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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungs- und Anschlussstück für einen
Wellenschlauch mit einem hülsenförmigen Grundkörper, der
ein Ende aufweist, in das das Ende eines Wellenschlauchs einsteckbar
ist, und dessen anderes Ende als Verbindungselement ausgebildet
ist, und wobei mehrere Rastteile vorgesehen sind, die über den
Innenumfang des Verbindungselements vorstehen und mit den Wellen
eines Wellenschlauchs, diesen arretierend, in Eingriff bringbar
sind.
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Ein
solches Verbindungselement für
Wellenrohre und -schläuche
ist aus der
DE 40 20
171 C1 bekannt. Dieses Verbindungselement umfasst ein annähernd zylindrisches
Gehäuse
mit einem Anschlussstück
sowie mehrere fensterartige Öffnungen in
der Gehäusewand
und einen am Gehäuse
anlegbaren Tragring mit einer stirnseitigen Ringfläche und mit
Schenkeln und Verriegelungskrallen an deren freien Enden. Der Tragring
weist die Form einer Schiebemuffe aus einem Anschlagring, einem
axial mit Abstand dazu angeordneten Innenring, den Anschlagring
und den Innenring verbindende Stege, sowie sich vom Innenring zum
Anschlagring hin erstreckende Schenkel mit den Verriegelungskrallen
an deren freien Enden auf.
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Solche
Verbindungs- und Anschlussstücke werden
dazu verwendet, das Ende eines Wellenschlauchs so auszugestalten,
dass es mit einem Rohr oder einem Schlauch verbunden werden kann. Wellenschläuche dienen
dazu, elektrische, pneumatische und sonstige Leitungen aufzunehmen
und dadurch zu schützen,
gleichzeitig eine ausreichende Flexibilität, damit der Wellenschlauch
beim Verlegen den Gegebenheiten angepasst werden kann.
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Verbindungs-
und Anschlussstücke
für Wellenschläuche müssen sich
zum einen an dem Wellenschlauch festklemmen und dort einen sicheren Halt
gewährleisten,
zum anderen müssen
sie ausreichend fest und stabil sein, um auch für harte Einsatzbedingungen
geeignet zu sein.
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Üblicherweise
bestehen solche Anschluss- und Verbindungsstücke aus einem Grundkörper. Dieser
Grundkörper
weist an seinem einen Ende einen Anschlussflansch, beispielsweise
in Form eines Zylinderabschnitts, auf, auf dessen Außenseite
ein Verbindungsschlauch oder ein Rohr aufgesteckt und beispielsweise
mittels einer Rohrschelle festgeklemmt wird. Das andere Ende weist
einen weiteren, zylindrischen Abschnitt auf, in den hinein ein zu
verbindender Wellenschlauch gesteckt wird. Darüber hinaus ist ein Ring vorgesehen,
der zwischen der Außenseite des
Wellenschlauchs und dem Innenumfang des Anschlussstücks zwischengefügt wird.
Dieser Zwischenring oder dieses Zwischenteil besitzt nach innen
vorspringende Eingriffnasen, die sich in den ringförmigen Vertiefungen
des Wellenschlauchs verhaken. Weiterhin sind Maßnahmen vorgesehen, die dazu
dienen, dass die Rastteile in den Wellentälern gehalten werden, auch
dann, wenn Zugkräfte
auf den Wellenschlauch ausgeübt
werden. Typischerweise werden dann, je höher solche Zugkräfte werden,
desto stärker
die Rastteile in die Wellentäler
gedrückt.
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Ein
weiteres Verbindungs- und Anschlussstück der eingangs genannten Art
ist beispielsweise aus der
DE
197 14 661 A1 bekannt. Das darin gezeigte Kupplungselement
für Wellenrohre
umfasst ein Gehäuse,
in das das Ende eines Wellenrohrs einsteckbar ist, und einen am
Gehäuse
verschiebbar gelagerten Ring mit biegeelastischen Zungen. Die Zungen
besitzen an ihrer radialen Innenseite vorspringende Eingriffsnasen
für den
Eingriff in eine Umfangsnut des Wellenrohrs. Der Ring ist bei dieser Ausführungsform
an der Außenseite
des Gehäuses gelagert
und seine Zungen erstrecken sich durch (Öffnungen des Gehäuses hindurch
zum Wellenrohr. Ein ähnliches
Anschlussstück
ist aus der
DE 195
40 280 C1 bekannt, wiederum zweiteilig mit einem hülsenförmigen Grundkörper und
einem Ring, der allerdings innen in das Grundgehäuse, zwischen Wellenschlauch
und der Innen seite des Grundgehäuses, eingesetzt
wird. Auch dieser Zwischenring weist Rastnasen auf, die in die Wellentäler des
Wellenschlauchs eingreifen. Die Rastnasen sind in einem bestimmten
Umfang flexibel und sind radial nach außen mit Erhebungen versehen,
die sich in Durchbrüche
des Grundkörpers
einlegen und dadurch den Zwischenring und damit den Wellenschlauch
in dem Grundkörper
verriegeln. Verbindungsbuchse und Klemmring sind aus einem Polyamidwerkstoff
(PA) hergestellt.
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Ein
weiterer Verbinder für
Rohre aus Kunststoff ist aus der
DE 690 04 194 T2 bekannt. Dieser Verbinder
ist einstückig
aus einem Kunststoff, wobei Nylon genannt ist, gebildet und weist
federnde Haken auf, die entsprechend in dem Grundkörper ausgestanzt
sind. Diese Rastnasen biegen sich federnd nach außen, wenn
ein Wellenschlauch in den Verbinder eingesteckt wird, und greifen
dann federnd in entsprechende Wellentäler des Wellenschlauchs ein. Ein
weiterer, einteiliger Verbinder ist aus der
DE 98 90 614 C2 bekannt.
Als Materialien für
diesen einteiligen Verbinder sind PVC und Polypropylen genannt.
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Die
Gebrauchsmusterschrift
DE
20 2004 013 983 U1 beschreibt ein Verbindungs- und Anschlussstück für Wellenrohre
mit einem Spritzguss-Gehäuse aus
Kunststoff, welches einen Kernhohlraum zur Aufnahme eines Wellenrohrendes
sowie zur Durchführung
von Kabeln und einen Gewindestutzen
10 aufweist. Der Gewindestutzen
ist vorgefertigt und wird durch Umspritzen teilweise in das Gehäuse integriert und
mit diesem verbunden. Der Gewindestutzen ist aus einem thermoplastischen
Kunststoff gebildet, der mit Glasfasern verstärkt ist und einen Zug-E-Modul von
mindestens 10 kN/mm
2 aufweist. Das Gehäuse selbst
ist dagegen aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet, das
einen Zug-E-Modul
von ca. 1–3
kN/mm
2 aufweist. Bei dieser Ausführungsform werden
demzufolge verschiedene Materialien kombiniert, was allerdings voraussetzt,
dass zunächst
der Gewindestutzen gefertigt wird, um ihn dann mit Kunststoff, das
Gehäuse
bildend, zu umspritzen.
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Ausgehend
von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, ein hoch festes Verbindungs- und Anschlussstück für einen
Wellenschlauch so auszugestalten, dass es einfach hergestellt werden
kann und ein einfaches Anbringen an einem Wellenschlauch ermöglicht.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch ein Verbindungs- und Anschlussstück für einen
Wellenschlauch mit einem hülsenförmigen Grundkörper, der
ein Ende aufweist, in das das Ende eines Wellenschlauchs einsteckbar
ist, und dessen anderes Ende als Verbindungselement ausgebildet
ist, und wobei mehrere Rastteile vorgesehen sind, die über den
Innenumfang des Verbindungselements vorstehen und mit den Wellen
eines Wellenschlauchs, diesen arretierend, in Eingriff bringbar
sind, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Grundkörper einstückig aus
einem Faserverbundwerkstoff gespritzt ist und dass die Rastteile
aus einem flexiblen Kunststoffmaterial gebildet sind.
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Erfindungsgemäß ist der
gesamte Grundkörper
einstückig
aus einem Faserverbundwerkstoff gespritzt. Hierdurch ergibt sich
ein hoch fester Aufbau, der auch harten Einsatzbedingungen gewachsen
ist. Während
der Grundkörper
aus Faserverbundwerkstoff besteht, sind die Rastteile aus einem
flexiblen Kunststoffmaterial gebildet. Demzufolge sind die Rastteile
ausreichend flexibel, um beim Einsetzen eines Wellenschlauchs in
das hülsen- oder rohrförmige Ende
des Anschlussstücks
ausreichend nachzugeben, allerdings anschließend in ein Wellental des Wellenschlauchs
einzurasten und somit das Anschlussstück an der Außenseite
des Wellenschlauchs zu verriegeln.
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Vorzugsweise
ist der Faserverbundwerkstoff ein mittels Fasern verstärktes Kunststoffmaterial.
Um eine ausreichende Festigkeit zu erreichen, sollte der Anteil
an Fasern in dem Kunststoffmaterial zwischen 20 und 50 Gew.-% betragen.
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Als
Fasern können
Glasfasern eingesetzt werden. Glasfasern sind dann zu bevorzugen,
wenn die Variante preisgünstigst
und das Brandverhalten nebensächlich
ist. Der Anteil an Glasfasern sollte etwa 30 Gew.-% betragen. Eine
Alternative dazu sind Kohlenstofffasern, die dann herangezogen werden sollten,
wenn sehr leichte Möglichkeiten
mit höchster Festigkeit
erreicht werden sollen.
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Es
können
aber auch Naturfasern eingesetzt werden, die als natürliche Ressourcen
ihre Vorzüge haben;
bei solchen Naturfasern kann es sich beispielsweise um Kokosfasern
handeln, die ausreichend verfügbar
sind.
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Falls
das Brandverhalten eine große
Rollen spielen soll, sollten Aramid-Fasern wegen ihrer guten Hitze-
und Feuerbeständigkeit
eingesetzt werden.
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Als
Kunststoffmaterial des Faserverbundwerkstoffs sollte ein Thermoplast
auf Polyamid-Basis eingesetzt
werden, das gut verarbeitet werden kann und gute chemische Beständigkeiten
aufweist.
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Als
Kunststoffmaterial für
den Faserverbundwerkstoff kann auch ein Polypropylen oder ein Polyetherimid
verwendet werden. Polypropylen zeichnet sich dadurch aus, dass es
eine hohe Steifigkeit, Härte
und Festigkeit, höher
als beispielsweise Polyethylen, besitzt, mit einer Gebrauchstemperatur
bei 100 bis 110°C
und ist physiologisch unbedenklich.
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Um
eine ausreichende Flexibilität
der Rastteile zu gewährleisten,
sollten die Rastteile aus einem nicht-faserverstärkten Kunststoff gebildet werden. Hierzu
können
die Rastteile an den Grundkörper
einstückig
angespritzt werden.
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Bevorzugt
werden die Rastteile jeweils in fensterartigen Öffnungen des Grundkörpers angeordnet,
wobei sie an einer Seite mit dem Material des Grundkörpers verbunden
sind.
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Die
Rastteile können
aber auch Teil eines ringförmigen
Körpers
sein, der aus einem nicht-faserverstärkten Kunststoff
gebildet ist und der in den Innenbereich des Endes des Grundkörpers, in
den der Wellenschlauch einsteckbar ist, eingesetzt ist.
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Um
das ringförmige
Teil bzw. den ringförmigen
Körper
in dem Grundkörper
zu verriegeln, sollten an dem Außenumfang des ringförmigen Teils
oder Körpers
Vorsprünge
und/oder Vertiefungen vorgesehen werden, die in korrespondierende
Vorsprünge und/oder
Vertiefungen am Innenumfang des Grundkörpers eingreifen.
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Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
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1 ein
Verbindungs- und Anschlussstück, das
einteilig aufgebaut ist, mit darin gehaltenem Wellenschlauch, wobei
die obere Hälfte
im Schnitt dargestellt ist, während
die untere Hälfte
eine Ansicht auf die Außenseite
darstellt, und
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2 ein
Verbindungs- und Anschlussstück entsprechend
der 1, das zweiteilig aufgebaut ist.
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Das
Verbindungs- und Anschlussstück,
wie es in 1 gezeigt ist, weist einen hülsenförmigen Grundkörper 1 auf,
der in ein zylinderförmiges
Verbindungselement 2 mit glatter Außenfläche und ein Aufnahmeelement 3 zum
Aufnehmen eines Wellenschlauchs, der mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet ist,
unterteilt ist. Die Achse des Verbindungs- und Anschlussstücks, ebenso
wie des Wellenschlauchs 4, ist mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet.
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Im Übergangsbereich
zwischen Verbindungselement 2 und Aufnahmeelement 3 ist
ein Flansch 6 ausgebildet, gegen den ein Schlauch oder ein
Rohr (nicht dargestellt), der bzw. das über das Verbindungselement 2 geschoben
wird, axial zur Anlage kommt. Zum Abdichten ist im Übergangsbereich zwischen
Verbindungselement 2 und Flansch 6 ein O-Ring 7 eingelegt.
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An
dem Aufnahmeelement 3 des Grundkörpers 1 sind, um den
Umfang herum verteilt, fensterartige Öffnungen 8 ausgebildet,
in denen jeweils ein Rastteil 9 mit einem Rastvorsprung 10 eingesetzt
ist. Dieses Rastteil 9 ist einstückig mit dem Grundkörper 1 über einen
Verbindungssteg 11 verbunden, so dass sich dieses Rastteil 9 und
damit auch der Rastvorsprung 10, in radialer Richtung zu
der Achse 5 gesehen, bewegen kann. Der Rastvorsprung 10 dieses Rastteils 9 liegt
in einem Wellental des Wellenschlauchs 4 ein, wodurch der
Wellenschlauch 4 in dem Anschluss- und Verbindungselement 2 gehalten wird.
Insgesamt sind in der Ausführungsform,
die in 1 dargestellt ist, um den Umfang des Grundkörpers 1 herum
verteilt, vier solcher Rastteile 9 vorgesehen, so dass
der Wellenschlauch 4 an vier Stellen gleichzeitig durch
die jeweiligen Rastvorsprünge 10 der
Rastteile 9 gehalten wird. Der Wellenschlauch 4 stößt hierbei
gegen eine Anschlagfläche 12 an,
die im Übergangsbereich
zu dem Verbindungselement 2 hin ausgebildet ist.
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Während der
Grundkörper 1 aus
einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist, sind die Rastteile 9 aus
einem nicht-faserverstärkten
Verbundwerkstoff einstückig über ein
Filmscharnier, das als Verbindungssteg dient, angespritzt. Durch
diese unterschiedlichen Materialien erhält der Grundkörper 1 aufgrund
der Faserverstärkung
eine sehr hohe Stabilitität,
während
das Rastteil 9 ausreichend flexibel verbleibt, um sich
aus der fensterartigen Öffnung 8 nach
außen
zu biegen, um den Wellenschlauch 4 in das Aufnahmeelement 3 einzuführen und
dann in die Wellentäler
des Wellenschlauchs 4 einzurasten.
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Es
ist verständlich,
dass auch das Rastteil 9 aus einem faserverstärkten Faserverbundwerkstoff gebildet
werden könnte,
wenn sichergestellt wird, dass nur der Verbindungssteg 11 oder
der Bereich des Verbindungsstegs 11, aus einem weichen,
flexiblen Kunststoffmaterial angespritzt wird.
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Während in
der Ausführungsform
des Verbindungs- und Anschlussstücks
der 1 ein einteiliger Grundkörper 1 vorgesehen
ist, der aus zwei Materialien gebildet ist, zum einen aus einem
Faserverbundwerkstoff, zum anderen aus einem Kunststoff, der ausreichend
flexibel ist, damit sich die Rastteile 9 in radialer Richtung
verbiegen können,
ist in der Ausführungsform,
die in 2 gezeigt ist, in den Innenbereich 13 des
Aufnahmeelements 3 ein ringförmiges, zusätzliches Teil 14 eingesetzt.
Während
der Grundkörper 1 aus
einem Faserverbundwerkstoff gebildet ist, ist das ringförmige Teil 14 aus
einem flexiblen Kunststoffmaterial gebildet. Dieses ringförmige Teil 14 umfasst
die Rastteile 9, die so positioniert sind, dass sie sich
in die fensterartigen Öffnungen 8 einlegen.
Das ringförmige
Teil 14 besitzt ein an seinem innenliegenden Ende einen
nach innen weisenden Flansch 15, der sich an eine Anschlagfläche 12, die
der Anschlagfläche 12 der
Ausführungsform
der 1 etwa entspricht, anlegt, und auf der gegenüberliegenden
axialen Seite selbst eine Anschlagfläche für den Wellenschlauch 4 bildet.
An seinem anderen, außenliegenden
Ende besitzt das ringförmige Teil 14 einen
radial nach außen
weisenden Flansch 16, der sich an das stirnseitige Ende 17 des
Aufnahmeelements 3 anlegt. Mit dieser Ausführungsform
ist gewährleistet,
dass der Grundkörper 1 aufgrund
des faserverstärkten
Werkstoffs eine hohe Festigkeit aufweist, während das ringförmige Teil 14,
aus einem flexiblen Kunststoffmaterial hergestellt und das die Rastteile 9 umfasst,
eine ausreichende Flexibilität gewährleistet,
damit sich die Rastteile 9 radial nach außen biegen
können,
um den Wellenschlauch 4 in den Innenbereich 13 des
Aufnahmeelements 3 einzuführen, und die dann sich reversibel
zurückstellend in
die Wellentäler
des Wellenschlauchs 4 einrasten.
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Obwohl
unterschiedliche Materialien für
den Grundkörper
einerseits und die Rastteile 9 andererseits eingesetzt
werden, sind die in den 1 und 2 gezeigten
Verbindungs- und
Anschlussstücke einfach
spritztechnisch herstellbar, auch dann, wenn, wie bei der Ausführungsform
der 1, die Rastteile 9 einstückig an
den Grundkörper 1 angespritzt
werden, auch wenn sie aus einem anderen Material bestehen.
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Während in
den 1 und 2 Verbindungs- und Anschlussstücke gezeigt
sind, bei denen das Verbindungselement 2 und das Aufnahmeelement 3 axial
ausgerichtet sind, ist verständlich,
dass das Verbindungselement 2 zu dem Aufnahmeelement 3 abgewinkelt
sein kann, beispielsweise um 30, 45, 60 oder 90 Grad.
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Als
Faserverbundwerkstoff für
den Grundkörper 1 eignet
sich insbesondere ein glasfaserverstärkter Thermoplast auf Polyamid-Basis
mit 30 Gewichts-% Glasfasern. Das Zug-E-Modul eines solchen Materials kann auf
1 mm/min eingestellt werden, mit einer Bruchspannung bei 5 mm/min
und einer Bruchdehnung bei 5 mm/min. Ein solches Material ist bis
zu einer Temperatur von etwa 230°C
formbeständig
(bei 1,80 MPa) und kann bei Temperaturen bis zu 120°C im Dauerbetrieb
und bis zu Temperaturen von 220°C
bei kurzzeitiger Belastung eingesetzt werden. Ein derartiges Material
wurde umfangreich getestet und hat sich zum Herstellen solcher Verbindungs-
und Anschlussstücke
als äußerst geeignet gezeigt.