DE102018212011A1

DE102018212011A1 - Kupplungseinrichtung und Frischluftanlage

Info

Publication number: DE102018212011A1
Application number: DE102018212011.0A
Authority: DE
Inventors: Samuel Kohler; Jan Schüssler; Georg Votteler
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2018-07-18
Filing date: 2018-07-18
Publication date: 2020-01-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung (1) zur Verbindung von luftführenden Komponenten (3a, 3b) einer Frischluftanlage (2) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die Kupplungseinrichtung (1) weist einen Anschluss (5) und einen in den Anschluss (5) axial einsteckbaren Stutzen (6) mit einer außenliegenden Sicherungsnut (10) auf. Der Anschluss (5) weist dabei einen zwischen einer Sicherungsstellung und einer Entsicherungsstellung verstellbaren Rastring (7) mit wenigstens einem radial federnden Rastelement (8) und einen Sicherungsring (9) auf. In einem eingesteckten Zustand des Stutzens (6) und in der Sicherungsstellung des Rastrings (7) greift dabei das jeweilige Rastelement (8) radial in die Sicherungsnut (10) ein. Erfindungsgemäß weist der Sicherungsring (9) wenigstens eine Konturrippe (11) auf. Die jeweilige Konturrippe (11) drückt in einem eingesteckten Zustand des Stutzens (6) und in der Sicherungsstellung des Rastrings (7) das jeweilige Rastelement (8) radial in die Sicherungsnut (10) des Stutzens (6).Die Erfindung betrifft auch die Frischluftanlage (2) mit der Kupplungseinrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung zur Verbindung von luftführenden Komponenten einer Frischluftanlage für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Obergriff des Anspruchs 1 und eine Frischluftanlage mit der Kupplungseinrichtung.
Eine Frischluftanlage wird in einer Brennkraftmaschine zur Versorgung mit Frischluft eingesetzt und erstreckt sich üblicherweise von einer Lufteintrittsöffnung zu einem Frischluftverteiler mit mehreren separaten Austrittsöffnungen für Zylinder der Brennkraftmaschine. Eine derartige Frischluftanlage kann mehrere luftleitende Komponenten - wie beispielweise ein Luftfilter, ein Saugmodul oder auch Luftleitungen - umfassen. Um die Frischluft von der Lufteintrittsöffnung zu den Austrittsöffnungen zu führen, können die einzelnen Komponenten der Frischluftanlage durch eine Kupplungseinrichtung luftleitend miteinander verbunden sein.
Eine derartige Kupplungseinrichtung ist beispielweise in WO 2014/056652 A1 offenbart. Die Kupplungseinrichtung weist dabei einen Anschluss und einen Stutzen auf, die mittels eines Rastrings und eines mit dem Rastring zusammenwirkenden Sicherungsrings miteinander luftleitend verbunden sind. Der Rastring weist dabei mehrere radial nach innen gerichtete Rastelemente auf, die an dem Rastring federnd angeordnet sind. Die Rastelemente greifen dabei in dem entspannten Zustand in eine Sicherungsnut des Stutzens ein und legen dadurch den Stutzen an dem Rastring, dem Sicherungsring und dem Anschluss axial fest. Nachteiligerweise können die Rastelemente ihre Elastizität aufgrund der Materialermüdung - beispielweise wegen einem ständigen Temperaturwechsel - verlieren und im ungünstigsten Fall aus der Sicherungsnut radial herauswandern. Dies kann im Extremfall zu einem unkontrollierten Lösen des Rastrings von dem Stutzen und dadurch auch zum unkontrollierten Lösen des Stutzens von dem Anschluss führen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Kupplungseinrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine entsprechende Frischluftanlage mit der Kupplungseinrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine gattungsgemäße Kupplungseinrichtung ist zur Verbindung von luftführenden Komponenten einer Frischluftanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, geeignet. Die Kupplungseinrichtung weist einen Anschluss und einen in den Anschluss axial einsteckbaren Stutzen mit einer außenliegenden Sicherungsnut auf. Der Anschluss weist einen Rastring mit wenigstens einem radial federnden Rastelement und einen Sicherungsring auf, der den Rastring über das wenigstens eine Rastelement axial an dem Anschluss fixiert. Der Rastring ist dabei an dem Anschluss zumindest zwischen einer Sicherungsstellung und einer Entsicherungsstellung in der Umfangsrichtung verstellbar angeordnet. Das jeweilige Rastelement greift in einem eingesteckten Zustand des Stutzens und in der Sicherungsstellung des Rastrings radial in die Sicherungsnut des Stutzens ein und sichert so den Stutzen axial gegen ein unbeabsichtigtes Lösen an dem Anschluss. Erfindungsgemäß weist der Sicherungsring für das wenigstens eine Rastelement des Rastrings jeweils eine Konturrippe auf, wobei die Konturrippe in einem eingesteckten Zustand des Stutzens und in der Sicherungsstellung des Rastrings das jeweilige Rastelement radial in die Sicherungsnut des Stutzens drückt und so das Rastelement radial gegen ein unbeabsichtigtes Herauslösen aus der Sicherungsnut sichert.
In der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung greift das jeweilige Rastelement des Rastrings in einem eingesteckten Zustand des Stutzens und in der Sicherungsstellung des Rastrings radial in die Sicherungsnut des Stutzens ein. Der Stutzen ist dadurch mechanisch durch Formschluss zwischen der Sicherungsnut und dem wenigstens einen Rastelement des Rastrings gegen ein unbeabsichtigtes Lösen von dem Anschluss gesichert. Die Sicherungsnut kann beispielweise umlaufend ausgebildet oder durch am Umfang des Stutzens verteilt angeordnete Nutsegmente gebildet sein. Die Konturrippe des Sicherungsrings drückt dabei das jeweilige Rastelement radial in die Sicherungsnut des Stutzens, so dass das wenigstens eine Rastelement gegen ein unbeabsichtigtes Herauslösen aus der Sicherungsnut mechanisch gesichert ist. Verlieren das wenigstens eine Rastelement oder die mehreren Rastelemente die Elastizität, so bleibt der Rastring durch die mit dem jeweiligen Rastelement zusammenwirkende Konturrippe in der Sicherungsstellung festgelegt. Dadurch kann ein unerwünschtes Herauswandern des wenigstens einen Rastelements oder den mehreren Rastelementen aus der Sicherungsnut auch bei der reduzierten Elastizität des wenigstens einen Rastelements oder der mehreren Rastelemente vorteilhaft verhindert werden.
Der Anschluss und der Stutzen der Kupplungseinrichtung können an den beiden zu verbindenden Komponenten angeordnet sein. Der Anschluss und/oder der Stutzen können jeweils als ein separates Bauteil ausgebildet und an der jeweiligen Komponente angebaut sein. Alternativ können der Anschluss und/oder der Stutzen jeweils integral an der jeweiligen Komponente ausgebildet sein. So können beispielsweise eine Luftleitung an ihrem Ende als Stutzen und eine andere mit der ersten zu verbindende Luftleitung an ihrem Ende als Anschluss ausgeformt sein. Der Sicherungsring kann unbeweglich und unlösbar mit dem Anschluss verbunden sein. Vorzugsweise ist der Sicherungsring mit dem Anschluss verklebt oder verschweißt oder ist einstückig mit dem Anschluss ausgebildet.
Für eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung sind alle beziehungsweise zumindest wesentliche Komponenten aus einem spritzgussfähigen Kunststoff hergestellt. Eine Kombination von unterschiedlichen Materialien, insbesondere von Kunststoff und Metall, oder auch von unterschiedlichen Kunststoffen, ist auch denkbar. Hierbei werden großvolumige Komponenten, wie Luftleitung, Aufnahme oder Stutzen vorzugsweise aus kostengünstigerem Kunststoff hergestellt. Kleinere Komponenten, wie beispielsweise der Rastring, können aus einem anderen, höherwertigen Material mit beispielsweise einer höheren Festigkeit, insbesondere Metall oder Hochleistungskunststoff, bestehen.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das jeweilige Rastelement einen Federbereich und eine an diesen integral anschließende Rastnase aufweist. Die Rastnase ist dabei über den Federbereich radial federelastisch an dem Rastring angeordnet und greift in einem eingesteckten Zustand des Stutzens und in der Sicherungsstellung des Rastrings in die Sicherungsnut ein. Alternativ kann das jeweilige Rastelement eine Federanordnung und eine Rastnase aufweisen, wobei die Rastnase über die Federanordnung radial federnd an dem Rastring angeordnet ist und in einem eingesteckten Zustand des Stutzens und in der Sicherungsstellung des Rastrings in die Sicherungsnut eingreift. In beiden Ausführungsformen des wenigstens einen Rastelements wird die Federwirkung durch den Aufbau des wenigstens einen Rastelements erreicht und die restlichen Bestandteile des Rastrings können vergleichsweise einfach und preiswert hergestellt sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung ist vorgesehen, dass die Rastnase eine erste Sicherungskontur und die Konturrippe eine an die erste Sicherungskontur angepasste zweite Sicherungskontur aufweisen, wobei beim radialen Einfedern des jeweiligen Rastelements in die Sicherungsnut die Rastnase mit der ersten Sicherungskontur an der zweiten Sicherungskontur der Konturrippe abgleitet und der Rastring sich dadurch aus der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung verdreht. Das jeweilige Rastelement wird folglich beim radialen Einfedern in die Sicherungsnut mit der ersten Sicherungskontur entlang der zweiten Sicherungskontur geführt und der Rastring wird aus der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung verdreht. Sind die Rastelemente des Rastrings entspannt, so befindet sich der Rastring in der Sicherungsstellung und muss aktiv in die Entsicherungsstellung verstellt werden. Auf diese vorteilhafte Weise können Montagefehler und insbesondere eine unvollständige Montage sicher ausgeschlossen werden. Um die Entsicherungsstellung des Rastrings von außen erkennbar zu machen, können an dem Sicherungsring und an dem Rastring in der Sicherungsstellung des Rastrings fluchtende Stegkonturen ausgeformt sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung ist vorgesehen, dass der Sicherungsring für das wenigstens eine Rastelement des Rastrings jeweils eine Anlaufrippe aufweist. Die Anlaufrippe wirkt dabei beim radialen Einfedern des jeweiligen Rastelements in die Sicherungsnut mit diesem derart zusammen, das der Rastring sich aus der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung verdreht. Beim Einstecken des Stutzens in den Anschluss federt das jeweilige Rastelement aufgrund der Eigenspannung in die Sicherungsnut des Stutzens ein und gleitet dabei an der Anlaufrippe ab. Der Rastring verdreht sich dabei von der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung. Vorteilhafterweise ist dabei keine zusätzliche äußere Einwirkung notwendig und die Montage der Kupplungseinrichtung begrenzt sich dadurch auf ein axiales Einstecken des Stutzens in den Anschluss.
Zusätzlich kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das jeweilige Rastelement eine erste Anlaufkontur und die jeweilige Anlaufrippe eine an die erste Anlaufkontur angepasste zweite Anlaufkontur aufweisen, so dass beim radialen Einfedern des Rastelements in die Sicherungsnut das jeweilige Rastelement mit der ersten Anlaufkontur an der zweiten Anlaufkontur der Anlaufrippe abgleitet und der Rastring sich dadurch aus der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung verdreht. Beim Einstecken des Stutzens in den Anschluss federt das wenigstens eine Rastelement aufgrund der Eigenspannung in die Sicherungsnut des Stutzens ein und gleitet dabei mit der ersten Anlaufkontur an der zweiten Anlaufkontur der Anlaufrippe ab. Die beiden Anlaufkonturen sind dabei derart aneinander angepasst, dass der Rastring sich aus der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung verdreht. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass an dem Rastring mehrere Rastelemente und an dem Sicherungsring mehrere Anlaufrippen und mehrere Konturrippen ausgeformt sind. Dabei kann die jeweilige Konturrippe für das eine Rastelement an der Anlaufrippe für das andere benachbarte Rastelement integral ausgeformt sein.
Weist der Rastring mehrere Rastelemente auf, so wird eine Drehung des Rastrings von der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung solange verhindert, bis alle Rastelemente in die Sicherungsnut einfedern und an der jeweiligen Anlaufrippe abgleiten können. Anhand des Verstellens des Rastrings aus der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung kann eine fehlerhafte Montage des Stutzens in dem Anschluss erkannt werden und entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden. Um die Drehung des Rastrings von außen erkennbar zu machen, können an dem Sicherungsring und an dem Rastring in der Sicherungsstellung des Rastrings fluchtende Stegkonturen ausgeformt sein. Ist der Rastring aus der Sicherungsstellung verstellt, so ist dies von außen durch die nicht mehr fluchtenden Stegkonturen an dem Sicherungsring und an dem Rastring erkennbar. Bei der Montage kann dann leicht erkannt werden, dass das wenigstens eine Rastelement oder eins der mehreren Rastelementen nicht in die Sicherungsnut eingefedert ist und die Drehung des Rastrings in die Sicherungsstellung verhindert.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der Stutzen eine beim Einstecken des Stutzens in den Anschluss vorausgehende Rampenkontur aufweist, die beim Einstecken des Stutzens mit dem jeweiligen Rastelement zusammenwirkt und dieses radial nach außen verdrängt. Beim axialen Einstecken des Stutzens in den Anschluss wird das wenigstens eine Rastelement durch die Rampenkontur radial nach außen verdrängt, so dass der Stutzen in den Anschluss einsteckbar ist. Sobald der Stutzen auf eine vorgegebene Eindringtiefe in den Anschluss eingesteckt ist und das wenigstens eine Rastelement die Sicherungsnut erreicht, federt das wenigstens eine Rastelement durch die Eigenspannung radial nach innen in die Sicherungsnut ein. Dabei verdreht sich der Rastring ohne eine äußere Einwirkung automatisch aus der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung und der Stutzen wird dadurch an dem Anschluss axial festgelegt.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der Rastring einen bandförmigen Ringkörper aufweist, der quer zur Umfangsrichtung einen flachen Querschnitt aufweist und an dem das jeweilige Rastelement federnd angeordnet ist. Bei einer geeigneten Materialwahl - beispielweise Kunststoff - kann der bandförmige Ringkörper aufgrund seines flachen Querschnitts flexibel beziehungsweise elastisch sein. Das jeweilige Rastelement steht dabei zweckgemäß radial nach innen von dem Ringkörper ab und schließt seitlich an diesen an, um die Elastizität des Ringkörpers nicht oder nur gering zu beeinträchtigen. Der flexible beziehungsweise elastische Rastring kann dann auch bei einem nicht kreisrunden Querschnitt des Anschlusses und des Stutzens an diesen verdreht und zwischen der Sicherungsstellung und der Entsicherungsstellung verstellt werden. Denkbar sind dabei neben kreisrunden auch ovale, elliptische oder eiförmige Querschnitte des Stutzens und des Anschlusses.
Bei einer Weiterbildung der Kupplungseinrichtung ist vorgesehen, dass der Anschluss wenigstens eine radial nach außen gerichtete Aufnahme aufweist. Die Aufnahme wirkt dabei mit einem an dem Rastring ausgebildeten radial nach au-ßen ausgerichteten Anschlag zum Begrenzen der Verstellbarkeit des Rastrings zwischen der Sicherungsstellung und der Entsicherungsstellung zusammen. Die Aufnahme und der Anschlag können dabei derart ausgestaltet sein, dass das Zusammenwirken der Aufnahme und des Anschlag und dadurch die Drehung des Rastrings von außen erkennbar sind. Bei der Montage kann dann an der Aufnahme und an dem Anschlag leicht erkannt werden, ob der Rastring sich in der Sicherungsstellung oder in der Entsicherungsstellung befindet.
Um den Stutzen und den Anschluss nach außen abzudichten, kann der Anschluss eine radial nach außen gerichtete Dichtungsaufnahme mit einer Radialdichtung aufweisen. Die Radialdichtung kann dann den eingesteckten Stutzen in Umfangsrichtung ummanteln und den Stutzen zu dem Anschluss radial abdichten. Die Dichtungsaufnahme kann beispielweise durch eine an dem Anschluss ausgeformte Ringstufe mit einer axialen Wandung und mit einer radialen Wandung gebildet sein, in der die Radialdichtung angeordnet ist. Die Ringdichtung kann dann radial zwischen einer Außenfläche des Stutzens und der axialen Wandung der Ringstufe und axial zwischen der radialen Wandung des Anschlusses und dem Sicherungsring angeordnet sein. Die Radialdichtung kann beispielsweise O- oder Y- oder X-förmig sein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Kupplungseinrichtung können der Stutzen eine axial ausgerichtete Positionierzunge und der Anschluss eine komplementär ausgebildete Positionierausnehmung aufweisen, die axial ineinander greifen und den Stutzen an dem Anschluss in Umfangsrichtung gegen eine Verdrehung sichern. Bei dieser Ausführungsform des Stutzens und des Anschlusses wird das mögliche Drehmoment zwischen dem Anschluss und dem Stutzen durch den Formschluss zwischen der Positionierzunge und der Positionierausnehmung aufgenommen und der Stutzen drehsicher an dem Anschluss festgelegt.
Zusammenfassend ist das wenigstens eine Rastelement in der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung in der Sicherungsnut durch die Konturrippe mechanisch gesichert, so dass der Anschluss und der Stutzen sicher aneinander festgelegt sind. Ferner kann ein unbeabsichtigtes Herauswandern des Rastelements aus der Sicherungsnut - beispielweise aufgrund einer reduzierten Elastizität - vorteilhaft verhindert werden. Dadurch kann ein unbeabsichtigtes Lösen des Rastrings von dem Stutzen und dadurch auch ein unbeabsichtigtes Lösen des Stutzens von dem Anschluss ausgeschlossen werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Frischluftanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei die Frischluftanlage wenigstens zwei Komponenten zum Führen von Frischluft und wenigstens eine oben beschriebene Kupplungseinrichtung zum Verbinden der beiden Komponenten aufweist. Dabei kann der Anschluss der Kupplungseinrichtung integral an der einen Komponente und der Stutzen der Kupplungseinrichtung integral an der anderen Komponente ausgeformt sein. Die eine Komponente kann beispielsweise ein Filtergehäuse eines Frischluftfilters und die andere Komponente kann beispielsweise ein Kanal zum Führen der Frischluft sein.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch

1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung in einer erfindungsgemäßen Frischluftanlage;
2 eine weitere Ansicht der in 1 gezeigten Kupplungseinrichtung;
3 eine Schnittansicht der in 1 und 2 gezeigten Kupplungseinrichtung;
4 einen vergrößerten Ausschnitt aus der in 3 gezeigten Schnittansicht;
5 eine Schnittansicht der in 1 und 2 gezeigten Kupplungseinrichtung mit angedeuteten Rastelementen;
6 einen vergrößerten Ausschnitt aus der in 5 gezeigten Schnittansicht;
7 eine Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung in einer weiteren erfindungsgemäßen Frischluftanlage.

1 und 2 zeigen Ansichten einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung 1 in einer erfindungsgemäßen Frischluftanlage 2. Die Frischluftanlage 2 weist dabei zwei luftführende Komponenten 3a und 3b auf, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die eine Komponente 3a durch ein Filtergehäuse 4a eines Frischluftfilters und die andere Komponente 3b durch einen Kanal 4b zum Führen der Frischluft gebildet sind. Die beiden Komponenten 3a und 3b sind durch die Kupplungseinrichtung 1 luftleitend miteinander verbunden, die einen Anschluss 5 und einen Stutzen 6 aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Anschluss 5 an dem Filtergehäuse 4a des Frischluftfilters und der Stutzen 6 an dem Kanal 4b zum Führen der Frischluft integral ausgebildet.
Der Anschluss 5 weist einen Rastring 7 mit mehreren radial federnden Rastelementen 8 und einen Sicherungsring 9 auf, der den Rastring 7 über die Rastelemente 8 axial an dem Anschluss 5 festlegt. Die Rastelemente 8 sind dabei an einem bandförmigen Ringkörper 14 ausgebildet und radial nach innen gerichtet. Der Ringkörper 14 weist quer zur Umfangsrichtung einen flachen Querschnitt auf und ist aufgrund seines flachen Querschnitts und eines geeigneten Materials flexibel beziehungsweise elastisch. Der Rastring 7 ist an dem Anschluss 5 zumindest zwischen einer Sicherungsstellung und einer Entsicherungsstellung in der Umfangsrichtung verstellbar. Obwohl der Anschluss 5 und der Stutzen 6 in diesem Ausführungsbeispiel jeweils einen ovalen Querschnitt aufweisen, ist der Rastring 7 durch den flexiblen beziehungsweise elastischen Ringkörper 14 problemlos an diesen zwischen der Entsicherungsstellung und der Sicherungsstellung verstellbar.
In 1 und 2 ist der Stutzen 6 in den Anschluss 5 eingesteckt und der Rastring 7 befindet sich in der Sicherungsstellung. Das jeweilige Rastelement 8 greift dabei radial in eine umlaufende Sicherungsnut 10 des Stutzens 6 ein und sichert so den Stutzen 6 axial gegen ein unbeabsichtigtes Lösen an dem Anschluss 5. Der Sicherungsring 9 weist für das jeweilige Rastelement 8 des Rastrings 7 jeweils eine Konturrippe 11 und eine Anlaufrippe 27 auf, die an einem Sicherungskörper 17 ausgebildet sind. Dabei sind einige der Konturrippen 11 für das jeweilige Rastelement 8 an den Anlaufrippen 27 für die jeweiligen benachbarten Rastelemente 8 integral ausgeformt. Die Anlaufrippen 27 wirken mit den jeweiligen Rastelementen 8 derart zusammen, dass beim Einfedern der Rastelemente 8 in die Sicherungsnut 10 der Rastring 7 sich aus der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung verdreht. Ferner drückt die Konturrippe 11 in einem eingesteckten Zustand des Stutzens 6 und in der Sicherungsstellung des Rastrings 7 das jeweilige Rastelement 8 radial in die Sicherungsnut 10 des Stutzens 6 und sichert so das Rastelement 8 radial gegen ein unbeabsichtigtes Herauslösen aus der Sicherungsnut 10. Das Zusammenwirken der Rastelemente 8 mit den Konturrippen 11 und mit den Anlaufrippen 27 wird im Folgenden anhand 5 und 6 näher erläutert.
Der Anschluss 5 weist ferner eine radial nach außen gerichtete Aufnahme 12 auf. Die Aufnahme 12 wirkt mit einem an dem Rastring 7 ausgebildeten radial nach außen ausgerichteten Anschlag 30 zusammen. Durch die Aufnahme 12 und den Anschlag 30 können der Rastring 7 bei der Drehung aus der Sicherungsstellung in die Entsicherungsstellung begrenzt und somit ein zu Beschädigungen führendes Überdrehen des Rastrings 7 verhindert werden. Der Anschlag 30 und die Aufnahme 12 sind derart ausgeführt, dass sie insbesondere durch einen Monteur mit zwei Fingern einer Hand angefasst werden können und so der Rastring 7 aus der Sicherungsstellung in die Entsicherungsstellung verdreht werden kann. Die Sicherungsstellung des Rastrings 7 ist zudem von außen durch ein mit der Aufnahme 12 fluchtendes Zeigerelement 13 erkennbar.
3 zeigt eine Schnittansicht der in 1 und 2 gezeigten Kupplungseinrichtung 1 und 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 3. Wie in 3 und 4 zu sehen, weist der Sicherungsring 9 mehrere in Umfangsrichtung verteilte Schnapphacken 15 auf, die jeweils in ein umlaufendes Schnappnutsegment 16 des Anschlusses 5 eingreifen. Dadurch ist der Sicherungsring 9 an dem Anschluss 5 festgelegt. Der Rastring 7 ist an dem Sicherungsring 9 durch die Rastelemente 8 festgelegt, die mit den jeweiligen Konturrippen 11 und den Anlaufrippen 27 des Sicherungsrings 9 zusammenwirken. Der Rastring 7 ist dabei axial einseitig durch eine Radialwandung 18 des Anschlusses 5 und andersseitig durch den Sicherungskörper 17 des Sicherungsrings 9 begrenzt. In 3 und in 4 ist der Stutzen 6 in den Anschluss 5 eingesteckt und der Rastring 7 befindet sich in der Sicherungsstellung. Das jeweilige Rastelement 8 des Rastrings 7 greift dabei radial in die Sicherungsnut 10 des Stutzens 6 ein. Der Stutzen 6 ist dadurch mechanisch durch Formschluss zwischen der Sicherungsnut 10 und dem jeweiligen Rastelement 8 des Rastrings 7 gegen ein unbeabsichtigtes Lösen von dem Anschluss 5 gesichert.
Zur Montage des Stutzens 6 in dem Anschluss 5 weist der Stutzen 6 eine Rampenkontur 19 auf, die beim Einstecken des Stutzens 6 der Sicherungsnut 10 vorausgeht. Die Rampenkontur 19 wirkt beim Einstecken des Stutzens 6 in den Anschluss 5 mit den jeweiligen Rastelementen 8 zusammen und verdrängt diese radial nach außen, so dass der Stutzen 6 in den Anschluss 5 einsteckbar ist. Sobald der Stutzen 6 in den Anschluss 5 eingesteckt ist und die jeweiligen Rastelemente 8 die Sicherungsnut 10 erreichen, federn die jeweiligen Rastelemente 8 radial nach innen in die Sicherungsnut 10 ein und können mit den Anlaufrippen 27 des Sicherungsrings 9 zusammenwirken. Dabei verdreht sich der Rastring 7 ohne eine äußere Einwirkung automatisch aus der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung und der Stutzen 6 wird dadurch an dem Anschluss 5 axial festgelegt. Die Montage der Kupplungseinrichtung 1 begrenzt sich dadurch auf ein axiales Einstecken des Stutzens 6 in den Anschluss 5. Das Zusammenwirken der Rastelemente 8 mit den Konturrippen 11 und den Anlaufrippen 27 wird im Folgenden anhand 5 und 6 näher erläutert.
Um den Stutzen 6 drehfest an dem Anschluss 5 festzulegen, weist der Stutzen 6 eine axial ausgerichtete Positionierzunge 20 und der Anschluss 5 eine komplementär ausgebildete Positionierausnehmung 21 auf. Diese greifen axial ineinander und sichern den Stutzen 6 gegen eine Verdrehung in Umfangsrichtung an dem Anschluss 5. Der Anschluss 5 weist ferner eine radial nach außen gerichtete Dichtungsaufnahme 22 mit einer O-förmigen Radialdichtung 23 auf. Die Radialdichtung 23 ist in einer Ringstufe 24 des Anschlusses 5 angeordnet, die eine axiale Wandung 24a und eine radiale Wandung 24b aufweist. Die Ringdichtung 23 ist dabei radial zwischen dem Stutzen 6 und der axialen Wandung 24a und axial zwischen der radialen Wandung 24b und dem Sicherungsring 9 angeordnet.
5 zeigt eine Schnittansicht der in 1 und 2 gezeigten Kupplungseinrichtung 1. 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Schnittansicht in 5. Hier befinden sich der Stutzen 6 in einem eingesteckten Zustand und der Rastring 7 in der Sicherungsstellung. Der Anschluss 5 und der Stutzen 6 weisen jeweils einen ovalen Querschnitt auf. Um ein Zusammenwirken des Rastrings 7 mit dem Sicherungsring 9 zu ermöglichen, sind die jeweiligen Rastelemente 8 in Umfangsrichtung ungleich verteilt. Das jeweilige Rastelement 8 weist eine Rastnase 25 und einen Federbereich 26 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel integral einander anschließen. Die Rastnase 25 ist dabei über den Federbereich 26 radial federelastisch an dem Ringkörper 14 festgelegt und greift in die Sicherungsnut 10 ein. Die jeweilige Rastnase 25 liegt dabei am Boden der Sicherungsnut 10 an.
Das jeweilige Rastelement 8 weist an der Rastnase 25 eine erste Sicherungskontur 28a und eine erste Anlaufkontur 29b auf. Die erste Sicherungskontur 28a des jeweiligen Rastelements 8 wirkt mit einer zweiten Sicherungskontur 28b der jeweiligen Konturrippe 11 zusammen. Beim radialen Einfedern des jeweiligen Rastelements 8 in die Sicherungsnut 10 gleitet die Rastnase 25 an der zweiten Sicherungskontur 28b der Konturrippe 11 ab und der Rastring 7 verdreht sich aus der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung. Sind die Rastelemente 8 entspannt, so befindet sich der Rastring 7 in der hier gezeigten Sicherungsstellung und muss aktiv durch eine Drehung in die Entsicherungsstellung gebracht werden. Die Aufnahme 12 und das Zeigerelement 13 ändern in der Entsicherungsstellung ihre Position relativ zueinander und die Entsicherungsstellung des Rastrings 7 ist von außen erkennbar. Durch die ortsfeste Aufnahme 12 und den mit dieser zusammenwirkenden Anschlag 30 kann zudem die Drehung des Rastrings 7 aus der Sicherungsstellung in die Entsicherungsstellung begrenzt werden. Die erste Anlaufkontur 29a des Rastelements 8 wirkt ferner mit einer zweiten Anlaufkontur 29b der Anlaufrippe 27 zusammen. Beim radialen Einfedern des Rastelements 8 in die Sicherungsnut 10 gleitet das jeweilige Rastelement 8 mit der ersten Anlaufkontur 29a an der zweiten Anlaufkontur 29b der Anlaufrippe 27 ab und der Rastring 7 verdreht sich aus der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung. Beim Einstecken des Stutzens 6 in den Anschluss 5 federt das jeweilige Rastelement 8 aufgrund der Eigenspannung in die Sicherungsnut 10 des Stutzens 6 ein und der Rastring 7 verdreht sich ohne eine zusätzliche äußere Einwirkung automatisch aus der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung. Die Montage der Kupplungseinrichtung 1 begrenzt sich dadurch auf ein axiales Einstecken des Stutzens 6 in den Anschluss 5. Die Demontage des Stutzens 6 begrenzt sich ferner auf ein Verdrehen des Rastrings 7 in die Entsicherungsstellung und ein axiales Herausnehmen des Stutzens 6 aus dem Anschluss 5. In diesem Ausführungsbeispiel sind einige der Konturrippen 11 an den Anlaufrippen 27 für benachbarte Rastelemente 8 ausgeformt.
7 zeigt eine Schnittansicht der Kupplungseinrichtung 1 in der Frischluftanlage 2. In diesem Ausführungsbeispiel weisen der Anschluss 5 und der Stutzen 6 der Kupplungseinrichtung 1 abweichend zu 1 bis 6 einen kreisrunden Querschnitt auf. Im Übrigen entspricht der Aufbau der Kupplungseinrichtung 1 in diesem Ausführungsbeispiel dem Aufbau der Kupplungseinrichtung 1 in 1 bis 6.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014/056652 A1 [0003]

Claims

Kupplungseinrichtung (1) zur Verbindung von luftführenden Komponenten (3a, 3b) einer Frischluftanlage (2) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, - wobei die Kupplungseinrichtung (1) einen Anschluss (5) und einen in den Anschluss (5) axial einsteckbaren Stutzen (6) mit einer außenliegenden Sicherungsnut (10) aufweist, - wobei der Anschluss (5) einen Rastring (7) mit wenigstens einem radial federnden Rastelement (8) und einen Sicherungsring (9) aufweist, der den Rastring (7) über das wenigstens eine Rastelement (8) axial an dem Anschluss (5) fixiert, - wobei der Rastring (7) an dem Anschluss (5) zumindest zwischen einer Sicherungsstellung und einer Entsicherungsstellung in Umfangsrichtung verstellbar angeordnet ist, - wobei in einem eingesteckten Zustand des Stutzens (6) und in der Sicherungsstellung des Rastrings (7) das jeweilige Rastelement (8) radial in die Sicherungsnut (10) des Stutzens (6) eingreift und so den Stutzen (6) axial gegen ein unbeabsichtigtes Lösen an dem Anschluss (5) sichert, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (9) für das wenigstens eine Rastelement (8) des Rastrings (7) jeweils eine Konturrippe (11) aufweist, wobei die Konturrippe (11) in einem eingesteckten Zustand des Stutzens (6) und in der Sicherungsstellung des Rastrings (7) das jeweilige Rastelement (8) radial in die Sicherungsnut (10) des Stutzens (6) drückt und so das Rastelement (8) radial gegen ein unbeabsichtigtes Herauslösen aus der Sicherungsnut (10) sichert.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Rastelement (8) einen Federbereich (26) und eine an diesen integral anschließende Rastnase (25) aufweist, wobei die Rastnase (25) über den Federbereich (26) radial federelastisch an dem Rastring (7) angeordnet ist und im eingesteckten Zustand des Stutzens (6) und in der Sicherungsstellung des Rastrings (7) in die Sicherungsnut (10) eingreift.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Rastelement (8) eine Federanordnung und eine Rastnase (25) aufweist, wobei die Rastnase (25) über die Federanordnung radial federnd an dem Rastring (7) angeordnet ist und im eingesteckten Zustand des Stutzens (6) und in der Sicherungsstellung des Rastrings (7) in die Sicherungsnut (10) eingreift.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastnase (8) eine erste Sicherungskontur (28a) und die Konturrippe (11) eine an die erste Sicherungskontur (28a) angepasste zweite Sicherungskontur (28b) aufweisen, so dass beim radialen Einfedern des Rastelements (8) in die Sicherungsnut (10) die Rastnase (25) mit der ersten Sicherungskontur (28a) an der zweiten Sicherungskontur (28b) der Konturrippe (11) abgleitet und der Rastring (7) sich dadurch aus der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung verdreht.
Kupplungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (9) für das wenigstens eine Rastelement (8) des Rastrings (7) jeweils eine Anlaufrippe (27) aufweist, wobei die Anlaufrippe (27) beim radialen Einfedern des Rastelements (8) in die Sicherungsnut (10) mit dem jeweiligen Rastelement (8) derart zusammenwirkt, dass der Rastring (7) sich aus der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung verdreht.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Rastelement (8) eine erste Anlaufkontur (29a) und die jeweilige Anlaufrippe (27) eine an die erste Anlaufkontur (29a) angepasste zweite Anlaufkontur (29b) aufweisen, so dass beim radialen Einfedern des Rastelements (8) in die Sicherungsnut (10) das jeweilige Rastelement (8) mit der ersten Anlaufkontur (29a) an der zweiten Anlaufkontur (29b) der Anlaufrippe (27) abgleitet und der Rastring (7) sich dadurch aus der Entsicherungsstellung in die Sicherungsstellung verdreht.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rastring (7) mehrere Rastelemente (8) und an dem Sicherungsring (9) mehrere Konturrippen (11) und mehrere Anlaufrippen (27) ausgeformt sind, wobei die jeweilige Konturrippe (11) für das eine Rastelement (8) an der Anlaufrippe (27) für das andere benachbarte Rastelement (8) integral ausgeformt ist.
Kupplungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (6) eine beim Einstecken des Stutzens (6) in den Anschluss (5) der Sicherungsnut (10) vorausgehende Rampenkontur (19) aufweist, die mit dem jeweiligen Rastelement (8) zusammenwirkt und dieses beim Einstecken des Stutzens (6) in den Anschluss (5) radial nach außen verdrängt.
Kupplungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastring (7) einen bandförmigen Ringkörper (14) aufweist, der quer zur Umfangsrichtung einen flachen Querschnitt aufweist und an dem das jeweilige Rastelement (8) federnd angeordnet ist.
Kupplungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (5) wenigstens eine radial nach außen gerichtete Aufnahme (12) aufweist, die mit einem an dem Rastring (7) ausgebildeten radial nach außen ausgerichteten Anschlag (30) zum Begrenzen der Verstellbarkeit des Rastrings (7) zwischen der Sicherungsstellung und der Entsicherungsstellung zusammenwirkt.
Kupplungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (5) eine radial nach außen gerichtete Dichtungsaufnahme (22) mit einer Radialdichtung (23) aufweist, die den eingesteckten Stutzen (6) in Umfangsrichtung ummantelt und den Stutzen (6) zu dem Anschluss (5) radial abdichtet.
Kupplungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (6) eine axial ausgerichtete Positionierzunge (20) und der Anschluss (5) eine komplementär ausgebildete Positionierausnehmung (21) aufweisen, die axial ineinander greifen und den Stutzen (6) an dem Anschluss (5) in Umfangsrichtung gegen eine Verdrehung sichern.
Frischluftanlage (2) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei die Frischluftanlage (2) wenigstens zwei Komponenten (3a, 3b) zum Führen von Frischluft und wenigstens eine Kupplungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Verbinden der beiden Komponenten (3a, 3b) aufweist.
Frischluftanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (5) der Kupplungseinrichtung (1) integral an der einen Komponente (3a) ausgeformt ist, während der Stutzen (6) der Kupplungseinrichtung (1) integral an der anderen Komponente (3b) ausgeformt ist.
Frischluftanlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Komponente (3a) ein Filtergehäuse (4a) eines Frischluftfilters ist, während die andere Komponente (3b) ein Kanal (4b) zum Führen der Frischluft ist.