DE3811587A1 - Verriegelungselement bei einer schnellkupplung zur verbindung von rohr- oder schlauchleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verriegelungselement in einer zweiteiligen Schnellkupplung zur Verbindung von rohrförmigen Leitungen, wie sie bei hydraulischen Ver­ bindungen in Automobilen benutzt werden.

Bei dem bekannten Verriegelungselement der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art (US-PS 40 55 359) wird als Verriegelungselement eine ringförmige, endlose Schrauben­ feder verwendet. Sie besteht aus einer üblichen Schrauben­ feder, deren Enden miteinander verbunden sind und daher ihre torrodiale Form erzeugen. Werden die beiden Kupplungsteile ineinander geschoben, so wirkt diese Ringfeder mit dem erweiterten Rohrende des Außenkupplungsteils zusammen. Tritt das Kupplungsende in die Ringkammer ein, so expandiert die Endlosfeder soweit, daß das Rohrende des Außenkupplungs­ teils innerhalb der Feder hindurchschlüpfen kann. Die End­ losfeder reitet dann auf dem Umfang der Hülse des Außen­ kupplungsteils. Nachteilig ist die verhältnismäßig aufwendige Herstellung dieses bekannten Verriegelungselements, denn es erfordert einen sehr dichten Windungsverlauf und präzise ausgebildete Windungen, die in die Ringkammer passen müssen. Im Kupplungsfall befindet sich die ringförmige Schrauben­ feder zwischen dem trichterförmig erweiterten Rohrende einerseits und der zur Kammeröffnung hin gerichteten Ge­ häusewand andererseits.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des bekannten Verriegelungselements zu beseitigen und eine preiswertere, zuverlässig wirksame Schnellkupplung zu ent­ wickeln, deren Verriegelungselement schnell und preiswert zu erzeugen ist. Dies wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Maßnahmen erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt:

Das Verriegelungselement nach der Erfindung besteht aus zwei form- und funktionsmäßig unterschiedlichen Bestand­ teilen, nämlich einerseits einer in der Radialebene der Kupplung liegenden Ringscheibe, die keine federelastischen Wirkungen zu entfalten braucht und mit der Stirnfläche vom Rohrende des Außenkupplungsteils zusammenwirkt, und den aufgerollten federnden Fingern andererseits, die mit der Umfangsfläche dieses Rohrendes formelastisch an einzelnen Umfangsstellen zusammenwirken. Dies vollzieht sich in der Ringkammer des Ringgehäuses, welches vorzugsweise einstückig mit der Hülse bei der Erfindung gestaltet ist. Das erfindungs­ gemäße Verriegelungselement ist bemessen, um durch die Ring­ öffnung ins Ringkammerinnere eingepreßt werden zu können. Die radial vorspringenden aufgerollten Finger werden dabei federnd zusammengedrückt. Beim Kupplungsvorgang werden die eingerollten Finger dagegen von dem erweiterten Rohr­ ende des Außenkupplungsteils radial auseinandergespreizt, wobei sie sich elastisch nachgiebig auseinanderrollen und dann hinter die erweiterte Schulter des Rohrendes schnappen. Die Schnellkupplung wird durch axiales Ineinanderdrücken der beiden Kupplungsteile bewirkt. Im Kupplungszustand wird die Ringscheibe des erfindungsgemäßen Verriegelungsele­ ments gegen den Gehäuseboden des Ringgehäuses gedrückt. Sind die beiden Kupplungsteile miteinander verbunden, so widerstehen sie im Entkupplungssinne wirksamen Kräften, die durch den Flüssigkeitsdruck auf die Kupplungsteile und ihre Schlauchanschlüsse einwirken, wie auch jenen, die durch äußere Kräfte hervorgerufen werden. Gemäß den Unteransprüchen läßt sich das Verriegelungselement sehr einfach und preis­ wert erstellen. Bemerkenswert ist die Zuverlässigkeit und Lebensdauer eines solchen Verriegelungselements nach der Erfindung.

Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, wobei sich die Erfindung auf alle neuen Merkmale erstreckt, auch wenn diese nicht ausdrücklich in den Ansprüchen er­ wähnt worden sind. In den Zeichnungen ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Verriegelungs­ elements,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer anderen Aus­ führung des Verriegelungselements,

Fig. 3 die Draufsicht auf einen Rohling einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verriegelungselements, und

Fig. 4, im Längsschnitt, eine in Eingriff stehende Schnellverbindungskupplung, worin ein Ausführungs­ beispiel des erfindungsgemäßen Verriegelungs­ elements benutzt wird.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, besteht das Verriegelungs­ element nach der Erfindung aus einer Ringscheibe 12 und mehreren längs des Scheibenumfangs verteilt angeordneten federnden aufgerollten Fingern 14. Fig. 3 zeigt ein Vor­ produkt des Verriegelungselements 10, das aus Metallblech ausgestanzt wird und eine Ringscheibe 12 mit zwei bis acht davon radial ausgehenden Blechstreifen 16 umfaßt, die in gleichmäßiger Entfernung zueinander daran angeordnet sind. Die Breite der Blechstreifen kann variieren. Ein besonders wirksames Verriegelungselement wird erreicht, wenn die Breite der eingerollten Finger summativ etwa 25 bis 50% der Um­ fangslänge der Ringscheibe ausmacht. Das Verriegelungs­ element ist aber in einem weiteren Bereich einsetzbar, wo die Summe der Breiten der Blechstreifen 16 zwischen 10 und 85% der Umfangslänge der Ringscheibe 12 liegt. Das in Fig. 1 gezeigte bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt sechs Finger, die sich über 50% der Umfangslänge der Ringscheibe 12 erstrecken.

Die zunächst in der Blechebene von Fig. 3 liegenden Blech­ streifen 16 werden durch eine übliche Formtechnik in die aus Fig. 1 und 2 ersichtliche Gestalt überführt, wo ein Wickel 15 entsteht. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 besteht der Wickel 15 aus doppelten Windungs­ lagen 17, die einerseits eine ausreichende Festigkeit be­ sitzen und andererseits die Flexibilitäten einer dünnen Metallzunge besitzen. Die Ringscheibe 12 besitzt in Fig. 1 hexagonale Form und besteht aus Ringsegmenten 23, die nach außen konkave Bogenstücke bilden. Die Ringsegmente 23 hängen einstückig mit tangential verlaufenden Blechabschnitten 13 zusammen, welche die Ansatzstellen für die Wickel 15 bilden. Von diesen Ansatzstellen 15 gehen in Fig. 1 zunächst axiale Geradstücke 18 ab, die radial federnde Zungen erzeugen.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 3 ist die Ringscheibe 12 aus, von außen gesehen, konvexen Ringsegmenten 23′ ge­ bildet, die zusammen mit den entsprechenden Ansatzstellen 13 für die Blechstreifen 16 einen stetigen Kreisring bilden. An den Ansatzstellen 13 können Einschnitte 19 vorgesehen sein, die ein leichteres Einrollen gemäß Fig. 2 gestatten. Bei einer alternativen Ausbildung der Erfindung können sich die radialen Blechstreifen 16 des Rohlings von Fig. 3, entgegen der Fig. 3, sich auch radial nach innen, konvergent zueinander erstrecken und werden dann beim Einrollprozeß radial nach außen gewunden.

Das Verriegelungselement 10 nach der Erfindung gehört zu einer in Fig. 4 gezeigten Schnellkupplung, die aus den beiden Kupplungsteilen 20, 21 besteht. Der innere und äußere Kupplungsteil 21, 20 besitzt Rohraufnahmen 24, 26 zur Montage von Schläuchen 22 od. dgl. Der innere Kupp­ lungsteil 21 umfaßt eine Hülse 28 und ein Ringgehäuse 30, das vorzugsweise einstückig damit erzeugt ist und sich am einen Ende des inneren Kupplungsteils 21 befindet. Das Ringgehäuse 30 erstreckt sich radial über den Hülsenumfang und bestimmt eine Ringkammer 32. Das Ringgehäuse 30 umfaßt einen Gehäuseboden 34, eine gebogene Gehäusewand 36 und einen Gehäuseflansch 38. Der Gehäuseboden 34 schließt sich radial an die Hülse 28 an. Die Biegung der Gehäusewand 36 ist gegen das freie Hülsenende 37 hin gerichtet, welches ent­ gegengesetzt zu dem mit dem Ringgehäuse 30 ausgerüsteten Hülsenende liegt. Die Biegung der Gehäusewand 36 bestimmt den größten Durchmesser der Ringkammer 32. Der sich daran anschließende Gehäuseflansch 38 ist konisch geformt und verläuft koaxial zur Hülse 28. Der Gehäuseflansch 38 endet mit einem Radialabstand zur Umfangsfläche der Hülse 28 und erzeugt eine Ringöffnung 40, wodurch ein ringförmiger Zugang in der Ringkammer 32 entsteht.

Das Verriegelungselement 10 mit seinen Ringsegmenten 12 und den eingerollten Fingern 14 ist so bemessen, daß es durch die Öffnung 40 in die Ringkammer 32 eingedrückt wer­ den kann. Die Ringscheibe 12 hat vorzugsweise einen Durch­ messer, der etwas kleiner als der Maximaldurchmesser der Ringöffnung 40 ausgebildet ist. Die eingerollten Finger 14 kommen zu dem Durchmesser der Ringscheibe 12 noch hinzu, weshalb der Gesamtdurchmesser größer als der Maximaldurchmesser der Ringöffnung 40 ausgebildet ist. Dies hindert aber nicht das Einsetzen des Verriegelungselements 10 in das Ringge­ häuse 30, denn die eingerollten Finger 14 sind radial federelastisch ausgebildet, weichen bei der Einsetzbewegung radial nach innen aus und erlauben die Hindurchführung des Verriegelungselements ins Innere des Gehäuses 30.

Ist das Verriegelungselement im Gehäuseinneren 30 einge­ setzt, so federn die eingerollten Finger 14 zurück in ihre ursprüngliche Form. Eine genaue Toleranz braucht bei der Erfindung nicht eingehalten zu werden; es genügt, wenn die eingerollten Finger 14 einen ausreichenden Abstand von den Wänden der Ringkammer 32 aufweisen und insbesondere von dem Gehäuseflansch 38. Deswegen können sich die eingerollten Finger 14 auseinanderspreizen, wenn sie das Ende 42 des äußeren Kupplungsteils 20 aufnehmen.

Der innere Kupplungsteil 21 ist teleskopartig im Inneren des äußeren Kupplungsteils 20 einschiebbar. Um eine sichere Dichtung gegenüber Flüssigkeiten zu erlangen, die nach Ver­ bindung der Kupplungsteile im Inneren der Schläuche 22 geführt werden, sind zwei O-Ringe 44, 46 in Nuten 48, 50 vorgesehen, die sich in der Hülse 28 des inneren Kupplungs­ teils 21 befinden. Der Außenkupplungsteil 21 ist mit einem sich trichterförmig erweiternden Ende 42 versehen, das durch die Ringöffnung 40 hindurch paßt und mit den eingerollten Fingern 14 zusammenwirkt, wenn die beiden Kupplungsteile 20, 21 teleskopartig ineinandergesteckt worden sind. Der Zu­ sammenbau dieser Kupplungsteile 21, 20 und die Verbindung der Schläuche 22 vollzieht sich in folgender Weise:

Das Hülsenende 37 fährt in das trichterförmige Ende 42 des äußeren Kupplungsteils 20 ein. Werden die beiden Kupplungsteile 21, 20 ineinandergedrückt, so dringt das Trichterende 42 in die Ringöffnung 40 des Innenkupplungs­ teils 21 ein, bis dieses Trichterende 42 sich schließlich hinter die Enden 52 der eingerollten Finger 14 von Fig. 4 klemmt. Dann wirkt eine axiale Kraft, die ausreicht, um beim Einsteckvorgang die Fingerenden 52 gegeneinander federnd zu spreizen. Das Trichterende 42 kann folglich aufgrund der Einrollungs-Krümmung an den Fingern 14 vorbeigehen und die Ringscheibe 12 des in der Ringkammer 32 befind­ lichen Verriegelungselements 10 gegen den Gehäuseboden 34 des Ringgehäuses 30 pressen. Die eingerollten Finger 14 schnappen dann über das trichterförmig ausgeweitete Ende 42 des Außenkupplungsteils 20 und verriegeln somit über dieses das Innenkupplungsteil 21 in seiner ordnungsgemäßen Ein­ griffslage.

Das Ringgehäuse 30 sollte ausreichend Platz haben, damit sich die eingerollten Finger 14 ausreichend auseinander­ spreizen können, wenn das erweiterte Ende 42 des Innen­ kupplungsteils 20 an den Fingern 14 vorbei streicht. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglichst es, die beiden Kupplungsteile mit einem minimalen Kraftaufwand in Eingriff zu bringen, setzt einem Entkuppeln einen sehr großen Wider­ stand jedoch entgegen. Das Außereingriffkommen der beiden Kupplungselemente 20, 21 ist verhindert, weil im Entkupp­ lungssinne wirkende Beanspruchungen durch die Federwirkung der eingerollten Finger 14 an ihrer Entfaltung gehindert werden. Diese Beanspruchungen lassen das ausgeweitete Ende 42 des Innenkupplungsteils 21 gegen die Innenseiten der eingerollten Finger 14 stoßen, die sich ihrerseits gegen den konischen Gehäuseflansch 38 abstützen und des­ wegen einen beträchtlichen Widerstand der unerwünschten Trennung der beiden zu verbindenden Schläuche 22 entgegen­ setzen. Das Trichterende 42 einerends und das Verriegelungs­ element 10 in der Ringkammer 32 anderends wirken wie die patrizenförmigen und matrizenförmigen Kuppelflächen eines Druckknopfverschlusses zusammen, aber mit der Besonderheit, daß für das Ineingriffbringen dieser Druckknopfverbindung nur geringe Kräfte erforderlich sind, während das Entkuppeln des Druckknopfverschlusses wenn nicht unmöglich, so doch zumindest sehr erschwert wird.

• Bezugszeichenliste: 10 Verriegelungselement
  11 Ringsegment
  12 Ringscheibe
  13 Ansatzstelle für 14
  14 eingerollter Finger
  15 Wickel von 14
  16 radialer Blechstreifen
  17 Doppelwindung
  18 aufrechtes Geradstück
  19 Einschnitt bei 13
  20 Außenkupplungsteil
  21 Innenkupplungsteil
  22 Schlauch, Rohr
  23 konkaves Ringsegment
  23′ konvexes Ringsegment
  24 Rohraufnahme
  26 Rohraufnahme
  28 Hülse
  30 Ringgehäuse
  32 Ringkammer
  34 Gehäuseboden
  36 gebogene Gehäusewand
  37 Hülsenende
  38 Gehäuseflansch, Vorderwand
  40 Ringöffnung
  42 trichterförmiges Rohrende
  44 O-Ring
  46 O-Ring
  48 Nut
  50 Nut
  52 freies Fingerende

Claims (21)

1. Ringartiges Verriegelungselement bei einer zweiteiligen Schnellkupplung zur Verbindung von Rohr- oder Schlauch­ leitungen (22), wobei der Innenkupplungsteil (21) aus einer Hülse mit einem sie radial überragenden Ringgehäuse (30) besteht, das eine zum freien Hülsenende (37) hin offene Ringkammer (32) erzeugt, der rohrförmige Außenkupplungsteil (20) mediendicht über die Hülse (28) schiebbar ist und dabei mit seinem trichterförmig erweiterten Rohrende (42) in die Ring­ kammer (32) des Innenkupplungsteils (21) einfährt, und das ringartige Verriegelungselement sich in der Ringkammer befindet sowie im Kupplungsfall federnd mit den erweiterten Rohrenden (42) des Außenkupplungsteils (20) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (10) aus einer Ring­ scheibe (12) mit einer Anzahl von entlang der Ring­ scheibe (12) verteilt angeordneten, federnd einge­ rollten (15), abstehenden Fingern (14) besteht.

2. Verriegelungselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die federnden Finger (14) den Ringscheiben­ durchmesser überragen und ein die lichte Weite der Kammeröffnung (40) übersteigendes Außenmaß aufweisen.

3. Verriegelungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungsrichtung der eingeroll­ ten Finger (14) zur Kammeröffnung (40) hin weist.

4. Verriegelungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (12) einstückig mit den eingerollten Fin­ gern (14) ausgebildet ist und aus federndem metallischen Werkstoff, insbesondere Federstahl, besteht.

5. Verriegelungselement nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verriegelungselement (10) aus einem verformten Blechstanzstück gebildet ist, bei dem die Ringscheibe (12) in der Blechebene verbleibt, während die federnden Finger (14) durch Aufrollen von Blechstreifen (16) erzeugt sind, die von der Ring­ scheibe (12) radial abgehen.

6. Verriegelungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Finger (14) sich von der Ringscheibe (12) radial nach außen erstrecken.

7. Verriegelungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Finger (14) sich von der Ringscheibe (12) radial nach innen erstrecken.

8. Verriegelungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (12) in mehrere Ringsegmente (23) gegliedert ist, welche durch ebenfalls in der Ringscheibenebene liegende Ansatzstellen (13) für die federnden Finger (14) miteinander verbunden sind und die Finger (14) sowohl axial als auch radial gegen­ über der Ringscheibe vorspringen.

9. Verriegelungselement nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringsegmente aus konvexen Bogenstücken (23′) bestehen, die unter Einbeziehung von ebenen Ansatzstellen (13) für die federnden Finger (12) vorzugsweise mit stetiger Krümmung ineinander übergehen, (vergl. Fig. 2 und 3).

10. Verriegelungselement nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringsegmente (23) konkav gekrümmt sind und unstetig in die Ansatzstellen (13) der federnden Finger (14) übergehen, (vergl. Fig. 1).

11. Verriegelungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Finger (14) an ihren Ansatzstellen (13) Hinterschneidungen (19) aufweisen.

12. Verriegelungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Finger (14) zwischen ihren Ansatzstellen (13) an der Ringscheibe (12) einerseits und ihrem einge­ rollten Wickel (15) andererseits ein Geradstück (18) aufweisen, (vergl. Fig. 1).

13. Verriegelungselement nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Geradstück (18) im wesentlichen axial zur Ebene der Ringscheibe (12) verläuft, (vergl. Fig. 1).

14. Verriegelungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickel (15) der federnden Finger (14) annähernd zwei Windungen umfaßt.

15. Verriegelungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Breiten der federnden Finger (14) etwa 25 bis 50% der Umfangsfläche der Ringscheibe (12) ausmacht.

16. Verriegelungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch sechs an der Ringscheibe (12) angeordnete, aufgerollte Finger (14).

17. Verriegelungselement nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringscheibe (12) im wesentlichen hexagonal ausgebildet ist.

18. Verriegelungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (10) so bemessen ist, daß das konisch erweiterte Rohrende (42) des Außen­ kupplungsteils (20) beim Kuppeln die eingerollten Finger (14) radial elastisch auseinanderspreizend durchfährt und in voller Kupplungsstellung die eingerollten Finger (14) mit ihrem Wickel (15) auf seiner Konus­ außenseite schnappend radial gegeneinander bewegt werden und das Rohrende (42) zwischen den einzelnen Wickeln (15) der Finger (14) einerseits und der Ring­ scheibe (12) andererseits eingeklemmt ist.

19. Verriegelungselement nach Anspruch 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wickel (15) der eingerollten Finger (14) bei der während der Durchführung des erweiterten Rohrendes (42) erfolgenden Spreizbewegung sich federnd auseinanderwinden.

20. Verriegelungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß im Kupplungsfall die Ringscheibe (12) einerends an der vom Hülsenende (37) abgekehrten Bodenwand (34) des Ringgehäuses (30) und anderends an der die Kammer­ öffnung (40) bestimmenden Vorderwand (38) des Ringge­ häuses zur Anlage kommt.

21. Verriegelungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringgehäuse (30) mit der Hülse (28) des Innenkupplungs­ teils (21) einstückig ausgebildet ist.