Beschreibung

Anschlussvorrichtung für medienführende, elektrisch beheizbare Schläuche

Die Erfindung betrifft ein Anschlussvorrichtung für medienführende, elektrisch beheizbare Schläuche nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Elektrisch beheizbare Schläuche für den Einsatz in Kraftfahrzeugen sind vielfältig bekannt. Das in diesen Schläuchen zwischen zwei Anschlussstellen fließende Medium wird von diesen Schläuchen beheizt.

Ein beheizbarer Schlauch mit wenigstens einem zur Erwärmung eines im Schlauch fließenden Mediums dienenden elektrischen Heizleiter ist beispielsweise aus der DE 102 01 920 Al bekannt, wobei sich der Heizleiter über zumindest einen Teilbereich der Schlauchlänge erstreckt und aus einer metallischen Seele und einer Ummantelung besteht.

Der Heizleiter ist üblicherweise in einer Schicht des Schlauches eingebettet. Bei einem mehrschichtigen Schlauch kann der Heizleiter auch zwischen zwei Schichten angeordnet sein. Die Enden des Heizleiters sind freigelegt, um sie an eine zum Betreiben des Heizleiters erforderliche Spannungsquelle anschließen zu können. üblicherweise sind die freigelegten Enden des Heizleiters an einem Ende des Schlauches angeordnet. Es ist aber auch möglich, dass jeweils ein freigelegtes Ende des Heizleiters an einem Ende des Schlauches angeordnet ist.

Die freigelegten Enden des Heizleiters werden mit einem elektrischem Anschluss (Stecker) versehen und dann an eine Spannungsquelle angeschlossen. Da die Spannungsquelle üblicherweise nicht direkt am Schlauch angeordnet ist, müssen die freigelegten Enden des

Heizleiters eine vorgegebene Länge aufweisen, um sie über den Stecker an die Spannungsquelle anschließen zu können.

Aus der EP 1 329 660 Bl ist ein flexibler mehrschichtiger beheizbarer Schlauch mit wenigstens einer Verstärkungsschicht und einer elastomeren Außenschicht sowie einem zur Erwärmung eines im Schlauch fließenden Mediums dienenden elektrischen Heizleiters bekannt. Der Heizleiter erstreckt sich über zumindest einen Teilbereich der Schlauchlänge und besteht aus einer metallischen Seele und einer Ummantelung, wobei der Heizleiter außerhalb der äußeren Lage der Verstärkungsschicht aber unter oder innerhalb der elastomeren Außenschicht eingebettet ist. Um eine einfache und sichere elektrische

Kontaktierung des Heizleiters mit einer Spannungsquelle möglich zu machen, weist die elastomere Außenschicht eine geringere Festigkeit als der Heizleiter auf, die so bemessen ist, dass der Heizleiter durch eine radial nach außen einwirkende Kraft unter Durchtrennen der ursprünglichen oder geschwächten elastomeren Außenschicht aber ohne Schädigung seiner metallischen Seele und seiner Ummantelung freilegbar und unmittelbar mit einem elektrischen Anschluss verbindbar ist. Der Heizleiter verläuft vorzugsweise zumindest in einem Teilbereich der Schlauchlänge wendeiförmig unter oder innerhalb der elastomeren Außenschicht.

Durch die Anordnung des Heizleiters außerhalb der äußeren Lage der Verstärkungsschicht aber unter oder innerhalb der elastomeren Außenschicht lässt sich der Heizleiter ohne Eingriff in die Verstärkungsschicht freilegen. Dieser Vorgang kann im einfachsten Fall mit einer Zange durchgeführt werden, mit der die am stirnseitigen Ende eines Schlauchabschnittes frei zugänglichen Enden des Heizleiters erfasst und radial nach außen gezogen werden. Durch Erhalt der Ummantelung wird hierbei die elektrische Isolation gewahrt, so dass es zu keiner Beeinträchtigung der metallischen Seele durch Korrosion oder Kurzschluß in Folge eindringender Feuchtigkeit kommen kann. Auch die Funktion der elastomeren Außenschicht wird beibehalten, denn die elastomere Außenschicht wird nur in dem unmittelbaren Bereich aufgetrennt, in dem der Heizleiter radial nach außen gezogen wird. Im übrigen Bereich bleibt die elastomere Außenschicht völlig

unbeeinträchtigt. Der Heizleiter kann daher unmittelbar, also ohne zusätzliche Isolierung zu einem elektrischen Anschluss geführt und dort elektrisch verbunden werden.

Nachteilig daran ist, dass die eine vorgegebene Länge aufweisenden freigelegten Enden des Heizleiters ab ihrem Austritt aus dem Schlauch bis zu ihrer Anschlussstelle nahezu vollkommen ungeschützt sind.

Um einen Schutz der freigelegten Enden des Heizleiters über eine vorgegebene Länge ab ihrem Austritt aus dem Schlauch bis zu ihrem Anschluss an ein elektrisches Bauteil (z.B. Spannungsquelle) zu gewährleisten, ist es aus EP 1 610 049 A2 bekannt, ein Rohrstück, auf das Schlauchende aufzustecken. Der Mantel des Rohrstücks ist mit einem im Winkel zur Längsachse des Rohrstücks angeordneten, rohrförmigen Stutzen verbunden, in dem die freigelegten Enden des Heizleiters geführt werden, wobei der Mantel einen Durchlass zum Stutzen aufweist.

Durch diese Ausbildung wird im montierten Zustand des Schlauchverbindungssystems erreicht, dass die am Schlauchende über eine vorgegebene Länge freigelegten Enden des Heizleiters sofort nach ihrem Austritt aus dem Schlauch bis zu ihrem Anschluss an ein elektrisches Bauteil nicht freiliegen, sondern geschützt in dem mit dem Rohrstück verbundenen Stutzen geführt sind. Der Stutzen ist vorzugsweise im montierten Zustand nach Art eines 45°- oder 90°- Winkelstücks ausgebildet. Dadurch können die Enden des Heizleiters zu einem über dem Schlauch angeordneten elektrischen Bauteil geführt werden.

Die beschriebene Technik der beheizbaren Schläuche hat sich bei dem Transport von flüssigen Medien zwischen zwei Anschlussstellen bzw. Anschlussstutzen von Kfz-

Aggregaten wie z.B. Vorratstank, Einspritzeinheit, Pumpe etc., bewährt. In besonderen Einsatzfällen hat es sich aber gezeigt, dass das flüssige Medium in den Schlauchanschlussstutzen der Verbindungsblöcke, die üblicherweise als standardisierte Steckverbinder, insbesondere Schnellsteckverbinder, ausgebildet sind und an den Schlauchenden angeordnet sind, einfrieren kann.

Diese Einfriergefahr ist insbesondere bei Abgasnachbehandlungssystemen zur Verminderung von Stickoxidemissionen einer Brennkraftmaschine der Fall. Dabei wird mit Hilfe der Selectiv-Catalytic-Reduktions-Technologie (SCR) Stickoxid in Luftstickstoff und Wasserdampf umgewandelt. Als Reduktionsmittel wird wässerige Harnstofflösung verwandt, die in einem separaten Vorratsbehälter im Kraftfahrzeug mitgeführt wird. Die wässrige Harnstofflösung wird aus dem Vorratsbehälter über ein Fördermodul bzw. eine Pumpe herausgefördert und einem Dosiermodul zugeführt, von dem die Harnstofflösung dosiert in den Abgasstrom vor dem Katalysator eingespritzt wird. überschüssiges Reduktionsmittel wird von dem Fördermodul über einen Rücklauf zurück in den Vorratsbehälter geleitet.

Zwischen dem Vorratsbehälter, dem Fördermodul und dem Dosiermodul sind Schlauchleitungen zur Förderung des Reduktionsmittels vorhanden. Diese Schlauchleitungen müssen mit den genannten Aggregaten zur Herstellung der Fluidverbindung verbunden werden.

Für die Schlauchanschlüsse an die Aggregate sind die im Automobilbau standardisierten Schnellsteckverbinder an den Schlauchenden einsetzbar, deren Aufnahmeteil an den Aggregaten bauseitig angebracht sind. Die Schnellsteckverbinder (Quick Connectoren) haben den Vorteil einer schnellen Schlauchmontage und sind in vielfältigen

Ausführungsformen bekannt. Am häufigsten sind sie an den Aggregaten als „Vaterteü" ausgebildet und an den Schlauchenden als „Mutterteü", das einen Anschlussstutzen für das Schlauchende aufweist, auf den das Ende des zu verbindenden Schlauchs mediendicht aufgeschoben und befestigt wird.

Die Schlauchleitungen zwischen Vorratsbehälter und der Abgasleitung müssen beheizbar sein, da die Gefahr des Einfrierens der wässrigen Harnstofflösung ab minus 11°C besteht. Es ist bekannt, die Gefahr des Einfrierens durch den Einsatz der bekannten elektrisch beheizbaren Schläuche abzuwenden. Obwohl diese elektrisch beheizbaren Schläuche sich bewährt haben, sind in extremen Anwendungsfällen die Steckverbinder die Schwachstelle

der Abgasbehandlungssysteme hinsichtlich der Einfriergefahr. Die Einfriergefahr in den Steckverbindungen selbst bleibt bestehen.

Um eine Vorrichtung zu schaffen, die einen Einfrierschutz der wässrigen Harnstofflösung auch in den Anschlüssen der Schlauchleitungen an den zu verbindenden Aggregaten ermöglicht, könnten für die Schlauchanschlüsse kühlwasserbeheizbare Verbindungsblöcke verwendet werden, welche derart ausgebildet sind, dass das temperierbare Kühlwasser durch sie durchgespült wird. Dadurch könnten nicht nur die Schläuche, sondern auch die Steckverbinder aufgetaut werden.

Auch wäre der Einsatz von speziellen Schnellsteckverbindern (Quick-Connectoren), die ein separates elektrisches Heizelement (z. B. beheizbares Keramik-Bauteil) aufweisen, denkbar. Nachteilig ist, dass dieses eine sehr teure und aufwendige Lösung ist, die außerdem einen zusätzlichen Elektroanschluss (Stecker) braucht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anschlussvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, durch die der gesamte Leitungszweig, also Schlauch und die Anschlussstellen von Schlauch und der zu verbindenden Aggregate, mit einer durchgehenden direkten Beheizbarkeit ausgestattet ist und die sich durch eine kostengünstige Lösung mit geringem technischen Aufwand auszeichnet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Schlauchanschlüsse können weiterhin mit Standard-Steckverbindern, insbesondere Standard- Schnellsteckverbindern (Quick-Connectoren) ausgestattet werden. Es wird kein zusätzlicher Elektroanschluss notwendig, da der bzw. die im Schlauch vorhandene(n) Heizleiter zum Beheizen auch des Schnellsteckverbinders genommen werden.

Die zylindrische Heizleiteraufhahme sitzt auf einem zylindrischen Gehäusebereich des Schnellsteckverbinders und nimmt in der in die Außenoberfläche eingebrachten Wendelnut die freien Enden des oder der Heizleiter des beheizbaren Schlauches auf.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist über die zylindrische Heizleiteraufnahme eine Schutzhülse koaxial aufgeschoben, die mit der Heizleiteraufnahme verrastbar ist. Durch die mit der Heizleiteraufnahme verrastete Schutzhülse ist der Zusammenbau der Anschlussvorrichtung gegen Verrutschen gesichert. Zudem sind die wendeiförmigen Heizleiter durch die Schutzhülse abgedeckt. Sie ragen nur mit ihren Anschlußenden aus einer stirnseitigen Ausnehmung der Schutzhülse heraus.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Schutzhülse eine stirnseitige, zum Steckverbinder hin offene Ausnehmung auf. Durch diese Ausnehmung ragen der oder die Heizleiter mit ihren Anschlußenden aus der Schutzhülse heraus und können kontaktiert werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Schutzhülse eine von dem Steckverbinder wegweisendes zylindrisches Verlängerungsteil auf, dessen Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des verbundenen beheizbaren Schlauches. Durch dieses zylindrische Verlängerungsteil wird der das

Schlauchende aufnehmende Anschlussstutzen kräftemäßig entlastet. Querkräfte werden direkt in das Steckverbindergehäuse eingeleitet.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die zylindrische Heizleiteraufnahme axiale, nicht durchgehende Schlitze und an ihrem dem Steckverbinder gegenüberliegenden Ende im Innenumfang einen einen Hinterschnitt bildenden Bund auf. Dadurch ist die zylindrische Heizleiteraufnahme im Umfang federnd ausgebildet und kann nach dem Aufschieben mit dem Bund am zylindrischen Gehäusebereich einrasten.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die zylindrische

Heizleiteraufnahme in etwa axial halbzylindrisch offen und als halbschalenförmiges Teil

ausgebildet, dessen Querschnitt sich über einen Kreisbogen von 190° bis 200° erstreckt. Durch diese Ausbildung einer Heizleiteraufnahme kann auch ein standardmäßiger 90°- Steckverbinder beheizt werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Schutzhülse einen kreisbogenförmigen Umfangsquerschnitt von 190° bis 200° auf. Durch eine derartige Schutzhülse können die Heizleiteraufnahmen auch eines 90°-Steckverbinders geschützt werden.

In vorteilhafter Weise ist am Ende der schalenförmig offenen Schutzhülse ein ebenfalls halbschalenförmig offenes Verlängerungsteil rechtwinklig angeordnet. Dieses schalenförmige Teil nimmt vom Schlauch ausgehende Querkräfte auf und leitet sie direkt in das Steckverbindergehäuse.

Durch die beheizbaren Anschlüsse ist der gesamte Leitungszweig, z.B. der

Harnstofflösung von dem Vorratsbehälter bis zur Abgasleitung, mit einer durchgehenden direkten Beheizbarkeit ausgestattet. Eine Kältebrücke innerhalb des Leitungszweiges ist nicht mehr vorhanden.

Anhand der Zeichnung werden nachstehend zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Anschlussvorrichtung mit einem weiblichen Schnellsteckverbinder mit einem Anschlussstutzen zur festen Aufnahme des Endbereichs eines elektrisch beheizbaren Schlauches,

Fig. 2 eine modifizierte Anschlussvorrichtung mit einem weiblichen

Schnellsteckverbinder, dessen Anschlussstutzen zur Aufnahme des Schlauchendes um 90° aus der Vorrichtungsachse angeordnet ist.

Die in Fig.l in fünf Zusammenbauschritten gezeigte Anschlussvorrichtung nimmt das Ende eines elektrisch beheizbaren Schlauches 2 auf. Die mit einem weiblichen Schnellsteckverbinder 6 als Hauptbauteil ausgebildete Anschlussvorrichtung wird nach der erfolgten Konfektion mit dem Schlauchende an einem hier nicht gezeigten Aggregat, z.B. einem Vorratstank, einer Einspritzeinheit, einer Pumpe etc., das als Gegenstück ein männliches Steckverbinderteil bereits bauseitig angebracht aufweist, durch einfaches Aufstecken montiert. Die weibliche Steckkonstruktion ist in der perspektivischen Darstellung nicht sichtbar und liegt entgegengesetzt zum Anschlussstutzen 5.

Der nur mit einem kurzen Abschnitt gezeigte Schlauch 2 wird mit zwei gewendelten Heizleitern 3 und 4, auch oft Heizlitzen genannt, erwärmt, die in den Schlauchaufbau integriert sind. Zum Konfektionieren der hier nicht gezeigten elektrischen Stecker werden am Ende des Schlauches 2 die einzelnen Heizleiter 3 und 4 freigelegt. Dabei werden die beiden Heizleiter 3 und 4 am Schlauchende etwas länger freigelegt als im Fall einer direkt folgenden Steckerkonfektionierung benötigt würde. Das dadurch leiterfreie Schlauchstück wird abgeschnitten.

Dann wird eine zylindrische Heizleiteraufnahme 7 über den Anschlussstutzen 5 des Standard- Schnellsteckverbinders 6 auf einen zylindrischen Bereich 8 des Steckverbindergehäuses geschoben (Schritt 1). Die zylindrische Heizleiteraufnahme 7 ist aufgrund axialer, nicht durchgehender Schlitze 10 im Umfang federnd ausgebildet und rastet nach dem Aufschieben mit einer an einem Ende im Innenumfang ausgebildeten umlaufenden Rippe 12 hinter einen Hinterschnitt bildenden Bund 13 des Schnellsteckverbinders 6 ein.

Danach wird der Schlauch 2 mit seinem Schlauchende auf einen Anschlussstutzen 5 des Steckverbinders 6 geschoben. Ein Pressring 9 wird auf dem Schlauch 2 zum Fixieren desselben auf dem Anschlussstutzen 5 verpresst (Schritt 2).

Die freien Enden der beiden Heizleiter 3 und 4 werden in eine eingängige Wendelnut 11 in der Außenoberfiäche der Heizleiteraufnahme 7 gewendelt (Schritt 3). Die

Heizleiteraufhahme 7 kann auch mit einer mehrgängigen Nutaufhahme für die Heizleiter ausgestattet sein.

Um diesen Aufbau zu fixieren, wird eine gegebenenfalls in einer axialen Ebene geteilte Schutzhülse 15 über die Heizleiteraufnahme 7 geschoben (Schritt 4). Diese Schutzhülse 15 ist so konstruiert, dass sie in die Heizleiteraufnahme 7 mit zwei Rastzungen 16 umfangsmäßig in Ausnehmungen 17 einrastet und somit der Aufbau nicht mehr verrutschen kann (Schritt 5). Die Schutzhülse 15 weist stirnseitig eine zum Steckverbinder hin offene Ausnehmung 18 auf.

Durch die Schutzhülse 15 wird die Beheizung des Steckverbinders 6 durch die Heizleiter 3 und 4 abgedeckt. Die Heizleiter 3 und 4 sind geschützt und isoliert und ragen nur mit ihren Anschlußenden aus der Schutzhülse 15 heraus.

Werden Schläuche mit sehr kleinem Durchmesser verwendet, ist dementsprechend der Anschlussstutzen 5, der als Schlauch- Stutzen ausgebildet ist, sehr dünnwandig und somit sehr zerbrechlich. Unter bestimmten Bedingungen (hohe Querkraft) könnte der Anschlussstutzen 5 am übergang zum Steckverbindergehäuse abbrechen.

Um den Anschlussstutzen 5 kräftemäßig zu entlasten, ist die Schutzhülse 15 um einen zylindrischen Teil 19 verlängert, der einen etwas größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des umfassten Schlauches 2 aufweist. Am anderen Ende liegt der zylindrische Teil der Schutzhülse 15 auf dem Außenumfang der Heizleiteraufnahme 7. Wird der Schlauch 2 belastet, nimmt die Schutzhülse 15 die Querkräfte auf und leitet sie direkt in das Steckverbindergehäuse 6 ein.

Die in Fig. 2 in fünf Zusammenbauschritten gezeigte modifizierte Anschlussvorrichtung nimmt das Ende eines elektrisch beheizbaren Schlauches 2 auf. Gleiche Bauteile wie in Fig. 1 beschrieben, werden nachfolgend mit den gleichen Bezugszahlen versehen.

Der Schlauch 2 wird mit zwei gewendelten Heizleitern 3 und 4 erwärmt, die in den Schlauchaufbau integriert sind. Zum Konfektionieren der hier nicht gezeigten elektrischen Stecker werden am Ende des Schlauches 2 die einzelnen Heizleiter 3 und 4 freigelegt. Dabei werden die beiden Heizleiter 3 und 4 am Schlauchende etwas länger freigelegt als im Fall einer direkt folgenden Steckerkonfektionierung benötigt würde. Das dadurch leiterfreie Schlauchstück wird abgeschnitten.

Der Schlauch 2 wird mit seinem Schlauchende auf einen hier nicht sichtbaren Anschlussstutzen eines 90°- Standard- Schnellsteckverbinders 26 geschoben.

Danach wird ein Pressring 9 auf dem Schlauch 2 zum Fixieren desselben auf dem Anschlussstutzen verpresst.

Dann wird eine Heizleiteraufnahme 27, die umfangsmäßig nicht einen vollen zylindrischen Umfang sondern nur 190° bis 200° umfasst, von oben auf den zylindrischen Bereich 8 des Gehäuses des 90°-Schnellsteckverbinders 26 geschoben.

Die freien Enden der beiden Heizleiter 3 und 4 werden in eine eingängige Wendelnut 11 in der Außenoberfiäche der Heizleiteraufnahme 27 gewendelt. Die Heizleiteraufnahme 27 kann auch mit einer mehrgängigen Nutaufnahme für die Heizleiter 3 und 4 ausgestattet sein.

Um diesen Aufbau zu fixieren, wird eine rechtwinklige Schutzhülse 36 über die Heizleiteraufnahme 27 geschoben und rastet umfangsmäßig mit zwei axialen Rastzungen 31 in die Heizleiteraufnahme 27 ein. über ein Verriegelungselement 32, das von unten in eine Führung 33 am nach unten abgeknickten Schenkel 34 der Schutzhülse 36 eingreift und das in die Schutzhülse 36 in diametral gegenüberliegende Umfangsausnehmungen 35 einrastet, wird die Schutzhülse 36 lageorientiert auf dem Steckverbinder 26 festgehalten.

Werden Schläuche mit sehr kleinem Durchmesser verwendet, ist dementsprechend der Anschlussstutzen, der als Schlauch- Stutzen ausgebildet ist, sehr dünnwandig und somit

sehr zerbrechlich. Unter bestimmten Bedingungen (hohe Querkraft) kann der Anschlussstutzen am übergang zum Gehäuse abbrechen.

Um den Anschlussstutzen kräftemäßig zu entlasten, ist die Schutzhülse 36 um einen halbzylindrisch offenen, schalenförmigen Teil 34 verlängert, der einen etwas größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des umfassten Schlauches 2 aufweist. über die formschlüssige Verbindung der Schutzhülse 36 mit dem Verriegelungselement 32 können Querkräfte aufgenommen werden und direkt in das Steckverbindergehäuse eingeleitet werden.

Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

2 elektrisch beheizbarer Schlauch

3 Heizleiter

4 Heizleiter

5 Anschlussstutzen

6 Steckverbinder 7 Heizleiteraufhahme

8 Zylindrischer Gehäusebereich

9 Pressring

10 Axiale Schlitze

11 Eingängige Wendelnut 12 Umlaufende Rippe

13 Bund, Hinterschnitt

15 Schutzhülse

16 Rastzungen

17 Ausnehmungen 18 Stirnseitige offene Ausnehmung

19 Zylindrischer Teil der Schutzhülse

27 Heizleiteraufnahme

26 90°-Steckverbinder

31 Axiale Rastzungen 32 Verriegelungselement

33 Führung

34 Abgeknickter Schenkel; halbschalenartiges Verlängerungsteil

35 Umfangsausnehmungen

36 Schutzhülse