DE4209795A1 - Schlauchanschluß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schlauchanschluß gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Schlauchanschlüsse sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Insbesondere im Kraftfahrzeugbau dienen sie z. B. als Verbindung zwischen den Kühlwasserschläuchen und den in den Kühlwasserkreislauf einbezogenen Motorteilen. Die Befestigung der Schläuche an den Schlauchstutzen erfolgt dabei im allgemeinen mittels verschiedener Schlauchschellen, die die zylindrischen Schlauchenden umfassen und die Schlauchwandung in einem schmalen axialen Bereich rundum radial gegen die ebenfalls zylindrischen Schlauchstutzen pressen. Durch diese radiale Pressung wird neben der Befestigung des Schlauches auch die erforderliche Abdichtung zwischen der Innenmantelfläche des Schlauches und der Außenmantelfläche des Schlauchstutzens erzeugt.

Diese Art der Schlauchbefestigung erwies sich insbesondere in Kraftfahrzeugen häufig als unbefriedigend; denn ihre Montage und Demontage - auch bei Wartungs- bzw. Instandsetzungsarbeiten am Motor - erforderte relativ großen manuellen Aufwand. Ferner ließ sich mit den verwendeten Schlauchschellen nicht immer mit Sicherheit eine einwandfreie Abdichtung erzeugen, und die Dichtwirkung des relativ schmalen, der Schlauchschellenbreite entsprechenden ringförmigen Dichtbereiches ließ u. U. mit der Zeit nach, insbesondere wenn durch unsachgemäße Montage der Schlauchschellen der Schlauch entweder zu locker gefaßt oder die Schlauchwandung durch Überpressung geschädigt war.

Es ist daher auch bereits vorgeschlagen worden, zur Verbindung von Schläuchen mit Schlauchstutzen Steckkupplungen aus Metall oder formsteifem Kunststoff vorzusehen, die sich problemlos sowohl schnell als auch mit geringem manuellem Aufwand montieren und demontieren ließen. Während dle Abdichtung zwlschen den ineinandergesteckten Teilen solcher Kupplungen mittels O-Ringen oder dgl. erfolgte und bei sachgerechter konstruktiver Gestaltung keine Schwierigkeiten bereitete, galten bezüglich der dichtenden Befestigung des Schlauches an der Kupplung, für die im allgemeinen nach wie vor Schlauchschellen verwendet wurden, die bereits weiter oben erläuterten Einschränkungen. Außerdem wurde mit den bisher bekannten Steckkupplungen wegen deren verhältnismäßig aufwendigen Aufbaus das Kostenlimit für eine Reihe möglicher Anwendungsfälle überschritten.

Es stellte sich daher die Aufgabe, zur Verbindung von Schläuchen und Schlauchstutzen einen leicht handhabbaren Schlauchanschluß zu konzipieren, der ohne Verwendung herkömmlicher Schlauchschellen eine dauerhafte sichere Abdichtung gewährleistete und der gleichzeitig die Montagefreundlichkeit von Steckkupplungen aufwies. Außerdem sollte der Schlauchanschluß einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung mit einem gattungsgemäßen Schlauchanschluß gelöst, der die im kennzeichnenden Teil deß Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist. In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Schlauchanschlüssen sind beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung der Schlauchstutzen und das an diesen angesetzte Schlauchende nicht zylindrisch, sondern zueinander passend in gleicher Weise konisch gestaltet, und eine in axialer Richtung wirkende Spanneinrichtung drückt den Schlauch und den Schlauchstutzen axial gegeneinander, so daß praktisch die gesamte konische Innenmantelfläche des Schlauches formschlüssig dichtend gegen die gleichermaßen konische Außenmantelfläche des Schlauchstutzens gepreßt wird. Auf diese Weise entsteht eine axial breite Dichtzone, in der bereits relativ kleine Preßkräfte der Spanneinrichtung ausreichen, um eine einwandfreie Dichtwirkung zu erzeugen.

Als weiterer Vorzug gegenüber herkömmlichen Schlauchkupplungen sind bei der vorliegenden Erfindung Schlauch und schlauchseitiges "Kupplungsteil" derartig reversibel miteinander verbunden, daß im Falle einer Reparatur oder besonders der Altfahrzeug-Demontage (→ Recycling) die Einzelteile problemlos ersetzt bzw. separiert werden können, was im Reparaturfalle Kosten spart bzw. beim Recycling sortenreine Stofftrennung ermöglicht.

Der Konuswinkel, d. h. der Winkel zwischen den genannten konischen Flächen und der Schlauch/Schlauchstutzen- Mittelachse, liegt vorteilhaft zwischen 5° und 45°, vorzugsweise zwischen 10° und 20°.

Die Schlauchwandung kann im Bereich ihrer konischen Innenmantelfläche an ihrer Außenseite durch Verdickungen versteift sein, die gleichzeitig als Widerlager für die Spanneinrichtung dienen und beispielsweise als einstückig angeformte, umlaufende oder axiale Rippen ausgebildet sind.

Vorzugsweise besitzt der Schlauch jedoch über seine gesamte Länge einschließlich seines konischen Endbereichs eine im wesentlichen konstante Wandstärke, so daß der konische Endbereich sowohl an seiner Innenmantelfläche als auch an seiner Außenmantelfläche denselben Konuswinkel wie die Außenmantelfläche des Schlauchstutzens aufweist. Dabei ist es dann vorteilhaft, einen formsteifen Keilring vorzusehen, der eine entsprechend konische Innenmantelfläche und vorzugsweise eine zylindrische Außenmantelfläche aufweist und der den konischen Bereich des Schlauchendes formschlüssig eng umfaßt, so daß er die axiale Preßkraft der Spanneinrichtung, die einerseits am Schlauchstutzen und andererseits an diesem Keilring angreift, auf die gesamte konische Dichtfläche überträgt. Um jegliche örtliche Ungleichmäßigkeiten bei der Übertragung der axialen Preßkraft vom Keilring auf das konische Schlauchende und somit die Dichtfläche auszuschließen, ist es zweckmäßig, zwischen der Innenmantelfläche des Keilrings und der Außenmantelfläche des konischen Schlauchendes eine reibungsmindernde Gleitschicht oder Beschichtung anzubringen.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Spanneinrichtung kann ein oder mehrteilig ausgebildet sein und dient dazu, zwischen den konischen Kontakt- und Dichtflächen des Schlauches und des Schlauchstutzens eine axiale Anpreßkraft zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, die eine sichere Abdichtung und mechanische Fixierung des Schlauches unter allen im praktischen Einsatz deß betreffenden Schlauchanschlusses auftretenden Betriebszuständen gewährleistet.

Vorteilhaft kann die Spanneinrichtung nach der vorliegenden Erfindung als gelenkige, einerseits am Schlauch und andererseits am Schlauchstutzen angreifende Hebelmechanik - insbesondere nach Art eines Kniehebel- Spanners - ausgebildet sein. Geeignete Hebelmechaniken können auch von den sogenannten Bügelverschlüssen an Bier- oder Limonadeflaschen abgeleitet sein. Ferner kommt als Spanneinrichtung eine zur Schlauch/Schlauchstutzen- Mittelachse koaxiale Verschraubung in Betracht, die den Vorteil hat, stufenlos einstellbar und nachspannbar zu sein.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Spanneinrichtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist eine sogenannte Renkverbindung, insbesondere eine Bajonettverbindung. Dabei ist es zweckmäßig, die Bajonett-Führung mit einer axialen Steigung und einer End-Rastung auszubilden, so daß die Verdrehung der ineinandergreifenden Teile eine axiale Relativbewegung derselben aufeinander zu bewirkt und die dichtende End-Stellung durch die Rastung fixiert wird.

Ferner ist als Spanneinrichtung auch eine Anordnung mit zwei, drei oder mehr Rasthaken vorteilhaft, die sich vom Schlauchende, wo sie beispielsweise an dem besagten Keilring - äquidistant über dessen Umfang verteilt - an­ setzen, koaxial zur Schlauch/Schlauchstutzen-Mittelachse über den Schlauchstutzen erstrecken, an dem sie radial federnd an radialen Stufen einrasten. Durch Anbringung mehrerer solcher radialer Stufen, die axial äquidistant angeordnet sind, kann die axiale Verpressung des erfindungsgemäßen Schlauchanschlusses schrittweise verstärkt werden.

Eine zweckmäßige Alternative bildet eine Spanneinrichtung, die ein sich vom Schlauchende in axialer Richtung über den Schlauchstutzen erstreckendes hohlzylindrisches Verbindungsteil aufweist, dessen Wandung tangential zur Wandung des zylindrischen Teils des Schlauchstutzens zwei diametrale Durchbrüche besitzt, in die quer zur Aufsteckrichtung des Schlauches ein U-förmiges Riegelelement so einsteckbar ist, daß seine Schenkel am Schlauchstutzen angebrachte radiale Stufen axial hintergreifen.

In besonders vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung ist die besagte Spanneinrichtung axial elastisch ausgebildet oder enthält axial elastische Teile, so daß die mittels der Spanneinrichtung durch Annäherung von Schlauch und Schlauchstutzen zwischen diesen erzeugbare Anpreßkraft von einer elastischen Rückstellkraft überlagert wird, die gewährleistet, daß auch dann noch eine ausreichende Anpreßkraft auf die Dichtfläche wirkt, wenn infolge werkstoffbedingter Fließ- oder Setzvorgänge in den den Schlauchanschluß bildenden Komponenten die ursprünglichen Kräfte nachlassen.

Die vorteilhafte Wirkungsweise solcher elastischer Teile der Spanneinrichtung kann noch verbessert werden, indem man Haltemittel vorsieht, mittels derer die elastischen Teile während der Montage des Schlauchanschlusses in einem axial vorgespannten Zustand arretierbar sind, wobei die Arretierung nach der Montage gelöst werden kann, so daß sich erst dann die zusätzliche Anpreßkraft der elastischen Teile auf den Schlauchanschluß auswirkt.

In weiteren zweckmäßigen Ausgestaltungen der Erfindung ist in die Spanneinrichtung eine Überwurfhülse integriert, die den Keilring lose anliegend umfaßt und sich mit einem Innenkragen axial gegen die dem Schlauchstutzen abgewandte Stirnfläche des Keilrings abstützt. Dabei ist zwischen dem Innenkragen der Überwurfhülse und der Stirnfläche des Keilrings vorzugswelse eine axial wirkende Druckfeder - ins­ besondere eine Tellerfeder o. ä. - zur Erzeugung der vorstehend erläuterten zusätzlichen elastischen Anpreßkraft angeordnet.

Die beigefügte Zeichnung erläutert die Erfindung anhand von Prinzipskizzen (Fig. 1a und Fig. 1b) sowie Längsschnitten zweier vorteilhafter Ausführungsformen (Fig. 2 und Fig. 3).

Wie Fig. 1a zeigt, sind sowohl das offene Ende 1.1 des Schlauches 1 als auch das Aufsteckende 2.1 des Schlauchstutzens 2 konisch gestaltet, und zwar mit demselben Konuswinkel α zwischen der Innenmantelfläche 1.2 des Schlauches bzw. der Außenmantelfläche 2.2 des Schlauchstutzens und der Schlauch/Schlauchstutzen- Mittelachse A.

Fig. 1b veranschaulicht das Konstruktions- und Wirkungsprinzip der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung 3. Diese greift einerseits an der insbesondere konischen Außenmantelfläche 1.3 des Schlauches 1 und andererseits einem zeichnerisch nur angedeuteten Widerlager am Schlauchstutzen 2 an und preßt die konische Innenmantelfläche 1.2 des Schlauches gegen die entsprechend konische Außenmantelfläche 2.2 des Schlauchstutzens. Der durch starre Einstellung der Spanneinrichtung 3 erzeugten Anpreßkraft ist vorzugsweise die elastische Kraft eines axial elastischen Teils 6 überlagert. Dabei ist die Spanneinrichtung 3 im allgemeinen symmetrisch - insbesondere rotationssymmetrisch - zur Schlauch/Schlauchstutzen- Mittelachse A aufgebaut.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Schlauchanschluß, bei dem die Spanneinrichtung Rasthaken 3.1 aufweist: Das konische offene Ende 1.1 des Schlauches 1 ist auf das gleichkonische Aufsteckende 2.1 des Schlauchstutzens 2 aufgeschoben, so daß die konischen Innen- bzw. Außenmantelflächen 1.2 und 2.2 des Schlauches und des Schlauchstutzens dichtend aneinandergefügt sind. Die hierfür erforderliche axiale Anpreßkraft wird durch eine eine Überwurfhülse 3.5 aufweisende Spanneinrichtung 3 erzeugt, die einerseits über den Innenkragen 3.6, das axial druckelastische Teil 6.1 und den Keilring 4 an der Außenmantelfläche 1.3 des Schlauchendes 1.1 angreift und die andererseits mittels zweier diametral angeordneter, radial auslenkbarer Rasthaken 3.1 an radialen Stufen 2.3 des Schlauchstutzens 2 verklammert ist.

Durch weiteres Aufschieben der Überwurfhülse 3.5 auf den Schlauchstutzen 2 und Verklammerung der Rasthaken 3.1 an den folgenden radialen Stufen 2.3 kann die axiale Anpreßkraft verstärkt werden. Der Keilring 4 ist an seiner zylindrischen Außenmantelfläche 4.2 locker koaxial in der Überwurfhülse 3.5 geführt. Zwischen seiner Innenmantelfläche 4.1 und der Außenmantelfläche 1.3 des Schlauchendes 1.1 ist vorzugsweise eine reibungsvermindernde Gleitschicht 5 oder Beschichtung angebracht, die sicherstellt, daß der Keilring 4 von Anfang an zum exakten Formschluß auf das konische Schlauchende 1.1 aufgepreßt wird und dieses zur sicher dichtenden Anlage am konischen Stutzenende 2.1 bringt.

Die in Fig. 3 wiedergegebene Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schlauchanschlusses unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 2 lediglich dadurch, daß die Spanneinrichtung zur Verrastung am Schlauchstutzen 2 ein U-förmiges Riegelelement 3.4 enthält, daß quer zur Schlauch/Schlauchstutzen-Mittelachse A in diametrale Durchbrüche 3.3 eines im übrigen der Überwurfhülse 3.5 aus Fig. 2 entsprechenden Verbindungsteils 3.2 einschiebbar ist, so daß es sich und damit auch das Verbindungsteil 3.2 an entsprechenden radialen Stufen 2.3 abstützt.

Claims (16)

1. Schlauchanschluß mlt einem Schlauchstutzen (2), an dem ein in axialer Richtung aufgestecktes Schlauchende (1.1) eines im wesentlichen aus Gummi oder gummiähnlichen Kunststoffen gebildeten Schlauches (1) mittels einer Spanneinrichtung (3) dichtend befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauchstutzen (2) eine sich in Richtung seines offenen Endes (2.1) verjüngende konische Außenmantelfläche (2.2) und das Schlauchende (1.1) eine hierzu formschlüssig korrespondierende konische Innenmantelfläche (1.2) aufweist und daß eine Spanneinrichtung (3) vorgesehen ist, die das Schlauchende (1.1) in axialer Richtung gegen den Schlauchstutzen (2) drückt.

2. Schlauchanschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (1) im wesentlichen konstante Wandstärke aufweist und am Schlauchende (1.1) sowohl die Innenmantelfläche (1.2) als auch die Außenmantelfläche (1.3) der Schlauchwandung in gleichem Maße (Konuswinkel α) konisch geformt sind wie die Außenmantelfläche (2.2) des Schlauchstutzens.

3. Schlauchanschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel (α) 5 bis 45° beträgt.

4. Schlauchanschluß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel (α) 10 bis 20° beträgt.

5. Schlauchanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein formsteifer Keilring (4) vorgesehen ist, dessen axiale Breite etwa der axialen Erstreckung des konischen Schlauchendes (1.1) entspricht und dessen Innenmantelfläche (4.1) in gleichem Maße (Konuswinkel α) konisch geformt ist wie die Außenmantelfläche (2.2) des Schlauchstutzens (2) wobei sein kleinster Innendurchmesser etwa gleich dem Außendurchmesser des Schlauches (1) in dessen nichtkonischem Teil ist, und daß die Spanneinrichtung (3) einerseits an dem Keilring (4) und andererseits an dem Schlauchstutzen (2) angreift.

6. Schlauchanschluß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenmantelfläche (4.2) des Keilrings (4) zylindrisch geformt und konzentrisch zur Schlauch/Schlauchstutzen-Mittelachse (A) angeordnet ist.

7. Schlauch nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der konischen Außenmantelfläche (1.3) der Schlauchwandung und der Innenmantelfläche (4.1) des Keilrings (4) eine die Reibung zwischen der Schlauchaußenwandung und der Keilringinnenwandung vermindernde Gleitschicht oder Beschichtung (5) angebracht ist.

8. Schlauchanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (3) als gelenkige Hebelmechanik (3.1) insbesondere als Kniehebel-Spanner, ausgebildet ist oder eine solche enthält.

9. Schlauchanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (3) als Renkverbindung (3.2), insbesondere als Bajonettverbindung, ausgebildet ist oder eine solche enthält.

10. Schlauchanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung durch eine zur Schlauch/Schlauchstutzen-Mittelachse (A) koaxiale Verschraubung (3.3) gebildet ist oder eine solche Verschraubung enthält.

11. Schlauchanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung Rasthaken (3.4) aufweist, die sich vom Schlauchende (1.1) über das Schlauchstutzenende (2.1) erstrecken und radial federnd an radialen Stufen (2.3) am Schlauchstutzen (2) einrasten.

12. Schlauchanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung ein sich vom Schlauchende (1.1) in axialer Richtung über den Schlauchstutzen (2) erstreckendes hohlzylindrisches Verbindungsteil (3.2) aufweist, dessen Wandung tangential zur Wandung des Schlauchstutzens (2) zwei diametral angeordnete Durchbrüche (3.3) besitzt, in die quer zur Aufsteckrichtung des Schlauches (1) ein U-förmiges Riegelelement (3.4) so einsteckbar ist, daß seine Schenkel am Schlauchstutzen angebrachte radiale Stufen (2.3) axial hintergreifen.

13. Schlauchanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (3) axial elastisch ausgebildet ist oder axial elastische Teile (6) enthält.

14. Schlauchanschluß nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung Haltemittel aufweist, mittels derer ihre axial elastischen Teile (6) während der Montage im axial vorgespannten Zustand arretierbar sind und die nach der Montage lösbar sind.

15. Schlauchanschluß nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (3) eine Überwurfhülse (3.5) enthält, die den Keilring (4) lose anliegend umfaßt und sich mit einem Innenkragen (3.6) axial gegen die dem Schlauchstutzen (2) abgewandte Stirnfläche (4.1) des Keilrings (4) abstützt.

16. Schlauchanschluß nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Innenkragen (3.6) der Überwurfhülse (3.5) und der Stirnfläche (4.1) des Keilrings (4) eine axial wirkende Druckfeder (6.1), insbesondere nach Art einer Tellerfeder, angeordnet ist.