DE69904542T2 - Einteilige Schnappkupplung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Kupplungsschnellverschluß-Muffenteil zur Zusammenwirkung mit einem Kupplungssteckteil mit Flansch.
• Es ist insbesondere in der Automobilindustrie üblich, Schnellverschlüsse zu verwenden, um den schnellen und abnehmbaren Anschluss eines Schaltkreiselements für ein Strömungsmittel (z. B. Brennstoff, Öl oder Wasser) an ein anderes Schaltkreiselement herzustellen. Nahezu üblich verwendet die Industrie Steckteile mit einer zylindrischen Hülse, die von einem Flansch umgeben ist, und Muffenteile mit einem zylindrischen, abgestuften Hohlraum zur Aufnahme wenigstens des Endes der Hülse und eine elastische Sperre zum Arretieren hinten am Flansch, sobald dieser montiert ist. Dichtringe stellen die Dichtheit sicher.
• Bei den meisten im Handel befindlichen Verschlüssen bestehen das Verschlussgehäuse im Allgemeinen aus einem thermoplastischen Formteil, die Sperre, meistens ebenfalls aus einem thermoplastischen Formteil oder ggf. aus Metall, und die Dichtungen, im Allgemeinen aus einem Elastomer, aus montierten Einzelteilen, was die Herstellung erschwert, und damit die Kosten erhöht. Dies gilt z. B. für den aus dem Dokument FR 2 753 774 A bekannten Verschluss, dessen Sperre aus einem im Wesentlichen unverformbaren, zwischen einer exzentrischen Arretierposition und einer zentralen Einrückposition radial gleitbeweglichen Ring, und elastischen Mitteln besteht, die die Zurückstellung des Rings aus seiner Einrückposition in seine exzentrische Position ermöglichen. Dies gilt auch für den aus dem Dokument EP 0 605 801 A bekannten Verschluss, dessen Sperre aus einem gesonderten, ovalen oder rautenförmigem elastisch verformbaren Teil besteht, bei dem bestimmte Abschnitte im Ruhezustand hinter den Flansch greifen und bei Druckbeaufschlagung sich radial ausbreiten können, um den Flansch durchzulassen. Bei einer im Handel befindlichen Abwandlung ist das gesonderte ovale Teil mit dem Gehäuse einstückig geformt, an dessen hinteren Ende es mit zwei Armen verbunden ist. Eine derartige Anordnung erweist sich als zu zerbrechlich, und die Verformung des Ovals ist nur schwer zu kontrollieren und kann zur permanenten Verformung und sogar zur Zerstörung der Verbindungsarme führen. Im Falle des Dokuments FR 2063800 ist es eine metallische, zusammengesetzte, mit dem Gehäuse mechanisch verbundene Klinge, die die Sperre bildet und in Gleitbahnen des Gehäuse geführt ist, dessen Formgießen sich als schwierig erweist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verschluss vorzuschlagen, der wie die bisherigen Verschlüsse mehrere manuelle Demontagen und Montagen an Steckteilen mit einem Flansch, die Herstellung einer dichten Verbindung mit diesen ermöglicht, der abreißsicher ist, der gegen die transportierten Strömungsmittel und gegen die Umgebung (gegen Temperatur) widerstandsfähig ist, und der jedoch die zuvor erwähnten Nachteile nicht aufweist.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Schnellverschluss wie er im beigefügten Anspruch 1 definiert ist. Der Verschluss hat somit ein Gehäuse mit einem zylindrischen, abgestuften Hohlraum zur Aufnahme wenigstens des Endes der Hülse und eine elastische Sperre zum Arretieren hinten am Flansch, sobald sich dieser montiert ist, ebenso wie wenigstens einen Dichtring, der die Dichtheit sicherstellt, wobei die Sperre aus einem im Wesentlichen unverformbaren, zwischen einer exzentrischen Arretierposition und einer zentralen Einrückposition radial verstellbaren Ring besteht, und elastische Mittel die Zurückstellung des Rings aus seiner in seine exzentrische Position ermöglichen. Der Ring und das Gehäuse bestehen aus einem Block (der vorzugsweise durch Formgießen hergestellt wird), wobei der Ring transversal am hinteren Teil des Gehäuse durch einen verformbaren Vorsprung gehalten wird, der die radiale Verstellung des Rings zwischen seinen beiden Positionen ermöglicht. Unter einer Blockanordnung versteht man eine Anordnung ohne mechanische Montage von Teilen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Blockanordnung einstückig. Der Ring und das Gehäuse werden somit gleichzeitig hergestellt, vorzugsweise durch Spritzgießen eines geeigneten thermoplastischen Materials oder eine Entsprechende, Technik, was die Herstellung vereinfacht, und die Widerstandsfähigkeit der Anordnung wird nicht beeinträchtigt, da es leicht ist, den Vorsprung so zu dimensionieren, dass die erforderliche Flexibilität beim Verstellen des Rings erhalten wird, ohne seine Festigkeit zu verschlechtern. Bei weiteren Ausführungsformen kann der Ring durch Schweißen oder Angießen, d. h. durch chemische oder molekulare Verbindungen, jedoch stets ohne mechanische Montage mit dem Gehäuse zu einem Block geformt werden.
• Das Gehäuse hat ebenfalls einstückig (vorzugsweise durch Formgießen hergestellt) einen hakenförmigen Anschlag für den Ring, der am hinteren Teil des Gehäuses durch einen zum Vorsprung diametral gegenüberliegenden Arm gehalten wird, der es ermöglicht, das ungewollte Abreißen des Rings durch Zug auf die Verbindung zu verhindern.
• Vorzugsweise ist zwischen den Stirnseiten des Rings und den gegenüberliegenden Teilen des Anschlags und des Gehäuses ein Zwischenraum bzw. ein Spiel vorgesehen, um das Formgießen zu erleichtern. Wenigstens ein Verbindungsstück aus einem durchtrennbaren Material, z. B. in Form einer Pyramide, kann in diesen Zwischenraum zwischen den Stirnseiten des Rings und den gegenüberliegenden Teil Anschlags und des Gehäuses derart durch Formgießen gebildet werden, dass die Position des Rings aufrechterhalten und er trotz des Spiels geführt wird.
• Die elastischen Mittel zum Zurückstellen des Rings umfassen vorzugsweise ein Elastisches Element, das zwischen einem Abschnitt des Vorsprungs und dem Gehäuse und/oder zwischen dem Ring und dem Arm des Anschlags angeordnet ist, wobei dieses Element bei einer Ausführungsform ein Block aus einem Elastischen Material, vorzugsweise einem elastomeren Material (ein thermoplastischer Elastomer oder Kautschuk) ist. Dieser wird vorzugsweise durch Angießen hergestellt, um zu vermeiden, Einzelteile montieren zu müssen.
• Aus dem gleichen Grund ist es vorteilhaft, dass die Dichtung oder die Dichtungen durch Angießen mit elastomeren Material hergestellt werden.
• Das thermoplastische Material des Gehäuse ist vorzugsweise ein Polyamid (PA) des Typs PA 12 oder PA 6.12, gegebenenfalls unter Zusatz von Glasfasern. Der Elastomer ist vorzugsweise eine Kautschukformulierung auf der Grundlage von Kautschuk FPM, FKM (Flourkohlenstoffe), EXBR (Karboxyl-Nitril) oder HNBR (hydriertes Nitril).
• Das Formgießen des Anschlussgehäuses und das Angießen der elastischen Blöcke und der Dichtungen erfolgt vorteilhafter Weise in einer Zweimaterialpresse in einer oder mehreren Einspritzphasen, um ein Endprodukt am Ausgang der Spritzgusspresse zu erhalten. Man vermeidet so die Montage mehrerer Elemente vollständig, was die Qualitätskontrolle vereinfacht und die Lagerhaltung erleichtert.
• Die Zweimaterialeinspritztechniken sind an sich bekannt. Man kann insbesondere verwenden:
• - Eine Zweimaterialpresse, bestehend aus einem Einspritzsystem für thermoplastisches Material und einem Einspritzsystem für elastomeres Material. Das Werkzeug kann ein Drehwerkzeug oder ein kolbenbetätigtes Werkzeug (keine Zwischenöffnung oder Übertragung von Teilen) oder ein Werkzeug mit abnehmbaren Platten (die thermoplastischen Teile werden auf eine schrittgesteuerte und gedrehte Platte ausgeworfen mit einem oder mehreren Hohlräumen.
• - Eine thermoplastische Presse und eine getrennte elastomere Presse, die von einem Manipulatorarm für den Transfer der Teile von einer Maschine zur anderen unterstützt sind.
• Das Abführen des Elastomers kann durch schräge Kanäle, die zuvor in der Form des thermoplastischen Gehäuses gebildet wurden, und/oder durch eine seitliche Öffnung oder durch seitliche Öffnungen im Gehäuse erfolgen.
• Zwischen der Einspritzphase des thermoplastischen und der des elastomeren Materials wendet man ggf. ein Haftmittel (z. B. durch Zerstäuben) an, um das elastomere Material mit dem thermoplastischen Material zu verbinden. Man kann auch ohne Haftmittel eine chemische Verbindung durch Interdiffusion des elastomeren Materials und des thermoplastischen Materials an der Grenzschicht bewirken, indem man bestimmte geeignete Materialpaare wählt, z. B. nach der unter dem Namen K&K, von der HÜLS AG entwickelten bekannten Technologie (es kann unter anderem auf das Patent EP 0 344 472 A Bezug genommen werden). Das thermoplastische Material ist z. B. ein Polyamid 6.12 (wie Vestamid X 7094 von Hüls) und das elastomere Material ist eine Formulierung auf der Grundlage von FPM, XNBR oder HNBR.
• Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen, die Beispiele von Ausführungsformen des Verschlusses gemäß der Erfindung zeigen, erläutert. Weitere Vorteile und Eigenschaften ergeben sich aus der Beschreibung.
• Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Verschlusses gemäß der Erfindung vor dem Angießen der elastomeren Elemente.
• Fig. 2 ist eine Aufsicht des Verschlusses der Fig. 1.
• Fig. 3 ist ein Schnitt A-A des Verschlusses der Fig. 2.
• Fig. 4 ist eine Rückansicht des Verschlusses der Fig. 1.
• Fig. 5 ist eine Fig. 3 entsprechende Teildarstellung nach dem Angießen der Elastischen Blöcke und einer Dichtung.
• Fig. 6 bis 10 sind Fig. 3 entsprechende Darstellungen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung.
• Der Verschluss 1 hat ein zylindrisches Gehäuse 2, das durch ein hinteres Rohrstück 3, genannt "sapin", verlängert ist. Das Gehäuse 2 hat einen abgestuften Hohlraum, der einen ersten Endabschnitt 4 mit großem Durchmesser an der Öffnung 7 des Gehäuses hat, gefolgt von einem mittleren Abschnitt 5 mit kleinerem Durchmesser und einem Endabschnitt 6 mit kleinem Durchmesser, der sich in das hintere Rohrstück 3 verlängert.
• Ein Vorsprung 8 geht von der Oberfläche des Gehäuses 2 mit einem Arm im Wesentlichen parallel zur Achse 9 des Verschlusses aus und ist nach hinten gerichtet, um daran quer zur Achse 9 einen Sperrring 10 zu halten, der mit dem Gehäuse durch Formgießen gebildet ist. Der Ring 10 hat eine Öffnung, deren oberer Teil ausreichend groß ist und deren unterer Teil vorne eine Befestigungslippe 13 und hinten eine konische Aufnahmerampe 14 bildet. Der Ring 10 hat eine von oben nach unten abnehmende Breite, wobei die Ebene seiner Stirnfläche 15 gegenüber der Öffnung 7 des Gehäuses parallel zu dieser Öffnung verläuft, während die Ebene 16 seiner Eingangsstirnfläche schräg ist, mit Ausnahme ggf. in Höhe des unteren Teils des Rings 10, dessen beide Stirnflächen vorteilhafter Weise parallel zur Öffnung 7 des Gehäuses sind.
• Am unteren Teil des Gehäuses trägt ein Arm 17 diametral gegenüber dem Arm des Vorsprungs 8 an seinem hinteren Ende einen hakenförmigen Anschlag 18, der etwas oberhalb des unteren Teils des Rings 10 nach oben gebogen ist, was das Abreißen des Rings 10 nach hinten im Falle einer auf den Ring des eingerasteten Steckteils ausgeübten Zugkraft verhindert. Die Abmessung des Arms und des Hakens ist so gewählt, dass ihre Festigkeit sichergestellt ist. Um das Formgießen und Entformen dieser Teile zu erleichtern, ist zwischen der Stirnfläche des Rings 10 und dem Gehäuse 2 einerseits und zwischen der Stirnfläche 16 des Rings und dem Anschlag 18 andererseits ein freies Spiel von etwa 1,5 mm vorgesehen. Ggf. kann man punktuell in diesen Zwischenräumen ein Materialverbindungsstück vorsehen, z. B. in Form einer Materialpyramide 19, deren Spitze beim Entformen des Teils leicht gebrochen werden kann. Die beiden Pyramiden 19 dienen dazu, den unteren Teil des Rings 10 an seinen beiden Stirnseiten während seiner Verstellung bei der Montage oder Demontage des Verschlusses zu führen.
• Der Ring 10 ist in Fig. 3 in seiner exzentrischen Ruhe- und Sperrstellung gezeigt. Er geht in seine zentrale Position, in der er den freien Durchgang des Flansches ermöglicht, durch Verstellung nach unten über, die sich aufgrund des Drucks des Bedieners auf den Vorsprung 8 (insbesondere zur Demontage) ergibt, oder der vertikalen Komponente der durch den Ring selbst auf die Aufnahmerampe 14 (während der Montage) ausgeübten Kraft. Die Rückstellung in seine exzentrische Ruheposition wird durch die Elastizität des Vorsprungs und/oder von Zusatzeinrichtungen erreicht. Diese können aus elastischen Elementen bestehen, die insbesondere zwischen dem Arm 8 und der gegenüberliegenden Wand 20 des Gehäuses vorgesehen sind, und/oder zwischen dem unteren Teil des Rings 10 und dem Anschlag 18 oder seinem Arm 17. Die Zusatzeinrichtungen können aus elastischen Klauen (die insbesondere durch Formgießen gebildet sind), oder anderen bekannten Mitteln bestehen, jedoch bestehen sie vorteilhafterweise aus kompressierbaren Blöcken aus elastischem Elastomermaterial, die vorzugsweise direkt durch Angießen am Gehäuse des Verschlusses gebildet werden. Die Fig. 5 zeigt solche Blöcke 21 und 22. Es ist zu beachten, dass der untere Block 22 außer seiner Funktion der Verstärkungen des Federeffekts einen Zweck ähnlich dem der Verbindungsstücke 19, 20 aus durchtrennbarem Material (Pyramiden) erfüllen und sie ersetzen kann, d. h. die Position des Rings 10 in Richtung der Achse 9 des Verschlusses aufrecht zu halten und in ihn in Querrichtung zu führen.
• Die Dichtheit wird durch einen Dichtring 23 mit inneren Rippen 24 erreicht, der im gesamten Abschnitt 4 des Gehäuses 2 oder einem Teil davon angeordnet und vorteilhafterweise durch Angießen gebildet ist. Der Innendurchmesser des Dichtrings 22 ohne Rippen ist gleich dem des Abschnitts 5, d. h. im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Hülse oder nahezu gleich diesem (vorzugsweise etwas geringer, um ein leichtes Einrasten zu ermöglichen), während der Flansch hinter der Dichtung verbleibt, vorzugsweise in dem Zwischenraum zwischen der Öffnung 7 des Gehäuses 2 und der Stirnseite des Rings 10.
• Unterschiedliche Ausführungsformen können in Betracht gezogen werden, und die Fig. 6 bis 10 zeigen davon zehn.
• In Fig. 6 wurde der Haken 18 aus dem gleichen Material wie das Gehäuse 2 weggelassen, und der elastische Block 22, der am Arm 17 angegossen ist, erfüllt aufgrund seiner Form den Zweck des Hakens. In Fig. 7 ist der Arm 17 weggelassen, und der Block 22 erfüllt nicht nur den Zweck des Hakens, sondern dient nur als Anschlag entgegengesetzt zum Vorsprung 8 des Rings 10.
• In Fig. 8 ist nicht nur der Block 22 direkt am Gehäuse 2 ohne den Arm 17 angegossen, sondern der Ring 10 ist auch mit dem Gehäuse durch einen oberen angegossenen Block 21 verbunden, der gleichzeitig die Rolle des Vorsprungs 8 und des oberen Blocks 21 der Fig. 5 spielt.
• Bei den drei vorherigen Ausführungsformen erhält man beim Angießen des elastomeren Blocks, das vorteilhafterweise gemäß der weiter oben erwähnten Technologie durchgeführt wird, eine chemische Verbindung zwischen den thermoplastischen Abschnitten, die ein fehlerfreies Haften sicherstellt, und damit einen gegenüber dem Abreißen des Steckteils im Schnellverschluss ausreichenden Halt. Bei den Ausführungsformen der Fig. 9 und 10 ist vorgesehen, den Arm 17 des hakenförmigen Anschlags (Fig. 9) oder den Vorsprung 8 des Rings 10 (Fig. 10) anzuschweißen (z. B. durch Ultraschall oder Friktion).

Claims (9)

1. Kupplungsschnellverschluss-Muffenteil (1) zur Zusammenwirkung mit einem Kupplungssteckteil mit einer zentralen Hülse und einem Flansch, wobei das Muffenteil ein Gehäuse (2) mit einem zylindrischen, abgestuften Hohlraum (4, 5, 6) zur Aufnahme wenigstens des Endes der Hülse und eine elastische Sperre zum Arretieren hinten am Flansch aufweist, sobald dieser montiert ist, ebenso wie wenigstens eine Ringdichtung (23) zum Abdichten, wobei die Sperre aus einem im Wesentlichen unverformbaren, zwischen einer exzentrischen Arretierposition und einer zentralen Einrückposition radial verstellbaren Ring besteht, sowie elastische Mittel, die die Zurückstellung des Rings (10) aus seiner Einrückposition in seine exzentrische Position ermöglichen, die einen verformbaren Vorsprung (8) aufweisen, der den Ring (10) transversal am hinteren Teil des Gehäuses hält und seine radiale Verstellung zwischen seinen beiden Positionen ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (10) und das Gehäuse (2) einstückig sind, und dass das Gehäuse ebenfalls einstückig einen hakenförmigen Anschlag (18) für den Ring (10) aufweist, der am hinteren Teil des Gehäuses durch einen zum Vorsprung (8) diametral gegenüberliegenden Arm (17) gehalten ist.

2. Muffenteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenraum zwischen den Stirnseiten des Rings (10) und den gegenüberliegenden Teilen des Anschlags (18) und des Gehäuses (2) vorgesehen ist, wobei wenigstens ein durchtrennbares Verbindungsstück (19, 20) gegebenenfalls in diesem Zwischenraum zwischen den Stirnseiten des Rings (10) den gegenüberliegenden Teilen des Anschlags und des Gehäuses vorgesehen ist.

3. Muffenteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Rückstellmittel des Rings (10) ein elastisches Element (21, 22) aufweisen, das zwischen einem Abschnitt des Vorsprungs (8) und dem Gehäuse (2) und/oder dem Ring (10) und dem Arm des Anschlags (18) angeordnet ist.

4. Muffenteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (21, 22) ein Block aus elastischem Material ist.

5. Muffenteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Block (21, 22) durch Angießen hergestellt ist.

6. Muffenteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (23) durch Gießen hergestellt ist.

7. Muffenteil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Formgießen und der elastomere Angießvorgang durch eine Zweimaterial-Spritzgusstechnik durchgeführt werden.

8. Muffenteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische-elastomere Materialpaar aus denjenigen ausgewählt ist, die an der Grenzfläche beim Angießen eine chemische Verbindung ermöglichen.

9. Muffenteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (10) und das Gehäuse (2) einstückig geformt sind.