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Kältemittelkupplung, insbesondere für Klimaanlagen von
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Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Kältemittelkupplung,
insbes. für Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, zur lösbaren Verbindung von Kältemittel
führenden Leitungen, mit zwei insbes.
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aus Metall bestehenden ineinandersteckbaren Leikingsrohren, zwischen
denen eine oder mehrere O-ringförmige Dichtungen vorgesehen sind, wobei die Leitungsrohre
jeweils mit einer sich etwa radial nach außen erstreckenden Aufbördelung, Wulst
o.
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dgl. versehen sind, und mit einer Einrichtung zum Fixieren der beiden
Leitungsrohre ineinander. Eine Kältemittelkupplung der beschriebenen Art ist vorgestellt
worden. Dabei werden zwei Leitungsrohre aus Aluminium-Rohrabschnitten eingesetzt,
die gleichen Durchmesser aufweisen, wobei das Ende des einen Rohrabschnittes entsprechend
aufgeweitet ist. Das aufgeweitete Rohrende endet in einer sich etwa in 450-Richtung
zu der Rohrachse erstreckenden Aufbördelung. Das andere Leitungsrohr besitzt in
seinem Endbereich zwei eingeformte umlaufende Nuten, in denen jeweils ein O-Ring
angeordnet ist. Weiterhin weist dieses Leitungsrohr zwei im Abstand voneinander
angeordnete Wulste auf, die nach außen überstehen und zwischen denen ein kragenförmiger
Ring aus verzinktem Stahlblech angeordnet ist.
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Das nach außen abstehende Ende dieses Kragens ist um etwa 1400 in
Richtung auf das andere Rohrende umgebogen und nimmt in der somit geschaffenen Ausnehmung
eine gewendelte Ringfeder auf. Beim Ineinanderstecken der beiden Leitungsrohre übergreift
die Ringfeder die Aufbördelung des im Endbereich aufgeweiteten Leitungsrohres federnd
nachgiebig. Diese bekannte Kältemittelkupplung, die jedoch bisher nicht angewendet
wird, weist eine Reihe von Nachteilen auf. Es ist keine Verdrehsicherung zwischen
den beiden Leitungsrohren vorgesehen, so daß sich die Leitungsrohre, insbes. bei
den am Fahrzeug auftretenden Stößen und Vibrationen gegeneinander verdrehen können.
Dabei tritt Reibung
zwischen der gewendelten Ringfeder aus Stahl
und der Umbördelung des aufgeweiteten Leitungsrohres auf, so daß diese Umbördelung
beschädigt werden kann. Damit wird die axiale Haltekraft beeinträchtigt und es besteht
die Gefahr, daß sich die Kältemittelkupplung von selbst löst. Weiterhin treten bei
dieser Kältemittelkupplung Teile aus Aluminium und Teile aus Stahl direkt miteinander
in Berührung, so daß an diesen Stellen Kontakkorrosion auftreten kann. Diese Korrosion
sowie die im Kraftfahrzeug übliche Verschmutzung führt dazu, daß sich die Kältemittelkupplung
kaum mehr lösen läßt, wenn dies für Reparatur- und Wartungszwecke erforderlich ist.
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Weiterhin sind für die Anwendung in Leitungen, die Kältemittel führen,
Rohrverschraubungen bekannt. Das eine Teil dieser Kupplung besteht aus einem Drehteil,
welches auf das eine Rohrende aufgelötet wird. Dieses Drehteil weist eine Schlüsselfläche
auf und trägt auf seinem inneren Umfang eine umlaufende Nut zur Aufnahme eines 0-Rings.
Das andere Teil der Kupplung wird an dem Rohrende selbst gebildet, und zwar durch
eine um ein gewisses Maß vom freien Ende entfernt angeordnete Aufbördelung, Wulst
o. dgl. Eine Uberwurfmutteritntergreift diese Aufbördelung und arbeitet mit einem
Gewinde an dem Drehteil des anderen Leitungsrohres zusammen. Auch die Uberwurfmutter
besitzt eine Schlüsselfläche, so daß eine solche Rohrverschraubung damit gut handhabbar
ist, wenn ausreichend Platz erforderlich ist. Insbesondere im Einbau in Kraftfahrzeugen
ist dies jedoch oft nicht der Fall. Die Montage ist insofern umständlich, als zwei
Schraubenschlüssel eingesetzt werden müssen und die Teile nur durch relative Drehung
zueinander angezogen werden können. Es handelt sich also nicht um eine montagefreundliche
Steckkupplung. Eine Robotermontage ist kaum möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kältemittelkupplung
für Leitungsrohre zu schaffen, die auch bei beengten Einbauverhältnissen einfach
montierbar ist. Die Kupplung soll eine Verdrehsicherung aufweisen, damit die am
Kraftfahrzeug üblicherweise auftretenden Stöße und Schwingungen nicht mehr zu einer
Relativbewegung der Kupplungsteile zueinander mit der damit verbundenen Reibung
und dem Abrieb führen können.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen den beiden
Aufbördelungen, Wulsten o. dgl. ein axial federndes Element vorgesehen ist, und
daß die Einrichtung zum Fixieren der beiden Leitungsrohre einen die beiden Aufbördelungen,
Wulste o. dgl. übergreifenden axial wirkenden Spannring aufweist. Es wird ein federndes
Element vorgeschlagen, welches zwischen den beiden Aufbördelungen an den beiden
Leitungsrohren in axialer Richtung wirksam wird. Diese Axialkraft wird durch den
axial wirkenden Spannring andererseits aufgenommen. Das axial federnde Element stellt
eine Verdrehsicherung zwischen den Teilen dar, die ausreicht, um Relativbewegungen
bei den üblicherweise auftretenden Schwingungen und Stößen zu vermeiden. Die Verdrehsicherung
besitzt den besondern Vorteil, daß sie in jeder Relativlage der Teile zueinander
wirksam ist; es handelt sich somit um eine stufenlos wirkende Verdrehsicherung.
Die neue Kältemittelkupplung ist eine echte Steckkupplung, bei der die Teile durch
eine aufeinander zu gerichtete Bewegung miteinander in Wirkverbindung treten. Eine
Robotermontage ist somit möglich.
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Der Außendurchmesser der Kupplung ist durch den sich axial erstreckenden
Spannring vergleichsweise klein, so daß die Kupplung auch bei beengten Einbauverhältnissen
anwendbar ist.
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Die Einzelteile der Kupplung sind auch so aufgebaut, daß sie ganz
oder zum bei weitem überwiegenden Teil aus Aluminiumteilen - neben den für die Dichtung
erforderlichen Gummi- oder Kunststoffteilen - hergestellt werden kann, so daß auch
keine Kontaktkorrosion auftritt. Wenn das axial federnde Element zusätzlich
noch
aus einem Gummiring besteht, dann kann dieser Gummiring Doppelfunktion aufweisen.
Er stellt einmal die Verdrehsicherung dar und kann zum anderen für Dichtzwecke herangezogen
werden.
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Das axial federnde Element kann aber auch eine Schraubendruckfeder
sein und somit die Verdrehsicherung erfüllen. Es ist eine sinnvolle Anordnung der
Teile aus Gummi oder Kunststoff möglich, so daß hierdurch die beiden Leitungsrohre
galvanisch voneinander getrennt werden. Die neue Kältemittelkupplung läßt sich auch
trotz Verschmutzung vergleichsweise leicht öffnen, weil der Spannring entweder radial
nach außen öffnet oder aber so geformt ist, daß eine Verschmutzung an die die Öffnungen
behindernden Stellen kaum eintreten kann.Ein weiterer Vorteil der Kupplung besteht
darin, daß durch die zwischengeschalteten Elemente aus Gummi bzw.
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Kunststoff eine Geräuscheübertragung von einem Leitungsrohr auf das
andere Leitungsrohr behindert wird. Zusätzlich zu der kraftschlüssigen Verdrehsicherung
kann auch noch eine formschlüssige Verdrehsicherung Anwendung finden, wo dies möglich
ist oder erforderlich gehalten wird. Eine formschlüssige Verdrehsicherung kann beispielsweise
durch eine korrespondierende, radiale Aussickung an den beiden Leitungsrohren gebildet
sein.
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Der Spannring kann axial mehrfach über den Umfang geschlitzt ausgebildet
sein, so daß hierdurch radial nach außen auf federnde Arme entstehen, die beim Stecken
die Aufbördelung, den Wulst o.
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dgl. leicht und sicher übergreifen können. Die radiale Beweglichkeit
ist damit gegeben. Zusätzlich ist es möglich, daß der geschlitzte Spannring durch
eine Spiralfeder gesichert ist. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die an
dem Spannring gebildeten Arme vergleichsweise leicht auffedern können.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der Spannring einerseits
und die Aufbördelung, Wulst o. dgl. am anderen Leitungsrohr andererseits bajonettartig
miteinander verbunden sind, so daß durch eine kombinierte Steck- und Drehbewegung
die Kupplungsteile miteinander in Wirkverbindung treten. Auch dabei stellt das axial
federnde Element wiederum die Verdrehsicherung dar.
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Es ist auch möglich, daß der Spannring zweiteilig ausgebildet ist,
radial federnde Arme aufweist und die beiden Teile des Spannrings über zahnartige
Rastnocken miteinander verbunden sind. Eine solche Kältemittelkupllung läßt sich
durch eine rein axial gerichtete Bewegung schließen, während zum Öffnen eine kombinierte
Dreh-Ziehbewegung erforderlich ist. Die zahnartigen Rastnocken erstrecken sich an
den beiden Teilen des Spannringes nur über einen Teil des Umfangs, damit die leichte
Offnung der Kupplung möglich ist.
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Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbetpielen weiter beschrieben.
Es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Kältemittelkupplung,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Kältemittelkupplung,
Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie Ill-Ill in Fig. 2, Fig. 4 eine Schnittdarstellung
des Spannrings der Kupplung gemäß Fig. 2, Fig. 5 eine Ansicht des Spannrings nach
Fig. 4, Fig. 6 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform der Kältemittelkupplung,
Fig. 7 einen Schnitt durch den einen Teil des Spannrings der Ausführungsform gemäß
Fig. 6 in stark vergrößernder Darstellung,
Fig. 8 eine Ansicht des
Teils gemäß Fig 7, Fig. 9 einen Schnitt des anderen Teils des Spannrings in stark
vergrößernder Darstellung und Fig. 10 eine Ansicht gemäß Fig. 9 Die in Fig. 1 dargestellte
Kältemittelkupplung weist die beiden Leitungsrohre 1 und 2 bzw. Rohrabschnitt auf,
die ineinandergesteckt werden. Das Leitungsrohr 1 besitzt zu diesem Zweck einen
aufgeweiteten Endbereich 3, während das Leitungsrohr 2 einen nippelartigen Endbereich
4 besitzt, die ineinander steckbar ausgebildet sind. Der nippelartige Endbereich
4 trägt zwei umlaufende Nuten 5, in denen jeweils eine O-ringförmige Dichtung 6
angeordnet ist. Diese beiden Dichtungen 6 erbringen die hydraulische Dichtung, d.
h. verhindern einen Austritt des Kältemittels aus der Kupplung in die Atmosphäre.
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Am freien Ende des mit dem aufgeweiteten Endbereich 3 versehenen Leitungsrohres
1 ist eine Aufwölbung, Wulst o. dgl. 7 angeformt, die umlaufend ausgebildet ist.
Auch das andere Leitungsrohr (2) besitzt eine Aufwölbung, Wulst o. dgl. 8, die jedoch
mit entsprechendem Abstand vom freien Ende des nippelartigen Endbereichs 4 vorgesehen
ist. Zwischen den beiden Aufwölbungen, Wulsten o. dgl. 7, 8 ist ein federndes Element
9, hier in Form eines Gummirings vorgesehen, welches axial gespannt wird und damit
nicht nur eine Dichtung gegen das Eindringen von Staub und Schmutz in die Kupplungsteile
von außen bildet, sondern gleichzeitig eine Verdrehsicherung zwischen den beiden
Leitungsrohren 1 und 2 darstellt. Das federnde Element 9 und die beiden Aufwölbungen,
Wulste o. dgl. 7 und 8 werden von einem axial wirkenden Spannring 10 übergriffen,
der so gestaltet ist, daß er einen möglichst kleinen Außendurchmesser aufweist,
damit
die Kupplung auch bei beengten Einbauverhältnissen anwendbar
ist. Der Spannring 10 besitzt einen ringförmigen Grundkörper 11, der auf das Leitungsrohr
2 aufgeschoben ist und sich an der Aufwölbung, Wulst o. dgl anlegt. Von diesem Grundkörper
11 stehen eine Anzahl Arme 12 axial ab, die durch Schlitze 13 voneinander getrennt
sind. Es können beispielsweise vier Schlitze 13 über den Umfang verteilt vorgesehen
sein. Die Arme 12 können radial nach außen auffedern, so daß ein Rastnocken 14 über
die Aufwölbung, Wulst o. dgl. 7 hinwegschnappen kann.
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Der Rastnocken 14 ist mit einer Gleitfläche 15 versehen, die schräg
ansteigend vorgesehen ist, so daß das radiale Auffedern der Arme 12 beim Ineinanderstecken
der Teile durch die axiale Bewegung selbst hervorgerufen wird. Zu Sicherungszwecken
kann im Bereich der Arme 12 bzw. der Rastnocken 14 noch eine Spiralfeder 16 angeordnet
sein. Dies empfiehlt sich, wenn der Spannring 10 als Kunststofformteil ausgebildet
ist und die Arme 12 relativ leicht auffedern . Die Spiralfeder 16 ist jedoch nicht
in allen Fällen erforderlich. Der Spannring 10, die Aufwölbungen, Wulste o. dgl.
7, 8 sowie die Breite des federnden Relementes 9 sind derart dimensioniert bzw.
aufeinander abgestimmt, daß in der gekuppelten Stellung wie in Fig. 1 dargestellt
das federnde Element 9 entsprechend axial zusammengepreßt gehalten ist.
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Die Montage der Kältemittelkupplung ist sehr einfach und kann auch
durch einen Roboter durchgeführt werden. Die Teile werden durch eine reine axiale
Steckbewegung ineinandergefügt bis die Arme 12 des Spannrings 10 mit den Rastnocken
14 hinter der Aufwölbung, Wulst o. dgl. 7 überschnappen.
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Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bis 5 ist ansich ähnlich ausgebildet,
wobei für gleiche oder analoge Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet sind.
Das federnde Element 9 besteht hier aus einer Schraubenfeder. Die Aufwölbung 7 am
freien Ende des aufgeweiteten Endbereichs 3 des Leitungsrohres 1 ist gemäß Fig.
3 ausgebildet, d. h. nach dem Anstauchen der Aufwölbung 7
ist diese
zunächst mit zwei parallel geführten Schnitten 17 entsprechend verkleinert. Um 900
versetzt dazu ist die Aufwölbung, Wulst o. dgl. 7 mit einer Abfräsung 18 versehen,
die von einem Teil des Spannrings 10 in der gekuppelten Stellung hintergriffen wird.
Die Ausbildung des Spannrings 10 ist aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich. Der Grundkörper
11 des Spannrings 10 besitzt Nutbereiche 19 hinter einer Rastfläche 20.
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Der Spannring 10 ist quer zu seiner Achse 21 von einem breiten Schlitz
22 durchzogen. Dies gestattet in Verbindung mit der Ausbildung der Aufwölbung, Wulst
o. dgl. 7 gemäß Fig. 3 das Ineinanderstrecken der Teile in entsprechender Relativlage.
Nachdem die Abfräsungen 18 bzw. die durch die Abfräsungen 18 stehengebliebenen Teile
der Aufwölbung 7 in den Spannring eingetreten sind, wird der Spannring 10 gegenüber
der Aufwölbung 7 um 900 verdreht, so daß die Abfräsungen 18 hinter den Rastflächen
20 in den Nutbereichen 19 zur Anlage kommen.
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Das federnde Element 9 ist dabei axial belastet, d. h. zusammengedrückt
und stellt auch hier die Verdrehsicherung zwischen den Teilen und den Leitungsrohren
1 und 2 dar.
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Das AusführungsbeSpiel der Fig. 6 bis 10 ist hinsichtlich der Leitungsrohre
1 und 2 ähnlich gestaltet wie die vorangehenden Ausührungsbeispiele. Lediglich der
Spannring 10 ist hier geteilt ausgebildet und besteht aus den Teilen 23 und 24.
Der Teil 23 ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Er besitzt, verteilt auf vier Umfangsbereiche
zahnartige Rastnocken 25 und zwischen diesen angeordnete Freiräume 26. Das andere
Teil 24 ist gemäß der Darstellung in den Fig. 9 und 10 ausgebildet.
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Auch hier zahnartige Rastnocken 27 auf gewisse Umfangsbereich verteilt
angeordnet, zwischen denen wiederum Freiräume 28 vorgesehen sind. Die beiden Teile
23 und 24 werden vorzugsweise als Kunststoffspritzteile ausgebildet. Das Teil 23
gestattet das Auffedern im Bereich der Rastnocken 25 in entsprechender Weise. Es
ist somit ersichtlich, daß die Teile 23 und 24 durch axiales Aufschieben aufeinander
in der richtigen
Relativlage so gekuppelt werden können, daß die
Rastnocken 25 und 27 miteinander in Wirkverbindung treten. Hierdurch wird auch das
federnde Element 9, welches hier als Kunststoff-oder Gummiring ausgebildet sein
kann, axial zusammengepreßt.
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Ein Lösen der Kupplung erfolgt durch Drehung der Teile 23 und 24 um
450 zueinander.
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B e z u g s z e i c h e n 1 i s t e 1 = Leitungsrohr 2 = Leitungsrohr
3 = aufgeweiteter Endbereich 4 = nippelartiger Endbereich 5 = Nut 6 = Dichtung 7
= Aufwölbung, Wulst o. dgl.
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8 = Aufwölbung, Wulst o. dgl.
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9 = federndes Element 10 = Spannring 11 = Grundkörper 12 = Arm 13
= Schlitz 14 = Rastnocken 15 = Gleitfläche 16 = Spiralfeder 17 = Schnitt 18 = Abfräsung
19 = Nutbereich 20 = Rastfläche 21 = Achse 22 = Schlitz 23 = Teil 24 = Teil 25 =
Rastnocken 26 = Freiraum 27 = Rastnocken 28 = Freiraum