicht eine geeignete axiale Erstreckung des Rückhaltekragens gewählt werden, die in einem hinreichend großen axialen Abschnitt der Kraftstoffleitung das Aufquellen blockiert, um eine ausreichende Dichtwirkung sicherzustellen. Beispielsweise weist der Rückhaltekragen von der Stirnseite des Endanschlags aus eine axialer Erstreckung a auf, für die bezogen auf den Außendurchmesser D des Rohransatzes im axialen Bereich des Rückhaltekragens, der im Wesentlichen dem Nenn-Innendurchmesser der Kraftstoffleitung entspricht, 0,25 ≤ a/D ≤ 0,50 insbesondere 0,30 ≤ a/D ≤ 0,40 und vorzugsweise a/D = 0,35 ± 0,02 gilt. Vorzugsweise ist zwischen dem minimalen Innendurchmesser des Rückhaltekragens und dem Nenn-Außendurchmesser der ungequollenen Kraftstoffleitung eine Passung, vorzugsweise eine Presspassung, ausgebildet. Beispielsweise beträgt eine Abstand b zwischen dem minimalen Innendurchmesser des Rückhaltekragens und dem Außendurchmesser D des Rohransatzes 0,01 ≤ b/D ≤ 0,20, insbesondere 0,02 ≤ b/D ≤ 0,10, vorzugsweise 0,05 ≤ b/D ≤ 0,08 und besonders bevorzugt 0,06 ≤ b/D ≤ 0,07. Je nach Wandstärke der anzuschließenden Kraftstoffleitung und/oder des Aufquellvermögens der Kraftstoffleitung können jedoch auch deutlich andere Werte für b/D ausgewählt sein.
Insbesondere weist der Rückhaltekragen ein zum Rohransatz weisendes verformbares äußeres Dichtelement, insbesondere Dichtring, zum radial äußeren Anliegen an der, insbesondere ungequollenen, Kraftstoffleitung auf. Das äußere Dichtelement kann eine ausreichende Dichtwirkung an der Außenseite der Kraftstoffleitung ausbilden, die ein Austreten von gasförmigen Kohlenwasserstoffen verhindern kann. Besonders bevorzugt ist die von dem äußeren Dichtelement bereitstellbare entsprechende Dichtwirkung nur im aufgequollenen Zustand der Kraftstoffleitung erreicht. Dadurch kann die Kraftstoffleitung bei der Montage im ungequollenen Zustand leicht auf den Rohransatz aufgesteckt und in den Rückhaltekragen eingesteckt werden, ohne dass das äußere Dichtelement einen erhöhten Widerstand verursacht. Erst im aufgequollenen Zustand der Kraftstoffleitung wird das äußere Dichtelement mit einer entsprechend hohen Anpresskraft gegen die Außenseite der Kraftstoffleitung gepresst, um die erforderliche Dichtwirkung bereitzustellen. Alternativ kann das äußere Dichtelement bereits im ungequollen Zustand der Kraftstoffleitung die gewünschte Dichtwirkung bereitstellen.
Vorzugsweise weist der Rückhaltekragen eine zum Rohransatz hin geöffnete umlaufende Aufnahmenut zur Aufnahme des äußeren Dichtelements auf. Das äußere Dichtelement kann aus einem zum Rückhaltekragen verschiedenen Material, beispielsweise einem gummielastischen Material hergestellt sein. Durch die Aufnahmenut kann das äußere Dichtelement soweit in der Aufnahmenut eingesetzt sein, dass das äußere Dichtelement bei der Montage der Kraftstoffleitung nicht in axialer Richtung von einer Stirnseite der Kraftstoffleitung mitgenommen wird. Das äußere Dichtelement kann dadurch sicher an der beabsichtigten axialen Stelle des Rückhaltekragens positioniert werden und dort verbleiben.
Besonders bevorzugt ist durch das äußere Dichtelement der geringste Innendurchmesser des Rückhaltekragens ausgebildet. Wenn die Kraftstoffleitung aufquillt, werden dadurch im Bereich des äußeren Dichtelements die höchste Anpresskraft und damit die beste Dichtwirkung erreicht. Zudem kann sich das äußere Dichtelement in das Material der aufgequollenen Kraftstoffleitung eingraben, wodurch sich im aufgequollen Zustand der Kraftstoffleitung ein entsprechend festerer Verbund ergibt.
Insbesondere weist der Rückhaltekragen eine Einführfase zum Einführen der Kraftstoffleitung zwischen den Rohransatz und den Rückhaltekragen auf. Die Kraftstoffleitung kann dadurch leichter in den Rückhaltekragen eingesteckt werden. Zudem kann dadurch das äußere Dichtelement leicht an der Stelle des geringsten Innendurchmessers des Rückhaltekragens vorgesehen werden.
Vorzugsweise weist der Rohransatz ein nach radial außen weisendes, insbesondere als Tannenbaumprofil ausgestaltetes, Rastprofil zum Eingraben in das Material der Kraftstoffleitung auf. Dadurch kann ein axiales Abrutschen der Kraftstoffleitung von dem Rohransatz, insbesondere bei einem erhöhten Druck des Kraftstoffs vermieden werden.
Besonders bevorzugt ist das Rastprofil zu einem von dem Rückhaltekragen in radialer Richtung überdeckten Teilbereich des Rohransatzes in axialer Richtung versetzt ausgebildet. Dadurch kann vermieden werden, dass die Kraftstoffleitung radial innerhalb des Rückhaltekragens von dem Rastprofil nach radial außen gedrückt wird. Dadurch ist das Einstecken der Kraftstoffleitung in den Rückhaltekragen erleichtert oder bei einer entsprechend engen vorgesehenen Passung sogar überhaupt erst ermöglicht.
Insbesondere weist der Rohransatz ein zum Rückhaltekragen weisendes verformbares inneres Dichtelement, insbesondere Dichtring, zum radial inneren Anliegen an der Kraftstoffleitung auf. Dadurch kann auch im ungequollenen Zustand der Kraftstoffleitung eine ausreichende Dichtheit zwischen dem Kupplungselement des Rohrverbinders und der Kraftstoffleitung ausgebildet werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Rohrverbindungssystem zur Kraftstoffversorgung eines Kraftfahrzeugmotors, mit einem Rohrverbinder, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, und einer aus einem Polyolefin, insbesondere Polyethylen, hergestellten Kraftstoffleitung, wobei die Kraftstoffleitung zwischen dem Rohransatz des Rohrverbinders und dem Rückhaltekragen des Rohrverbinders eingesteckt ist. Durch den Rückhaltekragen des Rohrverbinders kann ein radiales Abheben der Kraftstoffleitung von dem Rohransatz bei einem Aufquellen der Kraftstoffleitung durch den geförderten Kraftstoff vermieden werden, so dass ein geringer Austritt von Kohlenwasserstoffen aus einer Kraftstoffversorgung eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
Insbesondere ist der Rückhaltekragen, insbesondere das äußere Dichtelement, in das Material der ungequollenen und/oder gequollenen Kraftstoffleitung teilweise eingegraben. Der Rückhaltekragen kann dadurch mit einem festen und/oder verformbaren Teil in das Material der Kraftstoffleitung eingreifen, wodurch ein Abrutschen der Kraftstoffleitung von dem Kupplungselement vermieden werden kann.
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 eines Rohrverbinders und
2: eine schematische Schnittansicht eines Rohrverbindersystems mit dem Rohrverbinder aus 1.
Der in 1 dargestellte Rohrverbinder 10 weist ein metallisches Kupplungselement 12 auf, das beispielweise aus einem, insbesondere rostfreien, (Edel-)Stahl hergestellt ist. Das Kupplungselement 12 weist einen abstehenden Rohransatz 14 auf, der über ein als Tannenbaumprofil ausgestaltetes Rastprofil 16 mit einer aus PE hergestellten rohrförmigen Kraftstoffleitung 18 verbunden werden kann, indem sich beispielsweise das härtere Rastprofil 16 in das weichere Material der Kraftstoffleitung 18 eingräbt. Am freien Ende des Rohransatzes 14 ist eine nach radial außen geöffnete umlaufende Dichtnut 20 vorgesehen, in der ein als O-Dichtring ausgestaltetes inneres Dichtelement 22 eingesetzt ist, um die Kraftstoffleitung 18 gegenüber dem Rohransatz 14 abzudichten.
Im Wesentlichen koaxial zum Rohransatz 14 ist von dem Kupplungselement 12 ein Rückhaltekragen 24 ausgebildet, dessen Erstreckung in axialer Richtung deutlich geringer als die axiale Erstreckung des Rohransatzes 14 ist. Der Rückhaltekragen 24 und der Rohransatz 14 bilden zusammen mit einem den Rückhaltekragen 24 mit den Rohransatz 14 verbindenden Endanschlag 26 eine Aufnahmetasche 28 aus, in welche die Kraftstoffleitung 18 über eine von dem Rückhaltekragen 24 ausgebildete Einführungsfase 30 eingesteckt werden kann. Die axiale Erstreckung des Rückhaltekragens 24 sowie der radiale Abstand des Rückhaltekragens 24 zum Rohransatz 14 ist derart gewählt, dass ein Aufquellen der Kraftstoffleitung 18 von dem Rückhaltekragen 24 blockiert werden kann, bevor eine ausreichende Dichtwirkung zwischen dem Rohransatz 14 und der Kraftstoffleitung 18 verloren geht. Falls die Dichtwirkung des inneren Dichtelements 20 im aufgequollenen Zustand der Kraftstoffleitung 18 nicht ausreichend sein sollte, wird zumindest im Bereich des Rückhaltekragens 24 eine ausreichende Dichtwirkung vorgesehen. Der Rückhaltekragen 24 kann hierzu ein an der Außenseite der Kraftstoffleitung anliegendes als O-Dichtring ausgestaltetes äußeres Dichtelement 32 aufweisen, das in einer nach radial innen geöffneten umlaufenden Aufnahmenut 34 des Rückhaltekragens 24 eingesetzt ist. Der minimale Innendurchmesser des Rückhaltekragens 24 kann durch das äußere Dichtelement 32 ausgebildet sein.
Wie bei dem in 2 dargestellten Rohrverbindungssystem 42 gezeigt, kann sich der Rückhaltekragen 24, insbesondere das äußere Dichtelement 32 des Rückhaltekragens 24, in das Material der aufgequollenen Kraftstoffleitung 18 etwas eingraben, wodurch eine hohe Dichtheit und ein nur schwer lösbarer Verbund erreicht wird. Zudem kann das Kupplungselement 12 an dem von der Kraftstoffleitung 18 weg weisenden Ende mit einer weiteren Kraftstoffleitung 36 einer Kraftstoffversorgung für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs verbunden werden. Hierzu kann das Kupplungselement 12 beispielsweise in die weiteren Kraftstoffleitung 36 eingesteckt werden. Das Kupplungselement 12 kann hierzu mindestens eine umlaufende Nut 38 aufweisen, in der jeweils ein beispielsweise als O-Dichtring ausgestaltetes weiteres Dichtelement 40 des Rohrverbinders 10 eingesetzt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 9408147 U1 [0002]

Claims

Rohrverbinder zum Anschließen einer Kraftstoffleitung (18) einer Kraftstoffversorgung für ein Kraftfahrzeugmotor eines Kraftfahrzeugs, mit einem aus einem metallischen Material hergestellten Kupplungselement (12) zur Verbindung mit der aus einem Kunststoff hergestellten Kraftstoffleitung (18), wobei das Kupplungselement (12) einen Rohransatz (14) zum klemmenden Einstecken in die Kraftstoffleitung (18) und einen Rückhaltekragen (24) zum radial äußeren Umgreifen der Kraftstoffleitung (18) aufweist, wobei die Erstreckung des Rückhaltekragens (24) in axialer Richtung und der radiale Abstand des Rückhaltekragens (224) zum Rohransatz (14) zum Begrenzen eines Aufquellen der Kraftstoffleitung (18) gewählt ist.
Rohrverbinder nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Rückhaltekragen (24) ein zum Rohransatz (14) weisendes verformbares äußeres Dichtelement (32), insbesondere Dichtring, zum radial äußeren Anliegen an der, insbesondere ungequollenen, Kraftstoffleitung (18) aufweist.
Rohrverbinder nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Rückhaltekragen (24) eine zum Rohransatz (14) hin geöffnete umlaufende Aufnahmenut (34) zur Aufnahme des äußeren Dichtelements (32) aufweist.
Rohrverbinder nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass durch das äußere Dichtelement (32) der geringste Innendurchmesser des Rückhaltekragens (24) ausgebildet ist.
Rohrverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Rückhaltekragen (24) eine Einführfase (30) zum Einführen der Kraftstoffleitung (18) zwischen den Rohransatz (14) und den Rückhaltekragen (24) aufweist.
Rohrverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Rohransatz (14) ein nach radial außen weisendes, insbesondere als Tannenbaumprofil ausgestaltetes, Rastprofil (16) zum Eingraben in das Material der Kraftstoffleitung (18) aufweist.
Rohrverbinder nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Rastprofil (16) zu einem von dem Rückhaltekragen (24) in radialer Richtung überdeckten Teilbereich des Rohransatzes (14) in axialer Richtung versetzt ausgebildet ist.
Rohrverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Rohransatz (14) ein zum Rückhaltekragen (24) weisendes verformbares inneres Dichtelement (22), insbesondere Dichtring, zum radial inneren Anliegen an der Kraftstoffleitung (18) aufweist.
Rohrverbindungssystem zur Kraftstoffversorgung eines Kraftfahrzeugmotors, mit einem Rohrverbinder (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einer aus einem Polyolefin, insbesondere Polyethylen, hergestellten Kraftstoffleitung (18), wobei die Kraftstoffleitung (18) zwischen dem Rohransatz (14) des Rohrverbinders (10) und dem Rückhaltekragen (24) des Rohrverbinders (10) eingesteckt ist.
Rohrverbindungssystem nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Rückhaltekragen (24), insbesondere das äußere Dichtelement (32), in das Material der ungequollenen und/oder gequollenen Kraftstoffleitung (18) teilweise eingegraben ist.