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Dokumentenidentifikation DE102007012737B4 28.04.2011
Titel Leitungsführung in Kraftfahrzeugen
Anmelder MAN Nutzfahrzeuge AG, 80995 München, DE
Erfinder Wichtrei, Martin, 90522 Oberasbach, DE;
Kalass, Rainer, 91189 Rohr, DE
DE-Anmeldedatum 16.03.2007
DE-Aktenzeichen 102007012737
Offenlegungstag 25.09.2008
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.04.2011
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.04.2011
IPC-Hauptklasse H02G 3/34  (2006.01)  A,  F,  I,  20070316,  B,  H,  DE
IPC-Nebenklasse H02G 3/04  (2006.01)  A,  L,  I,  20070316,  B,  H,  DE
B60R 16/03  (2006.01)  A,  L,  I,  20070316,  B,  H,  DE
H01B 13/012  (2006.01)  A,  L,  I,  20070316,  B,  H,  DE

Beschreibung[de]

Gegenstand der Erfindung ist eine staubdichte und vibrationsresistente Leitungsführung für flexible Leitungen bei stationär oder in Kraftfahrzeugen betriebenen Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung entsprechender Leitungsführungen.

Bei stationär oder in Kraftfahrzeugen betriebenen Brennkraftmaschinen, ist es üblich, flexible Leitungen, wie sie z. B. zur Versorgung der an unterschiedlichen Stellen von Brennkraftmaschine und/oder Kraftfahrzeug angeordneten elektrischen Verbraucher oder zur Übertragung von Steuersignalen zwischen Steuergeräten und Sensoren verwendet werden, zu sich verzweigenden Leitungsbündeln zusammenzufassen. Um die Leitungsbündel, die auch als Kabelbäume bezeichnet werden, vor mechanischen Einflüssen zu schützen, werden diese häufig, zumindest abschnittweise, in flexiblen Wellrohren geführt, wobei an den Enden der Wellrohre Endstücke, Verbinder oder Abzweigungen aus Formteilen angeordnet sind. Sowohl die Wellrohre als auch die Formteile sind zumeist aus Kunststoff gefertigt und umschließen das Leitungsbündel nur lose. Werden stationär oder in Kraftfahrzeugen betriebene Brennkraftmaschinen mit solchen Leitungsführungen in staubbelasteter Umgebung eingesetzt, z. B. in Nutzfahrzeugen auf Baustellen, in Steinbrüchen oder in der Land- und Forstwirtschaft, dringen die Staubpartikel über die Formteile die Wellrohre ein und lagern sich an den Leitungen und den Innenwänden der Wellrohre an. In Folge davon kommt es durch die von der Brennkraftmaschine und/oder dem Kraftfahrzeug verursachten unvermeidlichen Vibrationsbewegungen zum Durchscheuern der Isolationsschicht elektrischer Leitungen oder zum Durchscheuern ganzer Leitungen, wodurch Fehlfunktionen bis hin zum Fahrzeugstillstand eintreten.

In Verbindung mit sich verzweigenden Leitungsbündeln ist es aus der DE 196 00 624 A1 bereits bekannt, die Leitungen des Bündels durch Spritzgussformkörper die in Abständen zueinander insbesondere an Verzweigungen des Leitungsbündels angeordnet sind, in ihrer Lage zueinander zu fixieren, wobei das Material der Spritzgussformkörper Hohlräume in dem fixierten Bereich dichtend ausfüllt. Die Spritzgussformkörper weisen zumindest in Teilbereichen eine Profilierung in Wellen oder Rippenform auf, die mit der Innenkontur von Schutzschläuchen korrespondiert, so dass diese auf die Spritzgussformkörper aufbringbar sind.

Nachteilig bei einer derartigen Anordnung ist einerseits, dass zur Fertigung der Spritzgussformkörper das Leitungsbündel in eine Spritzgussform eingelegt werden muss, andererseits kann ein Schutzschlauch zwischen zwei Spritzgussformkörpern nur montiert werden, wenn dieser zweiteilig oder zumindest längsgeschlitzt ausgeführt ist, wodurch Staub eindringt und die geschilderten Probleme verursacht.

Das Abdichten von Schutzschläuchen lässt sich gemäß der DE 43 21 044 A1 dadurch bewerkstelligen, dass die entlang des Kabelbaums vorgesehenen Spritzgussformkörper auch die Enden der bereits in den Kabelbaum integrierten Schutzschläuche mit umhüllen. Nachteilig ist auch hier, dass der gesamte Kabelbaum in eine Spritzgießvorrichtung eingelegt werden muss, wodurch der aparative Aufwand insbesondere für Kleinserien unverhältnismäßig hoch ist. Entsprechendes trifft auch auf solche Kabelbäume zu, bei denen, wie in der DE 15 15 626 A beispielhaft gezeigt, das gesamte Leitungsbündel in einen Spritzgussformkörper eingebettet ist.

Weiter beschreibt die DE 103 21 526 A1 einen Kabelbaumabschnitt für die Strom- und/oder Signalverbindung von elektrischen Brennkraftmaschinen-Wirkelementen, mit elektrischen Leitern, mit daran angeschlossenen Kontaktteilen, über die die Wirkelemente angeschlossen sind. Es sind Einrichtungen zur elastischen Lagerung der Kontaktteile innerhalb des Abschnitts vorgesehen, wobei die elektrischen Leiter Bestandteil eines Kabelbaums sind und der Kabelbaum in mehreren Wellrohrabschnitten geführt ist wobei zwischen den Wellrohrabschnitten T-förmige Abzweigstücke angeordnet sind und die Abzweigstücke die Kontaktteile halten.

Die WO 00/36 614 A1 beschreibt ein Verfahren zum Schutz einer Fahrzeug-Verkabelung in einem Fahrzeug, wobei die Fahrzeug-Verkabelung, umfassend ein oder mehrere Kabel, in einem Schutzrohr untergebracht ist. Das Verfahren ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass eine Längs-Füll-Element enthaltend ein expandierbares Schaumstoff-Material in das Schutzrohr, angrenzend an die Kabel, in einem im wesentlichen nicht expandierten Zustand eingelegt wird und dass das Füll-Element dann innerhalb des Schutzrohr durch Wärmezufuhr expandiert wird in einer Weise, dass der verbliebene Platz im Schutzrohr zumindest teilweise gefüllt ist. Weiter ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.

Die EP 0 635 921 A1 beschreibt schließlich das Ausschäumen einer Kabeldurchführung.

Ausgehend vom vorstehenden Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Leitungsführung anzugeben, die einfach aufgebaut und ohne aparativen Aufwand fertigbar ist und die das Durchscheuern der in der Leitungsführung geführten Leitungen minimiert. Weiter gehört es zur Aufgabe, ein Verfahren zur Fertigung einer derartigen Leitungsführung anzugeben.

Gelöst wird die Aufgabe hinsichtlich der Leitungsführung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 und hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung der Leitungsführung durch die Merkmale des Anspruches 5, vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Anordnung geht von einer an sich bekannten Leitungsführung bei stationär oder in Kraftfahrzeugen betriebenen Brennkraftmaschinen aus, bei der die Leitungen zu einem sich verzweigenden Leitungsbündel zusammengefasst sind, wobei das Leitungsbündel zumindest abschnittweise in flexiblen, üblicherweise aus Kunststoff gefertigten Wellrohren geführt ist. An den Enden der Wellrohre sind vorgefertigte ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Formteile in Form von Endstücken, Verbindern oder Abzweigungen vorgesehen, die die jeweiligen Wellrohrenden einerseits und das in den jeweiligen Wellrohren geführte Leitungsbündel andererseits lose umschließen.

Um nun bei derartigen Anordnungen das Durchscheuern der in den flexiblen Wellrohren geführten Leitungen zu verhindern, ist vorgesehen, dass die Formteile und/oder die Wellrohre jeweils in den Bereichen in denen die Wellrohre mit den Abzweigungen, Verbindern oder Endstücken verbunden sind und/oder in den Bereichen in denen das in den Wellrohren geführte Leitungsbündel erhöhten Vibrationsbewegungen ausgesetzt ist, mit einer schaumbildenden oder nach dem Aushärten kompakten Masse örtlich begrenzt ausgefüllt sind. Dies erfolgt in vorteilhafter Weise so, dass zwischen den Leitungen und dem jeweiligen Wellrohr in dem sie geführt sind, im wesentlichen keine für Staubpartikel einer vorgebbaren Größe passierbaren Durchgänge verbleiben, so dass Staubpartikel, die bei Bewegungen der Leitungen untereinander bzw. relativ zum Wellrohr ähnlich einem Schleifmittel wirken, sicher ausgeschlossen sind. Weiter wird in den vibrationsbelasteten Bereichen durch die partielle Fixierung der Leitungen relativ zum Wellrohr vorteilhaft erreicht, dass scheuernde Relativbewegungen weitgehend unterbunden werden. Durch das jeweils örtlich begrenzte Ausfüllen der Zwischenräume zwischen Leitungen und Wellrohr bleibt die Flexibilität der Wellrohre und damit der Leitungsführung weitgehend erhalten, was sowohl für die Montage der Leitungsführung als auch für Wartungs- und Reparaturarbeiten an Brennkraftmaschine und/oder Kraftfahrzeug von Vorteil ist.

Zur einfachen Fertigung der Leitungsführung ist es vorteilhaft, an den Formteilen und/oder an den Wellrohren Einfüllöffnungen vorzusehen, über die die schaumbildende oder nach dem Aushärten kompakte Masse einbringbar ist. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, in vorteilhafter Weise die ohnehin vorhandenen Wellrohröffnungen und/oder die vorhandenen Öffnungen an den Formteilen zum Einbringen der schaumbildenden oder nach dem Aushärten kompakten Masse zu nutzen.

Durch Einbringen der schaumbildenden oder nach dem Aushärten kompakten Masse im Stoßbereich zwischen Wellrohrenden und Formteilen werden diese nach dem Aushärten relativ zueinander fixiert, so dass auch hier Relativbewegungen vorteilhaft unterbunden werden.

Für die schaumbildende oder nach dem Aushärten kompakte Masse kommen unterschiedlichste Materialien, z. B. PU-Schaum, Schmelzkleber, Vergussmassen usw. in Frage. Derartige Materialien sind in größer Zahl bekannt und im Handel erhältlich, es wird hierzu insbesondere auch auf den vorstehend genannten Stand der Technik Bezug genommen. Von besonderem Vorteil ist es, wenn Materialien verwendet werden, die nach dem Aushärten dauerelastisch sind.

Die erfindungsgemäße Anordnung lässt sich einfach, ohne apparativen Aufwand und damit vorteilhaft fertigen, indem im ersten Schritt die Leitungen entsprechend ihrer Bestimmung in flexible Wellrohre eingezogen werden. Im nächsten Schritt erfolgt die Montage der Formteile, die aus mittels Schnappverbindungen verbindbaren vorgefertigten Halbschalen bestehen können. Abschließend wird die schaumbildende oder nach dem Aushärten kompakte Masse über an den Formteilen und oder den Wellrohren vorgesehene oder an diesen eigens dafür geschaffene Einfüllöffnungen eingerillt, wobei jeweils so dosiert wird, dass nur ein örtlich begrenzter Teil des Wellrohres bzw. des Formteils nach dem Aushärten der Masse ausgefüllt ist. Unter dem Begriff „Aushärten” wird dabei jede Form des Übergangs von einer flüssigen oder pastösen Masse in einen Schaumkörper oder eine kompakte Masse verstanden, so z. B. auch das Vernetzen von Materialien.

Von besonderem Vorteil bei diesem Verfahren ist es, dass die Formteile bzw. Wellrohre neben ihrer mechanischen Schutzfunktion, die sie für die fertige Leitungsführung haben, im Fertigungsablauf auch die Funktion von Spritzgießformen für die schaumbildende oder nach dem Aushärten kompakte Masse übernehmen, so dass weder ein Einlegen des Leitungsbündels in eine Spritzgießform noch ein Entformen der gegossenen Formkörper notwendig ist.

Zum Einbringen der schaumbildenden oder nach dem Aushärten kompakten Masse kann es hilfreich sein, die Leitungsführung vorher in einer Orientierung auszulegen, die der späteren Orientierung an der Brennkraftmaschine und/oder im Kraftfahrzeug ungefähr entspricht, um so die spätere Montage zu erleichtern. Abweichend davon ist das Einbringen der schaumbildenden oder nach dem Aushärten kompakten Masse auch erst dann möglich, wenn die Leitungsführung an der Brennkraftmaschine und/oder im Kraftfahrzeug montiert ist, z. B. um Brennkraftmaschinen und/oder Kraftfahrzeuge nachzurüsten.

Beispiele der erfindungsgemäßen Anordnung sind nachfolgend unter Zuhilfenahme der Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:

1 ein Abzweig in einer Leitungsführung mit jeweils an den Abzweig anschließenden Wellrohren

2 ein Wellrohr mit darin geführten Leitungen und am Wellrohr angeordneten Endstücken

Der in 1 schematisch und geschnitten dargestellte Teil in einer Leitungsführung umfasst ein Leitungsbündel 1, das in flexiblen Wellrohren 2 aus Kunststoff geführt ist. Bei den Leitungen des Leitungsbündels 1 kann es sich sowohl um isolierte elektrische Leitungen, als auch um Lichtwellenleiter, Pneumatikleitungen oder Hydraulikleitungen handeln. Die geschnitten dargestellten Wellrohre 2 enden einerseits in einer Abzweigung 5 aus Kunststoffhalbschalen und andererseits in einem Verbinder 4, der ebenfalls aus Kunststoffhalbschalen besteht. Von den vorstehend angesprochenen Kunststoffhalbschalen ist aus Anschaulichkeitsgründen jeweils nur die untere in der Zeichnung dargestellt. Im montierten Zustand sind die jeweils unteren Habschalen mit den nicht dargestellten oberen Kunststoffhalbschalen über ebenfalls nicht dargestellte hakenförmige Schnappverbindungen verbunden, wodurch die Enden der Wellrohre von dem Abzweig 5 bzw. von dem Verbinder 4 lose umschlossen werden.

Um einerseits die Wellrohrenden abzudichten und andererseits die Wellrohre 2 in der Abzweigung 5 bzw. in dem Verbinder 4 zu fixieren, wird im montierten Zustand, d. h. bei aufgesetzten oberen Halbschalen, eine schaumbildende oder nach dem Aushärten kompakte Masse örtlich begrenzt eingefüllt. Dies kann auf unterschiedliche Weise geschehen. In der linken Hälfte der 1 ist eine erste Variante gezeigt, die in der Abzweigung 5 eine Einfüllöffnung 7 vorsieht, die beim Herstellen der Abzweigung, z. B. durch Spritzgießen, mit erzeugt wird. Über diese Einfüllöffnung 7 lässt sich mittels einer Injektoreinrichtung 8 die schaumbildende oder nach dem Aushärten kompakte Masse 6 bequem einfüllen. Die Dosierung der Masse erfolgt nach dieser ersten Variante so, dass einerseits die Abzweigung 5 und andererseits die angrenzenden Wellrohrenden nach dem Aushärten der Masse mit dieser ausgefüllt sind. Die übrigen Bereiche der Wellrohre bleiben frei. Von dieser ersten Variante abweichend kann, wie in der Zeichnung rechts dargestellt, im Wellrohr, nahe der Stoßstelle zwischen Wellrohr 2 und Abzweig 5, eine Einfüllöffnung dadurch geschaffen werden, dass die Wandung des Wellrohrs, bevorzugt an einem Wellenberg, partiell, z. B. durch Fräßen oder Bohren, entfernt wird. Durch die so geschaffene Einfüllöffnung kann mittels der Injektoreinheit 8 die schaumbildende oder nach dem Aushärten kompakte Masse 6 eingefüllt werden. Die Dosierung erfolgt nach dieser zweiten Variante so, dass lediglich an der Stoßstelle zwischen Abzweigung 5 und den einmündenden Wellrohrenden ein kurzer Bereich, sowohl der Wellrohre als auch der Abzweigung 5, nach dem Aushärten der Masse ausgefüllt ist.

Selbstverständlich besteht in Abweichung zum dargestellten Beispiel nach 1 auch die Möglichkeit, die ohnehin vorhandenen Wellrohröffnungen und/oder die vorhandenen Öffnungen an den Formteilen zum Einbringen der schaumbildenden oder nach dem Aushärten kompakten Masse zu nutzen. Dazu werden die Verbindungen zwischen Wellrohrenden und Formteilen kurzzeitig gelöst, um die schaumbildende oder nach dem Aushärten kompakte Masse in die Wellrohr- bzw. Formstücköffnungen einzufüllen. Danach wird, bevorzugt vor dem Aushärten der Masse, die Verbindung wieder hergestellt.

Bei Leitungsführungen, die in Verbindung mit Brennkraftmaschinen stationär oder in Kraftfahrzeugen verbaut sind, insbesondere bei Nutzfahrzeugen, kommt es häufig vor, dass Teile der Leitungsführung, insbesondere wenn sie an relativ zueinander beweglichen Teilen befestigt sind, ständigen Bewegungen, z. b. Vibrationen, ausgesetzt sind. Um in solchen Fällen scheuernde Relativbewegungen zwischen dem Wellrohr 2 und den darin geführten Leitungen zu vermeiden, ist, wie in 2 in der linken Bildhälfte gezeigt, der gesamte Bereich eines Wellrohres 2, einschließlich eines auf dem Ende des Wellrohres 2 angeordneten Endstückes 3, mit einer schaumbildenden oder nach dem Aushärten kompakten Masse 6 ausgefüllt, so dass das Leitungsbündel 1 relativ zum Wellrohr 2 bzw. Endstück 3 fixiert ist. Die schaumbildende oder nach dem aushärten kompakte Masse 6 wird dabei mittels einer Injektoreinrichtung 8 durch mehrere jeweils an den Wellenbergen des Wellrohres 2 mittels z. B. Fräßen oder Bohren geschaffene Öffnungen eingebracht. Erfolgt das Einbringen der Masse bei bereits in das Fahrzeug eingebauter Leitungsführung, sind keine besonderen Maßnahmen erforderlich, befindet sich die Leitungsführung jedoch außerhalb des Fahrzeugs, kann es erforderlich sein, das auszufüllende Wellrohrstück vor dem Einbringen der Masse in eine Lage zu bringen, die der späteren Lage im Fahrzeug entspricht.

Abweichend vom vorstehend beschriebenen Beispiel kann es, wie in der rechten Bildhälfte der 2 gezeigt, ausreichend sein, das Leitungsbündel lediglich an mehreren Stellen durch das entsprechende Einbringen und Dosieren der schaumbildenden oder nach dem aushärten kompakte Masse 6 zu fixieren. Bei dieser Vorgehensweise bleibt die Leitungsführung weitgehend elastisch, besondere Maßnahmen beim Einbringen der Masse im nicht eingebauten Zustand der Leitungsführung sind in diesem Fall nicht erforderlich.

Auch bei Anordnungen nach dem Beispiel gemäß 2 besteht die Möglichkeit, die ohnehin vorhandenen Wellrohröffnungen bzw. die vorhandenen Öffnungen an den Formteilen zum Einbringen der schaumbildenden oder nach dem Aushärten kompakten Masse zu nutzen. Dazu kann die Masse direkt in die Öffnungen der Endstücke eingebracht werden.


Anspruch[de]
Staubdichte und vibrationsresistente Leitungsführung für flexible Leitungen bei stationär oder in Kraftfahrzeugen betriebenen Brennkraftmaschinen, wobei

– die flexiblen Leitungen zu einem sich verzweigenden Leitungsbündel zusammengefasst sind,

– das Leitungsbündel (1) zumindest abschnittweise in flexiblen Wellrohren (2) geführt ist,

– an den Enden der Wellrohre (2) Endstücke (3), Verbinder (4) oder Abzweigungen (5) in Form von vorgefertigten Formteilen (3, 4, 5) vorgesehen sind,

– die Formteile (3, 4, 5) das jeweilige Wellrohrende einerseits und das in ihm geführte Leitungsbündel (1) andererseits lose umschließen,

dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (3, 4, 5) und/oder die Wellrohre (2) jeweils in den Bereichen in denen die Wellrohre mit den Formteilen (3, 4, 5) verbunden sind und/oder in den Bereichen, in denen das in den Wellrohren (2) geführte Leitungsbündel (1) erhöhten Vibrationsbewegungen ausgesetzt ist, mit einer schaumbildenden oder nach dem Aushärten kompakten Masse (6) örtlich begrenzt ausgefüllt sind, derart, dass zwischen den Leitungen und dem jeweiligen Wellrohr (2)/Formteil (3, 4, 5), in dem sie geführt sind, im wesentlichen keine für Staubpartikel einer vorgebbaren Größe passierbaren Durchgänge verbleiben, in den vibrationsbelasteten Bereichen die Leitungen relativ zum Wellrohr (2)/Formteil (3, 4, 5) fixiert sind und die Flexibilität der Wellrohre (2) weitgehend erhalten bleibt und wobei die Wellrohre (2) in den ausgeschäumten Bereichen durch in Form legen vor dem Ausschäumen, die Form aufweisen, die ihrer späteren Orientierung an der Brennkraftmaschine und/oder im Kraftfahrzeug entspricht.
Leitungsführung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an den Formteilen (3, 4, 5) und/oder an den Wellrohren (2) Einfüllöffnungen (7, 7') vorgesehen sind, über die die schaumbildende oder nach dem Aushärten kompakte Masse (6) einbringbar ist. Leitungsführung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mittels der schaumbildenden oder nach dem Aushärten kompakten Masse (6) die Wellrohrenden an den Formteilen (3, 4, 5) fixiert sind. Leitungsführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die schaumbildende oder nach dem Aushärten kompakte Masse (6) nach dem Aushärten dauerelastisch ist. Verfahren zum Fertigen einer Leitungsführung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Leitungen entsprechend ihrer Bestimmung in die flexiblen Wellrohre (2) eingezogen und sodann die Formteile (3, 4, 5) montiert werden und dass dann über an den Formteilen (3, 4, 5) und/oder den Wellrohren (2) vorhandene, vorgesehene oder an diesen eigens dafür geschaffene Einfüllöffnungen (7, 7') die schaumbildende oder nach dem Aushärten kompakte Masse (6) örtlich begrenzt eingebracht wird und dass die Leitungsführung vor dem Einbringen der schaumbildenden oder nach dem Aushärten kompakten Masse (6) entsprechend ihrer späteren Orientierung an der Brennkraftmaschine und/oder im Kraftfahrzeug in Form gelegt wird. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der schaumbildenden oder nach dem Aushärten kompakten Masse (6) erst dann erfolgt, wenn die Leitungsführung an der Brennkraftmaschine und/oder im Kraftfahrzeug montiert ist.






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