DE69822383T2

DE69822383T2 - Schnellkupplungsanordnung und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE69822383T2
Application number: DE69822383T
Authority: DE
Inventors: Brian Saylor
Original assignee: Dana Technology Inc
Current assignee: Dana Technology Inc
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2018-06-26
Also published as: EP0898108B1; EP0898108A2; ATE262140T1; EP0898108A3; DE69822383D1; US5992898A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft sogenannte Schnellkupplungsanordnungen zum Verbinden von Leitungen und insbesondere ein verbessertes Verfahren zum Herstellen derartiger Schnellkupplungsanordnungen sowie das resultierende Produkt.
Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung
Schnellkupplungsanschlüsse werden in vielen Fluidsystemanwendungen wie z. B. in Kraftfahrzeug-Servolenkungs- und Bremsfluidanwendungen eingesetzt. Die Verbinderanordnung gemäß US 4,702,543 kann für derartige Anwendungen verwendet werden. Viele derzeitige Kraftfahrzeuganwendungen erfordern den Einsatz einer Fluidleitung aus Aluminiumlegierung mit einer äußeren Beschichtung oder Umhüllung aus Nylon oder einem anderen Kunststoff. Eine derartige Rohrleitung wird derzeit unter der Marke HYCOT vermarktet. Es besteht daher ein Bedarf an einer Schnellkupplungsanordnung und einem Herstellungsverfahren, bei dem kunststoffbeschichtete Rohrleitungen dieser Art rasch und wirtschaftlich an dem Verbinder-Anschlussstück befestigt werden können, ohne die Kunststoffbeschichtung zu beschädigen. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbinderanordnung und ein Herstellungsverfahren zu schaffen, bei denen die kunststoffbeschichtete Rohrleitung an dem Anschlussstück sicher befestigt ist, um anwendbare Zugkraftspezifikationen zu erfüllen oder zu übertreffen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Verbinderanordnung und ein Verfahren der angegebenen Gattung zu schaffen, die für eine zuverlässige Abdichtung gegen eine Fluidleckage sorgen.
Die Verbinderanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen 1 bis 6 beschrieben.
In den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung hat das Anschlussstück drei axial beabstandete Kanäle, wobei die rohrförmige Leitung in zwei dieser Kanäle angrenzen an einem Ende des Anschlussstückes magnetisch hineinverformt ist und wobei der Kanal an dem entgegengesetzten Ende des Anschlussstückes mit einem radial ausgerichteten Kanal an der Kupplung zusammenwirkt, um einen Verriegelungsring zum Befestigen der Kupplung an dem Anschlussstück aufzunehmen. Der mittlere Kanal an dem Anschlussstück hat eine schräg verlaufende Fläche, gegen das das Ende der Leitung magnetisch so verformt wird, dass der Außenrand des Leitungsendes praktisch an der angrenzenden Fläche des Anschlussstückes angeordnet ist. Auf diese Weise kann die von der Kupplung getragene elastomere Dichtung gleitend über das Anschlussstück und über den Rand der Leitung geschoben werden, ohne dass sie von dem Ende der Leitung gerollt oder verschlissen wird. Die schräg verlaufende Fläche der Leitung wirkt außerdem so, dass sie die Dichtung gleichförmig komprimiert.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Verbinderanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es in Anspruch 7 definiert ist, umfasst somit den Schritt der Bereitstellung eines hohlen rohrförmigen Anschlussstückes, das eine Außenfläche mit mehreren beabstandeten Umfangskanälen hat. Ein kunststoffbeschichtetes Rohr aus einer elektrisch leitenden Verbindung wie z. B. einer Aluminiumlegierung ist auf ein Ende des Anschlussstückes im Passsitz so angeordnet, dass es einen oder mehrere der Kanäle in dem Anschlussstück umgibt. Das Rohr wird dann in die darunter liegenden Kanäle magnetisch so verformt, dass das Rohr an dem Anschlussstück befestigt wird, ohne die Kunststoffbeschichtung an dem Rohr zu beschädigen. Eine Kupplung wird dann an dem Anschlussstück so angebracht, dass die Kupplung bezüglich des Anschlussstückes frei drehbar ist und mit dem Anschlussstück oder vorzugsweise mit der Außenfläche des kunststoffbeschichteten Rohres in Dichtungsanlage steht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung zusammen mit weiteren Zielen, Merkmalen und Vorteilen lässt sich am besten aus der folgenden Beschreibung, den anliegenden Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen verstehen, in denen:
1 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine Schnellkupplungsanordnung gemäß einem zur Zeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 in 1 ist;
3 eine explosionsartige Seitenansicht ist, die eine Stufe in der Herstellung der Anordnung der 1 veranschaulicht; und
4 und 5 Schnittansichten sind, die ähnlich der der 1 sind, jedoch entsprechende modifizierte Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführunsgbeispiele
Die 1, 2 zeigen eine Verbinderanordnung 10 gemäß einem zur Zeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines hohlen zylindrischen rohrförmigen Anschlussstückes 12, das drei in seiner Außenfläche gebildete axial beabstandete Umfangskanäle 14, 16, 18 hat. Der Kanal 14 hat einen allgemein rechteckigen Querschnitt, während der Kanal 16 von einer konischen Wand gebildet wird, die zur zentralen Achse des Anschlussstückes 14 koaxial ist und sich vom Kanal 14 weg in Richtung auf den Kanal 18 verjüngt. Der Kanal 18 ist allgemein rechteckig und ist angrenzend an dem Ende des Anschlussstückes 12 angeordnet, das einen schrägen Verlauf oder eine andere Kontur zwecks angepasster Anlage an einer gegenüberliegenden Fluidverbindung hat.
Außen sitzt auf einem Ende des Anschlussstückes 14 eine rohrförmige Leitung 20, die ein metallisches Rohr 22 aufweist, welches mit einer Kunststoffschicht 24 beschichtet ist. Bei einer zur Zeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Leitung 20 Rohrmaterial aus 3103 Aluminium auf, das außen mit PA12 Nylon, vertrieben unter der Marke HYCOT, beschichtet oder umhüllt ist. Die Kunststoffschicht 24 schützt das Rohr 22 gegen Korrosion, und es ist daher wichtig, dass die Leitung 20 an dem Anschlussstück 20 ohne Beschädigung der Schicht 24 befestigt wird. Dies wird gemäß dem zur Zeit bevorzugten Verfahren der Erfindung dadurch erreicht, dass das Ende der Leitung 20 über das entgegengesetzte Ende des Anschlussstückes 12 geschoben wird, bis die ebene Endfläche der Leitung 20 in Anlage mit der axial zugewandten Schulter 26 des Kanals 16 gebracht wird. Die Unteranordnung aus Leitung 20 und Anschlussstück 12 wird dann in einer geeigneten Haltevorrichtung angeordnet und einem magnetischen (elektromagnetischen) Verformungsvorgang unterzogen, um die Wand der Leitung 20 in die Kanäle 14 und 16 hinein zu verformen. Geeignete magnetische Verformungstechniken sind in der Technik bekannt und umfassen im allgemeinen das Anordnen einer elektrischen Spule um das Werkstück, in diesem Fall die Anordnung der Leitung 20 auf dem Anschlussstück 12, und das Entladen elektrischen Stromes durch die Spule. Das resultierende Magnetfeld erzeugt einen entgegengesetzten Strom in dem metallischen Rohr 22. Die Interaktion der entgegengesetzten Magnetfelder bewirkt die Verformung des Rohrmaterials in die passenden Kanäle hinein. Solch ein magnetischer Verformungsvorgang hat den Vorteil einer sicheren Befestigung der Leitung 20 an dem Anschlussstück 12 ohne Verschleiß oder eine andere Beschädigung der Kunststoffschicht 24.
Nachdem die Leitung 20 an dem Anschlussstück 12 befestigt ist, wird eine Kupplungsmutter 30 über das freie Ende des Anschlussstückes 12 gesetzt und auf der Außenfläche des Anschlussstückes und der Leitung 20 entlanggeschoben, bis ein Verriegelungsring 32, der in einem radial einwärts gerichteten Kanal 34 an der Innenfläche der Kupplung 30 angeordnet ist, mit dem Kanal 18 an dem Anschlussstück 12 fluchtet. An diesem Punkt schnappt der Verriegelungsring 32 in den Kanal 18, um die Kupplung 30 in ihrer Lage auf dem Anschlussstück 12 zu verriegeln, während er eine freie Drehung der Kupplung 30 bezüglich des Anschlussstückes 12 und der Leitung 20 zulässt. Eine ringförmige elastomere Dichtung bzw. ein O-Ring 36 ist in einem zweiten radial einwärts gerichteten Kanal 38 an der Innenfläche der Kupplung 30 in komprimierter Dichtungsanlage mit der Außenfläche der Leitung 20 zwischen den Kanälen 14, 16 an dem Anschlussstück 20 angeordnet. Die Tiefe des Kanals 16 ist vorzugsweise so, dass der Außenrand des freien Endes der Leitung 20 nach der Verformung in dem Kanal 16 hinein praktisch an der angrenzenden Außenfläche des Anschlussstückes 12 angeordnet ist, so dass der O-Ring 36 ungehindert über das Ende der Leitung 20 geschoben werden kann, ohne mit dem freien Ende der Leitung in Eingriff zu gelangen. Dies hilft dabei mit, einen Verschleiß oder eine Verwindung des O-Rings zu vermeiden, was andernfalls die Dichtungsfunktion des O-Ringes an der Außenfläche der Leitung 20 beeinträchtigen könnte.
Die 4 zeigt eine Verbinderanordnung 40 gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem Kanäle 14a, 16a dicht benachbart zu dem Ende des Anschlussstückes 12a angeordnet sind und beide einen rechteckigen Aufbau haben. Die Leitung 20 wird wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel in die Kanäle 14a, 16a des Anschlussstückes 12a hinein verformt, wobei das Ende der Leitung 20 an einer axial gerichteten Schulter 26a an dem Anschlussstück 12a anliegt. Der O-Ring 36 greift am Außenumfang des Anschlussstückes 12a zwischen der Schulter 26a und dem Kanal 18 an. Das Ausführungsbeispiel der 4 funktioniert zufriedenstellend im Hinblick auf die Zugkrafthalterung der Leitung 20 bezüglich des Anschlussstückes 12a. Es ist jedoch ein potentieller Leckagepfad zwischen dem Anschlussstück 12a und der Leitung 20 und dann zwischen der Leitung 20 und der Kupplung 30 vorhanden, da der O-Ring 36 an dem Anschlussstück 12a statt an der Außenfläche der Leitung 20 angreift. Dieses mögliche Problem ist bei der Anordnung 50 in 5 eliminiert, bei dem die Schulter 26b an dem Anschlussstück 12b näher an dem Kanal 18 angeordnet ist, so dass der O-Ring 36 der Kupplung 30 an der Außenfläche der Leitung 20 statt an dem Anschlussstück 12b abgedichtet anliegt. Die Anordnung 50 hat daher sowohl adäquate Zugkrafteigenschaften wie auch eine zufriedenstellende Strömungsmittelabdichtung. Das Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 wird jedoch bevorzugt, da die konische Verformung des Leitungsendes in 1 eine Nockenfläche für eine elastomere Aufweitung des O-Ringes 36 bildet und ferner dabei mithilft, sicherzustellen, dass der Innendurchmesser des O-Ringes nicht an den Außenrand des freien Endes des Rohres angreift, das den O-Ring während des Zusammenbaus rollen, verschleißen oder schneiden könnte.

Claims

Verbinderanordnung, die aufweist: ein hohles rohrförmiges Anschlussstück (12), das axial beabstandete Enden und eine Außenfläche mit mindestens zwei axial beabstandeten Umfangskanälen (14, 16) hat, eine rohrförmige Leitung (20), die von einem Ende des Anschlussstückes aufgenommen wird und eine Wandverformung hat, die sich in mindestens einen der Kanäle (14, 16) angrenzend an dem besagten einen Ende zum Befestigen der Leitung an dem Anschlussstück erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbinderanordnung ferner aufweist: eine Kupplung (30), die von einem entgegengesetzten Ende des Anschlussstückes und einem das Anschlussstück umgebenden Ende der Leitung aufgenommen wird, wobei die Kupplung eine Innenfläche hat, die das Anschlussstück und das besagte Rohrende mit einem Paar axial beabstandeter Umfangskanäle (34, 38) umgibt, einen Verriegelungsring (32), der in einem der Anschlussstück-Kanäle und einem (34) der Kupplungs-Kanäle angrenzend an dem besagten entgegengesetzten Ende des Anschlussstückes angeordnet ist, um die Kupplung auf dem Anschlussstück zu verriegeln, und eine elastomere Dichtung (36), die in dem anderen Kanal (38) an der Kupplung in gleitender Dichtungsanlage an der Leitung oder dem Anschlussstück angeordnet ist.
Verbinderanordnung nach Anspruch 1, bei der das Anschlussstück (12) mindestens drei axial beabstandete Umfangskanäle (14, 16, 18) hat, und bei der die Leitung (20) Verformungen hat, die sich in zwei der Kanäle (14, 16) angrenzend an dem besagten einen Ende des Anschlussstückes erstrecken.
Verbinderanordnung nach Anspruch 2, bei der einer (16) der beiden Kanäle (16, 18), der von dem besagten einen Ende des Anschlussstückes (12) beabstandet ist, eine konische Wand hat, die sich weg von dem besagten einen Ende des Anschlussstückes verjüngt, und bei der eine der Verformungen ein Ende der Leitung (20) umfasst, das gegen die konische Fläche so verformt ist, dass ein Außenrand der Leitung praktisch an der Außenfläche des Anschlussstückes angrenzend an dem besagten einen Kanal (16) angeordnet ist.
Verbinderanordnung nach Anspruch 3, bei der die elastomere Dichtung (36) in Dichtungsanlage an einer Außenfläche der Leitung (20) zwischen den beiden Kanälen (14, 16) an dem Anschlussstück (12) steht.
Verbinderanordnung nach Anspruch 2, bei der die elastomere Dichtung (36) in Dichtungsanlage an einer Außenfläche der Leitung (20) steht.
Verbinderanordnung nach Anspruch 2, bei der die elastomere Dichtung (36) in Dichtungsanlage an der Außenfläche des Anschlussstückes (12a) steht.
Verfahren zum Herstellen einer Verbinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Leitung aus einer beschichteten elektrisch leitenden Zusammensetzung besteht und in den mindestens einen Kanal des Anschlussstückes hinein magnetisch verformt wird.