DE19756008A1 - Schnellkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnellkupplung zur lösbaren Verbindung medienführender Leitungen oder Schläuche, insbesondere zur Verbindung kühlwasserführender Schläuche mit Aggregaten im Motorraum von Kraftfahrzeugen.

Bekannte Schnellkupplungen bestehen aus einem Steckteil und einem Aufnahmeteil, das aus Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestellt wird. Zur axialen Abdichtung des Ring­ spaltes zwischen der Innenwandung des Aufnahmeteils und der Außenwandung des Steckteils ist an der Innenwandung des Aufnahmeteils ein O-Ring in einer Ringnut angeordnet. Diese Ringnut verhindert, daß der O-Ring beim Lösen der Steckkupplung auf dem Steckteil haften bleibt.

Die in der Innenwandung des Aufnahmeteils angeordnete Ringnut stellt eine Hinter­ schneidung, die zur Entformung während des Spritzgießverfahrens einen erheblichen Aufwand erfordert. Um spritzgießtechnisch ein Formteil mit einer umlaufenden Nut an einer Innenwandung herzustellen, müssen sogenannte faltbare Kerne eingesetzt werden, die aus mehreren Segmenten bestehen, die während der Entformung zerlegt werden. Dadurch entstehen sehr hohe Kosten für die benötigten Spritzgießwerkzeuge. Außerdem können Nahtstellen im Bereich der Ringnut entstehen und im O-Ringbereich kann es zu Beeinträchtigungen der Rundheit kommen. Dadurch können an den herzustellenden Kupplungen Probleme durch Undichtheiten auftreten.

Es besteht auch die Möglichkeit, das Aufnahmeteil ohne Nut im Spritzgießverfahren herzustellen und die erforderliche Ringnut nachträglich durch spanende Bearbeitung zu bilden.

Diese Verfahrensweise ist jedoch für eine Massenfertigung unwirtschaftlich, da ein erhöhter Materialbedarf erforderlich ist und es zu längeren Zykluszeiten während des Spritzgießens kommt.

Bei Schnellkupplungen für Leitungsverbindungen im Motorraum eines Kraftfahrzeuges ist außerdem zu berücksichtigen, daß erhebliche Vibrationen auftreten, durch die der in der Schnellkupplung angeordnete O-Ring zum Wandern neigt. Außerdem treten erheb­ liche Temperaturschwankungen auf und die Dichtungen sind einer ständigen Feuchtig­ keitseinwirkung ausgesetzt. So kommt es in der Praxis vor, daß bei der Demontage der Schnellkupplung der Dichtungsring auf dem das Steckteil bildenden Gegenstutzen fest haften bleibt.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Schnellkupplung zu schaffen, bei der das Aufnahmeteil mit geringem Aufwand im Spritzgießverfahren herstellbar ist und eine sichere Arretierung des Dichtringes in dem Aufnahmeteil, auch während der Demontage der Schnellkupplung, gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere Ausgestaltungsvarianten sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben. Der Sperring und die Innenwandung des Aufnahmeteils sind dabei so auszubilden, daß zwischen dem Sperring und der Innenwandung eine Schweißverbindung durch Reib- oder Ultraschallschweißen herstellbar ist, d. h. es müssen entsprechende Kontaktflächen vorhanden sein und der erforderliche Schweißdruck muß aufgebracht werden können. Eine bevorzugte Ausführungsvariante besteht darin, daß das Aufnahmeteil an der Innen­ wandung einen ersten Absatz aufweist, der als Anlage für den Dichtungsring dient Unmittelbar vor dem Dichtungsring, in Richtung zum Steckteil der Schnellkupplung, ist ein weiterer Absatz angeordnet. Zur Begrenzung der axialen Beweglichkeit des Dichtungsringes ist in diesem Absatz ein Sperring eingesetzt. Der Sperring und das Aufnahmeteil sind im Bereich der miteinander korrespondierenden Stirnflächen durch Reib- oder Ultraschallschweißen verbunden. Die Schweißnaht befindet sich an den stirnseitigen Berührungsflächen zwischen dem Sperring und der im rechten Winkel zur Mittelachse verlaufenden Kreisringfläche des zugehörigen Absatzes. Der Sperring und das Aufnahmeteil bestehen vorzugsweise aus dem gleichen Kunststoffmaterial, zum Beispiel einem glasfaserverstärkten Polyamid.

Sowohl das Aufnahmeteil als auch der Sperring lassen sich bei geringem werkzeug­ technischem Aufwand kostengünstig im Spritzgießverfahren herstellen. Das Aufnahme­ teil weist keine schwer entformbare Ringnut mehr auf. Die zur Fixierung des Dichtungs­ ringes erforderliche Ringnut wird erst nachträglich durch Einsetzen des Sperringes gebildet, der mit dem an der Innenwandung des Aufnahmeteiles angeformten Absatz verschweißt wird. Der Sperring sollte in seinem Außendurchmesser geringfügig kleiner sein als der Innendurchmesser des Aufnahmeteils. Durch das vorhandene radiale Spiel wird ein entsprechender Freiraum für den während des Schweißvorganges gebildeten Schweißaustrieb geschaffen. Um zu verhindern, daß Schweißaustriebsmaterial in den Bereich der Dichtfläche des O-Ringes gelangen kann, sind an der Innenwandung des Aufnahmeteils ein zweifacher Absatz und an dem Außenmantel des Sperringes ein Absatz angeordnet, die miteinander korrespondieren. Der Freiraum für den Schweiß­ austrieb ist dabei in Richtung zu der Dichtfläche durch die benachbarte Stirnfläche des Absatzes an der Innenwandung begrenzt. Durch den Absatz an der Mantelfläche des Sperringes wird die eigentliche Schweißverbindungsstelle nach hinten, in einem größeren Abstand zu der Dichtfläche des O-Ringes verlegt.

Die Festigkeit der Schweißverbindung zwischen dem Sperring und der Innenwandung des Aufnahmeteils ist ausreichend, um den in der Praxis auftretenden Belastungen stand­ zuhalten. Beim Lösen der Schnellkupplung ist somit die Gefahr ausgeschlossen, daß der O-Ring nicht mit vom Steckrohr abgezogen wird.

Das Aufnahmeteil kann problemlos im Spritzgießverfahren mit den erforderlichen Rund­ heitstoleranzen und der gewünschten hohen Oberflächengüte im Bereich der Dichtung hergestellt werden. Die nachfolgende Montage des Sperringes durch Schweißen läßt sich ohne Schwierigkeiten in den üblichen Montageprozeß der Schnellkupplung integrieren. Vorteilhaft ist es, die Verschweißung durch Rotationsreibschweißen durchzuführen, da sich dieses Fügeverfahren durch einen geringen Investitionsaufwand und sehr kurze Zykluszeiten auszeichnet.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1 das Aufnahmeteil mit dem dazugehörigen Sperring als Längsschnitt,

Fig. 2 einen Ausschnitt des vorderen oberen Bereiches des Aufnahmeteils mit eingesetztem Sperring in vergrößertem Maßstab als Längsschnitt,

Fig. 3 einen Ausschnitt gemäß Fig. 2 mit einem Sperring mit einem Absatz an der Mantelfläche,

Fig. 4 einen Ausschnitt gemäß Fig. 2 mit einem Sperring mit einem Absatz an der Mantelfläche und einem korrespondierenden zweifachen Absatz an der Innenwandung des Aufnahmeteils.

In der Fig. 1 ist das Aufnahmeteil 1 einer Schnellkupplung gezeigt. Das Aufnahmeteil 1 wird auf ein nicht näher dargestelltes, passendes Steckteil aufgesetzt und mittels der Haltespange 2 auf dem Steckteil befestigt. Das Aufnahmeteil 1 weist ein Anschlußstück 3 auf, auf das der Schlauch aufgeschoben und mittels einer Schlauchschelle befestigt wird.

An der Innenwandung des Aufnahmeteils 1 ist ein Absatz 4 angeformt, in der als Dichtring ein O-Ring 5 eingelegt ist. Zur Bildung einer Ringnut 6 zur Arretierung des O- Ringes 5 wird ein Sperring 7 bis zum Anschlag an einen weiterer Absatz 8 eingesetzt. In dem Bereich der miteinander korrespondierenden und in Berührungskontakt stehenden Stirnflächen des Absatzes 8 und des Sperringes 7 wird eine Schweißverbindung, z. B. durch Rotationsreibschweißen hergestellt. Der Sperring 7 ist in seinem Außendurch­ messer geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Aufnahmeteils 1 in diesem Bereich, so daß zwischen der Innenwandung 9 und dem Außenumfang des Sperringes 7 ein kleiner radialer Spalt 10 besteht. Dieser Spalt 10 dient als Stauraum für das sich während des Schweißvorganges bildende abgeschmolzene Material, das auch als Schweißaustrieb bezeichnet wird. Die eigentliche Schweißnaht wird an beiden unmittelbar benachbarten Stirnflächen zwischen dem Absatz 8 und dem Sperring 7 gebildet.

Bei der in der Fig. 3 gezeigten Ausführung weist der Sperring 7 an seiner Mantelfläche einen Außenabsatz 11 auf, der mit dem an der Innenwandung 9 des Aufnahmeteils 10 angeordneten Absatz 8 korrespondiert. Dadurch wird die unmittelbare Schweißstelle, die sich zwischen den benachbarten Stirnflächen des Außenabsatzes 11 des Sperringes 7 und des Absatzes 8 der Innenwandung 9 befindet, nach hinten, in einem größeren Abstand zu der Dichtfläche des O-Ringes 5, verlagert und somit ein ausreichender Stauraum für das Schweißaustriebsmaterial geschaffen.

Die in der Fig. 4 gezeigte Variante unterscheidet sich von der in der Fig. 3 gezeigten Variante lediglich dadurch, daß in den durch den Sperring 7 überdeckten Bereich der Innenwandung 9 des Aufnahmeteils 1 ein zweifacher Absatz 12 angeformt ist, der mit dem Außenabsatz 11 an der Mantelfläche des Sperringes 7 korrespondiert. Dadurch ist gewährleistet, daß kein Schweißaustriebsmaterial in den Bereich der Dichtfläche des O- Ringes 5 gelangen kann, da der Stauraum 10 an dem in Richtung zur Dichtung zeigenden Ende durch die in der Innenwandung 9 angeordnete angrenzende Stirnfläche des Absatzes 12 abgedeckt ist.

Um zu verhindern, daß auch in der entgegengesetzten Richtung, zum Steckteil hin, Schweißaustriebsmaterial aus dem Stauraum austreten kann, ist an dem Sperring 7 ein weiterer Außenabsatz 13 angeordnet, der bündig mit der in Steckteilrichtung zeigenden Stirnfläche des Sperringes 7 abschließt. Bei dieser in der Fig. 4 dargestellten Variante kann das Schweißaustriebsmaterial an keiner der beiden Stirnseiten entweichen und in den Bereich des Steckteiles oder in den Bereich der Dichtung gelangen.

Das Verschweißen des Sperringes 7 mit der Innenwandung 9 des Aufnahmeteils 1 kann nach der an sich üblichen Verfahrensweise erfolgen, wobei das Rotationsreibschweißen die ökonomisch vorteilhafteste Verfahrensweise ist.

Claims (6)

1. Schnellkupplung zur lösbaren Verbindung medienführender Leitungen oder Schläuche, insbesondere zur Verbindung kühlwasserführender Schläuche mit Aggregaten im Motorraum von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Steckteil und einem Aufnahmeteil als Kunststoffspritzgießbauteil, wobei in dem Aufnahmeteil an der Innenwandung des Aufnahmeteils eine Ringnut angeordnet ist, in der eine elastische Dichtung in Form eines O-Ringes gelagert ist, sowie einem am Außen­ umfang des Aufnahmeteils befestigbaren Sicherungselement zur Befestigung des Aufnahmeteils an dem Steckteil, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (6) durch einen an der Innenwandung (9) angeformten Absatz (4) und einen im axialen Abstand zu dem Absatz (4) angeordneten, durch Reib- oder Ultraschallschweißen mit der Innenwandung (9) des Aufnahmeteils (1) verbundenen Sperring (7) gebildet ist.

2. Schnellkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung des Sperringes (7) mit der Innenwandung (9) des Aufnahmeteils (1) in dem durch den Sperring (7) überdeckten Bereich der Innenwandung (9) des Aufnahmeteils (1) ein weiterer Absatz (8) an die Innenwandung (9) angeformt ist, und daß die Schweiß­ verbindung im Bereich der miteinander korrespondierenden Stirnflächen zwischen dem Sperring (7) und dem Absatz (8) gebildet ist.

3. Schnellkupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperring (7) in seinem Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Innen­ durchmesser des Aufnahmeteils (1) und das ursprünglich vorhandene radiale Spiel (1) mit Schweißaustriebsmaterial gefüllt ist.

4. Schnellkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperring (7) an seiner Mantelfläche einen Außenabsatz (11) aufweist, der mit dem an der Innenwandung (9) des Aufnahmeteils (1) angeordneten weiteren Absatz (8) korrespondiert.

5. Schnellkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem durch den Sperring (7) überdeckten Bereich der Innenwandung (9) des Aufnahmeteils (1) ein zweifacher Absatz (12) an die Innenwandung (9) angeformt ist, der mit dem Außenabsatz (11) an der Mantelfläche des Sperringes (7) korrespondiert.

6. Schnellkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Mantelfläche des Sperringes (7) ein weiterer Außenabsatz (13) angeordnet ist, der bündig mit der in Steckteilrichtung zeigenden Stirnfläche des Sperringes (7) abschließt und den Spalt (10) zwischen der Innenwandung (9) des Aufnahmeteils (1) und der Mantelfläche des Sperringes (7) in Richtung zum Steckteil begrenzt.