BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft eine Blockverbindungsanordnung für eine Kälteanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem ersten Blockelement, das einen ersten Käl temittelleitungsabschnitt aufweist, und mit einem zweiten Blockelement, das einen zweiten Kältemittelleitungsabschnitt aufweist, wobei der erste Kältemit- telleitungsabschnitt und der zweite Kältemittelleitungsabschnitt unter Zwi- schenlage von wenigstens einem Dichtungselement miteinander verbindbar oder verbunden sind.

Bei Kälteanlagen, die mit dem Kältemittel R744 (Kohlendioxid CO2) betrieben werden, hat sich gezeigt, dass aufgrund der hohen Drücke und Temperatu- ren eine robuste Verbindungstechnik erforderlich ist, um verschiedene Kom- ponenten der Kälteanlage dicht miteinander verbinden zu können. Es ist ferner bekannt, dass das Kältemittel R744 in Elastomere (Kunststoffe) dif fundieren kann, die verbreitet als Material für Dichtungselemente verwendet werden. Entsprechend werden in solchen Kälteanlagen regelmäßig metalli sche Flachdichtungen eingesetzt.

Es hat sich gezeigt, dass bei solchen Kälteanlagen das Problem auftritt, dass die Dichtigkeit durch leichtes Verdrehen unter Einwirkung von Querkräften oder Torsion verschlechtert werden kann, insbesondere, wenn Kältemittellei- tungsabschnitte nicht mehr exakt zueinander und zu dem dazwischen ange- ordneten Dichtungselement ausgerichtet sind. Es kann beispielsweise vor- kommen, dass eine ringförmige Flachdichtung leicht exzentrisch zwischen den Kältemittelleitungsabschnitten zu liegen kommt, wodurch unerwünschte Leckagen im Kältemittelkreis entstehen können. Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Blockverbindungsanordnung bereitzustellen, bei der das Auftreten von Le- ckagen im Kältemittelkreislauf aufgrund von externen Krafteinwirkungen re- duziert oder verhindert werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Blockverbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , durch eine Kälteanlage mit den Merkma- len des Patentanspruchs 11 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiter- bildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Vorgeschlagen wird also eine Blockverbindungsanordnung für eine Kältean- lage eines Kraftfahrzeugs mit einem ersten Blockelement, das einen ersten Kältemittelleitungsabschnitt aufweist, und mit einem zweiten Blockelement, das einen zweiten Kältemittelleitungsabschnitt aufweist, wobei der erste Käl- temittelleitungsabschnitt und der zweite Kältemittelleitungsabschnitt unter Zwischenlage von wenigstens einem Dichtungselement miteinander verbind- bar oder verbunden sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Blockverbindungs- anordnung wenigstens einen Verbindungsstift aufweist, der in einer Stiftauf- nahme aufnehmbar oder aufgenommen ist, wobei die Stiftaufnahme einen ersten Stiftaufnahmeabschnitt in dem ersten Blockelement und einen zweiten Stiftaufnahmeabschnitt in dem zweiten Blockelement aufweist, derart dass im verbundenen Zustand der Blockelemente der Verbindungsstift in dem ers- ten Stiftaufnahmeabschnitt und dem zweiten Stiftaufnahmeabschnitt aufge- nommen ist.

Das Vorsehen eines solchen Verbindungsstifts, der sowohl in dem ersten Blockelement als auch in dem zweiten Blockelement aufgenommen ist, er- möglicht eine verdrehsichere Verbindung zwischen den beiden Blockelemen- ten. Der Verbindungsstift kann Querkräfte oder/und Torsionskräfte aufneh- men, die auf die Blockverbindungsanordnung wirken. Insbesondere wird durch den Verbindungsstift verhindert, dass sich die beiden Blockelemente im Bereich der Kältemittelleitungsabschnitte relativ zueinander bewegen oder verschieben, so dass im Bereich des Dichtungselements bzw. des Über- gangs von dem ersten Blockelement zu dem zweiten Blockelement der Leckagebildung entgegengewirkt werden kann.

Mit anderen Worten kann eine Relativbewegung der beiden Blockelemente vor oder beim Fixieren bzw. Verschrauben reduziert oder sogar ausge- schlossen werden. Ferner wird durch die eingeschränkte oder verhinderte Relativbewegung der beiden Blockelemente auch ein Verrutschen bzw. eine Positionsänderung der Flachdichtung reduziert oder sogar verhindert wer- den, die zwischen den beiden Blockelementen angeordnet ist. Durch das Vorsehen des wenigstens einen Verbindungsstifts ist das Herstellen einer dichten Verbindung zwischen den Blockelemente sicherer zu erreichen. Fer- ner kann durch das Vorsehen von wenigstens einem Verbindungsstift auch eine korrekte relative Positionierung der beiden Blockelemente zueinander beibehalten werden für den unwahrscheinlich Fall, dass die Verschraubung nicht ausreichend fest angezogen sein sollte. Insoweit kann auch bei einer nicht korrekt festgezogenen Schraubverbindung eine ausreichende Stabili sierung der beiden Blockelemente zueinander erreicht werden.

Um eine ausreichende Stabilität zu gewährleisten kann der Verbindungsstift aus Metall hergestellt sein. Insbesondere kann er auch aus einem härteren Metall hergestellt sein als die Blockelemente, in denen er aufgenommen ist. Die Blockelemente können beispielsweise aus Aluminium oder einem Alumi- niumlegierung hergestellt sein, wohingegen der Verbindungsstift aus einem Stahl oder einer Stahllegierung hergestellt sein kann.

Für eine einfache Herstellung kann der Verbindungsstift im Querschnitt ein kreisförmiges Profil aufweisen. Alternativ kann der Verbindungsstift im Quer- schnitt ein ovales oder ellipsenförmiges oder vieleckiges Profil aufweisen. Um eine nahezu spielfreie Aufnahme des Verbindungsstifts in den Blockele- menten zu ermöglichen, kann die Stiftaufnahme eine zum Querschnittsprofil des Verbindungsstifts passende Form aufweisen.

Während ein kreisförmiges Profil von Verbindungsstift und Stiftaufnahme den Einbau vereinfacht, kann durch andere geometrische Profilformen von Ver- bindungsstift und Stiftaufnahme eine verbesserte genaue Ausrichtung der Blockelemente zueinander erreicht werden.

Die Blockverbindungsanordnung kann zwei Verbindungsstifte und zwei zu- geordnete Stiftaufnahmen aufweisen, in denen jeweils ein Verbindungsstift aufnehmbar oder aufgenommen ist. Hierdurch wird die Sicherung gegen Verdrehung der beiden Blockelemente zueinander noch verstärkt bzw. ver- bessert.

Die Blockverbindungsanordnung kann eine Schraubverbindungsanordnung aufweisen mit einer Schraube, durch die das erste Blockelement und das zweite Blockelement gegeneinander verspannbar oder verspannt sind, wobei zwischen einem Schraubenkopf oder einer Mutter der Schraubverbindungs- anordnung und einer Außenseite des ersten Blockelements oder einer Au- ßenseite des zweiten Blockelements eine zum Schraubenkopf oder zur Mut- ter hin konvex gewölbte, elastische Unterlegscheibe aufgenommen ist. Die Unterlegscheibe kann aus einem Metall oder einer Metalllegierung herge- stellt sein.

Dabei kann die Schraubverbindungsanordnung derart ausgelegt sein, dass das Verschraubmoment im verbundenen Zustand der Blockelemente von 10Nm bis 20Nm beträgt, insbesondere von 12Nm bis 18Nm.

Die Unterlegscheibe kann derart ausgeführt sein, dass sie im verbundenen Zustand der Blockelemente nur elastisch verformt ist.

Durch die konvex und elastisch ausgebildete Unterlegscheibe kann eine dauerhafte Spannkraft auf die miteinander verbundenen bzw. verspannten Blockelemente ausgeübt werden. Ferner kann hierdurch über die Lebens- dauer der Schraubverbindungsanordnung bzw. der Unterlegscheibe ein Setzverhalten ausgeglichen werden.

Das Dichtungselement der Blockverbindungsanordnung ist vorzugsweise als metallische Flachdichtung ausgebildet. Die metallische Flachdichtung kann auch eine die Dichtwirkung verbessernde Beschichtung oder Oberflächen- behandlung aufweisen. Die Flachdichtung kann eine abdichtende Beschich- tung aufweisen, insbesondere kann sie eine Beschichtung aus einem Elastomer aufweisen, wodurch die Abdichtung verbessert werden kann. Wenn die Flachdichtung mit einem Elastomer beschichtet ist, lässt sie sich aufgrund der wirkenden Reibungskräfte weniger leicht relativ zu denBlo- ckelementen bewegen verglichen mit einer rein metallischen Flachdichtung, die an den ebenfalls metallischen Blockelementen anliegt. Eine mit Elasto- mer beschichtete Flachdichtung in Kombination mit wenigstens einem Ver- bindungsstift kann daher zu einer verbesserten Relativpositionierung von Flachdichtung und Blockelementen sowie zu einer gesicherten und verbes- serten Dichtungswirkung führen.

Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer oben beschriebenen Blockverbindungs- anordnung. Dabei kann das in der Kälteanlage zirkulierende Kältemittel R744 (Kohlendioxid) sein.

Ferner wird die Aufgabe auch gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einer sol- chen Kälteanlage.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Aus- führungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine vereinfachte und schematische Schnittansicht einer Blockver- bindungsanordnung für eine Kälteanlage, wobei die Schnittansicht entsprechend der Schnittlinie l-l der Figuren 2A und 2B gezeigt ist;

Fig. 2 in den Teilfiguren A) und B) jeweilige teilgeschnittene Draufsichten auf ein erstes Blockelement bzw. ein zweites Blockelement der Blockverbindungsanordnung der Fig. 1 etwa entsprechend den Linien A-A bzw. B-B der Fig. 1. In Fig. 1 ist schematisch und vereinfacht ein Blockverbindungsanordnung 10 dargestellt. Die Blockverbindungsanordnung 10 umfasst ein erstes Blo- ckelement 12, das aufgrund der zeichnerischen Darstellung auch als oberes Blockelement bezeichnet werden kann. Ferner umfasst die Blockverbin- dungsanordnung 10 ein zweites Blockelement 14, das aufgrund der zeichne- rischen Darstellung auch als unteres Blockelement bezeichnet werden kann. Die beiden Blockelemente 12, 14 sind in einem voneinander entfernten Zu stand gezeigt, um die einzelnen Elemente besser darstellen und erklären zu können. Es ist selbstverständlich, dass die beiden Blockelemente 12, 14 be- zogen auf die Darstellung der Fig. 1 in vertikaler Richtung aufeinander zu bewegt werden könnten, um einen verbundenen bzw. zusammengesetzten Zustand der Blockverbindunganordnung 10 zu erreichen bzw. zu zeigen.

In dem ersten Blockelement 12 ist ein erste Kältemittelleitungsabschnitt 16 vorgesehen. Das zweite Blockelement 14 weist einen zweiten Kältemittellei- tungsabschnitt 18 auf. Das erste Blockelement 12 weist einen im Bereich des ersten Kältemittelleitungsabschnitts 16 ausgebildeten Kopplungsvorsprung 20 auf. Der Kopplungsvorsprung 20 ist in eine entsprechend ausgebildete Kopplungsaufnahme 22 einführbar, die an dem zweiten Blockelement 14 ausgebildet ist.

Um bei der Verbindung der beiden Blockelemente 12, 14 bzw. der beiden Kältemittelleitungsabschnitte 16, 18 eine dichte Kältemittelleitung bereitzu- stellen ist zwischen den beiden Kältemittelleitungsabschnitten 16, 18 ein Dichtungselement 24 vorgesehen. Das Dichtungselement 24 ist hier als ring- förmige Flachdichtung ausgeführt, insbesondere als metallische Flachdich- tung. Das Dichtungselement 24 kann durch eine optionale Verliersicherung 26 beispielsweise an dem ersten Blockelement 12 gehalten sein. Flierzu weist die Verliersicherung 26 im Bereich des Dichtungselement 24 einen ra- dialen Vorsprung 28 auf, auf dem das Dichtungselement 24 aufliegen kann, wenn das erste Blockelement 12 von dem zweiten Blockelement 14 entfernt wird. Beim Zusammensetzen der beiden Blockelemente 12, 14 wird der radi ale Vorsprung 28 der Verliersicherung 26 in einer nutartigen Vertiefung 30 bzw. Ringnut aufgenommen, die in dem zweiten Blockelement 14 ausgebil- det ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass das Dichtungselement 24 in direk- tem Kontakt mit den beiden Blockelementen 12, 14 steht, um die Verbindung der beiden Kältemittelleitungsabschnitte 16, 18 zuverlässig abzudichten.

Die beiden Blockelemente 12, 14 werden mittels einer Schraubverbindungs- anordnung 32 miteinander verbunden bzw. gegeneinander verspannt. Die Schraubverbindungsanordnung 32 umfasst eine Schraube 34, deren Schaft 36 durch entsprechende Öffnungen 38 in den Blockelementen 12, 14 geführt ist. Im dargestellten Beispiel weist die Schraube 34 einen Schraubenkopf 40 auf. Der Schraubenkopf 40 ist hier beispielhaft an der Außenseite 42 des ersten Blockelements 12 vorgesehen.

Zwischen dem Schraubenkopf 40 und der Außenseite 42 des ersten Blo- ckelements 12 ist eine Unterlegscheibe 44 angeordnet. Die Unterlegscheibe 44 ist gewölbt bzw. gebogen ausgebildet, insbesondere ist sie in Richtung des Schraubenkopfes 40 konvex ausgebildet. Die Unterlegscheibe 44 ist elastisch ausgebildet und unterliegt im verbundenen Zustand der beiden Blo- ckelemente 12, 14, also im angezogenen Zustand der Schraubverbindungs- anordnung 32, lediglich elastischen Verformungen, aber keinen plastischen Verformungen. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Blockelemente 12, 14 dauerhaft mit ausreichender Kraft gegeneinander verspannt sind.

Die dargestellte Schraubverbindungsanordnung 32 kann auf der Seite des zweiten Blockelements 14 auch eine mit der Schraube 34 bzw. deren Schaft 36 verbundene oder verbindbare Mutter (nicht dargestellt) aufweisen. In ei- nem solchen Falle wäre der Schraubenschaft 36 etwas länger und würde an einer Außenseite 43 des zweiten Blockelements 14 anliegen. Die Schrau- benverbindungsanordnung kann also auch als Schrauben-Mutter-Verbindung ausgeführt sein. In einem solchen Falle könnte die hier beim Schraubenkopf 40 dargestellte Unterlegscheibe 44 auch zwischen der nicht dargestellten Mutter und der Außenseite 43 des zweiten Blockelements 14 angeordnet sein. Alternativ zu einer Schraube kann auch ein durchgängiger Stehbolzen zum Einsatz kommen, der an der Außenseite 43 des zweiten Blockelements 14 über eine Mutter verschraubt werden kann. Ganz allgemein wird darauf hingewiesen, dass mit dem Begriff Schraubverbindungsanordnung jede Art der Verbindung der beiden Blockelemente umfasst sein soll, bei der die Fi- xierung der Blockelemente aneinander mittels eines Gewindeeingriffs von zwei Komponenten, wie etwa Schraube/Bolzen mit Mutter, Schraube in ei- nem Innengwinde von einem (oder beiden) Blockelement(en) erfolgt.

Da bei Dichtungselementen 24 in Form einer Flachdichtung auch geringfügi- ge Verdrehungen oder Querverschiebungen der beiden Blockelemente 12, 14 zueinander zu Leckagen im Kältemittelkreislauf führen können, weist die Blockverbindunganordnung wenigstens einen Verbindungsstift 46 auf. Der Verbindungsstift 46 ist bevorzugt aus einem stabilen Material, insbesondere aus Metall hergestellt. Im ersten Blockelement 12 ist ein erster Stiftaufnah- meabschnitt 48 ausgebildet. Das zweite Blockelement 14 weist einen zwei- ten Stiftaufnahmeabschnitt 50 auf. Die beiden Stiftaufnahmeabschnitte 48, 50 bilden gemeinsam eine Stiftaufnahme 52, in welcher der Verbindungsstift 46 im zusammengesetzten Zustand der beiden Blockelemente 12, 14 aufge- nommen ist.

Der Verbindungsstift 46 dient im zusammengesetzten Zustand der Blockver- bindungsanordnung 10 als Sicherungselement, durch das relative Bewegun- gen bzw. Verschiebungen der beiden Blockelemente 12, 14 zueinander ein- geschränkt bzw. verhindert sind. Somit kann Querverschiebungen oder Ver- drehungen der beiden Blockelemente 12, 14 zueinander entgegen gewirkt werden, so dass im Bereich des Dichtungselements 24 Leckagen vermieden werden können.

Die Schraubverbindungsanordnung 32 mit der elastischen Unterlegscheibe 44 und der Verbindungsstift 46, der in beiden Blockelementen 12, 14 aufge- nommen ist, dienen sowohl einzeln, aber auch in Kombination einer verbes- serten Verbindung und zuverlässigeren Abdichtung der Blockelemente 12, 14.

Fig. 2 zeigt in der Teilfigur A) eine vereinfachte und schematische Draufsicht auf die Außenseite 42 des ersten Blockelements 12, etwa entsprechend der Linie A-A der Fig. 1 . In dieser Darstellung sind ersichtlich: der erste Kältemit- telleitungsabschnitt 16, die Schraube 34 bzw. deren Schraubenschaft 36 und die elastische Unterlegschiebe 46. Ferner ist gestrichelt auch die Lage des ersten Stiftaufnahmeabschnitts 48 gezeigt. Die Ausgestaltung bzw. Ausprä- gung des Schraubenkopfes 40 kann in unterschiedlicher Weise wie bei spielsweise Torx, Sechskant oder Innensechskant (Inbus) ausgebildet sein.

In der Fig. 2B ist eine vereinfachte und schematische Draufsicht auf das zweite Blockelements 14 gezeigt, etwa entsprechend der Linie B-B der Fig. 1. In dieser Darstellung sind ersichtlich: der zweite Kältemittelleitungsab- schnitt 18, die Kopplungsaufnahme 22, die Ringnut 30, und die Schraube 34 bzw. deren Schraubenschaft 36. Der Verbindungsstift 46 ist in dem zweiten Stiftaufnahmeabschnitt 50 aufgenommen gezeigt.

In den Figuren 2A und 2B sind rein beispielhaft und als mögliche Ausgestal- tung der Blockverbindungsanordnung 10 weitere Stiftaufnahmeabschnitte 48a, 48b bzw. 50a, 50b dargestellt. Durch diese weiteren Stiftaufnahmen 52a, 52b soll verdeutlicht werden, dass einerseits mehrere Verbindungsstifte 46, 46a, 46b für eine Blockverbindungsanordnung 10 eingesetzt werden können, und dass andererseits die Lage der Stiftaufnahmen 52a, 52b im Wesentlichen frei wählbar ist. Eine mögliche Ausgestaltung der Blockverbin- dungsanordnung 10 umfasst eine oder zwei Stiftaufnahmen, in denen ein jeweiliger Verbindungsstift aufgenommen ist.

Der Verbindungstift 46 und die zugehörigen Stiftaufnahmeabschnitte 48, 50 bzw. die zugehörige Stiftaufnahme 52 weisen in den gezeigten Beispielen ein kreisförmiges Schnittprofil auf. Es wird darauf hingewiesen, dass auch andere Querschnittsprofile möglich sind, etwa oval, ellipsenförmig oder viel- eckig. Rein beispielhaft sind ein sechseckiger Verbindungsstift 46c und ent- sprechende Stiftaufnahmeabschnitte 48c, 50c in Fig. 2 gestrichelt angedeu- tet.

Der Verbindungstift 46 bzw. mehrere Verbindungstifte 46, 46a, 46b, 46c können auch als eine Art Codierung verwendet werden, insbesondere durch deren Anordnung an zu verbindenden Blockelementen 12, 14. Hierdurch wird sichergestellt, dass lediglich Blockelemente 12, 14 miteinander zusam- mengebaut bzw. verbunden werden, die auch zusammenpassen bzw. deren Stiftaufnahmeabschnitte 48, 50 fluchtend zueinander angeordnet sind bzw. angeordnet werden können.

Die Verbindungsstifte 46 können für den Zusammenbau von Blockelementen 12, 14 jeweils in einem der Blockelemente, beispielsweise im zweiten Blo- ckelement 14, insbesondere in dessen Stiftaufnahmeabschnitt 50, vormon- tiert sein. Somit ist sichergestellt, dass mit dem zweiten Blockelement 14, in dem bereits ein Verbindungsstift 46 angeordnet ist, nur ein erstes Blockele- ment 12 verbunden wird, das einen korrespondierenden Stiftaufnahmeab- schnitt 48 aufweist, in den der Verbindungstift 46 beim Zusammenbau ein- führbar ist.

Die hier gezeigte Blockverbindungsanordnung kommt insbesondere in Kälte- anlagen zum Einsatz, die mit dem Kältemittel R744 (Kohlendioxid) unter ho- hem Druck und bei hohen Temperaturen betrieben werden. Derartige Kälte- anlagen können insbesondere in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Der Einsatz der oben beschriebenen Blockverbindungsanordnung ist aber nicht auf Kälteanlagen mit dem Kältemittel R744 beschränkt. Vielmehr kann mit der Blockverbindungsanordnung auch bei Kälteanlagen, in denen bekannte Kältemittel mit niedrigen Drucklagen eingesetzt werden, eine Steigerung der Dichtheit gegenüber bislang bekannter Verbindungstechniken erreicht wer- den.