DE102006054246A1

DE102006054246A1 - Stutzen-Schlauch-Kupplung

Info

Publication number: DE102006054246A1
Application number: DE200610054246
Authority: DE
Inventors: Richard Müller
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2008-05-21

Abstract

ung, welche umfasst: einen Schlauch (3) mit einem Innenfixierelement (4), welches mit Abstand von einem freien Ende (21) des Schlauchs (3) auf der Innenseite der Schlauchwandung angeordnet und in Schlauchrichtung lagefixiert ist; ein den Schlauch (3) von seinem freien Ende (21) her umgreifendes Außenfixierelement (2), welches in Schlauchrichtung lagefixiert ist; einen Stutzen (5), welcher vom freien Ende (21) des Schlauchs her in diesem aufgenommen und zur Anlage gegen das Innenfixierelement gebracht ist, wobei der Schlauch (3) in einem Schlauchklemmabschnitt (19) zwischen dem Stutzen (9) und dem Außenfixierelement (2) vollumfänglich verklemmt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Schlauchverbindungstechnik und betrifft eine Stutzen-Schlauch-Kupplung zur Verbindung eines Stutzen mit einem Schlauch.
Um einen Schlauch mit einem Stutzen zu verbinden, ist bekannt, den Stutzen an einem freien Schlauchende in den Schlauch einzuschieben und zusätzlich mit einer Schlauchschelle zu sichern. Die Dichtigkeit einer solchen Schlauch-Stutzen-Verbindung ergibt sich aus Klemmkraft des Schlauchs, welcher auf einer elastischen Dehnbarkeit des Schlauchs und dem Durchmesser des Stutzens basiert, sowie der Klemmkraft der Schlauchschelle. Nachteilig bei dieser Art einen Stutzen mit einem Schlauch zu verbinden, ist vor allem das umständliche Erstellen und Lösen der Schlauch-Stutzen-Verbindung. Dieser Nachteil wird durch die Verwendung von so genannten "Schnellkupplungen" vermieden.
Speziell in der Fertigung von Kraftfahrzeugen ist es üblich Schnellkupplungen beispielsweise zum Anschluss von Kühlwasser- oder Ladeluftschläuchen zu verwenden. Zu diesem Zweck wird zum Beispiel eine vom Verband der Automobilindustrie (VDA) genormte Stutzen-Schlauch-Kupplung eingesetzt, welche in 1 gezeigt ist.
Die in 1 gezeigte, VDA-genormte Stutzen-Schlauch-Kupplung 100 umfasst ein Kupplungsgehäuse 101 mit einem Kupplungskörper 102 und einem sich konisch verjüngenden Tannen baumprofil 103. Auf das Tannenbaumprofil 103 ist ein Schlauch 104 von seinem freien Ende her aufgeschoben. Zusätzlich kann der Schlauch mit einer Schlauchschelle befestigt werden, was in 1 nicht dargestellt ist. Der Kupplungskörper 102 ist auf seiner dem Schlauch 104 abgewandten Seite mit einer Öffnung 106 versehen, in die ein Stutzen 105 eingeschoben ist, wobei durch Einschieben des Stutzens 105 ein zwischen dem Stutzen 105 und dem Kupplungskörper 102 befindlicher O-Ring 107 verklemmt wird. Um das Einschieben des Stutzens 105 zu erleichtern, ist der Stutzen 105 auf seiner Stirnseite mit einem konisch sich verjüngenden Kegelabschnitt 108 versehen. Weiterhin weist der Stutzen 105 einen in radialer Richtung sich erstreckenden Kragen 109 auf, welcher von einer durch Durchbrechungen 110 des Kupplungskörpers 102 hindurchgreifenden Klammer 111 hintergriffen wird, wodurch Stutzen und Kupplungskörper gegen ein axiales Auseinanderziehen gesichert werden.
Eine Dichtigkeit der in 1 gezeigten, herkömmlichen Stutzen-Schlauch-Kupplung zwischen dem Tannenbaumprofil 103 und dem Schlauch 104 ergibt sich aus der Klemmkraft des Schlauchs 104, welche auf der elastischen Dehnbarkeit des Schlauchs 104 und dem Durchmesser des Tannenbaumprofils 103 basiert. Die Dichtigkeit kann durch Anbringen einer Rohrschelle weiter erhöht werden. Eine Dichtigkeit zwischen dem Stutzen 105 und dem Kupplungskörper 102 wird durch den zwischen Stutzen und Kupplungskörper verklemmten O-Ring 107 erreicht.
Nachteilig bei der in 1 gezeigten Normkupplung ist insbesondere die Tatsache, dass für eine Dichtigkeit zwischen Stutzen und Kupplungskörper notwendiger Weise ein O-Ring vorzusehen ist, welcher jedoch relativ teuer in der Anschaffung ist.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Stutzen-Schlauch-Kupplung zur Verfügung zu stellen, welche gegenüber herkömmlichen Schnellkupplungen, insbesondere der in 1 gezeigten Normkupplung, preiswerter herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird nach dem Vorschlag der Erfindung durch eine Stutzen-Schlauch-Kupplung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
Erfindungsgemäß ist eine Stutzen-Schlauch-Kupplung gezeigt, welche die folgenden Komponenten umfasst:
Einen Schlauch, der mit einem beispielsweise hülsenförmig ausgebildeten Innenfixierelement versehen ist, wobei das Innenfixierelement mit einem von Null verschiedenen Abstand von einem freien Ende des Schlauchs auf der Innenseite der Schlauchwandung angeordnet und in Schlauchrichtung lagefixiert ist. Zur Lagefixierung des Innenfixierelement in Schlauchrichtung ist dieses beispielsweise mit der Schlauchwandung des Schlauchs verpresst.
Ein den Schlauch von seinem freien Ende her umgreifendes, beispielsweise hülsenförmig ausgebildetes Außenfixierelement, welches in Schlauchrichtung lagefixiert ist. Zur Lagefixierung des Außenfixierelement in Schlauchrichtung ist dieses beispielsweise mit einem Absatz versehen, welcher in eine Vertiefung der Schlauchwandung des Schlauchs greift.
Einen Stutzen, beispielsweise Rohrstutzen, welcher vom freien Ende des Schlauchs her in diesem aufgenommen und zur Anlage gegen das Innenfixierelement gebracht ist, wobei der Schlauch in einem Schlauchklemmabschnitt zwischen dem Stutzen und dem Außenfixierelement zur Erzielung von Dichtigkeit zwischen Stutzen und Außenfixierelement verklemmt, vorzugsweise vollumfänglich verklemmt, ist. Vorteilhaft sind der Außendurchmesser des Stutzens und der Innendurchmesser des Schlauchs so bemessen, dass die Dicke der Wandung des Schlauchs im Schlauchklemmabschnitt um ca. 20–40% der ursprünglichen Dicke der Schlauchwandung vermindert wird.
Eine Verbindung zwischen dem Stutzen und dem Außenfixierelement kann lediglich durch einen Klemmsitz, das heißt einer durch Reibschluss vermittelten Verbindung zwischen Stutzen und Außenfixierelement erfolgen. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Stutzen-Schlauch-Kupplung ist der Stutzen zusätzlich mit einem Rastkragen versehen, welcher von einem von dem Außenfixierelement gehaltenen Sicherungselement in Schlauchrichtung auf der dem Schlauch abgewandten Seite hintergriffen wird. Durch diese Maßnahme können Stutzen und Außenfixierelement wirkungsvoll gegen ein Auseinanderziehen gesichert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Stutzen-Schlauch-Kupplung ist der Schlauch an seinem freien Ende mit einem Aufweitungskragen mit einem vergrößerten Schlauchdurchmesser versehen. Auf diese Weise kann ein Einschieben des Stutzens in den Schlauch erleichtert werden, ohne die Gefahr, dass der Schlauch zwischen Stutzen und Innenfixierelement zusammengedrückt und gegebenenfalls beschädigt wird. In vorteilhafter Weise ist der Stutzen zu diesem Zweck stirnseitig mit einem kegelförmig sich verjüngenden Endabschnitt versehen.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Es zeigen:
1 eine herkömmliche Stutzen-Schlauch-Kupplung;
2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stutzen-Schlauch-Kupplung in perspektivischer Explosionsdarstellung;
3 die erfindungsgemäße Stutzen-Schlauch-Kupplung von 2 im montierten Zustand in perspektivischer Darstellung;
4 die erfindungsgemäße Stutzen-Schlauch-Kupplung von 2 im montierten Zustand teilweise in perspektivischer Darstellung und teilweise in Schnittdarstellung.
Die in 1 gezeigte herkömmliche Stutzen-Schlauch-Kupplung wurde bereits eingangs erläutert, so dass sich hier eine weitere Beschreibung erübrigt.
Es wird nun Bezug auf die 2, 3 und 4 genommen, worin ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stutzen-Schlauch-Kupplung dargestellt ist.
Demnach umfasst die Stutzen-Schlauch-Kupplung, welche insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichnet ist, als Hauptkomponenten einen mit einem Stutzen 5 zu verbindenden Schlauch 3, welcher mit einer Innenhülse 4 versehen ist, eine Verriegelungshülse 2, den mit dem Schlauch zu verbindenden Stutzen 5 und eine Sicherungsklammer 6.
Der Schlauch 3 ist aus einem nachgiebigen, elastischen Material, beispielsweise Kautschuk (Gummi) oder Kunststoff, wie PVC, Polyethylen oder dergleichen, gefertigt. Der innenseitigen Wandung des im Wesentlichen hohlzylindrisch geformten Schlauches 3 liegt eine hohlzylindrisch geformte Innenhülse 4 an. Die Innenhülse 4 ist mit einem von Null verschiedenen Abstand vom freien Ende 21 des Schlauchs 3 konzentrisch zum Schlauch angeordnet. Sie ist ferner mit einer wellenförmigen Außenkontur versehen, wobei die jeweiligen Erhebungen und die Vertiefung der Außenkontur die Innenhülse in Umfangsrichtung umlaufen.
Die Innenhülse 4 ist mit der Schlauchwandung des Schlauchs 3 verpresst, wobei die Außenkontur der Schlauchs 3 im Bereich der Verpressung die Außenkontur der Innenhülse 4 widerspiegelt, so dass die Außenkontur in diesem Bereich eine den Schlauch 3 in Umfangsrichtung umlaufende Vertiefung 7 und angrenzend daran in Umfangsrichtung umlaufende Erhebungen 8 aufweist. Durch die Verpressung mit der Schlauchwandung des Schlauchs 3 ist die Innenhülse 4 lagefixiert in Schlauchrichtung im Innern des Schlauchs aufgenommen. Die Innenhülse 4 kann beispielsweise mittels eines Injektionsspritzgussverfahren im Innern des Schlauchs 3 geformt werden, wobei für die Formgebung ein entsprechendes Gegenstück der Außenseite der Schlauchwandung angelegt wird.
Weiterhin ist der Schlauch 3 an seinem freien Ende 21 mit einem Aufweitungskragen 9 versehen, dessen Innendurchmesser im Vergleich zum Innendurchmesser des Schlauches 3 vergrößert ist. Der Aufweitungskragen 9 kann beispielsweise durch Vulkanisation des Schlauchmaterials hergestellt werden.
Die Verriegelungshülse 2 weist im Wesentlichen eine hohlzylindrische Form auf. An ihrem einen Endabschnitt 22 ist die Verriegelungshülse 2 mit einem in radialer Richtung einwärts vorspringenden Absatz 9 versehen, durch welchen der Innendurchmesser der Verriegelungshülse 2 verringert wird. An ihrem anderen Endabschnitt 23 weist die Verriegelungshülse 2 zwei gegenüberliegend angeordnete Durchbrechungen 10 der Hülsenwandung auf, welche sich jeweils in Umfangsrichtung erstrecken. Die Durchbrechungen 10 sind in axialer Richtung beiderseitig von in Umfangsrichtung verlaufenden Sicherungskrägen 11 umgeben.
Im montierten Zustand ist die Verriegelungshülse 2 auf den Schlauch 3 in Form einer Außenhülse aufgebracht, wobei der Absatz 12 der Verriegelungshülse 2 in Schlauchrichtung auf Höhe der Innenhülse 4 in die Vertiefung 7 der Außenkontur des Schlauchs 3 greift. Der Absatz 12 der Verriegelungshülse 2 weist hierbei in etwa eine Passform zur Vertiefung 7 der Außenkontur des Schlauchs 3 auf. Hierdurch wird eine Lagefixierung in Schlauchrichtung zwischen der Verriegelungshülse 2 und dem Schlauch 3 erreicht.
Weiterhin ist die Verriegelungshülse 2 mit einer in Umfangsrichtung sich erstreckenden Aussparung 13 versehen, welche in etwa eine Passform zur Kontur des Aufweitungskragens 9 des Schlauchs 3 hat. Im montierten Zustand, bei welchem die Verriegelungshülse 2 auf den Schlauch 3 aufgebracht ist, greift der Aufweitungskragen 9 in die Aussparung 13 der Verriegelungshülse 2, wodurch eine weitere Lagefixierung in Schlauchrichtung zwischen der Verriegelungshülse 2 und dem Schlauch 3 erreicht wird.
Um den Stutzen 5, hier ein Rohrstutzen, mit dem Schlauch 3 zu verbinden, wird die Verriegelungshülse 2 mit ihrer dem Schlauch abgewandten Öffnung 14 des Endabschnitts 23 auf den Stutzen 5 aufgeschoben. Der Stutzen 5 kann hierbei soweit in die Verriegelungshülse 2 beziehungsweise den Schlauch 3 eindringen, bis er mit seiner Stirnseite 15 zur Anlage gegen die Stirnseite 24 der innerhalb des Schlauchs 3 in Schlauchrichtung lagefixierten Innenhülse 4 gelangt. Um ein leichtes Eindringen in den Schlauch 3 zu ermöglichen, ist der Stutzen 5 mit einem kegelförmig sich verjüngenden Endabschnitt 16 versehen. Zudem ist zu diesem Zweck der Innendurchmesser des Aufweitungskragens 9 am freien Ende 21 des Schlauchs 3 so dimensioniert, dass er größer als der Außendurchmesser des Stutzens 5 auf der Stirnseite des sich kegelförmig verjüngenden Endabschnitts 16 ist.
In der erfindungsgemäßen Stutzen-Schlauch-Kupplung ist der Stutzen 5 so dimensioniert, dass sein Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Verriegelungshülse 2 und größer als der Innendurchmesser des Schlauchs 3 ist. Dies führt dazu, dass der Schlauch 3 bei einem Eindringen des Stutzens 5 in den Schlauch 3 in einem Schlauchklemmabschnitt 19 zwischen dem Stutzen 5 und der Verriegelungshülse 2 verklemmt wird. Vorteilhafter Weise erfährt die Wandung des Schlauchs 3 hierbei eine Dickenverminderung um ca. 20–40%, bezogen auf die Dicke der Wandung des nichtverklemmten Schlauchs 3.
Durch die Klemmung des Schlauchs 3 im Bereich des Schlauchklemmabschnitts 19 wird Dichtigkeit der Stut zen-Schlauch-Kupplung erreicht. Die Dichtwirkung hängt hierbei von der durch den Stutzen 5 vermittelten Klemmkraft in radialer Richtung ab. Die Länge des Schlauchklemmabschnitts 19 in Schlauchrichtung ist hierbei so zu bemessen, dass im Zusammenwirken mit der durch den Stutzen 5 vermittelten Klemmkraft eine ausreichende Dichtwirkung erzielt wird.
Durch Einschieben des Stutzens 5 in den Schlauch 3 und die hierbei auftretende Klemmung des Schlauchs 3 zwischen Stutzen 5 und Verriegelungshülse 2 wird bereits ein Klemmsitz, d. h. eine durch Reibschluss bewirkte Verbindung des Stutzens 5 mit der Verriegelungshülse 2 erreicht. Zudem ist der Stutzen 5 mit einem den Stutzen 5 in Umfangsrichtung umgebenden Rastkragen 17 versehen. Wenn die Verriegelungshülse 2 vollständig über den Stutzen 5 geschoben ist, so dass der Stutzen 5 im Schlauch 3 bis zur Anlage gegen die Stirnseite 24 der Innenhülse 4 gelangt, befindet sich der Rastkragen 17 in axialer Richtung (Schlauchrichtung) auf der der Innenhülse 4 zugewandten Seite der Durchbrechungen 10. Wird nun die Sicherungsklammer 6 zwischen den Sicherungskrägen 11 in Stellung gebracht, dringen die Klammerschenkel 18 jeweils in die Durchbrechungen 10 ein und hintergreifen auf diese Weise den Rastkragen 17, wodurch der Stutzen 5 und die Verriegelungshülse 2 gegen ein axiales Auseinanderziehen (Auseinanderziehen in Schlauchrichtung) gesichert sind. Die Verriegelungshülse 2 ist weiterhin mit einem in Umfangsrichtung sich erstreckenden und radial einwärts vorspringenden Anschlag 20 versehen, welcher gegebenenfalls als Anschlag für den Rastkragen 17 beim Einschieben des Stutzens 5 in den Schlauch 3 dient.
In der erfindungsgemäßen Stutzen-Schlauch-Kupplung kann somit durch eine Klemmung des Schlauchs 3 zwischen Stutzen 5 und Verriegelungshülse 2 eine Dichtigkeit der Verbindung zwischen Stutzen 5 und Verriegelungshülse 2 erreicht werden, wobei der Schlauch 3 in einem Schlauchklemmabschnitt 19 als Dichtung fungiert. In vorteilhafter Weise kann deshalb auf die Verwendung eines vergleichsweise teuren O-Rings oder dergleichen als Dichtung verzichtet werden.
Mithilfe der erfindungsgemäße Stutzen-Schlauch-Kupplung kann ein Stutzen einfach, schnell und sicher durch einfaches Überschieben der mit dem Schlauch verbundenen Verriegelungshülse auf den Stutzen und gegebenenfalls anschließendes Sichern mit einer Sicherungsklammer mit einem Schlauch verbunden werden. Die erfindungsgemäße Stutzen-Schlauch-Kupplung ist somit als so genannte "Schnellkupplung" einsetzbar. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Stutzen-Schlauch-Kupplung im Bereich der Kraftfahrzeugfertigungstechnik einsetzbar, beispielsweise zur Verbindung von Ladeluft- oder Kühlwasserschläuchen mit einem Rohrstutzen.

1: Stutzen-Schlauch-Kupplung
2: Verriegelungshülse
3: Schlauch
4: Innenhülse
5: Stutzen
6: Sicherungsklammer
7: Vertiefung
8: Erhebung
9: Aufweitungskragen
10: Durchbrechung
11: Sicherungskragen
12: Absatz
13: Aussparung
14: Öffnung
15: Stirnseite des Stutzens
16: Endabschnitt
17: Rastkragen
18: Klammerschenkel
19: Schlauchklemmabschnitt
20: Anschlag
21: freies Ende des Schlauchs
22: Endabschnitt der Verriegelungshülse
23: Endabschnitt der Verriegelungshülse
24: Stirnseite der Innenhülse
100: Stutzen-Schlauch-Kupplung
101: Kupplungsgehäuse
102: Kupplungskörper
103: Tannenbaumprofil
104: Schlauch
105: Stutzen
106: Öffnung
107: O-Ring
108: Kegelabschnitt
109: Kragen
110: Durchbrechung
111: Klammer

Claims

Stutzen-Schlauch-Kupplung, welche umfasst: – einen Schlauch (3) mit einem Innenfixierelement (4), welches mit Abstand von einem freien Ende (21) des Schlauchs (3) auf der Innenseite der Schlauchwandung angeordnet und in Schlauchrichtung lagefixiert ist, – ein den Schlauch (3) von seinem freien Ende (21) her umgreifendes Außenfixierelement (2), welches in Schlauchrichtung lagefixiert ist, – einen Stutzen (5), welcher vom freien Ende (21) des Schlauchs her in diesem aufgenommen und zur Anlage gegen das Innenfixierelement gebracht ist, wobei der Schlauch (3) in einem Schlauchklemmabschnitt (19) zwischen dem Stutzen (9) und dem Außenfixierelement (2) verklemmt ist.
Stutzen-Schlauch-Kupplung nach Anspruch 1, bei welcher der Stutzen (5) mit einem Rastkragen (17) versehen, welcher von einem von dem Außenfixierelement (2) gehaltenen Sicherungselement (6) in Schlauchrichtung auf der dem Schlauch (3) abgewandten Seite hintergriffen wird.
Stutzen-Schlauch-Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei welcher das Innenfixierelement (4) zu dessen Lagefixierung in Schlauchrichtung mit der Schlauchwandung des Schlauchs (3) verpresst wird.
Stutzen-Schlauch-Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher das Außenfixierelement (2) zu dessen Lagefixierung in Schlauchrichtung mit einem Absatz (12) versehen ist, welcher in eine Vertiefung (7) der Schlauchwandung des Schlauchs (3) greift.
Stutzen-Schlauch-Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher der Schlauch (3) an seinem freien Ende (21) mit einem Aufweitungskragen (9) versehen ist, der einen vergrößerten Schlauchdurchmesser hat.
Stutzen-Schlauch-Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher der Stutzen (5) mit einem kegelförmig sich verjüngenden Endabschnitt (16) versehen ist.
Stutzen-Schlauch-Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher die Dicke der Wandung des Schlauchs (3) im Schlauchklemmabschnitt (19) um ca. 20–40% der ursprünglichen Dicke der Wandung des Schlauchs (3) vermindert ist.
Stutzen-Schlauch-Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher das Innenfixierelement (4) hülsenförmig ausgebildet ist.
Stutzen-Schlauch-Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher das Außenfixierelement (4) hülsenförmig ausgebildet ist.
Stutzen-Schlauch-Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher das Außenfixierelement (4) mit Durchbrechungen (10) zum Durchgriff eines Sicherungselements (6) versehen ist.
Stutzen-Schlauch-Kupplung nach Anspruch 10, bei welcher die Durchbrechungen (10) in axialer Richtung beiderseitig von Sicherungskragen (11) umgeben sind.