DE102016013752A1

DE102016013752A1 - Kupplungsvorrichtung für medienführende Leitungen

Info

Publication number: DE102016013752A1
Application number: DE102016013752.5A
Authority: DE
Inventors: Robert Zbiral; Thomas Jessberger; Andreas Weber; Timo Dirnberger
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2018-05-24
Also published as: US20190271425A1; FR3059076B1; CN109964072B; CN109964072A; US11125371B2; WO2018091478A1; US11680670B2; EP3542091A1; CN108071886A; DE112017005830A5; US20180142823A1; CN108071886B; FR3059076A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung (10) zur Verbindung medienführender Leitungen, mit einem einteiligen oder mehrteiligen äußeren Kupplungsabschnitt (20) und einem einteiligen oder mehrteiligen inneren Kupplungsabschnitt (40) sowie wenigstens einem Sperrelement (60), das mit wenigstens einem Verbindungsabschnitt (72, 73) an einem der Kupplungsabschnitte (20, 40) befestigt ist und sich mit einem oder mehreren Sperrbogenabschnitten (62, 64) in Umfangsrichtung zwischen den beiden Kupplungsabschnitten (40, 20) erstreckt. Wenigstens einer der Sperrbogenabschnitte (62, 64) wirkt dabei mit einem korrespondierenden, auf dem Umfang des anderen der Kupplungsabschnitte (40, 20) wenigstens teilweise umlaufenden Sperrabschnitt (52) zusammen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung zur Verbindung medienführender Leitungen, insbesondere zur Herstellung einer quasi-starren Verbindung von medienführenden Leitungen.
Stand der Technik
Die EP 2 501 979 B1 offenbart eine Schnellkupplung für Rohrleitungen in Form einer Anschlussvorrichtung für einen eine ringförmige Außennut aufweisenden Steckabschnitt einer schlauchförmigen oder rohrförmigen Leitung oder eines Stutzens. Die Anschlussvorrichtung umfasst ein Gehäuse, in welches der Steckabschnitt einsteckbar ist. Die Anschlussvorrichtung weist außerdem ein Sperrelement auf, mit dem der in das Gehäuse eingesteckte Steckabschnitt im Gehäuse arretierbar ist. Die Verschiebesicherung des Sperrelements ist in der Auszugsrichtung außen am Gehäuse realisiert. Hierzu ist eine außen am Gehäuse angeordnete Sicherungseinrichtung vorgeschlagen. Durch die Anordnung einer derartigen Sicherungseinrichtung außen am Gehäuse ergibt sich eine vereinfachte Zugänglichkeit. Die Sicherungseinrichtung weist einen außen am Gehäuse angeordneten Außenanschlag auf, der einem außen liegenden Ende des Sperrelements im vormontierten Zustand in der Auszugsrichtung gegenüberliegt. Ein derartiger Außenanschlag bewirkt eine Sicherung gegen Verschieben des Sperrelements in der Auszugsrichtung.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine preiswerte und leicht montierbare Kupplungsvorrichtung zu schaffen, die insbesondere für quasi-starre medienführender Leitungen geeignet ist.
Die vorgenannte Aufgabe wird mit einer Kupplungsvorrichtung gelöst, mit einem äußeren Kupplungsabschnitt und einem inneren Kupplungsabschnitt sowie wenigstens einem Sperrelement, das mit wenigstens einem Verbindungsabschnitt an einem der Kupplungsabschnitte befestigt ist und sich mit einem oder mehreren Sperrbogenabschnitten in Umfangsrichtung zwischen den beiden Kupplungsabschnitten erstreckt.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Es wird eine Kupplungsvorrichtung zur Verbindung medienführender Leitungen vorgeschlagen, mit einem einteiligen oder mehrteiligen äußeren Kupplungsabschnitt und einem einteiligen oder mehrteiligen inneren Kupplungsabschnitt sowie wenigstens einem Sperrelement, das mit wenigstens einem Verbindungsabschnitt an einem der Kupplungsabschnitte befestigt ist und sich mit einem oder mehreren Sperrbogenabschnitten in Umfangsrichtung zwischen den beiden Kupplungsabschnitten erstreckt; Wenigstens einer der Sperrbogenabschnitte wirkt mit einem korrespondierenden, auf dem Umfang des anderen der Kupplungsabschnitte wenigstens teilweise umlaufenden Sperrabschnitt zusammen.
Es können optional zwei, drei oder mehr Sperrelemente vorgesehen sein. Jedes der Sperrelemente kann mit wenigstens einem Verbindungsabschnitt an einem der Kupplungsabschnitte befestigt sein. Das wenigstens eine Sperrelement kann symmetrisch oder unsymmetrisch zu seinem wenigstens einen Verbindungsabschnitt oder zu seinen mehreren Verbindungsabschnitten vorgesehen sein.
Die einzelnen Komponenten der Kupplungsvorrichtung wie Kupplungsabschnitte und Sperrelement können aus Kunststoff, insbesondere einem mit Glasfaser gefüllten Kunststoff, gebildet sein. Insbesondere kann beispielsweise Polyamid (PA) mit verschiedenen Glasfaseranteilen verwendet werden, wie beispielsweise PA GF30, PA GF50, oder PA GF60, also mit 30%, 50% oder 60% Glasfaseranteil, je nach gewünschter Festigkeit. Alternativ ist auch möglich, einen beispielsweise aus Metall gefertigten inneren Kupplungsabschnitt zu verwenden. Die Kupplungsabschnitte können als umfangsmäßig geschlossene, einteilige Bauteile ausgebildet sein oder auch am Umfang mehrteilig, etwa schalenartig, ausgebildet sein.
Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Kupplungsanordnung zur Herstellung einer starren oder quasi-starren Verbindung, etwa bei Ladeluftleitungen in Kraftfahrzeugen oder Verbindungen, insbesondere mit hohen Temperatur- und Druckbelastungen der Verbindung. Die Kupplungsanordnung kann die beim Einbau oder durch leichte Lageveränderungen zwischen Anschlusspunkten entstehenden Bewegungen leicht ausgleichen.
Insbesondere können bei Vorsehen von zwei Kupplungsabschnitten etwa in einer Rohrleitung Bewegungen zwischen Anschlusselementen bei starren Verbindungen mit nur geringen Abweichungen ausgeglichen werden. Die Kupplungsabschnitte können Endabschnitte zweier miteinander zu verbindender Rohrleitungen sein.
Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung weist wenigstens ein, beispielsweise am äußeren Kupplungsabschnitt, angeordnetes Sperrelement auf, welches einen oder mehrere Sperrbogenabschnitte umfasst, die sich in Umfangsrichtung um den inneren Kupplungsabschnitt erstrecken. Beispielsweise kann sich zu beiden Seiten eines am Kupplungsabschnitts angeordneten Verbindungsabschnitts je ein Sperrbogenabschnitt des Sperrelements erstrecken. Wird der innere Kupplungsabschnitt in den äußeren Kupplungsabschnitt gesteckt, so werden die beiden Sperrbogenabschnitte nach außen aufgeweitet und können dann bei weiterem Einführen des inneren Kupplungsabschnitts in einem wenigstens bereichsweise umlaufenden Sperrabschnitt des inneren Kupplungsabschnitts verrasten. Damit ist die Kupplungsvorrichtung geschlossen und der innere Kupplungsabschnitt kann durch bloßes Ziehen nicht mehr aus dem äußeren Kupplungsabschnitt herausgezogen werden.
Die Sperrbogenabschnitte sind dazu elastisch, jedoch biegesteif ausgeführt, so dass sie reversibel aufgeweitet werden können und sich ohne Druck auf ein etwaiges Betätigungselement wieder in ihre Ausgangslage zurückschnappen können. Auf diese Weise ist ein einfacher Verrastungsmechanismus ohne zusätzliche separate Verrastungselemente realisierbar. Das Sperrelement kann auch ohne separate Feder ausgeführt werden. Durch Ziehen in axialer Richtung allein oder auch Verkippung der Kupplungsabschnitte gegeneinander kann die Kupplungsvorrichtung nicht gelöst werden.
Das Sperrelement ist über den Verbindungsabschnitt mit dem Kupplungsabschnitt verbunden und kann mit diesem zusammen gefertigt werden und/oder sogar aus demselben Material bestehen. Sperrelement und Kupplungsabschnitt können einteilig ausgebildet sein. Alternativ ist jedoch auch möglich, dass das Sperrelement in einem Spritzgussverfahren zusammen mit dem Kupplungsabschnitt gefertigt wird. Das Sperrelement kann aus einem anderen Material bestehen als der Kupplungsabschnitt. Insbesondere kann das Sperrelement in einem Zweikomponenten-Prozess zusammen mit dem Kupplungsabschnitt gefertigt werden, die beide aus unterschiedlichem Material bestehen können. Es kann für eine stabile Verbindung ausreichen, wenn die Sperrbogenabschnitte nur einen Teil des Umfangs des inneren Kupplungsabschnitts umgreifen.
Die Kupplungsvorrichtung kann vorteilhafterweise kompatibel zu einer VDA-Standardkupplung für Rohrverbindungen ausgebildet sein.
Das Sperrelement kann mit seinen Sperrbogenabschnitten am äußeren Kupplungsabschnitt angeordnet sein und über den inneren Kupplungsabschnitt gleiten und an dessen Sperrabschnitt verrasten. Alternativ kann das Sperrelement am inneren Kupplungsabschnitt angeordnet sein und durch Zusammendrücken in den äußeren Kupplungsabschnitt eingeschoben werden und dann an einem Sperrabschnitt des äußeren Kupplungsabschnitts verrasten, indem es durch seine elastischen Eigenschaften sich beim Erreichen des Absatzes des Sperrabschnitts wieder aufweitet. Auch so lässt sich eine sichere Verrastung der Kupplungsvorrichtung erreichen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann wenigstens ein Betätigungselement zum Öffnen der Sperrbogenabschnitte am Sperrelement vorgesehen sein. Dann kann das Sperrelement von außen einfach geöffnet werden. Durch Krafteinleitung in das Betätigungselement, welches an dem Sperrbogenabschnitt angeordnet ist, kann der Sperrbogenabschnitt ohne zusätzliches Werkzeug in Umfangsrichtung aufgeweitet werden, wodurch sich der Sperrbogenabschnitt aus dem Sperrabschnitt lösen kann und der innere Kupplungsabschnitt aus dem äußeren Kupplungsabschnitt wieder herausgezogen werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Sperrelement an einen der Kupplungsabschnitte angeformt sein. Kupplungsabschnitt und Sperrelement können zweckmäßigerweise einteilig ausgeführt sein, so dass sie beispielsweise in einem Spritzgießprozess zusammen gefertigt werden können. Dafür kann das Sperrelement über den Verbindungsabschnitt an den Kupplungsabschnitt angeformt sein, um beide Elemente in einer Spritzgießform herstellen zu können. Kupplungsabschnitt und Sperrelement können aus gleichen oder verschiedenen Materialien bestehen. Auf diese Weise kann die Kupplungsvorrichtung kostengünstig gefertigt werden. Auch ist das Sperrelement dadurch verliersicher und stabil mit dem Kupplungsabschnitt verbunden. Besonders vorteilhaft befindet sich das wenigstens eine Sperrelement immer lagerichtig an der korrekten Stelle. Dies vermeidet Fehler bei der Montage, die dadurch einfacher und sicherer wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Sperrelement zur bestimmungsgemäßen Montage im Durchmesser durch den inneren Kupplungsabschnitt reversibel aufweitbar sein. Dadurch lässt sich der innere Kupplungsabschnitt einfach in den äußeren Kupplungsabschnitt einführen. Durch seine elastische Federwirkung kann das Sperrelement mit seinen Sperrbogenabschnitten in den am inneren Kupplungsabschnitt angeordneten Sperrabschnitt einschnappen und so die beiden Kupplungsabschnitte miteinander verrasten. Damit ist die Kupplungsvorrichtung geschlossen. Um die Kupplungsvorrichtung wieder zu lösen, kann das Sperrelement wieder aufgeweitet und der innere Kupplungsabschnitt wieder aus dem äußeren Kupplungsabschnitt herausgezogen werden. Da das Sperrelement reversibel aufweitbar ist, kann es seine Funktion beim nächsten Einführen eines inneren Kupplungsabschnitts ebenso ausüben.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Betätigungselement durch eine Öffnung im äußeren der Kupplungsabschnitte ragen. Das Betätigungselement kann dadurch eine größere Länge, und damit einen größeren Hebelarm aufweisen, so dass beim Aufweiten des Sperrbogenabschnitts mehr Kraft und besser verteilt aufgebracht werden kann und so die Kupplungsvorrichtung leichter gelöst werden kann. Auch lässt sich die Stellung des Sperrelements über das Betätigungselement optisch erfassen und so beurteilen, ob die das Sperrelement auch wirksam in dem Sperrabschnitt verrastet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Betätigungselement einen Abstützbereich in Umfangsrichtung aufweisen. Abstützbereiche in Umfangsrichtung, welche beim Schließen des Sperrelements an dem äußeren Kupplungsabschnitt, an dem das Sperrelement angeordnet ist, können zweckmäßigerweise eine zusätzliche Stabilisierung und Versteifung der Betätigungselemente zum Aufbringen größerer Kräfte auf die Sperrbogenabschnitte bei Öffnen der Kupplungsvorrichtung bewirken. Besonders vorteilhaft ist auch eine Vergrößerung der Auflagefläche des Abstützbereichs zwischen den Kupplungsabschnitten, wodurch größere Kräfte übertragen werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Betätigungselement benachbart zu einem freien Ende des Sperrbogenabschnitts angeordnet sein. Auf diese Weise kann beim Aufbringen einer Kraft auf das Betätigungselement, um den Sperrbogenabschnitt aufzuweiten und dadurch die Kupplungsvorrichtung zu lösen, ein größerer Hebelarm genutzt werden, wodurch der Lösevorgang leichter auszuführen ist. Der Sperrbogenabschnitt kann so leichter von dem Sperrabschnitt, mit dem er verrastet ist, gelöst werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Sperrabschnitt als umlaufender, radial nach innen gerichteter Absatz entgegen der Auszugsrichtung des Kupplungsabschnitts ausgebildet sein, wobei der Sperrbogenabschnitt in bestimmungsgemäß montiertem Zustand an dem Sperrabschnitt anliegt und gegen die Auszugsrichtung abgestützt ist. Auf diese Weise kann der Sperrbogenabschnitt, wenn der innere Kupplungsabschnitt in den äußeren Kupplungsabschnitt eingeführt wird, im aufgeweitetem Zustand über den Rand des Sperrabschnitts gleiten und dann, wenn er den Absatz überwunden hat, einschnappen und so den inneren Kupplungsabschnitt verrasten. Dadurch ist auch kein einfaches Lösen der Kupplungsvorrichtung durch axiales Ausziehen des inneren Kupplungsabschnitts aus dem äußeren Kupplungsabschnitt möglich, sondern dazu muss das Sperrelement erst wieder aufgeweitet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Sperrelement mit einem der Kupplungsabschnitte einteilig hergestellt sein. Damit ist eine einfache und kostengünstige Herstellung des äußeren Kupplungsabschnitts mit Sperrelement der Kupplungsvorrichtung, beispielsweise durch Spritzgießen in einem gemeinsamen Werkzeug, möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Sperrelement mit einem der Kupplungsabschnitte in einem Spritzgussverfahren hergestellt sein. Alternativ ist auch möglich, Kupplungsabschnitt und Sperrelement in einem Spritzgussverfahren mit unterschiedlichen Werkstoffen herzustellen. Beispielsweise kann der Kupplungsabschnitt aus einem festeren Material gefertigt sein, während das Sperrelement eine größere Elastizität und Biegesteifigkeit aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung das Sperrelement in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren zusammen mit einem der Kupplungsabschnitte gefertigt werden, aber aus einem anderen Material als der Kupplungsabschnitt bestehen. Beispielsweise kann der Kupplungsabschnitt aus einem festeren Material gefertigt sein, während das Sperrelement eine größere Elastizität und Biegesteifigkeit aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können wenigstens zwei Orientierungselemente vorgesehen sein, mittels derer die Kupplungsabschnitte in einer Winkellage bezogen auf die Längsachse lagerichtig montierbar sind. Die beiden Kupplungsabschnitte lassen sich auf diese Weise orientiert montieren. Die Orientierungselemente können beispielsweise als Nase an einem Kupplungsabschnitt und als zugehöriger Schlitz am anderen Kupplungsabschnitt realisiert sein. Die Orientierungselemente können vorteilhaft auch als Verdrehsicherung dienen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann an wenigstens einem Kupplungsabschnitt wenigstens eine Markierung zur Erkennung einer Verrastung des Sperrelements in dem Sperrabschnitt mittels einer Stellung des wenigstens einen Betätigungselements angeordnet sein. Die Stellung der Betätigungselemente lassen den Zustand der Verrastung des Sperrelements im Sperrabschnitt erkennen. Deshalb ist es auf einfache Weise möglich, beispielsweise über Markierungen, welche mit der Stellung der Betätigungselemente korrelieren, den Zustand der Kupplungsvorrichtung zu beurteilen. Auf diese Weise ist eine sichere Aussage über den Stand der Verrastung möglich, ohne die Kupplungsvorrichtung auf Zug belasten zu müssen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann an wenigstens einem der Kupplungsabschnitte eine Dichtungsnut vorgesehen sein, die am Umfang des entsprechenden Kupplungsabschnitts in Montagerichtung wenigstens teilweise wellenförmig ausgebildet ist. Dies erlaubt bei eingelegter, insbesondere in Montagerichtung, durch die Aufnahmegeometrie der Dichtungsnut in einen entsprechend wellenförmigen Verlauf gebrachte Dichtung eine vorteilhafte Reduktion der Montagekraft zum Herstellen der Verbindung zwischen den Kupplungsabschnitten.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird die Verwendung der Kupplungsvorrichtung zur Herstellung einer quasi-starren Verbindung von medienführenden Leitungen, insbesondere nieder- und/oder hochdruckseitigen Leitungen in einem Luftansaugsystem oder medienführenden Gehäusen mit Anschlussstutzen und Leitungen vorgeschlagen. Bei der Montage ist ein achsgenauer Einbau nicht notwendig. Die Kupplungsvorrichtung kann die beim Einbau oder durch leichte Lageveränderungen zwischen Anschlusspunkten entstehenden Bewegungen leicht ausgleichen. Auch lässt sich so auf einfache Weise eine sichere und zuverlässige Verbindung zwischen zwei Kupplungsabschnitten herstellen, die auf ebenso einfache Weise ohne Werkzeuge wieder lösbar ist.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird ein Kupplungsabschnitt für eine Kupplungsvorrichtung vorgeschlagen, mit einem Sperrelement, das wenigstens einen dem Umfang des Kupplungsabschnitts wenigstens teilweise angepassten Sperrbogenabschnitt aufweist, der bestimmungsgemäß im montierten Zustand mit einem korrespondierenden, auf dem Umfang eines anderen Kupplungsabschnitts wenigstens teilweise umlaufenden Sperrabschnitt so zusammenwirkt, dass im montierten Zustand der Kupplungsabschnitte eine axiale Bewegung zwischen den Kupplungsabschnitten begrenzbar ist. Der Kupplungsabschnitt kann Teil einer Rohrleitung sein, welche über die Kupplungsvorrichtung mit einer weiteren Rohrleitung zu verbinden ist.
Vorteilhaft kann die Bedienung durch wenigstens ein Betätigungselement, das zum Öffnen der Sperrbogenabschnitte am Sperrelement vorgesehen ist, vereinfacht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Sperrelement zur bestimmungsgemäßen Montage im Durchmesser reversibel aufweitbar sein. Da das Sperrelement reversibel aufweitbar ist, kann es seine Funktion beim nächsten Einführen eines inneren Kupplungsabschnitts ebenso ausüben. Der Kupplungsabschnitt mit Sperrelement ist so mehrfach verwendbar.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird ein Kupplungsabschnitt für eine Kupplungsvorrichtung vorgeschlagen, mit einem auf dem Umfang des Kupplungsabschnitts wenigstens teilweise umlaufenden Sperrabschnitt, der bestimmungsgemäß im montierten Zustand mit einem korrespondierenden, dem Umfang eines anderen Kupplungsabschnitts wenigstens teilweise angepassten Sperrbogenabschnitt eines Sperrelements so zusammenwirkt, dass eine axiale Bewegung zwischen den Kupplungsabschnitten begrenzbar ist. Der Kupplungsabschnitt kann Teil einer Rohrleitung sein, welche über die Kupplungsanordnung mit einer weiteren Rohrleitung zu verbinden ist. Auch lässt sich so auf einfache Weise eine sichere und zuverlässige Verbindung zwischen zwei Kupplungsabschnitten herstellen, die auf ebenso einfache Weise ohne Werkzeuge wieder lösbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Sperrabschnitt als umlaufender radial nach innen gerichteter Absatz entgegen der Auszugsrichtung des Kupplungsabschnitts ausgebildet sein, wobei der Sperrbogenabschnitt bei bestimmungsgemäßer Montage an dem Sperrabschnitt anliegt und gegen die Auszugsrichtung abgestützt ist. Dadurch ist kein einfaches Lösen der Kupplungsvorrichtung durch axiales Ausziehen des inneren Kupplungsabschnitts aus dem äußeren Kupplungsabschnitt möglich. Vielmehr muss zum Lösen der Kupplungsvorrichtung das Sperrelement erst wieder aufgeweitet werden. Erst dann kann der innere Kupplungsabschnitt aus dem äußeren Kupplungsabschnitt herausgezogen werden.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen beispielhaft:

1 eine isometrische Ansicht einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung;
2 eine isometrische Ansicht des äußeren Kupplungsabschnitts der Kupplungsvorrichtung nach 1;
3 einen Längsschnitt durch die Kupplungsvorrichtung nach 1 in geschlossener Position;
4 einen Querschnitt durch die Kupplungsvorrichtung nach 1 in geschlossener Position entlang der Schnittlinie B-B in 3;
5 einen Längsschnitt durch die Kupplungsvorrichtung nach 1 in geöffneter Position;
6 einen Querschnitt durch die Kupplungsvorrichtung nach 1 in geöffneter Position entlang der Schnittlinie B-B in 5;
7 einen Längsschnitt durch die Kupplungsvorrichtung nach 1 in halb-geöffneter Position;
8 einen Querschnitt durch die Kupplungsvorrichtung nach 1 in halb-geöffneter Position entlang der Schnittlinie B-B in 7;
9 eine isometrische Ansicht einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung;
10 einen Längsschnitt durch die Kupplungsvorrichtung nach 9 in geschlossener Position;
11 einen Querschnitt durch die Kupplungsvorrichtung nach 9 in geschlossener Position entlang der Schnittlinie F-F in 10;
12 eine isometrische Ansicht einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung mit einer am Umfang in Montagerichtung zumindest teilweise wellenförmig verlaufender Dichtungsnut; und
13 eine isometrische Ansicht eines Kupplungsabschnitts einer Kupplungsvorrichtung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
1 zeigt eine isometrische Ansicht einer Kupplungsvorrichtung 10 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, während in 2 eine isometrische Ansicht des äußeren Kupplungsabschnitts 20 gezeigt ist. Die Kupplungsvorrichtung 10 ist am Gehäuse 80 eines Luftfiltersystems, das teilweise dargestellt ist, angeordnet. In 3 ist dazu ein Längsschnitt durch die Kupplungsvorrichtung 10 und in 4 ein Querschnitt durch die Kupplungsvorrichtung 10 entlang der Schnittlinie B-B entsprechend 3 dargestellt.
Die Kupplungsvorrichtung 10, welche zur quasi-starren Verbindung medienführender Leitungen, beispielsweise von insbesondere nieder- und/oder hochdruckseitigen Leitungen 110 in einem Luftansaugsystem oder medienführenden Gehäusen mit Anschlussstutzen und Leitungen , dient, weist einen äußeren Kupplungsabschnitt 20 und einen inneren Kupplungsabschnitt 40 sowie beispielsweise ein Sperrelement 60 auf.
Der äußere Kupplungsabschnitt 20 ist in 1 als Bestandteil eines Gehäuses 80 dargestellt, das beispielsweise das Gehäuse eines Luftfiltersystems sein kann. Der äußere Kupplungsabschnitt 20 ist in Form eines Anschlussstutzens dargestellt. Der innere Kupplungsabschnitt 40 kann beispielsweise am Ende eines luftführenden Rohrs 110 angeordnet sein. Die Kupplungsvorrichtung 10 kann jedoch auch an anderen Bauteilen, welche eine Verbindung fluidführender Rohre vorsehen, eingesetzt werden.
Der innere Kupplungsabschnitt 40 ist mit seinem freien Ende in den äußeren Kupplungsabschnitt 20 eingeführt, so dass die Kupplungsvorrichtung 10 mit dem Sperrelement 60 in geschlossenem Zustand dargestellt ist. Die Betätigungselemente 66, 68 zum Öffnen des Sperrelements 60 ragen durch die Öffnungen 22, 24 im äußeren Kupplungsabschnitt 20 nach außen, so dass sie leicht erreichbar sind und ohne Werkzeug betätigt werden können.
In 2 sind die beiden Sperrbogenabschnitte 62, 64 des am äußeren Kupplungsabschnitt 20 angeordneten Sperrelements 60 zu erkennen, die sich in Umfangsrichtung im Inneren des äußeren Kupplungsabschnitts 20 erstrecken. Das Sperrelement 60 ist über zwei Verbindungsabschnitte 72, 73 mit dem äußeren Kupplungsabschnitt 20 verbunden. Die Sperrbogenabschnitte 62, 64 können über die Betätigungselemente 66, 68, welche durch Öffnungen 22, 24 durch den äußeren Kupplungsabschnitt 20 nach außen ragen, radial ausgeschwenkt werden. Die Sperrbogenabschnitte 62, 64 weisen zur Verstärkung auf ihrem Umfang Abstützbereiche 67, 69, 77, 79 auf, insbesondere im Bereich der Betätigungselemente 66, 68, wobei die Abstützbereiche 67, 69, 77, 79 auch durch Öffnungen des äußeren Kupplungsabschnitts 20 nach außen ragen, um die nötige Bewegungsfreiheit beim Ausschwenken der Sperrbogenabschnitte 62, 64 sicherzustellen.
In 3 ist im Längsschnitt der geschlossenen Kupplungsvorrichtung 10 zu erkennen, wie der innere Kupplungsabschnitt 40 in den äußeren Kupplungsabschnitt 20 eingeführt ist und die beiden Sperrbogenabschnitte 62, 64 des am äußeren Kupplungsabschnitt 20 angeordneten Sperrelements 60 an dem umlaufenden korrespondierenden Sperrabschnitt 52 des inneren Kupplungsabschnitts 40 einrasten können, wenn der inneren Kupplungsabschnitt 40 so weit in den äußeren Kupplungsabschnitt 20 eingeführt ist, dass ein umlaufender Anschlag 46 am offenen Ende 30 einer umlaufenden Nut 38 des äußeren Kupplungsabschnitts 20 anliegt. Die dargestellte umlaufende Nut 38 ist vorteilhaft, da sie das Sperrelement 60 nach außen hin vollständig abdeckt und damit schützt. Optional kann statt der umlaufenden Nut 38 jedoch vorgesehen sein nur um Bereich der Verbindungsabschnitte und der Abstützbereiche eine ausreichend stabile Anbindung an den Kupplungsbereich des Kupplungsabschnitts zu gewährleisten. Dies ist in 13 dargestellt.
Der Sperrabschnitt 52 ist als umlaufender, radial nach innen gerichteter Absatz 44, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Form einer Nut, entgegen der Auszugsrichtung L des Kupplungsabschnitts 40 ausgebildet, wobei der Sperrbogenabschnitt 62, 64 in bestimmungsgemäß montiertem Zustand an dem Sperrabschnitt 52 anliegt und gegen die Auszugsrichtung L abgestützt ist. Damit ist der innere Kupplungsabschnitt 40 gegen ein Herausziehen aus dem äußeren Kupplungsabschnitt 20 in Auszugsrichtung L gesichert.
Die Kupplungsvorrichtung 10 ist mittels einer in einer Dichtungsnut 54 eingelegten Dichtung 56, beispielsweise einer O-Ring-Dichtung, welche an einer Innenwand des äußeren Kupplungsabschnitts 20 anliegt, abgedichtet.
In dem in 4 dargestellten Querschnitt durch die Kupplungsvorrichtung 10 entlang der Schnittlinie B-B entsprechend 3 ist die Ausführung des Sperrelements 60 im Detail zu erkennen. Das Sperrelement 60 ist mit zwei Verbindungsabschnitten 72, 73 an dem äußeren Kupplungsabschnitt 20 befestigt und erstreckt sich in Umfangsrichtung zu beiden Seiten der Verbindungsabschnitte 72, 73 jeweils mit einem Sperrbogenabschnitt 62, 64 zwischen den beiden Kupplungsabschnitten 40, 20. Das Sperrelement 60 weist dem Umfang des Kupplungsabschnitts 20 wenigstens teilweise angepasste Sperrbogenabschnitte 62, 64 auf. Das Sperrelement 60 ist zur bestimmungsgemäßen Montage durch Einführen des inneren Kupplungsabschnitts 40 in den äußeren Kupplungsabschnitt 20 im Durchmesser durch den inneren Kupplungsabschnitt 40 reversibel aufweitbar und wirkt mit dem umlaufenden Sperrabschnitt 52 so zusammen, dass im montierten Zustand der Kupplungsabschnitte 20, 40 eine axiale Bewegung zwischen den Kupplungsabschnitten 20, 40 limitiert ist. Dazu liegen die Sperrbogenabschnitte 62, 64 an dem umlaufenden Absatz 44 des Sperrabschnitts 52 an.
Da der innere Kupplungsabschnitt 40 mit dem Anschlag 46 an dem freien Ende 30 des äußeren Kupplungsabschnitts 20 anliegt, ist der innere Kupplungsabschnitt 40 durch die an dem Absatz 44 anliegenden Sperrbogenabschnitte 62, 64 in Auszugsrichtung L fixiert. Zum Öffnen der Sperrbogenabschnitte 62, 64 sind am Sperrelement 60 die Betätigungselemente 66, 68 vorgesehen, welche benachbart zu den freien Enden 74, 76 der Sperrbogenabschnitte 62, 64 angeordnet sind. Zusätzlich weisen die Betätigungselemente 66, 68 jeweils einen Abstützbereich 67, 69, 77, 79 in Umfangsrichtung auf, welcher das Betätigungselement 66, 68 zum Aufbringen größerer Kräfte auf den Sperrbogenabschnitt 62, 64 versteift und insbesondere eine größere Auflagefläche des Abstützbereichs bereitstellt. Betätigungselemente 66, 68 und Abstützbereiche 67, 69 ragen durch die Öffnungen 22, 24 und die Abstützbereiche 77, 79 durch die Öffnungen 82, 84 im Außenrand des äußeren Kupplungsabschnitts 20 nach außen, so dass das Sperrelement 60 durch Auseinanderdrücken der Betätigungshebel 66, 68 in Umfangsrichtung und damit der Sperrbogenabschnitte 62, 64 aufgeweitet werden kann. Die Sperrbogenabschnitte 62, 64 heben damit von dem Absatz 44 des Sperrabschnitts 52 ab, wodurch der innere Kupplungsabschnitt 40 aus dem äußeren Kupplungsabschnitt 20 herausgezogen werden kann.
Das Sperrelement 60 ist mit den Verbindungsabschnitten 72, 73 an den Kupplungsabschnitt 20 angeformt und mit diesem einteilig hergestellt, wodurch die Kupplungsvorrichtung 10 sich insgesamt kostengünstig fertigen lässt. Alternativ lässt sich das Sperrelement 60 mit dem Kupplungsabschnitt 20 auch in einem Spritzgussverfahren, beispielsweise in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren, herstellen. So lassen sich Kupplungsabschnitt 20 und Sperrelement 60 in verschiedenen Werkstoffen herstellen, wenn beispielsweise der Kupplungsabschnitt 20 größere Festigkeit aufweisen soll, als das elastische und zugleich biegesteife Sperrelement 60, das zum Öffnen der Kupplungsvorrichtung 10 reversibel aufweitbar sein soll.
In den 5 und 6 ist die Kupplungsvorrichtung 10 in geöffneter Position jeweils im Längsschnitt und Querschnitt dargestellt. In dieser Position können die beiden Sperrbogenabschnitte 62, 64 voneinander gelöst werden. Die beiden Sperrbogenabschnitte 62, 64 sind dabei nach außen geschwenkt, so dass sie von dem Absatz 44 des Sperrabschnitts 52 abheben. Dadurch ist der innere Kupplungsabschnitt 40 in Auszugsrichtung L nicht mehr fixiert und kann aus dem äußeren Kupplungsabschnitt 20 herausgezogen werden. Die Sperrbogenabschnitte 62, 64 können in dem dargestellten Beispiel in geöffneter Position an einer Innenwand des äußeren Kupplungsabschnitts 20 anliegen. Es kann auch ein seitliches Anliegen der Betätigungselemente 66, 68 am Kupplungsabschnitt 20 erfolgen, bevor ein Sperrbogenabschnitt 62, 64 an der Innenwand anliegt. Es kann auch, wie in der Ausführung nach 13, keine Innenwand vorgesehen sein.
In den 7 und 8 ist die Kupplungsvorrichtung 10 in halb-geöffneter Position jeweils im Längsschnitt und Querschnitt dargestellt. Die beiden Sperrbogenabschnitte 62, 64 sind dabei nach außen geschwenkt in einer Position zu sehen, die zwischen der geschlossenen und der geöffneten Position liegt.
Die 9 bis 11 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kupplungsvorrichtung 10. 9 zeigt in isometrischer Darstellung eine an einem Gehäuse 80 angeordnete Kupplungsvorrichtung 10, wobei ein äußerer Kupplungsabschnitt 20 mit dem Gehäuse 80 fest verbunden, beispielsweise einstückig mit dem Gehäuse 80, ausgeführt ist. Ein innerer Kupplungsabschnitt 40 ist in den äußeren Kupplungsabschnitt 20 eingeführt und mittels eines Sperrelements 60 verrastet.
Die Kupplungsvorrichtung 10 weist Markierungsvorrichtungen 26, 28 zum Erkennen einer Position der Kupplungsvorrichtung 10 auf. Im eingerasteten, also geschlossenen Zustand der Kupplungsvorrichtung 10 stimmt die Stellung der Betätigungselemente 66, 68 mit den am äußeren Kupplungsteil 20 angebrachten Markierungen 26, 28 überein, so dass die Verrastung des Sperrelements 60 von außen zu erkennen ist. Weiter sind an den beiden Kupplungsabschnitten 20, 40 zwei Orientierungselemente 36, 42 vorgesehen, mittels derer die Kupplungsabschnitte 20, 40 in einer Winkellage bezogen auf die Längsachse lagerichtig montierbar sind. Eines der Orientierungselemente 36 kann beispielsweise ein Schlitz am Umfang des äußeren Kupplungsabschnitts 20 sein, während das andere Orientierungselement 42 eine Nase am Umfang des inneren Kupplungsabschnitts 40 sein kann, welche beim Zusammenstecken der beiden Kupplungsabschnitte 20, 40 ineinander passen und so eine Winkellage bezogen auf die Längsachse der beiden Kupplungsabschnitte 20, 40 um die Längsachse beim Zusammenstecken festlegen.
10 zeigt einen Längsschnitt der Kupplungsvorrichtung 10 nach 9. Der Sperrabschnitt 52 dieses Ausführungsbeispiels ist in axialer Richtung breiter ausgebildet. Die Sperrbogenabschnitte 62, 64 liegen in Auszugsrichtung L nur an dem Absatz 44 an, während die Fixierung des inneren Kupplungsabschnitts 40 in Gegenrichtung durch ein Anliegen des außen liegenden Anschlags 46 an dem freien Ende 30 des äußeren Kupplungsabschnitts 20 erfolgt.
11 zeigt einen Querschnitt durch die Kupplungsvorrichtung 10 nach 9 in geschlossener Position entlang der Schnittlinie F-F in 10. Wie man im Querschnitt erkennt, besteht ein weiterer Unterschied der in den 9 bis 11 dargestellten Kupplungsvorrichtung 10 darin, dass das Sperrelement 60 nur über einen Verbindungsabschnitt 72 mit dem äußeren Kupplungsabschnitt 20 verbunden ist. Auch weisen die Sperrbogenabschnitte 62, 64 jeweils nur einen Abstützbereich 67, 69 auf, der mit den Betätigungselementen 66, 68 verbunden ist und durch die Öffnungen 22, 24 beim Ausschwenken der Sperrbogenabschnitte 62, 64 nach außen schwenkt. Das Sperrelement 60 kann dadurch, dass es nur über einen Verbindungsabschnitt 72 mit dem äußeren Kupplungsabschnitt 20 verbunden ist, eine größere Elastizität aufweisen, so dass es leichter zu öffnen und damit der innere Kupplungsabschnitt 40 aus dem äußeren Kupplungsabschnitt 20 herauszuziehen ist.
12 zeigt in isometrischer Darstellung eine Kupplungsanordnung 10 mit noch nicht verbundenen Kupplungsabschnitten 20, 40, die bei hergestellter Verbindung zwischen den Kupplungsabschnitten 20, 40 von außen der in 10 entspricht. Statt eines einfachen Rundrings als Dichtung 56, wie in 3, ist auf dem inneren Kupplungsabschnitt 40 eine wellenförmige Nut 57 mit einer entsprechend, durch die Aufnahmegeometrie in einen wellenförmigen Verlauf gebrachten Dichtung 58 vorgesehen. Dadurch, dass die Dichtungsnut 57 für die Dichtung 58 entlang des Umfangs des Kupplungsabschnitts 40 in Montagerichtung zumindest teilweise, insbesondere in Montagerichtung, einen wellenförmigen Verlauf aufweist, kann die aufzuwendende Montagekraft zum Schließen der Kupplungsanordnung 10 vorteilhaft reduziert werden.
13 zeigt eine Variante des äußeren Kupplungsabschnitts 20 in 3. Statt einer umlaufenden Nut 38 wie in 3 ist in dieser Ausführung beispielsweise vorgesehen, dass nur im Bereich des Verbindungsabschnitts 72 des Sperrelements 60 und im Bereich der jeweiligen Abstützbereiche 67, 69, die benachbart zu den Betätigungselementen 66, 68 an den freien Enden der Sperrbogenabschnitte 62, 64 angeordnet sind, eine stabile Anbindung an die Außenwand des Kupplungsabschnitts 20 vorgesehen ist. Die Außenwand des äußeren Kupplungsabschnitts 20 weist jeweils zwischen den Abstützbereichen und dem Verbindungsabschnitt 72 zwei Ausnehmungen 21 auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2501979 B1 [0002]

Claims

Kupplungsvorrichtung (10) zur Verbindung medienführender Leitungen, mit einem einteiligen oder mehrteiligen äußeren Kupplungsabschnitt (20) und einem einteiligen oder mehrteiligen inneren Kupplungsabschnitt (40) sowie wenigstens einem Sperrelement (60), das mit wenigstens einem Verbindungsabschnitt (72, 73) an einem der Kupplungsabschnitte (20, 40) befestigt ist und sich mit einem oder mehreren Sperrbogenabschnitten (62, 64) in Umfangsrichtung zwischen den beiden Kupplungsabschnitten (40, 20) erstreckt, wobei wenigstens einer der Sperrbogenabschnitte (62, 64) mit einem korrespondierenden, auf dem Umfang des anderen der Kupplungsabschnitte (40, 20) wenigstens teilweise umlaufenden Sperrabschnitt (52) zusammenwirkt.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Betätigungselement (66, 68) zum Öffnen der Sperrbogenabschnitte (62, 64) am Sperrelement (60) vorgesehen ist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Sperrelement (60) an einem der Kupplungsabschnitte (20, 40) angeformt ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sperrelement (60) zur bestimmungsgemäßen Montage im Durchmesser durch den inneren Kupplungsabschnitt (40) reversibel aufweitbar ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Betätigungselement (66, 68) durch eine Öffnung (22, 24) im äußeren der Kupplungsabschnitte (20, 40) ragt.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sperrbogenabschnitt (62, 64) wenigstens einen Abstützbereich (67, 69, 77, 79) in Umfangsrichtung aufweist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Betätigungselement (66, 68) benachbart zu einem freien Ende (74, 76) des Sperrbogenabschnitts (62, 64) angeordnet ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sperrabschnitt (52) als umlaufender, radial nach innen gerichteter Absatz 44 entgegen der Auszugsrichtung (L) des Kupplungsabschnitts (40) ausgebildet ist, wobei der Sperrbogenabschnitt (62, 64) in bestimmungsgemäß montiertem Zustand an dem Sperrabschnitt (52) anliegt und gegen die Auszugsrichtung (L) abgestützt ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sperrelement (60) mit einem der Kupplungsabschnitte (20, 40) einteilig hergestellt ist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Sperrelement (60) mit dem einen der Kupplungsabschnitte (20, 40) in einem Spritzgussverfahren hergestellt ist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Sperrelement (60) mit dem einen der Kupplungsabschnitte (20, 40) in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei Orientierungselemente (36, 42) vorgesehen sind, mittels derer die Kupplungsabschnitte (20, 40) einer Winkellage bezogen auf die Längsachse lagerichtig montierbar sind.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an wenigstens einem Kupplungsabschnitt (20, 40) wenigstens eine Markierung (26, 28) zur Erkennung einer Verrastung des Sperrelements (60) in dem Sperrabschnitt (52) mittels einer Stellung des wenigstens einen Betätigungselements (66, 68) angeordnet ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an wenigstens einem der Kupplungsabschnitte (20, 40) eine Dichtungsnut (57) vorgesehen ist, die am Umfang des entsprechenden Kupplungsabschnitts (20, 40) in Montagerichtung wenigstens teilweise wellenförmig ausgebildet ist.
Verwendung der Kupplungsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung einer quasi-starren Verbindung von medienführenden Leitungen, insbesondere luftführenden Rohren (110).
Kupplungsabschnitt (20) für eine Kupplungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit wenigstens einem Sperrelement (60), das einen oder mehrere dem Umfang des Kupplungsabschnitts (20) wenigstens teilweise angepasste Sperrbogenabschnitte (62, 64) aufweist, der bestimmungsgemäß im montierten Zustand mit wenigstens einem korrespondierenden, auf dem Umfang eines anderen Kupplungsabschnitts (40) wenigstens teilweise umlaufenden Sperrabschnitt (52) so zusammenwirkt, dass im montierten Zustand der Kupplungsabschnitte (20, 40) eine axiale Bewegung zwischen den Kupplungsabschnitten (20, 40) begrenzbar ist.
Kupplungsabschnitt nach Anspruch 16, wobei das Sperrelement (60) zur bestimmungsgemäßen Montage im Durchmesser reversibel aufweitbar ist.
Kupplungsabschnitt (40) für eine Kupplungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit einem auf dem Umfang des Kupplungsabschnitts (40) wenigstens teilweise umlaufenden Sperrabschnitt (52), der bestimmungsgemäß im montierten Zustand mit wenigstens einem korrespondierenden, dem Umfang eines anderen Kupplungsabschnitts (20) wenigstens teilweise angepassten Sperrbogenabschnitt (62, 64) wenigstens eines Sperrelements (60) so zusammenwirkt, dass eine axiale Bewegung zwischen den Kupplungsabschnitten (20, 40) begrenzbar ist.
Kupplungsabschnitt nach Anspruch 18, wobei der Sperrabschnitt (52) als umlaufender radial nach innen gerichteter Absatz (44) entgegen der Auszugsrichtung (L) des Kupplungsabschnitts (40) ausgebildet ist, wobei der Sperrbogenabschnitt (62, 64) bei bestimmungsgemäßer Montage an dem Sperrabschnitt (52) anliegt und gegen die Auszugsrichtung (L) abgestützt ist.
Kupplungsabschnitt nach Anspruch 18 oder 19, wobei eine Dichtungsnut (57) vorgesehen ist, die am Umfang des Kupplungsabschnitts (40) in Montagerichtung wenigstens teilweise wellenförmig ausgebildet ist.