DE4120529C2 - Quetschkupplung für flexible Schläuche - Google Patents
Quetschkupplung für flexible SchläucheInfo
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Abstract
Schlauchkupplung speziell für die Anwendung in Kraftfahrzeugklimaanlagen oder anderen Systemen, die die wirkungsvolle Abdichtung von Kältemitteln über ausgedehnte Zeiträume benötigen, bestehend aus einem Schlauch mit einem inneren Liner aus thermnoplastischem Material, der durch eine auf einen Fitting aufgequetschte Hülse unter Spannung gehalten wird, wobei der Fitting ein primäres Dichtelement in Form eines elastischen O-Rings und eine Mehrzahl von Verschlussauskehlungen aufweist, in welche der thermoplastische Liner kalt hineingeformt wird, um zu verhindern, dass der thermoplastische Liner während des Betriebes bei erhöhten Betriebstemperaturen anfängt zu fließen, und um eine sekundäre Dichtung bei allen Betriebstemperaturen, denen die Kupplung ausgesetzt ist, zu schaffen. Die Komponenten, insbesondere der O-Ring und die Filterelemente, sind relativ zueinander so bemessen, dass das Fließen des inneren Liners bei erhöhten Betriebstemperaturen minimiert wird, und so der O-Ring als lebenslange Dichtung unter allen Betriebsbedingungen erhalten bleibt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kupplung für Schlauchverbindungen
an Kraftfahrzeugklimaanlagen.
Flexible verstärkte Schläuche wurden immer schon zur Verbin
dung verschiedener Bauteile von Kraftfahrzeugklimaanlagen
verwendet. Typischerweise wurden diese Schläuche mit Nippeln
oder Fittingen versehen, welche ein Endstück aufweisen, das in
das Ende des flexiblen Schlauchs einsetzbar ist, wobei das
Ende des Schlauchs mit eine Hülse umgeben ist, die radial
zusammengepresst oder gewürgt wird, um den Schlauch zwischen
der Hülse und dem Fitting einzuklemmen. Um sowohl die mecha
nische Belastbarkeit der Kupplung als auch ihre Dichtfähigkeit
heraufzusetzen, ist es bekannt, eine Vielzahl von ringförmigen
Rippen an dem Fitting vorzusehen.
Erst kürzlich wurde ein zusammengesetztes verstärktes
Schlauchmaterial entwickelt, welches im Gegensatz zu herkömm
lichen Arten von verstärkten Schlauchkonstruktionen signifi
kante Vorteile in Bezug auf Kosten, Gewicht und geringere
Durchlässigkeit für in Automobilklimaanlagen verwandte Kälte
mittel aufweist.
Der zusammengesetzte Schlauch weist ein Futter bzw. einen
Liner auf, der aus einem thermoplastischen Material wie bei
spielsweise Polytetrafluoräthylen gefertigt ist, welches sich
dadurch auszeichnet, dass es geringere Speichereigenschaften
und eine geringere Widerstandsfähigkeit gegen die Beaufschla
gung mit Druck aufweist. Während die Schlauchkonstruktion
billiger in der Herstellung ist und weniger Gewicht hat, er
weisen sich wegen des Vorhandenseins des Liners aus dem ge
nannten Material verschiedene Verfahren, flüssigkeitsdichte
Dichtungen mit Fittingen zu bilden, als relativ unakzeptabel,
da wegen der geringen Druckbeständigkeit des Liners die Ten
denz zu Leckagen zunimmt. Insbesondere, wenn die gegenwärtig
bekannten Verfahren zur Sicherung von Endverbindungsstücken in
derart zusammengesetzten Schläuchen angewandt werden, lassen
die durch die aufgewürgte Hülse aufgebrachten Druckkräfte
nach, weil das Material, aus dem der Liner besteht, dazu
neigt, bei höheren Betriebstemperaturen zu fliessen. Hierdurch
wird die Dichtigkeit beeinträchtigt, so dass Kältemittel in
Form von Gas austreten kann. Die normalen Betriebstemperatu
ren, denen Schlauchverbindungen in Kraftfahrzeugklimaanlagen
ausgesetzt sind, betragen zwischen minus 10° und ungefähr
140°C. Konstruktive Eigentümlichkeiten machen es erforder
lich, dass solche Schlauchverbindungen genausogut bei Tempera
turen von minus 20° bis 170°C einsetzbar sind. Die höheren
Temperaturen rühren hauptsächlich daher, dass die Anordnung
des Systems sich in der Nähe des Motors befindet und dass die
Verdichtung des Gases zusätzliche Hitze erzeugt. Um eine wir
kungsvolle Dichtung über längere Zeit zu erhalten, kann man
sich jedenfalls nicht vollständig auf einen mechanischen Ver
schluss des thermoplastischen Liners verlassen.
Aus der US-PS 4,522,435 ist eine Kupplung für einen nylonge
fütterten Schlauch bekannt, die einen Fitting mit im Abstand
zueinander an dessen Umfang vorgesehenen ringförmigen Rippen
aufweist, die zwischen sich eine Dichtringauskehlung ein
schliessen. Der Außendurchmesser der Rippen auf dem Fitting
ist größer als der Innendurchmesser des den Fitting aufnehmen
den Schlauchs. Die Verschlussrippen auf dem Fitting wirken mit
axial entsprechend angeordneten Einquetschungen auf einer
Quetschhülse oder Klemmhülse zusammen, d. h. die Einschnürun
gen der Klemmhülse sind über den Rippen angeordnet, so dass
letztere in das Nylonfutter des Schlauchs eingreifen. Die
zwischen den Rippen angeordnete Dichtringaussparung ist so
bemessen, dass das Volumen des radial unverdichteten Dicht
rings bzw. O-Rings deutlich größer als das Volumen der Dicht
ringausnehmung ist. Durch diese Anordnung kann nicht ausge
schlossen werden, dass das Futter des Schlauchs wegen der
Druckbeanspruchung beim Aufquetschen der Hülse beschädigt
wird, so dass die Dichtigkeit des Systems bzw. der Kupplung
beeinträchtigt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung
für Schlauchverbindungen an Kraftfahrzeugklimaanlagen zu
schaffen, die die vorstehend beschriebenen Nachteile vermeidet
und insbesondere der Druckempfindlichkeit des thermoplasti
schen Liners des Schlauchs Rechnung trägt.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind
den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die erfindungsgemäße Kupplung erfüllt strengste Dichtigkeits
erfordernisse für Schlauchverbindungen in Kraftfahrzeugkli
maanlagen. Durch die Verwendung eines extrem wirkungsvoll
gestalteten Primärdichtsystems in Form eines O-Rings mit einem
ebenso wirkungsvollen mechanische Verschlusssystem wird das
Futter daran gehindert so zu fließen, dass die Primärdichtung
beeinträchtigt wird, und die Neigung desselben, sich bei an
steigenden Betriebstemperaturen auszudehnen bewirkt, die Auf
rechterhaltung einer wirkungsvollen sekundären Dichtung durch
das mechanische Verschlusssystem.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Ansicht der erfindungs
gemäßen Schlauchverbindung,
Fig. 2 eine Ansicht des rohrförmigen Fittings der Schlauch
verbindung aus Fig. 1,
Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht des in Fig. 2 mit A be
zeichneten Bereichs,
Fig. 4 eine vergrößerte Teilansicht des in Fig. 1 mit B be
zeichneten Bereichs, die die Anordnung der primären
elastischen Dichtung bei Raumtemperatur zeigt und
Fig. 5 eine vergrößerte Teilansicht des in Fig. 1 mit B be
zeichneten Bereichs, welche die primäre elastische
Dichtung bei höheren Temperaturen zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird insbesondere in den
Fig. 1 und 2 eine Anordnung der erfindungsgemäßen Kupplung
dargestellt, die mit 10 bezeichnet ist. Die Kupplung 10 be
steht aus einem Fitting 12 mit einem Ende 14, welches vom
Endbereich des Schlauchs 16 aufgenommen wird. Eine Hülse 18
ist an einem Ende des Fittings 12 befestigt. Der Rest der
Hülse 18 überlappt den Schlauch 16 im Wesentlichen auf der
ganzen Länge des Endes 14 und wird in einer Art und Weise, die
nachstehend beschrieben wird, auf den Schlauch gewürgt, um die
Verbindung zu sichern und abzudichten.
Wie im Einzelnen in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, be
steht das Fittingende 14 aus einem länglichen zylindrischen
Körper, der eine Mehrzahl von im Abstand voneinander ange
brachten ringförmigen, radial nach außen hervorstehenden Rip
pen 20, 22, auf seiner äußeren Fläche aufweist, welche nahe an
einem Ende angebracht sind. Jede der Rippen ist durch Seiten
wände 24 begrenzt, die in etwa senkrecht zu der Längsachse des
Fittings 12 hervorstehen. Eine Verjüngung von weniger als 5°
reicht aus und kann insbesondere nützlich sein, wenn die Rip
pen 20, 22 gewalzt sind. Eine ringförmige Dichtungsaussparung
26, welche so beschaffen ist, dass sie ein elastisches Dicht
element 28, vorzugsweise in Gestalt eines O-Rings, aufnehmen
und in Position halten kann, ist zwischen den Rippen 20, welche
Dichtrippen darstellen, angeordnet. Zwischen den Rippen
20, 22 auf den beiden entgegengesetzten Seiten der Dichtring
aussparung 26 sind Verschlussauskehlungen 30 angeordnet. Jede
der Rippen 20, 22 ist von gleichem Durchmesser und hat den
Nenndurchmesser des Fittings 12. Das Fittingende kann deshalb
abgespant oder gewalzt werden. Wenn es gewalzt wird, ist es
wünschenswert, dass der äußere Durchmesser der Rippen so genau
wie möglich dem restlichen Durchmessers des Fittings 12 ent
spricht.
Am äußeren Ende des Fittings ist ein Übergangsstück ausge
bildet, welches ein verjüngtes Endteil 32 und eine Führungs
fläche 34 aufweist, welche den gleichen äußeren Durchmesser
wie die Rippen 20, 22 besitzt.
Das andere Ende des Fittings (nicht gezeigt) ist von herkömm
licher Gestalt und kann beispielsweise ein längliches hexago
nal ausgebildetes Teil aufweisen, welches für das Ansetzen
eines Schraubenschlüssels geeignet ist, dem gestufte Absätze
und ein geschraubtes Teil folgen, das so ausgebildet ist, dass
es dichtend in ein anderes mit 40 bezeichnetes Teil der Kraft
fahrzeugklimaanlage eingreift. Diese Teile können auch andere
gewünschte Einrichtungen sein, um eine Verbindung zu anderen
Teilen des Systems herzustellen, in welchem die Kupplung für
Schlauchverbindungen benutzt wird.
Der Schlauch 16 besteht, wie gezeigt, aus verstärktem zusam
mengesetztem Material, wobei dieses aus einer äußeren Schicht
42 aus geeignetem synthetischen Elastomer, wie beispielsweise
Styrolbutadien, und einer Zwischenschicht 44 aus geeignetem
Verstärkungsmaterial besteht, die dazwischen angeordnet ist.
Das Verstärkungsmaterial kann aus gewobener Faser, beispiels
weise aus Nylon oder Polyestergewebe oder dergleichen beste
hen. Darüber hinaus ist ein Liner 46 vorgesehen, welcher aus
thermoplastischem Material, wie beispielsweise Nylon, Teflon,
Polyäthylen oder dergleichen bestehen kann. Es ist die Anwe
senheit des Materials, aus welchem der Liner besteht, welches
sowohl die zuvor erwähnten Vorteile dieser Art von Schlauchkonstruktion
gewährleistet, als auch die zuvor erwähnten Pro
bleme aufwirft, eine lange beständige, dauerhafte und wirt
schaftliche flüssigkeitsdichte Abdichtung zu erzeugen.
Der Schlauch 16 ist auf dem Fitting 12 durch eine deformier
bare Hülse 18, welche das Endteil des Schlauchs umgibt, gesi
chert und angepasst, um gequetscht, gewürgt oder in einer
anderen Art und Weise an einer Vielzahl von in axialem Abstand
auf dem Fitting 12 angeordneten Stellen 48 nach innen gepresst
zu werden, um den Schlauch 16 zwischen den Fitting 12 und die
zusammengedrückte Hülse 18 zu klemmen. Nachdem das passiert
ist, wird sich an jeder der gequetschten Stellen 48 eine radi
al nach innen gerichtete Quetschrippe 50 und eine zentral
angeordnete Erhebung 52 zwischen den gequetschten Stellen 48
ausbilden. Es ist zu erwähnen, dass jede der Quetschrippen 50
direkt zwischen einer betreffenden Verschlussauskehlung 30
angeordnet ist, und dass das primäre Dichtelement 28 unter
einer der Erhebungen 52 angeordnet ist. Es ist ebenso erwäh
nenswert, dass das axiale Ausmaß der Quetschungen an den Stel
len 48 annähernd die gleiche Breite der Verschlussauskehlung
hat, um eine Quetschrippe zu erzeugen, deren Scheitel annä
hernd gleich der axialen Länge einer jeden Verschlussauskeh
lung ist.
Um die Kupplung gemäß vorliegender Erfindung zusammenzusetzen,
wird zuerst das Dichtelement 28 ausgedehnt und in der Dicht
aussparung 26 positioniert, wobei ein Teil dieses Dichtelemen
tes radial über die Dichtrippen 20 herausragt, was vom Ausmaß
des Druckes, für den die Kupplung gestaltet ist, abhängt.
Danach wird der Schlauch 16 auf dem Fitting 12 gestülpt. Vor
zugsweise wird der innere Durchmesser des Schlauchs geringfü
gig kleiner sein als der äußere Durchmesser des Fittings,
wodurch der Liner 46 unter Spannung gesetzt wird, wenn er mit
dem Fitting zusammengesetzt wird. Wenn der Schlauch 16 auf den
Fitting gestülpt worden ist, wird sein Endteil durch das Über
gangsstück des Fittings 12 ausgedehnt. Die Führungsfläche 34
wird dann den Schlauch über die Rippen 20, 22 und das Dicht
element 28 mit minimaler Störung führen. Entsprechend der
Tatsache, dass das Schlauchende leicht erweitert ist, und dass
die ringförmige Dichtringaussparung relativ tief im Verhältnis
zum Querschnitt des O-Rings ist, wird der O-Ring im Wesentli
chen durch den Liner in die Dichtungsausparung 26 gepresst,
was dem Liner erlaubt, über das Dichtelement zu gleiten. Wenn
dies geschieht, wird das Dichtelement dann unter dem gewünsch
ten Druck stehen. Der Liner wird weder in die ringförmige
Dichtringaussparung ausweichen, noch wird sie durch das Dicht
element merklich über den äußeren Durchmesser der Rippen 20,
22 ausgeweitet. Für den Fall, dass der Prozentsatz der Füllung
zwischen 85 und 100% beträgt, wird die Vorrichtung sich nicht
merklich ausdehnen.
Wie nachfolgend ausführlich beschrieben wird, bleibt nach dem
Zusammenbau diese Durchmesserbeziehung erhalten, so dass die
Gestaltverformung des primären Dichtelementes nahezu beibehal
ten werden kann.
Als nächstes wird die Hülse 18 in eine Position gebracht, in
der sie ein Teil des Schlauches 16, das das Fittingende 14
aufnimmt, überlagert. Die Hülse 18 wird danach an einer Mehr
zahl von ringförmig den Fitting ungebenden Stellen 48 defor
miert. Wie es am besten aus Fig. 4 zu ersehen ist, bewirkt die
Druckkraft F, die an jeder Stelle der Quetschrippen 50 ausge
übt wird, ein kaltes Verformen des thermoplastischen Liners,
was diesen dazu bringt, im Wesentlichen in die betreffenden
Verschlussauskehlungen 30 zu fließen und diese vollständig
auszufüllen. Nach einer Zeit werden die Verschlussauskehlungen
vollständig gefüllt sein, da der Liner erst bei höheren Be
triebstemperaturen zu fliessen anfängt. Zur gleichen Zeit
erhält jede Erhebung 52 im Wesentlichen ihren ursprünglichen
Außendurchmesser. Dieser Umstand in Verbindung mit der relati
ven Elastizität der äußeren Schicht 42 des Schlauches und der
Dimensionierung der axialen Breite b der Dichtrippen 20 und
,Verschlussauskehlungen hält das primäre Dichtelement 78 unter
dem Druck für den es konstruiert ist. Die naheliegenden Dich
trippen 20 haben eine ausreichende axiale Breite, so dass die
resultierenden Druckkräfte, die hauptsächlich im Bereich des
primären Dichtelementes auf den Liner ausgeübt werden, entlang
der axialen Ausdehnung der Dichtrippen verteilt werden und auf
ein Minimum beschränkt werden. Mit anderen Worten, das Ausmaß
des Drucks wird durch die relative Dimensionierung der Quer
schnittsdicke des O-Rings relativ zu dem Querabstand der ring
förmigen Dichtungsaussparung bestimmt. Gleichzeitig mit dem
Voranschreiten des Würgens der Hülse an den Stellen 48 wird
das Endteil 54 der Hülse auf eine oder mehrere Verschluss
rippen 56 des Fittings gequetscht oder gewürgt, die zusammen
mit den Dichtrippen abgespant worden sind oder auf eine andere
Art und Weise auf den Fitting geformt worden sind.
Die Beziehung der Dimensionen der Kupplungsbauteile, insbeson
dere die axiale Breite b der Dichtrippen 20 im Verhältnis zu
der Breite c und die Breite d der Verschlussrippen im Verhält
nis zu der Dicke des Liners sind besonders wichtig für die
Wirksamkeit der Kupplung, die in der Lage ist, flüssiges Käl
temittel oder Gas über längere Zeiträume zu beinhalten. Eben
falls ist die Größe des O-Ring-Dichtelementes in Bezug auf
seinen Querschnittsdurchmesser im Verhältnis zu dem inneren
Durchmesser des Fittings 12 wichtig.
Zum Beispiel ist es wichtig, dass der O-Ring im Wesentlichen
gänzlich maßhaltig ist, damit er in axialem Kontakt mit dem
Liner 46 ist und eine ausreichende Toleranz aufweist, um die
Hülse 18 auf den Fitting 12 zu quetschen, ohne das Ausmaß des
erreichten Druckes wesentlich zu beeinflussen. Weiterhin ist
es erwünscht, dass die ringförmige Dichtungsaussparung 26 eine
Breite hat, durch e bezeichnet, die nur wenig größer ist als
die Breite des Dichtelementes 28. Es ist auch erwünscht, dass
die Breite b der naheliegenden Dichtrippen, die die Aussparung
begrenzen, zumindest gleich der Breite der Dichtaussparung 26
ist. Die Tiefe f der ringförmigen Dichtungsaussparung 26 ist
etwas kleiner bemessen als der Querschnittsdurchmesser des O-
Ring-Dichtelementes 28, um das erwünschte Ausmaß des Druckes
auf das ringförmige Dichtungselement zu erhalten.
Im Allgemeinen hat die Dichtungsaussparung, wie in Fig. 3 zu
sehen ist, aus axialer Sicht einen rechteckigen Querschnitt.
Jedoch hat die Verbindung der Seitenwände 24 mit der Bodenwan
dung 31 einen ausreichenden Radius g. Der Radius g erlaubt dem
Dichtelement bis zu einem Punkt verdichtet zu werden, an dem
es die Dichtungsaussparung vollständig ausfüllt, ohne dass es
durchbricht, wenn es in die Ecken der Dichtungsaussparung 26
gezwängt wird. Die exakten Dimensionen werden danach festge
setzt, welches Ausmaß an Druck auf das O-Ring-Dichtelement
erwünscht ist. Mehr wird dazu nachfolgend erläutert, jedoch
ist es grundsätzlich erwünscht, dass das O-Ring-Dichtelement
so zusammengepresst wird, dass mindestens 85% der Dichtring
aussparung gefüllt ist und es anfänglich angeordnet ist, wie
es in Fig. 1 gezeigt ist.
Es ist auch wünschenswert, dass der Füllgrad 120% nicht über
schreitet. Mit anderen Worten, es darf nicht mehr als 20% der
Querschnittsfläche des O-Rings radial aus der Dichtungsaus
sparung herausragen. Diese obere Grenze gewährleistet, dass
(i) der O-Ring bei der Montage nicht aus der Aussparung her
ausrollt, und dass (ii) während der Montage die Dichtung axial
innerhalb der Dichtungsaussparung verbleibt, ohne abgeschert
zu werden oder auf andere Art und Weise abgetragen zu werden.
Die Tiefe d der Verschlussauskehlung 30 ist der Dicke des
Liners angepasst. Es ist allgemein erwünscht, das die Tiefe d
nicht mehr als ungefähr die Hälfte der Dicke und nicht weniger
als ungefähr 1/6 der Dicke des Liners beträgt. Ein Beispiel
einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist nachfolgend für eine Kupplungszusammenstellung für einen
Schlauch mit einem Durchmesser von 1,27 cm (1/2 inch) ausge
führt.
Fitting
12
:
3000er Serie Aluminium
Hülse
3000er Serie Aluminium
Hülse
18
:
3000er Serie Aluminium
6000er Serie Aluminium und Stahl ist auch annehmbar, genauso wie es die
5000er Serie Aluminium nur für die Hülse ist.
Schlauch
3000er Serie Aluminium
6000er Serie Aluminium und Stahl ist auch annehmbar, genauso wie es die
5000er Serie Aluminium nur für die Hülse ist.
Schlauch
16
:
Goodyear 3E 782-200
Dichtelement
Goodyear 3E 782-200
Dichtelement
28
:
Flurocarbon Corporation R 208
Flurocarbon Corporation R 208
Schlauch:
äußerer Durchmesser: 2,362 cm (0,930 inches)
innerer Durchmesser: 1,031 cm (0,406 inches)
Dicke des Liners: 0,025 cm (0,01 inches)
Fitting:
Anzahl der Rippen
äußerer Durchmesser: 2,362 cm (0,930 inches)
innerer Durchmesser: 1,031 cm (0,406 inches)
Dicke des Liners: 0,025 cm (0,01 inches)
Fitting:
Anzahl der Rippen
20
,
22
: 6
Breite b der Rippen
Breite b der Rippen
20
: 0,241 cm (0,095 inches)
Tiefe d der Rippen
Tiefe d der Rippen
22
: 0,015 cm (0,006 inches)
Breite c der Verschlussauskehlungen
Breite c der Verschlussauskehlungen
30
:
0,241 cm (0,095 inches)
Tiefe d der Dichtungsaussparung
Tiefe d der Dichtungsaussparung
26
:
0,142 cm (0,056 inches)
Breite e der Dichtungsaussparung
Breite e der Dichtungsaussparung
26
:
0,203 cm (0,08 inches)
Radius g der Dichtungsaussparungen
Radius g der Dichtungsaussparungen
26
:
0,041 cm (0,016 inches), der um 0,1 cm
(0,04 inches) vergrößert werden kann, um
die Füllung der Dichtungsaussparung auf
ein Ausmaß von 100% anzupassen.
Dichtelement:
innerer Durchmesser: 1,211 cm (0,477 inches)
Querschnittsdurchmesser: 0,188 cm (0,074 inches)
Ausmaß der Verdichtung: 24%
Füllungsgrad der Dichtringaussparungen: 88% Für das vorhergehende Beispiel ist zu erwähnen, dass die Ver hältnisse von bestimmten Gestaltungsfaktoren wir folgt sind:
Verhältnis von Dichtrippenbreite b zur Breite der Verschluss auskehrung c: 1 : 1
Verhältnis der Dichtrippenbreite b zur Breite der Dichtungs aussparung e: 1,2 : 1
Verhältnis der Dicke des Liners
Dichtelement:
innerer Durchmesser: 1,211 cm (0,477 inches)
Querschnittsdurchmesser: 0,188 cm (0,074 inches)
Ausmaß der Verdichtung: 24%
Füllungsgrad der Dichtringaussparungen: 88% Für das vorhergehende Beispiel ist zu erwähnen, dass die Ver hältnisse von bestimmten Gestaltungsfaktoren wir folgt sind:
Verhältnis von Dichtrippenbreite b zur Breite der Verschluss auskehrung c: 1 : 1
Verhältnis der Dichtrippenbreite b zur Breite der Dichtungs aussparung e: 1,2 : 1
Verhältnis der Dicke des Liners
46
zur Tiefe der Verschluss
kehle d: 1,7 : 1, gestaltete O-Ring-Verdichtung: 24%
Was die oben angegebenen Verhältnisse und speziell die Ver
hältnisse der Linerdicke zur Tiefe der Verschlussauskehlung
betrifft, so können diese von 6 : 1 bis ungefähr 2 : 1 reichen.
Die herkömmlichen Dicke des Liners kann von 0,013 cm (0,005 inches)
bis zu 0,254 cm (0,1 inches) reichen. Es besteht der
Trend dünnere Liner zu benutzen. Was die Festlegung der Tiefe
der Verschlussauskehlungen angeht, so ist es ausreichend, dass
das Fließen des thermoplastischen Liners bei höheren Be
triebstemperaturen verhindert wird und dass die Auskehlung
nicht so tief ist, dass sie während der Installation oder dem
folgenden Gebrauch Einrisse im Liner verursacht.
In der Festlegung der Breite der Rippen, zumindest der Rippen,
die die ringförmige Dichtungsaussparung bestimmen, ist es
wichtig, dass diese ausreichend weit oder von ausreichender
axialer Ausdehnung sind, so dass diese die Klemmkräfte auf den
Liner, die unmittelbar über dem primären Dichtelement angreifen,
verteilen. Ein Verhältnis von ungefähr 1 : 1 oder mehr,
z. B. 1,2 : 1, hat sich für diesen Zweck als zufriedenstellend
herausgestellt. Die Breite der Verschlussauskehlungen 30 muss
ebenfalls ausreichend sein und unter Aufbringen der Druckkraft
F während des Würgens gewährleisten, dass der Liner 46 sich
vollständig in die Auskehlung deformiert. Eine Breite c, die
gleich oder ähnlich der Breite b der Dichtrippen ist, hat sich
als zufriedenstellend erwiesen.
Für das konstruktive Ausmaß der O-Ring-Verdichtung ist ein
Bereich von 10 bis 35% akzeptabel. Der bevorzugte Bereich
liegt jedoch zwischen 20 und 25%. Das Ausmaß der O-Ring-Ver
dichtung ist als reziproker Wert des anfänglich unverdichteten
Durchmessers des O-Rings dividiert durch die radiale Länge, zu
der der Durchmesser verringert ist, z. B. der kleine Durch
messer, wenn der Schlauch installiert ist und durch die Hülse
18 festgeklemmt ist, definiert. Bei einem Füllungsgrad der
Dichtungsaussparung von 100% oder weniger wird diese radiale
Länge gleich der Tiefe der Dichtungsaussparung 26 sein.
Im Betrieb, wie speziell aus Fig. 5 zu ersehen ist, wird der
Liner 46 die Tendenz haben, im Bereich von Temperaturen von
220°F bis 300°F zu fließen. Dadurch ist es dem primären
Dichtelement möglich, sich auszudehnen, wobei sich der thermo
plastische Liner 46 ein Stück von der Oberfläche der nahelie
genden Dichtrippen 20 abhebt. Wenn die Temperatur sich zu
einem geringeren Niveau des Betriebsbereichs verringert, wird
der Liner 46 seine ursprüngliche Form oder eine Form, die
annähernd der in Fig. 4 gezeigten Form ist, annehmen. Im Be
reich der Betriebstemperatur der Kupplung werden sich der
Liner und der O-Ring in mehreren Zyklen ausdehnen und zusam
menziehen. Durch die Gestalt der Verschlussauskehlungen, ins
besondere dieser, die nahe der Dichtungsaussparung 26 liegen,
wird der Liner daran gehindert, in einem Ausmaß, das merklich
verschieden von dem Teil ist, welches zwischen den beiden
Verschlussauskehlungen herausragt, zu wachsen. Das ist durch
die Wirkung der Druckkraft F möglich, die durch die, radial
nach innen gerichteten Quetschrippen 50 auf den Liner aufgebracht
wird und diesen anfänglich auf der Stelle kalt geformt
hat, um die Verschlussauskehlungen vollständig auszufüllen und
diese unter Druck zu halten. Die Tendenz des Liners in den
Bereich der Veschlussauskehlungen zu fließen, verursacht
lediglich eine Ausdehnung des Liners im Bereich der Ver
schlussauskehlungen, was eine noch wirkungsvollere Dichtung
erzeugt. Obwohl die Verschlussauskehlungen 30 unmittelbar von
je einer Dichtrippe 20 umgeben sind, welche genügen würden,
ergeben die gezeigten zusätzlichen Verschlussauskehlungen eine
zusätzliche Sicherheit.
Obwohl die beste Art und Weise die Erfindung auszuführen im
Detail beschrieben wurde, werden diejenigen, die auf dem Ge
biet, welches die Erfindung betrifft, vertraut sind, alterna
tive Gestaltungen und Ausführungsformen finden, um die Erfin
dung durchzuführen. Obwohl die oben beschriebene bevorzugte
Ausführungsform eine Anschauung der Erfindung geben soll, kann
diese durch die Reichweite der beigefügten Patentansprüche
modifiziert werden.
Claims (13)
1. Kupplung für Schlauchverbindungen an Kraftfahrzeugklimaan
lagen, umfassend:
einen flexiblen Schlauch (16) mit einem Futter (46) aus elastischem, gasundurchlässigem thermoplastischem Material,
ein ringförmiges Fitting (12), das ein Endteil (14) aufweist, das von dem einen Ende des Futters aufgenom men wird, wobei das Endteil (14) in axialem Abstand eine Mehrzahl von ringförmigen Rippen (20, 22) auf weist, die jeweils einen im Wesentlichen dem Fitting (12) gleichen Durchmesser besitzen und ein Paar Dich trippen (20) einschließen, wobei die Dichtrippen (20) in etwa die gleiche Breite aufweisen,
eine ringförmige Dichtungsaussparung (26), die zwi schen den Dichtrippen (20) angeordnet ist, wobei die Dichtrippen (20) Seitenwände (24) aufweisen, die die Breite der Dichtungsaussparung (26) begrenzen,
ein ringförmiges elastisches Dichtelement (28), wel ches in die Dichtungsaussparung (26) eingepasst ist und gegen die innere Oberfläche des Futters unter Druck anliegt, da der Innendurchmesser des Schlauchs geringfügig kleiner als der unverringerte bzw. un verdichtete Außendurchmesser des elastischen Dicht elements (28) ist, und
eine Hülse (18), die die Oberfläche des Schlauchs (16) umgibt und an einer Mehrzahl von im Wesentlichen ring förmig mit Abstand voneinander angeordneten Stellen (48) radial nach innen verformt ist, um radial nach innen gerichtete ringförmige Quetschrippen (50) zu bilden, wobei die Quetschrippen (50) Klemmkräfte auf den Schlauch (16) ausüben, um den Schlauch (16) da durch auf dem Fitting zu sichern, die Quetschrippen (50) axial außerhalb der Dichtrippen (20) angeordnet sind, das elastische Dichtelement (28) längs mittig zwischen dem Paar benachbarter Dichtrippen (20) an geordnet ist, wobei die Dichtrippen (20) die Klemm kräfte von dem elastischen Dichtelement (28) ablenken, wodurch dessen Verdichtung von den durch die Quet schrippen (15) ausgeübten Klemmkräften unbeeinflusst bleibt.
einen flexiblen Schlauch (16) mit einem Futter (46) aus elastischem, gasundurchlässigem thermoplastischem Material,
ein ringförmiges Fitting (12), das ein Endteil (14) aufweist, das von dem einen Ende des Futters aufgenom men wird, wobei das Endteil (14) in axialem Abstand eine Mehrzahl von ringförmigen Rippen (20, 22) auf weist, die jeweils einen im Wesentlichen dem Fitting (12) gleichen Durchmesser besitzen und ein Paar Dich trippen (20) einschließen, wobei die Dichtrippen (20) in etwa die gleiche Breite aufweisen,
eine ringförmige Dichtungsaussparung (26), die zwi schen den Dichtrippen (20) angeordnet ist, wobei die Dichtrippen (20) Seitenwände (24) aufweisen, die die Breite der Dichtungsaussparung (26) begrenzen,
ein ringförmiges elastisches Dichtelement (28), wel ches in die Dichtungsaussparung (26) eingepasst ist und gegen die innere Oberfläche des Futters unter Druck anliegt, da der Innendurchmesser des Schlauchs geringfügig kleiner als der unverringerte bzw. un verdichtete Außendurchmesser des elastischen Dicht elements (28) ist, und
eine Hülse (18), die die Oberfläche des Schlauchs (16) umgibt und an einer Mehrzahl von im Wesentlichen ring förmig mit Abstand voneinander angeordneten Stellen (48) radial nach innen verformt ist, um radial nach innen gerichtete ringförmige Quetschrippen (50) zu bilden, wobei die Quetschrippen (50) Klemmkräfte auf den Schlauch (16) ausüben, um den Schlauch (16) da durch auf dem Fitting zu sichern, die Quetschrippen (50) axial außerhalb der Dichtrippen (20) angeordnet sind, das elastische Dichtelement (28) längs mittig zwischen dem Paar benachbarter Dichtrippen (20) an geordnet ist, wobei die Dichtrippen (20) die Klemm kräfte von dem elastischen Dichtelement (28) ablenken, wodurch dessen Verdichtung von den durch die Quet schrippen (15) ausgeübten Klemmkräften unbeeinflusst bleibt.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass das elastische Dichtelement (28) ein
O-Ring von derart vorgewählter Größe ist, dass dieser mit
einem Wert von 10 bis maximal 35% verdichtet wird.
3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass elastische Dichtelement (28) ein O-
Ring von derart vorgewählter Größe ist, dass dieser nach
der Endmontage mit einem Wert von 20 bis 25% verdichtet
wird.
4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass das Dichtelement (28) 85
bis 100% des Volumens der Dichtungsaussparung (26) aus
füllt.
5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Bodenwandung (31)
der Dichtungsaussparung (26) derart geformt ist, dass sie
der gekrümmten Form des Dichtelements (28) angepaßt ist.
6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Rippen (20, 22, 50)
wenigstens ein erstes Paar von Quetschrippen (50) umfas
sen, die jeweils in Längsrichtung auf gegenüberliegenden
Seiten der Dichtringaussparung (26) angeordnet sind, um
das Futter (46) in Längsrichtung bezüglich des Fittings
(12) bei Temperaturen bis zu mindestens 300°F festzulegen
und in diesem Temperaturbereich abzudichten, so dass das
Entweichen eines Kältemittels, sei es flüssig oder gasför
mig, aus der Kupplung verhindert wird.
7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die das Futter festhal
tende Vorrichtung in Längsrichtung in etwa an den die
Quetschrippen (50) bildenden, deformierten Stellen (48)
der Hülse (18) vorgesehen ist, wobei die maximale Klemm
kraft an diesen Stellen wirkt und die minimale Klemmkraft
auf das elastische Dichtelement (28) wirkt.
8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schlauch (16) aus
einer äußeren Schicht (42) aus synthetischem Gummi und
einem inneren Futter (46) besteht, wobei die äußere
Schicht (42) eine Zwischenschicht (44) aus verstärkendem
Material enthält.
9. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die das Futter festhal
tende Vorrichtung eine Verschlussauskehlung (30) umfaßt,
wobei jede Verschlussauskehlung (30) eine Breite aufweist,
die in etwa der Breite der zugehörigen Quetschrippe (50)
entspricht, und Seitenwände (24) aufweist, wobei die Sei
tenwände (24) Sperrflanken bilden, die das Futter (46) im
Bereich höherer Betriebstemperatur daran hindern, sich
axial über die Seitenwände (24) hinaus auszudehnen, wobei
die Seitenwände (24) ein sekundäres Dichtmittel bilden.
10. Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schlauch (16) mit seinem Futter
(46) in die Verschlussauskehlungen (30) eingreift, und
dass die Seitenwände (24) der Verschlussauskehlungen (30)
in einer Ebene angeordnet sind, die sich im Wesentlichen
senkrecht zur Längsachse des Fittings (12) erstreckt.
11. Kupplung nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, dass das Verhältnis der Dicke des Futters
(46) zur Tiefe einer jeden Verschlussauskehlung (30) von
2 : 1 bis 6 : 1 beträgt.
12. Kupplung nach Anspruch 8 oder 10, dadurch ge
kennzeichnet, dass das innere Futter (46) eine
Dicke im Bereich von 0,013 cm (0.005 inches) bis zu 0,254 cm
(0,1 inch) aufweist.
13. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da
durch gekennzeichnet, dass das Fitting
(12) und die Hülse aus Aluminium bestehen.
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