-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kupplungssystem zur Verbindung zweier Rohrabschnitte mit ineinandergreifenden Kupplungsteilen an den Rohrabschnitten.
-
Stand der Technik
-
Aus der
DE 10 2008 015 626 A1 ist ein Kupplungssystem bekannt, mit dem eine Verbindung einer Saugluftleitung mit einem Rohrstutzen an einem Luftfiltergehäuse hergestellt werden kann. Das Kupplungssystem ist nach Art eines Bajonettverschlusses ausgeführt und umfasst einen Verschlussring an einem Rohrteil, in dessen Wand eine schräg verlaufende Nut eingebracht ist, in welche ein Kupplungszapfen am gehäuseseitigen Rohrstutzen hineinragt. Bei einer Drehung des Verschlussrings wird diesem zugleich eine axiale Verschließbewegung aufgeprägt, mit der der Verschlussring einschließlich Rohrabschnitt auf den gehäuseseitigen Stutzen gezogen wird.
-
Ein vergleichbares, nach Art eines Bajonettverschlusses wirkendes Kupplungssystem mit einem Verschlussring, in den eine schräg verlaufende Nut eingebracht ist, ist auch aus der
CN 202 647 018 U bekannt.
-
Ein Kupplungssystem zur Verbindung zweiter Rohrabschnitte ist des Weiteren aus der
EP 2 990 708 A1 bekannt. Das Kupplungssystem umfasst ein erstes Kupplungsteil, das einenends mit einem Stutzen und anderenends mit einem Schlauch oder Rohr verbunden werden kann, sowie ein zweites Kupplungsteil, welches als Verriegelungsring ausgebildet ist. Der Verriegelungsring weist axial überstehende Verrastungselemente auf, die radial in Kupplungsausnehmungen hineinragen, welche in die Wand des ersten Kupplungselements eingebracht sind.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein konstruktiv einfach aufgebautes Kupplungssystem zur Verbindung zweier Rohrabschnitte zu schaffen, welche in der Kupplungsposition sicher miteinander verriegelt sind.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
-
Das erfindungsgemäße Kupplungssystem kann zur Verbindung zweier Rohrabschnitte eingesetzt werden. Das Kupplungssystem befindet sich an den beiden Rohrabschnitten und weist ineinandergreifende Kupplungsteile auf, die zwischen einer Kupplungsposition zur sicheren Verbindung der Rohrabschnitte und einer Löseposition verstellbar sind, in der die Rohrabschnitte nicht über das Kupplungssystem verbunden sind und voneinander gelöst werden können.
-
Die Kupplungsteile sind als ein Federkupplungselement an der außenliegenden Mantelfläche eines ersten Rohrabschnittes und als eine Kupplungsausnehmung in der Wand des zweiten Rohrabschnittes ausgebildet, wobei in der Kupplungsposition das Federkupplungselement in die Kupplungsausnehmung radial hineinragt, um die gewünschte Verbindung zwischen den beiden Rohrabschnitten herzustellen. Das Federkupplungselement ist in Radialrichtung elastisch verformbar, was es ermöglicht, das Federkupplungselement zum Herstellen der Kupplungsposition radial aufzuweiten, wobei mit dem Wegfallen äußerer Kräfte das Federkupplungselement wieder in seine radiale Ausgangslage zurückkehrt, in der das Federkupplungselement in die Kupplungsausnehmung im zweiten Rohrabschnitt hineinragt.
-
Die Kupplungsposition wird üblicherweise hergestellt, indem die beiden Rohrabschnitte axial angenähert werden, wobei während der axialen Annäherungsbewegung das Federkupplungselement radial aufgeweitet wird, bis die axiale Kupplungsposition erreicht ist, in der das Federkupplungselement in die Kupplungsausnehmung radial hineinragt. Eine Drehbewegung um die gemeinsame Längsachse der beiden Rohrabschnitte ist zum Herstellen der Kupplungsposition nicht erforderlich.
-
In alternativer Vorgehensweise ist es auch möglich, die Kupplungsposition zwischen den Rohrabschnitten dadurch zu erreichen, dass zunächst die beiden Rohrabschnitte axial so weit einander angenähert werden, bis das Federkupplungselement in einer Position steht, die axial auf gleicher Höhe wie die Kupplungsausnehmung steht, jedoch in Umfangsrichtung versetzt zur Kupplungsausnehmung liegt, woraufhin beide Rohrabschnitte um ihre gemeinsame Längsachse zueinander so weit verdreht werden, bis das Federkupplungselement in Eingriff mit der Kupplungsausnehmung gelangt.
-
Das Kupplungssystem umfasst darüber hinaus ein Drehsicherungsbauteil, mit dem in der Kupplungsposition das Federkupplungselement in Eingriff steht. Das Federkupplungselement und das Drehsicherungsbauteil befinden sich an verschiedenen Rohrabschnitten. Das Drehsicherungsbauteil und die Kupplungsausnehmung liegen somit am gleichen Rohrabschnitt. Der Eingriff des Federkupplungselements mit dem Drehsicherungsbauteil hat den Vorteil, dass in der Kupplungsposition eine Drehsicherung zwischen den Rohrabschnitten erreicht wird. Diese Drehsicherung wird insbesondere über eine in Dreh- bzw. Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung zwischen dem Federkupplungselement und dem Drehsicherungsbauteil erreicht. Aufgrund der Drehsicherung können die beiden Rohrabschnitte in der Kupplungsposition keine Relativdrehung zueinander ausführen, wodurch die Gefahr eines versehentlichen Lösens der Verbindung eliminiert oder zumindest reduziert ist.
-
Ohne die Drehsicherung kann dagegen mit einem begrenzten Kraftaufwand das Federkupplungselement aus seiner Kupplungsposition in der Kupplungsausnehmung herausgedreht werden, wodurch sich die Verbindung zwischen den beiden Rohrabschnitten löst. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, das Federkupplungselement manuell in die radial aufgeweitete Position zu bringen, so dass das Federkupplungselement in Außereingriff mit der Kupplungsausnehmung gelangt, woraufhin die Rohrabschnitte axial voneinander gelöst werden können.
-
In vorteilhafter Ausführung ist die Verbindung zwischen dem Federkupplungselement und dem Drehsicherungsbauteil in einfacher Weise dadurch aufzuheben, dass entweder das Federkupplungselement und/oder das Drehsicherungsbauteil elastisch aufgeweitet werden. Nach dem Aufheben der Drehsicherung ist es möglich, die beiden Rohrabschnitte um ihre gemeinsame Längsachse gegeneinander zu verdrehen, wodurch wie vorbeschrieben das Federkupplungselement in Außereingriff mit der Kupplungsausnehmung gelangt und die Verbindung zwischen den Rohrabschnitten aufgehoben wird.
-
Das Drehsicherungsbauteil ist insbesondere als ein eigenständiges Bauteil ausgebildet, das separat von der Kupplungsausnehmung ausgeführt ist. Vorteilhafterweise sind sowohl das Federkupplungselement als auch das Drehsicherungsbauteil einteilig mit den betreffenden Rohrabschnitten ausgebildet. Die Rohrabschnitte und die Kupplungsteile sind beispielsweise als Kunststoffbauteile ausgeführt.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung befinden sich an diametral gegenüberliegenden Seiten der Rohrabschnitte - um 180° versetzt - jeweils Kupplungsteile in Form eines Federkupplungselementes und einer zugeordneten Kupplungsausnehmung. Hierdurch wird eine gleichmäßige Kraftübertragung und sichere Verbindung zwischen den Rohrabschnitten erreicht. Es kann gegebenenfalls zweckmäßig sein, über den Umfang verteilt an mehr als zwei Positionen, beispielsweise an drei oder vier Positionen, derartige Kupplungsteile zwischen den Rohrabschnitten vorzusehen.
-
Bei mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Kupplungsteilen kann es ausreichend sein, nur eine Drehsicherung vorzusehen.
-
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann das Federkupplungselement Wellenform aufweisen, wodurch die elastische Verformbarkeit verbessert wird. Die Wellenform erstreckt sich vorteilhafterweise in Achsrichtung und/oder in Radialrichtung. In jedem Fall ist das Federkupplungselement in Radialrichtung elastisch verformbar und erlaubt es hierdurch, nach einem radialen Aufweiten wieder in die Ausgangsposition zurückzukehren, in der das Federkupplungselement in radialem Eingriff mit der Kupplungsausnehmung steht.
-
Federkupplungselement und Kupplungsausnehmung sichern die Rohrabschnitte in Achsrichtung formschlüssig aneinander. Dieser Formschluss wird vorzugsweise dadurch aufgehoben, dass die Rohrabschnitte zueinander um die gemeinsame Längsachse verdreht werden, wodurch das Federkupplungselement mit seinem in die Kupplungsausnehmung einragenden Abschnitt aus der Kupplungsausnehmung herausgedreht wird. Um diese Relativdrehbewegung zu ermöglichen, wird jedoch zuvor die Drehsicherung zwischen dem Federkupplungselement und dem Drehsicherungsbauteil aufgehoben.
-
Das Drehsicherungsbauteil ist vorteilhafterweise ebenfalls elastisch verformbar ausgebildet, insbesondere in Radial- und/oder Achsrichtung, und kann somit elastisch aufgeweitet werden. Die elastische Verformbarkeit des Drehsicherungsbauteils ermöglicht es, die Drehsicherung mit dem Federkupplungselement aufzuheben, um die Rohrabschnitte aus der Kupplungs- in die Löseposition zu überführen. Das Drehsicherungsbauteil ist beispielsweise als ein radial über die Mantelfläche des betreffenden Rohrabschnittes überstehendes Bauteil mit einer Drehsicherungsausnehmung ausgeführt, wobei zur Realisierung der Drehsicherung ein Teil des Federkupplungselementes in die Drehsicherungsausnehmung hineinragt. Um die Drehsicherung zu lösen, kann das Drehsicherungsbauteil beispielsweise axial soweit umgebogen werden, bis das Federkupplungselement in Außereingriff mit der Drehsicherungsausnehmung gelangt, woraufhin zum Lösen der Kupplungsposition die beiden Rohrabschnitte relativ zueinander verdreht werden können oder gegebenenfalls auch durch manuelles Anheben des Federkupplungselementes der Außereingriff mit der Kupplungsausnehmung erreicht wird und die beiden Rohrabschnitte axial voneinander gelöst werden können.
-
Der Abschnitt am Federkupplungselement, der in der Kupplungsposition in Drehsicherung mit dem Drehsicherungsbauteil steht, ist beispielsweise als ein an der Stirnseite angeordneter, axial überstehender Drehsicherungsstift ausgebildet, der in eine korrespondierende Drehsicherungsausnehmung an dem Drehsicherungsbauteil hineinragt. Der betreffende Abschnitt am Federkupplungselement kann gegebenenfalls auch nicht stiftförmig ausgebildet sein, wobei es in jedem Fall zweckmäßig ist, dass die Drehsicherung durch das Einragen eines Abschnittes entweder am Federkupplungselement oder am Drehsicherungsbauteil in eine zugeordnete Ausnehmung am jeweils anderen Bauteil hineinragt.
-
Figurenliste
-
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 in Seitenansicht einen Rohrabschnitt mit Kupplungsteilen als Bestandteil eines Kupplungssystems,
- 2 ein zweiter Rohrabschnitt in Draufsicht mit Kupplungsteilen, welche mit den Kupplungsteilen am ersten Rohrabschnitt aus 1 in eine Kupplungsposition zu verbringen sind,
- 3 einen Schnitt längs durch den Rohrabschnitt gemäß 2,
- 4 das Kupplungssystem mit beiden Rohrabschnitten und den Kupplungsteilen in der Kupplungsposition, dargestellt in Seitenansicht,
- 5 das Kupplungssystem aus 4 im Längsschnitt,
- 6 eine Draufsicht auf das Kupplungssystem,
- 7 in einer Ausführungsvariante ein Kupplungssystem mit zwei Rohrabschnitten, dargestellt in der Kupplungsposition, in Seitenansicht,
- 8 das Kupplungssystem aus 7 in Draufsicht,
- 9 das Kupplungssystem aus 7 in einer Ansicht von unten,
- 10 eine perspektivische Ansicht des Kupplungssystems aus 7 aus dem Bereich der ineinandergreifenden Kupplungsteile.
-
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Ausführungsform(en) der Erfindung
-
In den 1 bis 3 sind Rohrabschnitte 2 und 3 dargestellt, die mittels eines Kupplungssystems 1 (4 bis 6) zu verbinden sind. Das Kupplungssystem umfasst Kupplungsteile, die auf Seiten des erstens Rohrabschnittes 2 als ein Federkupplungselement 4 und auf Seiten des zweiten Rohrabschnittes 3 als eine Kupplungsausnehmung 5 ausgebildet sind. Insgesamt sind auf Seiten des ersten Rohrabschnittes 2 auf diametral gegenüberliegenden Seiten an der außen liegenden Mantelfläche des ersten Rohrabschnittes 2 zwei Federkupplungselemente 4 und auf Seiten des zweiten Rohrabschnittes 3 ebenfalls auf diametral gegenüberliegenden Seiten zwei Kupplungsausnehmungen 5 angeordnet.
-
Die Kupplungsausnehmungen 5 im zweiten Rohrabschnitt 3 durchdringen die Wand des zweiten Rohrabschnittes 3 vollständig und sind jeweils als ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Streifen ausgeführt, der sich über ein Winkelsegment von beispielsweise 30° erstreckt. Im montierten Zustand des Kupplungssystems, der in den 4 bis 6 dargestellt ist, ragt ein Abschnitt 4a des Federkupplungselementes 4 in die Kupplungsausnehmung 5 hinein und sichert auf diese Weise die Verbindung zwischen den Rohrabschnitten 2 und 3 in Achsrichtung - bezogen auf die gemeinsame Längsachse beider Rohrabschnitte 2, 3. Die Verbindung erfolgt aufgrund des Hineinragens des Abschnittes 4a des Federkupplungselementes 4 in die Kupplungsausnehmung 5 in Achsrichtung auf eine formschlüssige Weise.
-
Das Federkupplungselement 4 ist einteilig mit der Wand des ersten Rohrabschnittes 2 ausgebildet und weist in Achs- und Radialrichtung Wellenform auf, so dass entsprechend in Achs- und Radialrichtung ein elastisches Federverhalten des Federkupplungselementes 4 gegeben ist. Dies ermöglicht es, zum Herstellen der Verbindung und Schließen der Kupplung das Federkupplungselement 4 mit seinem Abschnitt 4a in die Kupplungsausnehmung 5 im zweiten Rohrabschnitt 3 radial hineinragen zu lassen. Aufgrund des elastischen Federverhaltens wird der zweite Rohrabschnitt 3 über das Federkupplungselement 4 in Radialrichtung mit einer Federkraft beaufschlagt. Hierdurch ist sichergestellt, dass permanent eine die beiden Rohrabschnitte 2 und 3 zusammenhaltende, in Achs- und Radialrichtung wirkende Federkraft wirksam ist.
-
Die Kupplungsausnehmung 5 weist an ihren in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils eine Abschrägung 5a auf, die zum gezielten Lösen der Kupplungsposition durch eine Relativverdrehung der beiden Rohrabschnitte 2 und 3 zueinander dient. Bei der Relativverdrehung gelangt ein in Umfangsrichtung liegender Teil des Abschnittes 4a am Federkupplungselement 4 auf die Abschrägung 5a der Kupplungsausnehmung 5 und kann entlang der Abschrägung 5a wie auf einer Rampe entlanggleiten, bis das Federkupplungselement 4 in Außereingriff mit der Kupplungsausnehmung 5 steht und die Kupplungsposition gelöst ist. Daraufhin können die Rohrabschnitte 2 und 3 axial voneinander entfernt werden.
-
Um jedoch ein unbeabsichtigtes Lösen der in Kupplungsposition befindlichen Rohrabschnitte 2 und 3 zu verhindern, beispielsweise aufgrund von Vibrationen oder Stößen, ist das Kupplungssystem mit einer Drehsicherung ausgestattet, welche auf Seiten des ersten Rohrabschnittes 2 einen Drehsicherungsvorsprung 6 und auf Seiten des zweiten Rohrabschnittes 3 ein Drehsicherungsbauteil 7 umfasst. Der Drehsicherungsvorsprung 6 befindet sich an der axial vorne liegenden Stirnseite des Federkupplungselementes 4 auf der dem zweiten Rohrabschnitt zugewandten Seite und ist einteilig mit dem Federkupplungselement 4 ausgebildet. Das Drehsicherungsbauteil 7 befindet sich am zweiten Rohrabschnitt 3 und ist einteilig mit der Wand des zweiten Rohrabschnittes 3 ausgebildet. Das Drehsicherungsbauteil 7 ist gegenüber der Kupplungsausnehmung 5 axial zurückversetzt und umfasst ein Karree, das von einer rechteckförmig umlaufenden Wand gebildet ist, die radial über die Mangelfläche des zweiten Rohrabschnittes 3 hinaussteht. Das Drehsicherungsbauteil 7 befindet sich bezogen auf die Umfangsrichtung in gleicher Höhe wie die axial davorliegende Kupplungsausnehmung 5, wobei die Erstreckung des Drehsicherungsbauteils 7 in Umfangsrichtung geringer ist als die Erstreckung der Kupplungsausnehmung 5 in Umfangsrichtung.
-
Die Drehsicherung wird dadurch hergestellt, dass in der Kupplungsposition der Drehsicherungsvorsprung 6, welcher einteilig an dem Federkupplungselement 4 ausgebildet ist, in die Vertiefung im Karree des Drehsicherungsbauteils 7 hineinragt. Der Drehsicherungsvorsprung 6 liegt in Achsrichtung noch vor dem Abschnitt 4a am Federkupplungselement 4, der in der Kupplungsposition in die Kupplungsausnehmung 5 hineinragt. Der Drehsicherungsvorsprung 6 befindet sich axial vor der Stirnseite des ersten Rohrabschnittes 2. Die umlaufende Wand des karreeförmigen Drehsicherungsbauteils 7 am zweiten Rohrabschnitt 3 erstreckt sich bezogen auf die Längsachse in Radialrichtung, so dass der hineinragende Drehsicherungsvorsprung 6 keine Möglichkeit hat, in Umfangsrichtung aus der Vertiefung des karreeförmigen Drehsicherungsbauteils 7 hinauszugleiten. Ein unbeabsichtigtes Lösen der Kupplungsposition ist somit ausgeschlossen.
-
Um ein beabsichtigtes Lösen der Kupplungsposition herbeizuführen, muss zunächst der Drehsicherungsvorsprung 6 aus der Vertiefung im karreeförmigen Drehsicherungsbauteil 7 entfernt werden. Um dies herbeizuführen, kann das Drehsicherungsbauteil 7 mithilfe eines einteilig ausgebildeten Betätigungshebels 7a so weit elastisch zurück verschwenkt werden, bis der Drehsicherungsvorsprung 6 am Federkupplungselement 4 in Außereingriff mit der karreeförmigen Vertiefung im Drehsicherungsbauteil 7 gelangt. Der Betätigungshebel 7a befindet sich an der der Stirnseite des zweiten Rohrabschnittes 3 abgewandten hinteren Wand des Drehsicherungsbauteils 7 und ermöglicht ein elastisches Zurückbiegen des Drehsicherungsbauteils 7.
-
Am Drehsicherungsvorsprung 6 befinden sich zwei axial zueinander beabstandete, radial nach außen überstehende Elemente 6a, die in der Kupplungsposition aus dem karreeförmigen Drehsicherungsbauteil 7 radial herausragen. Die beiden Elemente 6a können zum Lösen der Kupplungsposition ebenfalls manuell betätigt werden, indem über diese Elemente 6a der Drehsicherungsvorsprung 6 elastisch aus der Vertiefung im Drehsicherungsbauteil 7 herausgebogen wird.
-
Nach dem Lösen der Kupplungsposition und dem Wegfall äußerer Kräfte nehmen sämtliche Bauteile des Kupplungssystems aufgrund des elastischen Verhaltens wieder ihre Ausgangsposition ein.
-
Im Ausführungsbeispiel ist nur eines der beiden Federkupplungselemente 4 mit einem Drehsicherungsvorsprung 6 versehen. Dementsprechend ist auf Seiten des zweiten Rohrabschnittes 3 auch nur ein Drehsicherungsbauteil 7 angeordnet.
-
Der stirnseitige Abschnitt des zweiten Rohrabschnittes 3 weist einen größeren Durchmesser als der stirnseitige Abschnitt des zweiten Rohrabschnittes 2 auf. In der Kupplungsposition ist der größere stirnseitige Abschnitt des zweiten Rohrabschnittes 3 auf den kleineren stirnseitigen Abschnitt des Rohrabschnittes 2 aufgeschoben.
-
In den zweiten Rohrabschnitt 3 ist ein Dichtring 8 eingesetzt (3). Der Dichtring 8 befindet sich im Absatz zwischen dem stirnseitigen Abschnitt mit größerem Durchmesser zu dem Teil des Rohrabschnittes 3 mit kleinerem Durchmesser.
-
In den 7 bis 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kupplungssystems 1 zur Verbindung von zwei Rohrabschnitten 2 und 3 dargestellt. Das Kupplungssystem ist im Wesentlichen gleich aufgebaut wie im ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 6 und umfasst zwei auf diametral gegenüberliegenden Seiten angeordnete Federkupplungselemente 4 am ersten Rohrabschnitt 2, deren Abschnitt 4a in jeweils eine Kupplungsausnehmung 5 am zweiten Rohrabschnitt 3 hineinragt.
-
Unterschiede ergeben sich jedoch in der Drehsicherung mit dem Drehsicherungsvorsprung 6 an der Stirnseite des Federkupplungselementes 4 und dem Drehsicherungsbauteil 7 am zweiten Rohrabschnitt 3. Der Drehsicherungsvorsprung 6 an der Stirnseite des Federkupplungselementes 4 ist als ein geradliniger, sich in Achsrichtung erstreckender Drehsicherungsstift 6 ausgebildet. Das Drehsicherungsbauteil 7 am zweiten Rohrabschnitt 3 ist einteilig mit dem zweiten Rohrabschnitt 3 ausgebildet und als ein radial herausragender Schild ausgeführt, in den eine zentrale Ausnehmung zur Aufnahme der Stirnseite des Drehsicherungsstiftes 6 eingebracht ist. Hierdurch ist in Drehrichtung eine formschlüssige Sicherung zwischen dem Drehsicherungsstift 6 und dem Drehsicherungsbauteil 7 und damit auch zwischen den Rohrabschnitten 2 und 3 gegeben.
-
Das schildförmige Drehsicherungsbauteil 7 ist an seiner oberen Seite mit einem Betätigungshebel 7a versehen, der es ermöglicht, das schildförmige Drehsicherungsbauteil 7 elastisch so weit nach hinten zu biegen, bis die Stirnseite des hineinragenden Drehsicherungsstiftes freigegeben ist und somit die Drehsicherung aufgehoben ist. Daraufhin können die beiden Rohrabschnitte 2 und 3 um ihre gemeinsame Längsachse zueinander verdreht werden, bis der Abschnitt 4a am Federkupplungselement 4 in Außereingriff mit der Kupplungsausnehmung 5 gelangt und die Kupplungsposition aufgehoben ist. Die Rohrabschnitte 2 und 3 können daraufhin axial voneinander gelöst werden.
-
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 102008015626 A1 [0002]
- CN 202647018 U [0003]
- EP 2990708 A1 [0004]
