DE102014114088B4

DE102014114088B4 - Kopplungsvorrichtung zur Verbindung von Rohren

Info

Publication number: DE102014114088B4
Application number: DE102014114088.5A
Authority: DE
Inventors: Giovanni F. Bernardo
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-10-03
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2034-09-30
Also published as: US20150097369A1; DE102014114088A1; CN104514930A

Abstract

Vorrichtung, umfassend: ein erstes Rohr (10), das eine erste Außenfläche (50), die eine Ausstülpung (54) daran aufweist, und eine erste Innenfläche (14) besitzt, die einen ersten Durchgang (18) definiert, der eine Öffnung (22) des ersten Durchgangs (18) aufweist; ein zweites Rohr (30), das eine zweite Außenfläche (58) und eine zweite Innenfläche (34) besitzt, die einen zweiten Durchgang (38) definiert, der eine Öffnung (42) des zweiten Durchgangs (38) aufweist; eine Hülse (74), die einen Schlitz (92) definiert; ein elastomeres Dichtelement (116), das zwischen dem ersten und zweiten Rohr (10, 30) komprimiert ist, wodurch eine Flächendichtung um die Öffnungen (22, 42) des ersten und zweiten Durchgangs (18, 38) gebildet ist; wobei die Hülse (74) drehbar mit dem zweiten Rohr (30) verbunden ist; wobei die Ausstülpung (54) in dem Schlitz (92) angeordnet ist, so dass die Hülse (74) und die Ausstülpung (54) zusammenwirken, um das erste Rohr (10) mit dem zweiten Rohr (30) zu koppeln; wobei die Hülse (74) eine Kammer (78) definiert, die eine erste Kammeröffnung (82) und eine zweite Kammeröffnung (86) besitzt; wobei das erste und zweite Rohr (10, 30) zumindest teilweise in der Kammer (78) angeordnet sind; wobei die Öffnungen (22, 42) des ersten und zweiten Durchgangs (18, 38) in der Kammer (78) angeordnet sind; wobei die Hülse (74) das erste Rohr (10) mit dem zweiten Rohr (30) koppelt, so dass die Öffnungen (22, 42) des ersten und zweiten Durchgangs (18, 38) benachbart zueinander liegen, wodurch eine Fluidkommunikation zwischen dem ersten und zweiten Durchgang (18, 38) bereitgestellt wird; wobei die Hülse (74) ein erstes Ende (84) und ein zweites Ende (88) aufweist und die erste Kammeröffnung (82) in dem ersten Ende (84) geformt ist und die zweite Kammeröffnung (86) in dem zweiten Ende (88) geformt ist; wobei der Schlitz (92) einen ersten Abschnitt (104), der sich von einer Schlitzöffnung (100) in dem zweiten Ende (88) zu dem ersten Ende (84) erstreckt, und einen zweiten Abschnitt (108) aufweist, der sich zurück zu dem zweiten Ende (88) erstreckt, jedoch an einem Schlitzende (112) endet, bevor er das zweite Ende (88) der Hülse (74) erreicht; und wobei das Dichtelement (116) einer Kompressionsdehnung ausgesetzt ist und die Kraft aus dem komprimierten Dichtelement (116) die Ausstülpung (54) gegen das Schlitzende (112) drückt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung betrifft eine Kopplungsvorrichtung zur Verbindung von Rohren.
HINTERGRUND
Kraftfahrzeuge verwenden Rohre, um Luft durch verschiedene Systeme zu führen. Beispielsweise kann das Luftansaugsystem für den Motor Rohre aufweisen, die einen Luftfilter mit einem Ansaugkrümmer verbinden, um Luft dazwischen zu fördern. Gleichermaßen können Heiz-, Belüftungs- und Klimatisierungs-(HVAC-)Systeme Rohre verwenden, um Luft in einen Fahrgastraum zu übertragen.
Herkömmliche Kopplungsvorrichtungen zur Verbindung von Rohren sind aus den Druckschriften EP 0 393 303 A2 und US 5 087 086 A bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein erstes Rohr auf, das eine erste Außenfläche und eine erste Innenfläche besitzt. Die erste Außenfläche weist eine Ausstülpung daran auf, und die erste Innenfläche definiert einen ersten Durchgang, der eine Öffnung des ersten Durchgangs besitzt. Die Vorrichtung weist auch ein zweites Rohr auf, das eine zweite Außenfläche und eine zweite Innenfläche besitzt. Die zweite Innenfläche definiert einen zweiten Durchgang, der eine Öffnung des zweiten Durchgangs besitzt. Die Vorrichtung weist ferner eine Hülse auf, die einen Schlitz definiert. Die Hülse ist drehbar mit dem zweiten Rohr verbunden, und die Ausstülpung an der zweiten Außenfläche ist in dem Schlitz angeordnet, so dass die Hülse und die Ausstülpung zusammenwirken, um das erste Rohr mit dem zweiten Rohr zu koppeln.
Gemäß einer Ausgestaltung weist die Vorrichtung weiterhin ein elastomeres Dichtelement auf, das zwischen dem ersten und zweiten Rohr komprimiert ist, wodurch eine Flächendichtung um die Öffnungen des ersten und zweiten Durchgangs gebildet ist. Die Hülse definiert eine Kammer, die eine erste Kammeröffnung und eine zweite Kammeröffnung besitzt. Das erste und zweite Rohr sind zumindest teilweise in der Kammer angeordnet. Die Öffnungen des ersten und zweiten Durchgangs sind in der Kammer angeordnet. Die Hülse koppelt das erste Rohr mit dem zweiten Rohr, so dass die Öffnungen des ersten und zweiten Durchgangs benachbart zueinander liegen, wodurch eine Fluidkommunikation zwischen dem ersten und zweiten Durchgang bereitgestellt wird. Die Hülse weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf, wobei die erste Kammeröffnung in dem ersten Ende geformt ist und die zweite Kammeröffnung in dem zweiten Ende geformt ist. Der Schlitz weist einen ersten Abschnitt, der sich von einer Schlitzöffnung in dem zweiten Ende zu dem ersten Ende erstreckt, und einen zweiten Abschnitt auf, der sich zurück zu dem zweiten Ende erstreckt, jedoch an einem Schlitzende endet, bevor er das zweite Ende der Hülse erreicht. Das Dichtelement ist einer Kompressionsdehnung ausgesetzt und die Kraft aus dem komprimierten Dichtelement drückt die Ausstülpung gegen das Schlitzende.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung definiert die Hülse eine Kammer, die eine erste Kammeröffnung und eine zweite Kammeröffnung besitzt, wobei das erste und zweite Rohr zumindest teilweise in der Kammer angeordnet sind und wobei die Kammer kegelstumpfförmig ist.
Die obigen Merkmale wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Seitenansicht im Schnitt einer Rohrbaugruppe, die ein erstes Rohr, ein zweites Rohr und eine Hülse, die das erste Rohr und das zweite Rohr verbindet, besitzt;
2 ist eine schematische Seitenansicht der Rohrbaugruppe von 1, die die Hülse im Schnitt zeigt; und
3 ist eine schematische Draufsicht der Rohrbaugruppe der 1 und 2.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezug nehmend auf 1 weist ein erstes Rohr 10 eine erste Innenfläche 14 auf, die einen ersten Durchgang 18 definiert, der eine Öffnung 22 des ersten Durchgangs zum Fördern von Luft oder anderen Gasen besitzt. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die erste Innenfläche 14 und daher der erste Durchgang 18 allgemein zylindrisch. Die Öffnung 22 des ersten Durchgangs befindet sich an einem Ende 26 des ersten Rohres 10.
Ein zweites Rohr 30 weist eine zweite Innenfläche 34 auf, die einen zweiten Durchgang 38 definiert, der eine Öffnung 42 des zweiten Durchgangs zum Fördern von Luft oder anderen Gasen aufweist. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die zweite Innenfläche 34 und daher der zweite Durchgang 38 allgemein zylindrisch. Die Öffnung 42 des zweiten Durchgangs befindet sich an einem Ende 46 des zweiten Rohres 30.
Das erste Rohr 10 weist auch eine erste Außenfläche 50 auf, die bei der gezeigten Ausführungsform allgemein zylindrisch ist. Die erste Außenfläche weist zumindest eine Ausstülpung 54 daran auf. Bei der gezeigten Ausführungsform erstrecken sich zwei Ausstülpungen 54 radial auswärts von der ersten Außenfläche 50 nahe dem Ende 26 des ersten Rohres 10. Die Ausstülpungen 54 und das Rohr 10 sind Teil eines einzelnen Materialstücks bei der gezeigten Ausführungsform, obwohl die Ausstülpung oder Ausstülpungen 54 ein oder mehrere separate Materialstücke, die an der ersten Außenfläche 50 befestigt sind, innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung sein können. Die Ausstülpungen sind bei der gezeigten Ausführungsform zylindrisch, können jedoch innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche andere Formen besitzen.
Das zweite Rohr 30 weist auch eine zweite Außenfläche 58 auf, die eine Ringnut 62 nahe dem Ende 46 definiert. Genauer weist die zweite Außenfläche 58 zwei ringförmige Ausstülpungen 66, 70 auf, die sich von der zweiten Außenfläche 58 radial auswärts erstrecken und sich vollständig um den Umfang der Außenfläche 58 erstrecken. Die zwei ringförmigen Ausstülpungen 66, 70 wirken zusammen, um die Ringnut 62 zu definieren.
Bezug nehmend auf die 1 und 2 koppelt eine Hülse 74 das erste Rohr 10 mit dem zweiten Rohr 30 so, dass sich die Öffnung 22 des ersten Durchgangs benachbart der Öffnung 42 des zweiten Durchgangs befindet, wodurch der erste Durchgang 18 und der zweite Durchgang 38 in Fluidkommunikation miteinander gesetzt werden. Genauer definiert die Hülse 74 eine Kammer 78 mit einer ersten Kammeröffnung 82, die in einem ersten Ende 84 der Hülse 74 geformt ist, und einer zweiten Kammeröffnung 86, die in einem zweiten Ende 88 der Hülse 74 geformt ist. Die Hülse 74 ist bei der gezeigten Ausführungsform allgemein kegelstumpfförmig, d. h. der Durchmesser der Hülse 74 (sowohl Innen- als auch Außendurchmesser) nimmt mit zunehmender Distanz von dem ersten Ende 84 zu. Jedoch kann die Hülse 74 innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche andere Geometrien aufweisen, wie zylindrisch. Die Hülse 74 definiert auch zumindest einen Schlitz 92. Bei der gezeigten Ausführungsform definiert die Hülse zwei Schlitze 92.
Die Hülse 74 ist drehbar mit dem zweiten Rohr 30 verbunden, so dass die Hülse 74 in Bezug auf das zweite Rohr 30 selektiv drehbar ist. Genauer weist bei der gezeigten Ausführungsform die Hülse 74 einen Ringflansch 96 auf, der konzentrisch um das zweite Rohr 30 angeordnet ist und sich in die Ringnut 62 in der Außenfläche 58 des zweiten Rohres 30 erstreckt. Die Wechselwirkung zwischen dem Flansch 96 und den Ausstülpungen 66, 70 begrenzt oder beschränkt eine Translation der Hülse 74 relativ zu dem zweiten Rohr 30, erlaubt jedoch eine Drehung der Hülse 74 relativ zu dem zweiten Rohr 30. Das Ende 46 (und die Öffnung 42) des zweiten Rohres 30 erstrecken sich innerhalb der Kammer 78.
Jede der Ausstülpungen 54 ist mit der Hülse 74 innerhalb eines jeweiligen der Schlitze 92 in Eingriff bringbar, so dass die Hülse 74 und die Ausstülpungen 54 zusammenwirken, um das erste Rohr 10 mit dem zweiten Rohr 30 zu koppeln. Genauer und mit Bezug auf 3 weist jeder der Schlitze 92 eine jeweilige Schlitzöffnung 100 auf, die in dem zweiten Ende 88 der Hülse 74 geformt ist. Es sei angemerkt, dass die beiden Schlitze 92 an gegenüberliegenden Seiten der Hülse 74 angeordnet sind, und daher ist in 3 nur einer der Schlitze 92 gezeigt. Jedoch sind die beiden Schlitze 92 identisch. Gleichermaßen sind die beiden Ausstülpungen 54 an gegenüberliegenden Seiten des ersten Rohres 10 angeordnet, und daher ist in 3 nur eine der Ausstülpungen 54 gezeigt.
Jeder der Schlitze 92 ist allgemein J-förmig oder hakenförmig, wie in 3 gezeigt ist. Genauer weist jeder Schlitz 92 einen ersten Abschnitt 104, der sich von der Schlitzöffnung 100 in dem zweiten Ende 88 zu dem ersten Ende 84 erstreckt, und einen zweiten Abschnitt 108 auf, der sich zurück zu dem zweiten Ende 88 erstreckt, jedoch an einem Schlitzende 112 endet, bevor er das zweite Ende 88 der Hülse 74 erreicht.
Ein elastomeres Dichtelement (in den 1 und 2 mit 116 gezeigt) ist funktional mit dem Ende 26 des ersten Rohres 10 verbunden. Das Dichtelement 116 besitzt eine Ringform und umgibt die Öffnung 22 des ersten Durchgangs. Alternativ dazu kann innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche das Dichtungselement 116 an dem Ende 46 des zweiten Rohres 30 befestigt sein und die Öffnung 42 des zweiten Durchgangs umgeben.
Um das zweite Rohr 30 mit dem ersten Rohr 10 zu koppeln, wird das Ende 26 des ersten Rohres 10 in die Kammer 78 durch die zweite Kammeröffnung 86 eingesetzt; während des Einsetzens des Endes 26 in die Kammer 78 wird das erste Rohr 10 so orientiert, dass jede der Ausstülpungen 54 mit einer jeweiligen der Schlitzöffnungen 100 ausgerichtet ist. Ferner bewirkt eine Bewegung des ersten Rohres 10 in die Kammer 78 hinein, dass jede Ausstülpung 54 in einen jeweiligen der Schlitze 92 über eine jeweilige der Öffnungen 100 eintritt, und insbesondere tritt jede Ausstülpung durch einen jeweiligen ersten Schlitzabschnitt 104 ein und läuft durch diesen. Die Breite der Schlitze 92 ist marginal größer als die Breite der Ausstülpungen 54, und somit ist eine Bewegung der Ausstülpungen 54 relativ zu der Hülse 74 im Wesentlichen auf eine Bewegung entlang der Schlitze 92 beschränkt.
Wenn sich das Ende 26 des ersten Rohres 10 näher zu dem Ende 46 des zweiten Rohres 30 bewegt, tritt das Dichtelement 116 mit dem Ende 46 in Kontakt und ist einer Kompressionsdehnung ausgesetzt. Wenn jede der Ausstülpungen 54 die Überschneidung eines Schlitzabschnitts 104 und eines Schlitzabschnitts 108 erreicht, wird eine weitere Bewegung des ersten Rohres 10 zu dem zweiten Rohr 30 durch Wechselwirkung zwischen den Ausstülpungen 54 und der Hülse 74 verhindert. An diesem Punkt wird die Hülse 74 relativ zu dem zweiten Rohr 30 gedreht, so dass die Ausstülpungen 54 in einen jeweiligen zweiten Abschnitt 108 eintreten.
Das elastomere Dichtelement 116 steht unter elastischer Kompressionsdehnung und übt somit eine Kraft auf das erste Rohr 10 aus, wobei das erste Rohr 10 weg von dem zweiten Rohr 30 getrieben wird, was zur Folge hat, dass die Ausstülpungen 54 ihre jeweiligen zweiten Abschnitte 108 durchqueren, bis sie ein jeweiliges Ende 112 erreichen. Die Kraft aus der komprimierten Dichtung 116 hält die Ausstülpungen 54 gegen ein jeweiliges Schlitzende 112 und somit wirken die Hülse 74 und die Ausstülpungen 54 zusammen, um das erste Rohr 10 mit dem zweiten Rohr 30 zu koppeln. Wie in den Figuren gezeigt ist, befinden sich, wenn die Ausstülpungen 54 mit der Hülse 74 an Schlitzenden 112 in Eingriff stehen, beide Enden 26, 46 des ersten und zweiten Rohres 10, 30 benachbart zueinander innerhalb der Kammer 78, und somit sind die Durchgangsöffnungen 22, 72 benachbart zueinander, wodurch der erste und zweite Durchgang 18, 38 in Fluidkommunikation miteinander gesetzt werden. Das Dichtungselement 116 erzeugt eine Dichtung zwischen den Öffnungen 22, 42 und der umgebenden Atmosphäre. Die Kegelstumpfform der Kammer 78 unterstütz ein Einsetzen des ersten Rohres 10 in die Kammer 78 dadurch, dass die zweite Kammeröffnung 86 mit einem größeren Durchmesser versehen wird, und der schmaler werdende Durchmesser der Kammer 78 dann die Öffnung 22 des ersten Durchgangs in Ausrichtung mit der Öffnung 42 des zweiten Durchgangs führt.
Es sei angemerkt, dass bei einigen Ausführungsformen und innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche das erste und zweite Rohr 10, 30 Merkmale aufweisen können, die dazu dienen, sicherzustellen, dass das erste Rohr 10 mit dem zweiten Rohr 30 auf eine bestimmte Art und Weise ausgerichtet ist. Beispielsweise kann das erste Rohr 10 eine Lasche oder einen Vorsprung (nicht gezeigt) definieren, der zum Eintritt in eine Ausnehmung oder ein Loch in dem zweiten Rohr 30 konfiguriert ist, wenn die Rohre 10, 30 in der gewünschten Orientierung ausgerichtet sind; falls die Lasche oder der Vorsprung nicht mit der Ausnehmung oder dem Loch ausgerichtet sind, dann würde eine Verbindung der Rohre 10, 30 verhindert.

Claims

Vorrichtung, umfassend: ein erstes Rohr (10), das eine erste Außenfläche (50), die eine Ausstülpung (54) daran aufweist, und eine erste Innenfläche (14) besitzt, die einen ersten Durchgang (18) definiert, der eine Öffnung (22) des ersten Durchgangs (18) aufweist; ein zweites Rohr (30), das eine zweite Außenfläche (58) und eine zweite Innenfläche (34) besitzt, die einen zweiten Durchgang (38) definiert, der eine Öffnung (42) des zweiten Durchgangs (38) aufweist; eine Hülse (74), die einen Schlitz (92) definiert; ein elastomeres Dichtelement (116), das zwischen dem ersten und zweiten Rohr (10, 30) komprimiert ist, wodurch eine Flächendichtung um die Öffnungen (22, 42) des ersten und zweiten Durchgangs (18, 38) gebildet ist; wobei die Hülse (74) drehbar mit dem zweiten Rohr (30) verbunden ist; wobei die Ausstülpung (54) in dem Schlitz (92) angeordnet ist, so dass die Hülse (74) und die Ausstülpung (54) zusammenwirken, um das erste Rohr (10) mit dem zweiten Rohr (30) zu koppeln; wobei die Hülse (74) eine Kammer (78) definiert, die eine erste Kammeröffnung (82) und eine zweite Kammeröffnung (86) besitzt; wobei das erste und zweite Rohr (10, 30) zumindest teilweise in der Kammer (78) angeordnet sind; wobei die Öffnungen (22, 42) des ersten und zweiten Durchgangs (18, 38) in der Kammer (78) angeordnet sind; wobei die Hülse (74) das erste Rohr (10) mit dem zweiten Rohr (30) koppelt, so dass die Öffnungen (22, 42) des ersten und zweiten Durchgangs (18, 38) benachbart zueinander liegen, wodurch eine Fluidkommunikation zwischen dem ersten und zweiten Durchgang (18, 38) bereitgestellt wird; wobei die Hülse (74) ein erstes Ende (84) und ein zweites Ende (88) aufweist und die erste Kammeröffnung (82) in dem ersten Ende (84) geformt ist und die zweite Kammeröffnung (86) in dem zweiten Ende (88) geformt ist; wobei der Schlitz (92) einen ersten Abschnitt (104), der sich von einer Schlitzöffnung (100) in dem zweiten Ende (88) zu dem ersten Ende (84) erstreckt, und einen zweiten Abschnitt (108) aufweist, der sich zurück zu dem zweiten Ende (88) erstreckt, jedoch an einem Schlitzende (112) endet, bevor er das zweite Ende (88) der Hülse (74) erreicht; und wobei das Dichtelement (116) einer Kompressionsdehnung ausgesetzt ist und die Kraft aus dem komprimierten Dichtelement (116) die Ausstülpung (54) gegen das Schlitzende (112) drückt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Außenfläche (58) eine Ringnut (62) definiert; und wobei die Hülse (74) einen Ringflansch (96) aufweist, der sich in die Ringnut (62) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kammer (78) kegelstumpfförmig ist.
Vorrichtung, umfassend:. ein erstes Rohr (10), das eine erste Außenfläche (50), die eine Ausstülpung (54) daran aufweist, und eine erste Innenfläche (14) besitzt, die einen ersten Durchgang (18) definiert, der eine Öffnung (22) des ersten Durchgangs (18) aufweist; ein zweites Rohr (30), das eine zweite Außenfläche (58) und eine zweite Innenfläche (34) besitzt, die einen zweiten Durchgang (38) definiert, der eine Öffnung (42) des zweiten Durchgangs (38) aufweist; eine Hülse (74), die einen Schlitz (92) definiert; wobei die Hülse (74) drehbar mit dem zweiten Rohr (30) verbunden ist; wobei die Ausstülpung (54) in dem Schlitz (92) angeordnet ist, so dass die Hülse (74) und die Ausstülpung (54) zusammenwirken, um das erste Rohr (10) mit dem zweiten Rohr (30) zu koppeln; wobei die Hülse (74) eine Kammer (78) definiert, die eine erste Kammeröffnung (82) und eine zweite Kammeröffnung (86) besitzt; wobei das erste und zweite Rohr (10, 30) zumindest teilweise in der Kammer (78) angeordnet sind; und wobei die Kammer (78) kegelstumpfförmig ist.