DE102014200745A1

DE102014200745A1 - Formschlüssige Kupplungsanordnung zwischen einer Gehäusebohrung und einem zugeordneten Einsteckrohr

Info

Publication number: DE102014200745A1
Application number: DE102014200745.3A
Authority: DE
Inventors: Volkhard Ammon
Original assignee: Bosch Mahle Turbo Systems GmbH and Co KG
Current assignee: BMTS Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2015-07-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für ein Rohr in einer entsprechenden Bohrung eines Gehäuses. Die Anordnung umfasst eine selbsttätige Verriegelung, die beim Einschieben des Rohrs in die Bohrung automatisch wirksam wird. Die Entriegelung kann mittels eines einfachen, sehr preiswerten Werkzeuges erfolgen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine formschlüssige Kupplungsanordnung zwischen einer Gehäusebohrung und einem zugeordneten Einsteckrohr.
Gehäuse von Motoren und Maschinen müssen oftmals mit Zuführungsleitungen für Fluide verbunden werden. Ähnliches gilt für die Gehäuse von Turboladern, die einerseits Zu- und Abflüsse für Schmieröl für hydrodynamische Lager und andererseits Zu- und Abflüsse für Kühlmedien benötigen können. Die entsprechenden Fluidleitungen besitzen oftmals an ihren gehäuseseitigen Enden Hohlschrauben, die nach Art von Überwurfmuttern an den mehr oder weniger flexiblen Leitungen angeordnet sind und sich mit einem Außengewinde in Innengewindebohrungen des jeweiligen Gehäuses einschrauben lassen. Der damit verbundene Montageaufwand ist jedoch vergleichsweise hoch, weil Gewindeteile regelmäßig mit vorzugebendem Drehmoment miteinander verschraubt werden müssen, um eine hinreichende Sicherheit zu gewährleisten.
Gemäß der DE 10 2009 025 490 A1 kann eine Versorgungsleitung mit einem verdickten balligen Ende in eine entsprechende Aufnahmebohrung eines Motorgehäuses eingesteckt werden. Am balligen Ende ist in einer Umfangsnut ein Dichtring derart angeordnet, dass die eingesteckte Leitung ohne Gefahr von Leckagen in der Aufnahmebohrung Taumelbewegungen auszuführen vermag. Außenseitig am Gehäuse kann eine mit dem balligen Ende zusammenwirkende Anschlagplatte angeschraubt werden, mit der das ballige Ende in der Aufnahmebohrung unverlierbar festgehalten wird.
Die GB 2 491 886 A zeigt die Möglichkeit, ein Einsteckrohr in einer Gehäusebohrung mit Presssitz anzuordnen.
Alle diese bekannten Verbindungen zwischen einer Gehäusebohrung und einem Rohr benötigen einen vergleichsweise hohen Montageaufwand, um die Dichtigkeit der Verbindung bzw. dem festen Sitz des Rohres am Gehäuse sicherzustellen.
Hier setzt die Erfindung an und stellt sich die Aufgabe, eine möglichst werkzeuglos montierbare Kupplungsanordnung zwischen einer Gehäusebohrung und einem zugeordneten Einsteckrohr zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine sich in einer vorgegebenen Solllage selbsttätig verriegelnde Steckverbindung zu schaffen, bei der es genügt, wenn das Einsteckrohr in die Gehäusebohrung hinreichend weit, bis die Solllage und dementsprechend der Verriegelungszustand erreicht sind, eingeschoben wird.
Ein besonderer Vorzug der Erfindung ist darin zu sehen, dass zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung ein geringer Herstellungsaufwand ausreichend ist. Im Wesentlichen muss nur eine Gehäusebohrung mit einer Innenumfangsnut hergestellt werden, in die ein Federring eingesetzt wird, dessen Außendurchmesser im unverspannten Zustand größer als der Innendurchmesser der Gehäusebohrung ist und dessen Innendurchmesser ein geringeres Maß als der Innendurchmesser der Gehäusebohrung hat. Am Einsteckrohr, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Gehäusebohrung angepasst ist, muss lediglich eine korrespondierende Außenumfangsnut vorgesehen werden, in die der vorgenannte Federring riegelnd eingreifen kann.
Im Übrigen wird hinsichtlich konstruktiver Einzelheiten sowie bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben wird.
Die dargestellten Merkmale können auch unabhängig von der jeweils dargestellten Merkmalskombination je für sich erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigt
1 ein Schnittbild der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung, wobei die Schnittebene die Achse des Einsteckrohrs enthält,
2 die Einzelheit II in 1, wobei das Einsteckrohr geschnitten dargestellt ist,
3 eine der 2 entsprechende Darstellung, anhand der die Trennung des Einsteckrohres von der Gehäusebohrung erläutert wird,
4 eine der 2 entsprechende Darstellung des entriegelten Einsteckrohrs.
Gemäß 1 ist in einer Außenwand 1 eines nicht näher dargestellten Maschinengehäuses eine nach außen offene Gehäusebohrung 2 vorgesehen, über die ein Fluid, wie beispielsweise Wasser oder Öl, zu- oder abgeführt werden soll. Dabei soll die Zu- oder Abfuhr des Fluides über ein in die Gehäusebohrung 2 einschiebbares Einsteckrohr 3 erfolgen. Die Gehäusebohrung 2 besitzt einen inneren Bereich 2' sowie einen an die Gehäuseaußenseite anschließenden äußeren Bereich 2''. Die Bereich 2' und 2'' besitzen unterschiedliche Innendurchmesser, wobei der Bereich 2' einen dem Außendurchmesser des Einsteckrohres 3 entsprechenden Innendurchmesser aufweist. Der Innendurchmesser des Bereiches 2'' ist zumindest bereichsweise größer als der Außendurchmesser des Einsteckrohres 2, so dass durch den so gebildeten Freiraum bzw. die so gebildeten Freiräume zwischen der Innenwandung des Bereiches 2'' und der Außenseite des Einsteckrohres 3 ein weiter unten näher erläutertes Werkzeug eingeschoben werden kann.
Die Bereiche 2' und 2'' sind voneinander durch eine Innenumfangsnut 4 getrennt, deren an den Bereich 2'' angrenzende Flanke konusförmig ausgebildet ist oder am Übergang zum Innenumfang des Bereiches 2'' eine Fase aufweist. In der Innenumfangsnut 4 ist ein Federring 5 angeordnet, welcher bevorzugt als C-Ring aus einem Federdraht mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist. Dieser Federring 5 ist so bemessen, dass er im unverspannten Zustand einen Innendurchmesser aufweist, der geringer ist als der Außendurchmesser des Einsteckrohrs 3. Andererseits ist der Außendurchmesser des Federrings 5 im unverspannten Zustand größer als der Innendurchmesser des Bereiches 2'' der Gehäusebohrung 2, so dass der Federring 5 im unverspannten Zustand formschlüssig innerhalb der Innenumfangsnut 4 aufgenommen wird. Die Tiefe der Innenumfangsnut 4 ist so bemessen, dass sich der Federring 5 elastisch aufweiten lässt, derart, dass sein Innendurchmesser größer oder gleich dem Außendurchmesser des Einsteckrohres ist.
Das Einsteckrohr 3 lässt sich derart weit in die Gehäusebohrung 2 einschieben, dass ein in Einschubrichtung vorderer Abschnitt des Einsteckrohres 3 mit einer im Bereich 2' der Gehäusebohrung 2 angeordneten Dichtung 6 zusammenwirken kann.
Am Einsteckrohr 3 ist eine Außenumfangsnut 7 vorgesehen, die in der in 1 dargestellten Einstecklage des Einsteckrohrs 3 die Innenumfangsnut 4 der Gehäusebohrung 2 axial überdeckt.
Beim Einschieben des Einsteckrohrs 3 in die Gehäusebohrung 2 wird der Federring 5 zunächst von dem in Einschubrichtung vorderen Ende des Einsteckrohrs 3 aufgeweitet, wobei der Federring 5 entsprechend weit in die Innenumfangsnut 4 der Gehäusebohrung 2 radial eingesenkt wird. Sobald dann bei weiterem Einschub des Einsteckrohres 3 in die Gehäusebohrung 2 die Außenumfangsnut 7 am Einsteckrohr 3 die in 1 dargestellte Lage erreicht, schnappt der Federring 5 in die Außenumfangsnut 7 des Einsteckrohres 3 ein, so dass die eingeschobene Lage des Einsteckrohres 3 in der Gehäusebohrung 2 verriegelt wird. Dabei wirkt die Verriegelung sowohl in Einschubrichtung des Einsteckrohres 3 als auch in entgegengesetzter Richtung. In Einschubrichtung ist es jedoch vorteilhafter, die Verriegelung durch eine Verjüngung des Durchmessers der Gehäusebohrung 2 zu bewerkstelligen, so dass ein Absatz entsteht, an dem die Vorderkante des Rohres 3 anschlägt.
Eine weitere Bewegung des Einsteckrohres 3 in Einschubrichtung wird durch den Federring 5 blockiert, weil dieser zwischen den einander diametral gegenüberliegenden Flanken 7' und 4' der Außenumfangsnut 7 des Einsteckrohres 3 und der Innenumfangsnut 4 der Gehäusebohrung 2 verklemmt wird.
Wird dagegen auf das Einsteckrohr 3 eine Kraft in Auszugsrichtung, das heißt in 1 nach rechts, ausgeübt, wird der Federring 5 zwischen den Konusflächen, Torusflächen bzw. Fasen der Flanken 7'' der Außenumfangsnut 7 im Einsteckrohr 3 und 4'' der Innenumfangsnut 4 in der Gehäusebohrung 2 eingeklemmt. Die auf das Einsteckrohr 3 relativ zur Wand 1 wirkende Axialkraft in Auszugsrichtung bewirkt zwar über die konische Flanke 7'' bzw. die dort stattdessen vorgesehene Fase eine Radialkraft, die den Federring 5 aufzuweiten sucht, gleichzeitig bewirkt aber die diametral gegenüberliegende konische Flanke 4'' bzw. die dort vorgesehene Fase eine entgegengesetzte Radialkraft, die den Federring 5 zu verengen sucht. Im Ergebnis wird also der Federring 5 zwischen den einander diametral gegenüberliegenden Flanken 4'' und 7'' unbeweglich verkeilt, so dass sich das Einsteckrohr 3 nicht aus der Gehäusebohrung 2 herausnehmen lässt.
Zur Abtrennung des Einsteckrohrs 3 von der Wand 1 ist ein Werkzeug 8 erforderlich, welches so ausgebildet ist, dass es durch den Freiraum bzw. die Freiräume radial zwischen dem Einsteckrohr 3 und dem Innenumfang des Abschnitts 2'' der Gehäusebohrung 2 einschiebbar und damit axial gegen den Federring 5 anschiebbar ist, derart, dass der Federring 5 beim Herausziehen des Einsteckrohres 3 die Außenumfangsnut 7 am Einsteckrohr 3 verlässt, indem der Federring 5 über die konische Flanke 7'' bzw. die stattdessen angeordnete Fase auf den in der Zeichnung links an die Außenumfangsnut 7 anschließenden Außenumfangsbereich des Einsteckrohres 3 aufgleitet, so dass das Einsteckrohr 3 innerhalb der Gehäusebohrung 5 axial entriegelt wird.
In der Zeichnung ist der radiale Freiraum zwischen dem Innenumfang des Abschnittes 2'' der Gehäusebohrung 2 und dem Außenumfang des Einsteckrohrs 3 als radialer Ringraum dargestellt. Eine derartige Ausbildung ist jedoch nicht zwingend. Es ist auch möglich, den Abschnitt 2'' der Gehäusebohrung 2 mit einem dem Außendurchmesser des Einsteckrohres 3 entsprechenden Innendurchmesser auszubilden und innerhalb des Abschnittes 2'' in der Innenumfangswand der Gehäusebohrung 2 axiale Nuten vorzusehen, durch die entsprechend geformte stabartige Fortsätze eines Werkzeuges gegen den Federring 5 vorgeschoben werden können. Dabei besteht die Möglichkeit, die Abstände der Axialnuten voneinander in Umfangsrichtung des Einsteckrohres 3 unterschiedlich auszubilden, so dass die stabartigen Fortsätze des Werkzeuges mit entsprechend unterschiedlichen Abständen voneinander angeordnet sein müssen. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, eine einfach durchführbare Demontage des Einsteckrohres 3 nur bei Vorhandensein eines speziellen Werkzeuges 8 zu ermöglichen und dementsprechend eine unbefugte Demontage des Einsteckrohres zumindest deutlich zu erschweren.
Bezugszeichenliste

1: Gehäusewand
2: Gehäusebohrung
3: Einsteckrohr
4: Innenumfangsnut
5: Federring
6: Dichtung
7: Außenumfangsnut
8: Werkzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009025490 A1 [0003]
GB 2491886 A [0004]

Claims

Formschlüssige Kupplungsanordnung zwischen einer Gehäusebohrung (2) und einem zugeordneten Einsteckrohr (3), mit einer in der Gehäusebohrung (2) vorgesehenen Innenumfangsnut (4) und einer damit korrespondierenden Außenumfangsnut (7) am Einsteckrohr (3) sowie mit einem elastisch erweiterbaren Federring (5), der im gekuppelten Zustand von Gehäusebohrung (2) und Einsteckrohr (3) mit seinem Außenumfang in die Innenumfangsnut (4) und mit seinem Innenumfang in die Außenumfangsnut (7) eingreift, wobei im gekuppelten Zustand zwischen dem Einsteckrohr (3) und der Gehäusebohrung (2) ein zur Gehäuseaußenseite hin offener Freiraum verbleibt, in den von der Gehäuseaußenseite aus ein Werkzeug (8) einschiebbar ist, mit dem sich der Federring (5) beim Herausziehen des Einsteckrohrs (3) aus der Gehäusebohrung (2) axial über einen Konus oder Torus (7'') an der in Einsteckrichtung vorderen Flanke der Außenumfangsnut (7) auf den Außenumfang des Einsteckrohrs (3) schieben lässt.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gehäusebohrung (2) innerhalb eines Bohrungsabschnittes (2') auf der vom offenen Ende der Gehäusebohrung (2) entfernteren Seite der Innenumfangsnut (7) eine mit dem Einsteckrohr (3) zusammenwirkende Ringdichtung (6) angeordnet ist.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Konus (7'') der Außenumfangsnut (7) des Einsteckrohrs (3) im verriegelten Zustand diametral gegenüberliegende Flanke (4'') der Innenumfangsnut (4) der Gehäusebohrung (2) einen sich zur Gehäuseaußenseite hin erweiternden Gegenkonus (4'') aufweist.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus (7'') und/oder der Gegenkonus (4'') als ringförmige Fase zwischen der jeweiligen Nutflanke und dem axial anschließenden Außenumfang des Einsteckrohrs (3) ohne den axial anschließenden Innenumfang der Gehäusebohrung (2) ausgebildet ist.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des Einsteckrohrs (3) mit in den Federring (5) einschiebbarer Konizität ausgebildet ist.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Federring (5) als offener C-Ring ausgebildet ist.