DE19818005C2 - Schnellkupplung zur Verbindung von Rohren - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft eine Schnellkupplung zur Verbindung von Rohren.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Schnellkupplung für Rohre zur Leitung von Fluiden, die speziell im Kraftfahrzeugsektor verwendbar ist.

Die Fluidleitungen, wie sie beispielsweise in Servomechanismen von Kraftfahrzeugen und in Klimaanlagen vorhanden sind, weisen Anschlußelemente zum schnellen Miteinander- Verkuppeln der rohrförmigen Metallkörper auf. Vor allem bei diesen Anlagen erweist es sich tatsächlich als absolut notwendig, die einzelnen Rohrkomponenten auf rasche Weise und ohne Zuhilfenahme von Spannwerkzeugen miteinander zu verbinden; andererseits muß auch beim Spannen nur von Hand der wirksame und beständige Halt an den Verbindungsstellen angesichts des hohen Drucks des in der Leitung geführten Fluids garan­ tiert sein.

Es sind mehrere Systeme zur schnellen, von Hand erfolgenden Verbindung der betreffenden Rohrelemente bekannt, die vorwiegend aus Muffen bestehen, die aufgesteckt und durch Einschnappen an der Verbindungsstelle zwischen den beiden Rohren verriegelt werden, nachdem diese zuvor ineinandergesteckt wurden. Diese bekannten Systeme haben einen er­ heblichen Nachteil, der durch die Vibrationen bedingt ist, die sich auf die Leitung der Anlage übertragen; im Bereich der Verbindungsstellen bilden diese Vibrationen eine ständi­ ge Belastung, die mit der Zeit eine fortschreitende Verringerung der mechanischen Festigkeit verursacht und damit Fluidverluste zur Folge hat. An den Verbindungsstellen mit Schnellkupplung sind die Rohre nämlich Schwingungen ausgesetzt, besonders wenn ihre gegenseitige Verbindung nicht die Möglichkeit der Einstellung der Spannbelastung bietet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schnellkupplung der eingangs genannten Art vorzustellen, die bei einfacher und schneller Montage eine hohe mechanische Belastbarkeit hat.

Diese Aufgabe wird durch eine Schnellkupllung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Die vorliegende Schnellkupplung dient zum Verbinden eines ersten Rohres mit einem zweiten Rohr, wobei der Aussendurchmesser des ersten Rohres im wesentlichen dem Innendurchmesser des zweiten Rohres entspricht. Da das erste Rohr mit Stauchungen versehen ist, die sich in einem Abstand voneinander befinden, der gleich der Dicke eines ersten Verbindungselements ist, so daß dieses erste Verbindungselement zwischen ihnen festsitzt, und ferner in dem Teil, der in das zweite Rohr eingeführt wird, mit mindestens einer ringförmigen Hohlkehle zur Aufnahme von mindestens einer Dichtung versehen ist, wobei das Ende des zweiten Rohrs an der weiter außen gelegenen Stauchung des ersten Rohrs in Anlage kommt, wird eine dauerhafte und feste Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Rohr hergestellt.

Dabei ist die vorliegende Schnellkupplung speziell zur Verbindung von leitungen verwendbar, in denen ein Fluid unter Druck geleitet wird, und ist geeignet, an der Verbindungsstelle eine feste und beständige Verbindung aufrechtzuerhalten, und zwar auch bei Belastungen, welche durch ständige Vibrationen hevorgerufen werden.

Auch kann die vorliegende Schnellkupplung die Modularität der Spannbelastung zwischen den miteinander zu verbindenden Körpern gewährleisten.

Dabei wird dem Benutzer eine von Hand zu spannende Schnellkupplung verfügbar gemacht, die ein hohes Maß an lanfristiger Festigkeit und Zuverlässigkeit gewährleisten kann, und die ferner leicht und wirtschaftlich hergestellt werden kann.

Die Konstruktions- und Funktionsmerkmale der erfindungsgemäßen Schnellkupplung zur Verbindung von Rohren gehen näher aus der folgenden Beschreibung hervor, in der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die eine bevorzugte und nicht einschrän­ kende Ausführungsform zeigen, wobei

Fig. 1 im Schema in einem Längsschnitt die erfindungsgemäße Schnellkupplung mit den beiden aneinandergekuppelten und miteinander verbundenen Rohrelementen zeigt,

Fig. 2 im Schema eine Seitenansicht des ersten Verbindungselements der Schnellkupplung zeigt, das mit einem der Rohrelemente fest verbunden wurde,

Fig. 3 im Schema einen Grundriß dieses Verbindungselements zeigt,

Fig. 4 und 5 einen Querschnitt entlang der Linie A-A bzw. B-B von Fig. 3 dieses Verbindungselements zeigt,

Fig. 6 im Schema eine Unteransicht des zweiten Verbindungselements der erfindungsge­ mäßen Schnellkupplung zeigt,

Fig. 7 im Schema einen Querschnitt entlang der Linie A-A von Fig. 6 des zweiten Verbindungselements zeigt,

Fig. 8 im Schema einen Querschnitt entlang der Linie B-B von Fig. 6 dieses Verbindungselements zeigt.

Bezugnehmend auf die genannten Figuren besteht die erfindungsgemäße Schnellkupplung 10 zur Verbindung von Rohren im Prinzip aus einem ersten Verbindungselement 12 oder Schraubstück, das mit einem der zu verbindenden Rohre 14 fest verbunden ist, aus einem zweiten Verbindungselement oder Nutmutter 16, das an dem genannten Schraubstück und an dem Formende 18 des anderen Rohrs 20 ange­ kuppelt ist, sowie vorzugsweise aus einem oder mehreren federnden Mitteln, die als Ringe 22 schematisch dargestellt sind.

Das erste Verbindungselement 12, das in den Fig. 2 bis 5 detailliert dargestellt ist, be­ steht aus einem im wesentlichen ringförmigen Körper 12', von dessen Umfangslinie aus sich mehrere Fortsätze 24 erstrecken, beispielsweise 4, die in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind. Das Element 12, das aus Metall oder einem anderen geeigneten Material hergestellt ist, bildet in der Mitte eine durchgehende Bohrung 26, deren Durchmesser im wesentlichen dem Außendurchmesser von einem der miteinander zu verbindenden Rohre entspricht, in dem Beispiel dem des Rohrs 14; die Verbindung zwischen Element 12 und Rohr 14 wird gemäß der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform durch kon­ ventionelle Stauchungen 28, 30 hergestellt. Der Abstand zwischen den genannten, mit be­ kannten Verfahrensweisen hergestellten Stauchungen entspricht der Dicke des Elements 12, das durch diese Stauchungen blockiert wird, nachdem es zuvor auf das noch nicht verformte Rohr 14 aufgesteckt wurde; das Element 12 kann aber auch mit anderen Systemen, zum Beispiel durch Schweißen, Bördeln oder ähnliches an dem Rohr 14 befestigt werden. Die Fortsätze 24, die sich von der Umfangslinie des Körpers 12' des Elements 12 aus erstrecken, haben eine Konfiguration, die ebensoviele Abschnitte eines kreisförmigen Kranzes bildet, deren Außendurchmesser etwas geringer ist als der Innendurchmesser der Nutmutter 16, von der im folgenden noch die Rede ist. Ein Abschnitt 24' der Fortsätze 24 ist leicht nach unten umgebogen; das Element 12 bildet daher insgesamt einen Anschluß mit "N" Ansätzen. Von der Oberkante mindestens eines der Fortsätze 24 weg erstreckt sich nach oben ein Vorsprung 32 von begrenzter Ausdehnung, der den Sperranschlag für die Drehbewegung der Nutmutter 16 gegenüber dem Element 12 oder Schraubteil bildet. Auf mindestens einem der Fortsätze 24 ist im Bereich dessen ebenen Abschnitts eine kleine Bosse 34 mit kreisförmigem Grundriß ausgeführt, die von der gleichen Oberseite des Elements 12 hervorsteht, von der sich der Vorsprung 32 nach oben erstreckt. Auf der ande­ ren Seite ist vorteilhafterweise ein Blindloch 36 ausgeführt, durch das die genannte Bosse 34 durch Prägen hergestellt wird.

Im Endbereich des Rohrs 14, vor den Stauchungen 28, 30, die das Element 12 oder Schraubteil blockieren, ist eine oder mehrere ringförmige Hohlkehlen 38 ausgeführt, beispielsweise zwei, die nahe beieinander liegen, die den Sitz für ebensoviele O-Dichtungen und ähnliches bilden.

Das zweiten Verbindungselement, das in den Fig. 6, 7 und 8 detailliert dargestellt ist, besteht aus einer Nutmutter 16, die aus Metall oder einem anderen geeigneten Material her­ gestellt ist und eine Mündung 40 mit einem Durchmesser aufweist, der kleiner ist als das Ende 18 des zweiten zu verbindenden Rohrs 20; das Ende 18 des Rohrs 20 weist einen Absatz auf, der durch plastische Verformung der Mündung des genannten Rohrs mit an sich bekannten Mitteln hergestellt wird. Der Innendurchmesser des Rohrs 20 entspricht im we­ sentlichen, abgesehen von den Kupplungstoleranzen, dem Außendurchmesser des Rohrs 14 in seinem Endbereich, in dem vor den Stauchungen 28, 30 die Hohlkehlen 38 ausgeführt sind. Der Innendurchmesser der Nutmutter 16 ist etwas kleiner als der entsprechende maxi­ male Wert des Elements 12 oder Schraubteils, der durch zwei einander gegenüberliegende Fortsätze 24 bestimmt wird. An der von der Mündung 40 abgewandten Seite weist die Hutmutter 16 mehrere Fortsätze 42 auf, die sich rechtwinkelig zu der Seitenfläche nach in­ nen erstrecken, im Vergleich zu den Fortsätzen 42 des Elements 12 oder Schraubteils eine analoge Konfiguration und eine geringere Ausdehnung in Längsrichtung haben und auf den beiden entgegengesetzten Seiten eine ebene Entwicklung zeigen. Bei der bevorzugten Ausführungsform der beigefügten Figuren sind die Fortsätze 42, vier an der Zahl, in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet wie die Fortsätze 24 des Elements 12 oder Schraubteils. An wenigstens einem der Fortsätze 42 ist eine durchgehende Bohrung 44 ausgeführt, die einen passenden Durchmesser im Verhältnis zu der Bosse 34 hat, die in jener eine feste Stellung einnimmt, wie noch genauer ausgeführt wird. Die Bohrungen 44, deren es in dem Beispiel in den Fig. 6 und 8 vier an der Zahl sind, sitzen also an jedem der Fortsätze 42 und sind auf diesen Fortsätzen in außermittiger Position ausgeführt.

Die erfindungsgemäße Schnellkupplung weist ferner gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einen oder mehrere gewellte Ringe 22 auf, die auf das Rohr 14 hinter die Stauchung 30 in den Bereich geschoben werden, der zu den Hohlkehlen 38 um­ gebogen ist; die genannten Ringe 22, die auch durch konventionelle Tassenfedern, elastisch verformbare Dichtungen oder ähnliches ersetzt werden können, erfüllen die Funktion, die Spannbelastung zwischen den Rohren 14, 20 zu bestimmen, die im Anschlag auf das Ende 18 bzw. den Absatz des Rohrs 20 einwirken.

Beim Zusammenbauen wird, nachdem das Schraubteil mittels der Stauchungen 28, 30 mit dem Rohr 14 verbunden ist und das Rohr 20 in die Nutmutter 16 eingeschoben ist, und zwar von dem Ende 18 aus, das von dem Absatz entfernt ist, wie folgt verfahren. Das Rohr 20 wird auf das Rohr 14 aufgesteckt und sein Ende 18 trifft auf die Stauchung 30 oder gegebenenfalls au die Ringe 22; die Nutmutter 16, die sich frei drehen kann, wird dergestalt positioniert, daß sie sich über dem mit dem Rohr 14 verbundenen Schraubteil befindet. In dieser Phase passen die Fortsätze 24 des Schraubteils durch die Öffnungen, die sich zwischen den Fortsätzen 42 dieser Nutmutter 16 befinden. An dieser Stelle wird die Nutmutter 16 von Hand dergestalt gedreht, daß ihre Fortsätze 42 sich mit fortschreitender Annäherung über den entsprechenden Fortsätzen 24 des Schraubteils befinden; der Vorgang erfolgt von den geneigten Abschnitten 24' aus, die den Ansatz für das Einschrauben bilden und gleichzeitig die Rohre 14, 20 aneinander annähern und festziehen. Die Drehbewegung hört auf, sobald der aus dem Schraubteil hervorstehende Vorsprung 32 in Anschlag an einen der Fortsätze 42 der Nutmutter 16 kommt. Die genannte letztere kommt an der anderen Seite in verschließenden Anschlag mit dem Absatz 18 des Rohrs 20, und die gewellten Ringe 22, die evtl. durch Tassenfedern oder elastisch verformbare Dichtungen ersetzt sind, bestimmen die Spannbelastung in dem Augenblick, in dem der Vorsprung 32 in Anschlag an einen der Fortsätze 42 kommt, wodurch die weitere Drehbewegung der Nutmutter 16 ver­ hindert wird. Die auf diese Weise verschobene kleine Bosse 34 stellt eine Sicherung gegen das Sich-Losschrauben der Nutmutter 16 dar.

Wie aus dem oben beschriebenen zu entnehmen ist, liegen die mit der Erfindung verfolgten Vorteile auf der Hand.

Mit der erfindungsgemäßen Schnellkupplung können die beiden Rohre 14, 20 in effektiver Weise miteinander verbunden werden, wobei es möglich ist, deren Spannbelastung zu be­ stimmen, und es kann verhindert werden, daß die Vibrationen den Halt nach und nach loc­ kern können. Das Festziehen erfolgt auf rasche Weise von hand, und zwar durch eine einfa­ che Teildrehung der Nutmutter 16, die automatisch durch die Bosse oder Bossen 34 bloc­ kiert.

Die Erfindung wurde hier lediglich in Form ei­ nes Beispiels vorgestellt, wobei diese selbstverständlich zahlreiche Modifikationen und Varianten erfahren kann, die dabei alle in den Rahmen des Erfindungsgedankens fallen.

Beispielsweise können die Fortsätze 24 des Schraubteils und die Fortsätze 42 der Nutmutter 16 ge­ genüber der als Beispiel beschriebenen und dargestellten Ausführung in einer größeren oder kleineren Anzahl hergestellt werden, um einen Anschluß an einen oder mehrere Ansätze zu bilden; diese Fortsätze können folglich eine unterschiedliche Entwicklung und/oder Ausrichtung aufweisen.

Dieses Schraubteil, das durch ein beliebiges Mittel mit dem Rohr 14 verbunden ist, kann anders bemessen und/oder geformt sein, wobei hier die Möglichkeit vorgesehen sein kann, an seinen Fortsätzen 24 durch Abtragen von Material anstatt durch Umbiegen geneigte Abschnitte 24' herzustellen.

Weiterhin ist die Möglichkeit vorzusehen, an dem Rohr 14 zwei voneinander beabstandete Schraubteile anzubringen und Mittel zur Sicherung gegen Losschrauben zu verwenden, die sich von den beschriebenen und dargestellten unterscheiden, beispielsweise Mittel sol­ cherart, die nur für das Ausbauen die Verwendung spezieller Werkzeuge erforderlich ma­ chen.

Claims (7)

1. Schnellkupplung (10) zum Verbinden eines ersten Rohrs (14) mit einem zweiten Rohr (20), wobei dieses erste Rohr (14) einen Außendurchmesser hat, der
gleich dem Innendurchmesser des zweiten Rohrs (20) ist, und zum Teil in das zweite Rohr (20) eingeführt wird, bestehend aus:
einem ersten Verbindungselement (12), das aus einem Ring (12') besteht, der mit einer zentralen durchgehenden Bohrung (26), deren Durchmesser gleich dem Außendurchmesser des ersten Rohrs (14) ist, und am Umfang mit mindestens einem einstückig ausgeführten Ansatz (24) versehen ist, und
einem zweiten Verbindungselement, das aus einer Nutmutter (16) besteht, die mit einer Mündung (40), die einen kleineren Durchmesser hat als das Ende (18) des zu verbindenden zweiten Rohrs (20), und an der zur Mündung (40) entgegengesetzten Stirnseite mit mindestens einem Ansatz (42), der sich im rechten Winkel zu ihrer Seitenfläche nach innen erstreckt, versehen ist,
wobei dieses erste Verbindungselement (12) mit der zentralen durchgehenden Bohrung (26) in das zweite Rohr (20) eingeführt wird und an dem ersten Rohr (14) an einer Stelle an dessen freien Ende mittels Festklemmen der Ansätze (42) des zweiten Verbindungselements auf den entsprechenden Ansätzen (24) des ersten Verbindungselements (12) befestigt wird,
wobei das erste Rohr (14) mit Stauchungen (28, 30) versehen ist, die sich in einem Abstand voneinander befinden, der gleich der Dicke dieses ersten Verbindungs­ elements (12) ist, so daß dieses erste Verbindungselement (12) zwischen ihnen festsitzt, und in dem Teil, der in das zweite Rohr (20) eingeführt wird, mit mindestens einer ringförmigen Hohlkehle (38) zur Aufnahme von mindestens einer Dichtung versehen ist, und daß das Ende (18) des zweiten Rohrs (20) an der weiter außen gelegenen Stauchung (30) des ersten Rohrs (14) in Anlage kommt.

2. Schnellkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (24') der Ansätze (24) des ersten Verbindungselements (12) dergestalt geneigt ist, daß eine Verbindung mit "N" Ansätzen entsteht.

3. Schnellkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Ansätze (24) des ersten Verbindungselements (12) mit einem Vorsprung (32) versehen ist, der sich von dem oberen Rand dieses Ansatzes aus zu mindestens einem der Ansätze (42) des zweiten Verbindungselements hin erstreckt, wobei dieser Vorsprung (32) den Sperranschlag für die Drehbewegung der Nutmutter (16) bildet.

4. Schnellkupplung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Ansätze (24) des ersten Verbindungselements (12) mit einer Bosse (34) mit kreisförmigem Grundriß versehen ist, von deren Stirnseite sich der Vorsprung (32) erstreckt, und entsprechend mindestens einer der Ansätze (42) des zweiten Verbindungs­ elements mit einem durchgehenden Loch (44) versehen ist, dessen Durchmesser komplementär zu dem Durchmesser dieser Bosse (34) ausgeführt ist.

5. Schnellkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bosse (34) durch Prägung von einem Blindloch (36) abgebildet ist, das an der anderen Stirnseite von mindestens einem der Ansätze (24) ausgeführt ist.

6. Schnellkupplung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Absatz, der am Ende (18) des zweiten Rohrs (20) gebildet ist, und der weiter außen gelegenen Stauchung (30) des ersten Rohrs (14) federnde Mittel angeordnet sind.

7. Schnellkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel aus gewellten Metallringen (22), aus Tellerfedern oder aus elastisch verformbaren Dichtungen bestehen.