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Die Erfindung betrifft eine reversibel lösbare Fluidleitungskupplung, mindestens aufweisend eine Kupplungsmuffe, ein Verriegelungselement und einen Kupplungsstecker.
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Fluidleitungskupplungen der genannten Art sind in vielfacher Anwendung im Einsatz. Ein wichtiges Einsatzgebiet ist der Automobilbau. Dort werden vorwiegend VDA-Kupplungen, d.h. Kupplungen mit standardisierten Verbindungsgeometrien eingesetzt.
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Bei der Anwendung in Kühlwasserleitungen sind wegen der dort herrschenden relativ geringen Belastungen die Kupplungen vorwiegend komplett aus Kunststoff ausbildbar, was einen Kosten- und Gewichtsvorteil mit sich bringt. In der
DE 10 2017 212 004 A1 ist eine derartige Kupplung offenbart.
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Im Bereich von Ladeluftleitungen herrschen dagegen starke dynamische Druckbelastungen und hohe Temperaturen. Daher sind die genannten Kupplungen oft teilweise oder gänzlich aus Metall oder metallverstärkt ausgebildet. In der
AT 517085 B1 ist eine derartige gattungsbildende Kupplung mit metallverstärkter Kupplungsmuffe offenbart.
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Die derzeitigen Lösungen lassen daher im Ladeluftbereich nur vereinzelt Ladeluftkupplungen aus Kunststoff zu. Sind die Belastungen von Druck, Temperatur und dynamischen Bewegungen zu hoch, fallen die Stecksysteme am Kupplungskopf aus. Der Kupplungskopf reißt an den Eingriffsstellen des Verriegelungselements. Durch die starre Verbindung von Kupplungskörper und Stutzen, die sich innerhalb der Fertigungstoleranzen fügen lassen müssen, ergibt sich eine punktuelle Belastung. Bei einigen Lösungen wurde dies durch einen zusätzlichen innenliegenden Ring kompensiert. Bei Kunststoffkupplungen kann dies durch eine breitere Auflagefläche kompensiert werden, damit die Flächenpressung nicht zu groß ist. Das Hauptproblem ist, dass durch Motorbewegung und zusätzlich aus der Aufweitung der Schläuche Kräfte resultieren, die Kupplung und Stutzen innerhalb der Fügetoleranz kippen. Dies führt zu einer punktuellen Überlastung.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Fluidleitungskupplung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die unter Vermeidung der genannten Schwierigkeiten aus Kunststoff aufgebaut sein kann.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Kupplung mindestens zwei ringartige Kupplungsteile, nämlich einen Kupplungskopf und einen Kupplungskörper aufweist, wobei Kupplungskopf und Kupplungskörper aus Kunststoff ausgebildet und fluiddicht und unlösbar zu einer rohrförmigen, zum Einstecken des Kupplungssteckers geeigneten Kupplungsmuffe mit einer ersten, dem Kupplungskopf zugeordneten Öffnung zum Einstecken des Kupplungssteckers verbunden sind, wobei der Kupplungskopf in Umfangsrichtung ausgerichtete Schlitze und ringsegmentartige, nach radial außen weisende Stützstege aufweist und das Verriegelungsbauteil als flacher offener federnder Kunststoffflachring mit radial ins Innere des Kunststoffflachrings ragenden, auf dem Umfang des Kunststoffflachrings verteilten Rastkrallen ausgebildet ist, wobei das Verriegelungsbauteil im Bereich des Kupplungskopfes den Kupplungskopf federnd umfasst und so ausrichtbar ist, dass die Rastkrallen durch die Schlitze im Kupplungskopf ins Innere der Kupplungsmuffe hineinragen.
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In eine derartige Kupplung ist der Kupplungsstecker einsteckbar, der beispielsweise gemäß den Richtlinien des VDA ausgebildet sein kann. Beim Erreichen der vorgesehenen Verrastungsposition sind die Rastkrallen in eine Rastnut des Kupplungssteckers einrastbar. Bei axialer Belastung des Kupplungssteckers gegen die Kupplungsmuffe ist dann der Kunststoffflachring gegen die Stützstege des Kupplungskopfes abstützbar, sodass keine punktförmige, sondern eine flächig verteilte Krafteinleitung in den Kupplungskopf erfolgt. Dadurch ist die Belastung des Kupplungskopfes so reduziert, dass auch Kunststoffe als Kupplungsmaterial einsetzbar sind.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Kunststoffflachring mit eingebetteten Langglasfasern verstärkt.
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Die eingebetteten Langglasfasern verbessern das Federungsverhalten des Kunststoffflachrings und erhöhen auch dessen Festigkeit.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Kunststoffflachring an seinen seiner Öffnung zugeordneten Enden eine Überlappung auf, wobei die Überlappung dadurch gebildet ist, dass die axiale Ausdehnung des Kunststoffflachrings im Bereich der Überlappung an jedem Ende verringert, vorzugsweise halbiert ist und die seiner Öffnung zugeordneten Enden in Umfangsrichtung axial nebeneinander zu liegen kommen und weisen die nebeneinander liegenden Enden jeweils eine im Wesentlichen radial nach Außen weisende Betätigungszuge auf.
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Mittels der Betätigungszungen lassen sich die Enden des Kunststoffflachrings entgegen der Federkraft in Umfangsrichtung zusammendrücken, wodurch der Durchmesser des Kunststoffflachrings vergrößerbar ist. Dadurch ist es möglich, die Rastkrallen soweit radial nach Außen zu verschieben, dass sie nicht mehr in das Innere des Kupplungskopfes ragen. Auf diese Weise ist ein Einschieben des Kupplungsstutzens nahezu ohne, mindestens jedoch mit sehr geringer Steckkraft möglich.
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In einer Weiterbildung ist in geöffneter Position des Kunststoffflachrings zwischen Kupplungskopf und Kunststoffflachring im Bereich der Überlappung des Kunststoffflachrings ein Sperreinsatz angeordnet, der axial federnd verschiebbar ist, wobei der Einsatz Sperrzonen aufweist.
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Der Einsatz dient dazu, mit seinen Sperrzonen den Kunststoffflachring im Überlappungsbereich in geöffneter Stellung zu sperren, so dass er nicht in seine Ursprungsposition zurückfedern kann. Dadurch, dass der Einsatz axial federnd ausgebildet ist, schnappt er bei Betätigung der Betätigungszungen bei geöffnetem Kunststoffflachring zwischen den Kunststoffflachring und den Kupplungskopf und hält den Kunststoffflachring in geöffneter Position.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Kupplungskopf einen weiteren, dem Kunststoffeinsatz zugeordneten, axial ausgerichteten Schlitz auf und weist der Kunststoffeinsatz mindestens ein Betätigungselement auf, welches durch den ihm zugeordneten Schlitz im Kupplungskopf in das Innere der Kupplungsmuffe ragt.
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Beim Einschieben des Kupplungsstutzens nimmt dieser das Betätigungselement in axialer Richtung mit. Dabei ist das Kunststoffelement aus der Überlappungszone des Kunststoffflachrings heraus axial gegen seine Federwirkung verschiebbar, so dass der Überlappungsbereich des Kunststoffflachrings gegenüber dem Kupplungskopf frei wird und der Kunststoffflachring in seine Verriegelungsstellung schnappbar ist. Bei Betätigung der Betätigungszunge des Kunststoffflachrings und gleichzeitigem Herausziehen des Kupplungsstutzens springt das Kunststoffelement wieder in seine Ausgangslage, so dass ein erneutes Einschieben des Kupplungsstutzens ohne weiteres möglich ist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Verriegelungsbauteil gegenüber dem Kupplungskopf eine Verdrehsicherung auf.
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Die Verdrehsicherung verbessert die Symmetrie des Öffnens des Kunststoffflachrings, da dieser beim Betätigen der Betätigungszungen nicht verdrehbar ist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Kupplungskopf von den der Einstecköffnung zugeordneten ringsegmentartigen, nach radial außen weisende Stützstegen axial beabstandete, ringsegmentartige, nach radial außen weisende Sperrstege auf, wobei der axiale Abstand zwischen den Stützstegen und den Sperrstegen so bemessen ist, dass der Kunststoffflachring mit axialem Spiel in dem Abstand zu liegen kommt.
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Die Sperrstege sorgen zusätzlich für eine definierte axiale Lage des Verriegelungsbauteils auch beim Einstecken des Kupplungssteckers.
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Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
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In der 1 ist eine erfindungsgemäße Fluidleitungskupplung 1 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Die Fluidleitungskupplung 1 weist einen Kupplungskopf 2 und einen Kupplungskörper 3 auf, wobei Kupplungskopf 2 und Kupplungskörper 3 fluiddicht und unlösbar stoffschlüssig miteinander zu einer Kupplungsmuffe 11 verbunden sind. Im Bereich der Verbindung zwischen Kupplungskopf 2 und Kupplungskörper 3 ist eine als O-Ring ausgebildete Dichtung 4 angeordnet.
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Die Kupplungsmuffe 11 weist ein erstes Ende 5 zum Einstecken eines hier nicht gezeigten Kupplungssteckers auf. Am Kupplungskopf 2 ist ein flacher offener federnder Kunststoffflachring 6 mit radial ins Innere 7 des Kunststoffflachrings 6 ragenden, auf dem Umfang des Kunststoffflachrings 6 verteilten Rastkrallen 61 angeordnet, der als Kunststoffteil mit hier nicht sichtbaren Langglasfasern ausgebildet ist. Der Kunststoffflachring 6 umfasst den Kupplungskopf 2 und weist einen Überlappungsbereich 62 auf. Der Überlappungsbereich 62 weist weiter zwei Betätigungszungen 63 auf.
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Der Kupplungskopf 2 weist auf dem Umfang verteilt eine vorbestimmte Anzahl an sich in Umfangsrichtung erstreckenden Schlitzen 20 auf. Die Rastkrallen 61 erstrecken sich in der gezeigten Verriegelungsposition durch die Schlitze 20 radial in das Innere 7 der Fluidleitungskupplung 1.
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Der Kupplungskopf 2 weist auf dem Umfang verteilt eine vorbestimmte Anzahl an ringsegmentartig ausgebildeten Stützstegen 21 auf. Weiterhin weist der Kupplungskopf 2 an einer vorbestimmten Stelle an seinem Umfang einen Durchbruch 23 auf, in den eine Verdrehsicherungszunge 64 des Kunststoffflachrings 6 eingreift. Auf diese Weise ist der Kunststoffflachring 6 gegen Verdrehung auf dem Kupplungskopf 2 gesichert.
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Der Kunststoffflachring 6 weist im Bereich des Überlappungsbereiches 62 zwei Enden 621 auf, an denen jeweils eine Betätigungszunge 63 angeordnet ist. Die Enden 621 weisen eine gegenüber dem weiteren Kunststoffflachring 6 verringerte axiale Ausdehnung auf, so dass sie in der gezeigten Position axial und in Umfangsrichtung nebeneinander zu liegen kommen.
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Der Kupplungskopf 2 weist von den Stützstegen 21 axial beabstandete, ringsegmentartige, radial nach außen weisende Sperrstege 22 auf. In der gezeigten Position umfasst der Kunststoffflachring 6 den Kupplungskopf 2 in der durch die Stützstege 21 und die Sperrstege 22 festgelegten Position.
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In 2 sind der Kunststoffflachring 6, der Kupplungskopf 2 und ein Sperreinsatz 8 der erfindungsgemäßen Kupplung 1 als Explosionsdarstellung gezeigt. Der Sperreinsatz 8 weist zwei radial nach Außen weisende Sperrzonen 81 und zwei den Sperrzonen 81 zugeordnete, radial nach Innen weisende Mitnehmer 82 auf. Im Kupplungskopf 2 sind korrespondierend zu den Mitnehmern 82 Ausnehmungen 24 angeordnet, durch die in zusammengebautem Zustand der Kupplung 1 die Mitnehmer 82 des Sperreinsatzes 8 ins Innere des Kupplungskopfes ragen.
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Beim Einstecken eines hier nicht gezeigten Kupplungsstutzens ist durch die Mitnehmer 82 der Sperreinsatz 8 axial von der Einstecköffnung 5 weg ins Innere des Kupplungskopfes 2 verschiebbar.
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Der Sperreinsatz 8 weist an seiner der Einstecköffnung abgewandten Seite zwei Federzungen 83 auf. Diese stützen sich im zusammengebauten Zustand der Kupplung 1 an einem hier nicht sichtbaren Vorsprung des Kupplungskopfes 2 axial ab.
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In der 3 ist ein Teilquerschnitt des Kupplungskopfes 2 gezeigt. Der Kunststoffflachring 6 ist in geöffneter Position dargestellt, d.h. im Überlappungsbereich 62 ist der Kunststoffflachring durch manuelle Betätigung auseinander gefedert. Die Enden 621 liegen nun im Umfangsrichtung voneinander getrennt und nicht mehr nebeneinander.
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Durch das Auffedern ragen die Rastkrallen 61 nicht mehr in das Innere 7 der Kupplung 1. Ein Kupplungsstutzen ist nicht eingesteckt.
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Durch die hier nicht sichtbaren Federzungen des Sperreinsatzes 8 ist der Sperreinsatz axial in den geöffneten Überlappungsbereich 62 axial verschoben. Die Sperrzonen 81 des Sperreinsatzes 8 verhindern in dieser Position ein Zurückfedern des Kunststoffflachrings 6, da die an den Sperreinsatz 8 angrenzenden Rastkrallen 61 des Kunststoffflachrings 6 gegen die Sperrzonen 81 des Sperreinsatzes stoßen.
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In dieser Position ist ein hier nicht gezeigter Kupplungsstutzen sehr leicht in die Kupplung 1 einschiebbar. Dabei ist der Sperreinsatz 8 über die Mitnehmer 82 axial aus der hier gezeigten Position verschiebbar, so dass bei eingeschobenem Kupplungsstutzen die an den Sperreinsatz 8 angrenzenden Rastkrallen 61 des Kunststoffflachrings 6 wieder freigebbar sind. Damit kann der Kunststoffflachring 6 wieder in seine Ausgangsposition zurückfedern und den Kupplungsstutzen verriegeln.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fluidleitungskupplung, Kupplung
- 11
- Kupplungsmuffe
- 2
- Kupplungskopf
- 20
- Schlitze im Kupplungskopf 2
- 21
- Stützstege des Kupplungskopfs 2
- 22
- Sperrstege des Kupplungskopfs 2
- 23
- Durchbruch im Kupplungskopf 2
- 24
- axial ausgerichteter, weiterer Schlitz im Kupplungskopf 2
- 3
- Kupplungskörper
- 4
- Dichtung, O-Ring-Dichtung
- 5
- Erstes Ende der Kupplungsmuffe 1, Einstecköffnung
- 6
- federnder Kunststoffflachring, Verriegelungsbauteil
- 61
- Rastkrallen des Kunststoffflachrings 6
- 62
- Überlappungsbereich des Kunststoffflachrings 6
- 621
- Enden des Kunststoffflachrings 6 im Bereich der Überlappung 62
- 63
- Betätigungszungen des Kunststoffflachrings 6
- 64
- Verdrehsicherungszunge des Kunststoffflachrings 6
- 7
- Inneres des Kunststoffflachrings 6, der Kupplungsmuffe 11 und der Fluidleitungskupplung 1
- 8
- Sperreinsatz, Einsatz
- 81
- Sperrzonen des Sperreinsatzes 8
- 82
- Mitnehmer des Sperreinsatzes 8
- 83
- Federzungen des Sperrreinsatzes 8
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017212004 A1 [0003]
- AT 517085 B1 [0004]
