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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungssystem zum Verbinden
eines Schlauchs mit einer Anschlussbuchse mittels eines vom Schlauch und
von der Anschlussbuchse separat ausgebildeten Verbindungselements,
wobei der Schlauch an zumindest einem seiner Enden einen Anschlussstutzen aufweist,
der in die Anschlussbuchse einsteckbar oder auf diese aufsteckbar
ist, wobei das Verbindungselement am Anschlussstutzen-Ende des Schlauchs
mittels einer ersten Rastverbindung in axialer Richtung des Schlauchs
fixierbar ist, und an der Anschlussbuchse mittels einer zweiten
Rastverbindung in axialer Richtung des Schlauchs fixierbar ist.
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Ein
derartiges Kupplungssystem ist beispielsweise aus der
US 5,882,048 oder der
EP 1 039 206 A2 bekannt.
Derartige bekannte Kupplungssysteme werden üblicherweise dazu verwendet,
beispielsweise in einem Kraftfahrzeug-Motorraum Schlauchleitungen
für Flüssigkeiten
oder Gase mit Anschlussbuchsen an Bauteilen, wie beispielsweise Motor-Komponenten,
zu verbinden. Die herkömmlichen
Kupplungssysteme weisen dabei jedoch den Nachteil auf, dass bei
einer Wartung oder Reparatur der Schlauch und das Verbindungselement
nur schlecht von der Anschlussbuchse abgenommen werden können, da
das Lösen
der Rastverbindung zwischen dem Verbindungselement und der Anschlussbuchse
durch mühseliges
Aufbiegen der Rastelemente bewerkstelligt werden muss. Dabei besteht überdies
die Gefahr, dass einzelne Rastelemente abbrechen könnten und
das Verbindungselement somit unbrauchbar werden könnte.
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Demgegenüber ist
es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Kupplungssystem
derart zu verbessern, dass der Schlauch mit dem daran angebrachten
Verbindungselement einfach von der Anschlussbuchse gelöst werden
kann, ohne dass hierbei die Gefahr einer Beschädigung des Verbindungselements
besteht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Kupplungssystem der eingangs genannten Art gelöst, bei welchem die zweite
Rastverbindung durch eine Verdrehung des Verbindungselements relativ
zu dem Schlauch lösbar
ist. Das erfindungsgemäße Kupplungssystem
hat den Vorteil, dass die zweite Rastverbindung weiterhin, wie beim
herkömmlichen Kupplungssystem,
stabil und zuverlässig
den Anschlussstutzen des Schlauchs mit der Anschlussbuchse verbindet,
aber dennoch bei Bedarf durch einen Benutzer einfach lösbar ist.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform kann
die Lösbarkeit
durch Relativverdrehung von Schlauch und Verbindungselement dadurch
bereitgestellt werden, dass der Schlauch an seinem Anschlussstutzen-Ende
mit einer in Umfangsrichtung des Schlauchs verlaufenden, an dem
Schlauch vorzugsweise einstückig
ausgebildeten, Nockenfläche versehen
ist, welche wenigstens einen in einem größeren Abstand von einer Mittelachse
des Schlauchs angeordneten Öffnungsabschnitt
aufweist, der einer Öffnungsstellung
der zweiten Rastverbindung entspricht, sowie wenigstens einen in
einem kleineren Abstand von der Mittelachse des Schlauchs angeordneten
Schließabschnitt
aufweist, der einer Schließstellung
der zweiten Rastverbindung entspricht. Ferner kann das Verbindungselement
wenigstens einen mit der Nockenfläche zusammenwirkenden Nockenfolger
aufweisen, welcher einem Rastelement der zweiten Rastverbindung
zugeordnet ist. Durch eine derartige Nockenflächen-Nockenfolger-Anordnung
kann eine Drehbewegung des Verbindungselements relativ zu dem Schlauch
mit einfachen technischen Mitteln in eine radiale Bewegung des Nockenfolgers übersetzt
werden, d.h. in eine Öffnungs-
und Schließbewegung
des dem Nockenfolger zugeordneten Rastelements.
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In
Weiterbildung der Erfindung kann der Nockenfolger mit dem ihm zugeordneten
Rastelement über
einen im wesentlichen axial verlaufenden Steg verbunden sein, so
dass Bewegungen des Nockenfolgers in radialer Richtung direkt an
das ihm zugeordnete Rastelement übertragen
werden können.
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An
dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass bei der vorstehenden
Diskussion davon ausgegangen wurde, dass beim Zusammenstecken von Anschlussstutzen
und Anschlussbuchse das Verbindungselement von außen auf
den Anschlussstutzen des Schlauchs aufsteckbar ist, wobei erste
Rastelemente des Verbindungselements zur Herstellung der ersten
Rastverbindung von außen
in eine am Anschlussstutzen des Schlauchs ausgebildete Rastnut eingreifen,
und dass das Verbindungselement auch auf die Anschlussbuchse von
außen
aufsteckbar ist, wobei zweite Rastelemente des Verbindungselements
zur Herstellung der zweiten Rastverbindung in eine Rastnut an der
Außenfläche der
Anschlussbuchse eingreifen. Dies kam darin zum Ausdruck, dass der Öffnungsabschnitt
der Nockenfläche
einen größeren Abstand
von der Mittelachse des Schlauchs aufweist als der Schließabschnitt.
Grundsätzlich
sind aber auch andere Lösungen
denkbar, etwa Lösungen,
bei denen die ersten oder/und die zweiten Rastelemente nach radial
außen
in zugehörige
Rastnuten eingreifen, oder Lösungen,
bei denen eine Bewegung des Nockenfolgers nach radial außen in eine
nach radial innen gerichtete Bewegung des zugehörigen Rastelements übersetzt
wird.
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In
Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Rastelemente
der zweiten Rastverbindung mittels in Umfangsrichtung verlaufenden, vorzugsweise
kreisbogenförmig
ausgebildeten, Versteifungselementen verbunden sind. Durch die Versteifungselemente
kann eine die Rückstellkraft
der Rastnasen in ihre zugehörige
Rastausnehmungen erhöhende
Wirkung und damit eine verbesserte Sicherung der zweiten Rastverbindung
erreicht werden. Allerdings dürfen
die Versteifungselemente auch nicht so steif sein, dass die Rastelemente
der Öffnungs-
und Schließbewegung
der ihnen zugeordneten Nockenfolger nicht mehr folgen können, sondern
auf Grund einer zu hohen Rückstellkraft
in den Rastausnehmungen verbleiben.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Nockenfolger mit
wenigstens einem in Umfangsrichtung benachbarten Rastelement der ersten Rastverbindung über ein
flexibles, vorzugsweise elastisch verformbares Element verbunden
ist. Auf diese Weise kann sich der Nockenfolger in radialer Richtung
bewegen, ohne dabei die Rastelement der ersten Rastverbindung mitzunehmen
und somit den Eingriff der ersten Rastverbindung zwischen dem Anschlussstutzen
des Schlauchs und dem Verbindungselement zu gefährden. Im Falle seiner elastischen
Verformbarkeit erzeugt das flexible Element zudem eine nach radial
innen gerichtete Rückstellkraft,
die den Nockenfolger mit der Nockenfläche in Eingriff hält.
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Um
den Nockenfolger in einer der Öffnungsstellung
der zweiten Rastverbindung entsprechenden Stellung stabilisieren
zu können,
kann ferner ein Öffnungsabschnitt
der Nockenfläche
mit einer Vertiefung ausgebildet sein.
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Darüber hinaus
kann vorgesehen sein, dass in einem wenigstens einen Öffnungsabschnitt
mit einem benachbarten Schließabschnitt
verbindenden Übergangsabschnitt
eine vorbestimmte Anzahl ratschenartiger Stufen ausgebildet ist.
Durch diese Stufen kann dem Benutzer bei einer Verdrehung des Verbindungselements
relativ zu dem Schlauch auf einfache Art und Weise Information darüber vermittelt werden,
wie weit das Verbindungselement relativ zu dem Schlauch verdreht
ist, und wie weit, d.h. über wieviele
Stufen, das Verbindungselement bis zum Erreichen der Öffnungsstellung
der zweiten Rastverbindung noch verdreht werden muss.
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Zusätzlich oder
alternativ kann zwischen wenigstens einem Öffnungsabschnitt und einem
diesem benachbarten Schließabschnitt
ein Nockenfolger-Anschlag
vorgesehen sein. Ein derartiger Anschlag gibt eine Vorzugs-Drehrichtung vor
und ermöglicht
einen schnellen Übergang
von der Öffnungsstellung
in die Schließstellung
der zweiten Rastverbindung.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
zusammen mit den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine
Seitenansicht eines Schlauchs mit einem daran angebrachten Verbindungselement eines
Kupplungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Querschnittsansicht entlang Linie II-II in 1 und
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3 eine
perspektivische Ansicht des Verbindungselements aus 1 und 2.
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Ein
Kupplungssystem 10 umfasst einen Schlauch 12,
ein Verbindungselement 14 und eine Anschlussbuchse 24,
die entweder an einem weiteren Schlauch oder an einem Bauteil vorgesehen
ist, an das der Schlauch 12 angeschlossen werden soll. Der
Schlauch 12 verfügt über einen
Anschlussstutzen 18, einen Wellbereich 16 und
an seinem dem Anschlussstutzen 18 entgegengesetzten Ende
einen im Wesentlichen glattzylindrisch ausgebildeten Ansatz 19.
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In
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Anschlussstutzen 18 in
die Anschlussbuchse 24 eingesteckt. Daher ist am Anschlussstutzen 18 des
Schlauchs 12 eine Ringnut 22 zur Aufnahme eines
Dichtelements 23 ausgebildet, das zur Abdichtung des Anschlussstutzens 18 gegen die
im Wesentlichen glattzylindrisch ausgebildete Innenfläche der
Anschlussbuchse 24 dient. Der Anschlussstutzen 18 kann
mit dem Wellbereich 16 einstückig ausgebildet oder von diesem
gesondert ausgebildet und mit diesem betriebsfest verbunden sein.
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Das
Verbindungselement 14 umfasst, wie aus 3 ersichtlich,
einen ringförmigen
Grundkörper 25,
an dessen einer Stirnfläche 25a eine
Mehrzahl von sich in axialer Richtung erstreckenden ersten Rastelementen 26 vorgesehen
ist. Jedes dieser ersten Rastelemente 26 umfasst einen
Basissteg 26b, der mit dem Grundkörper 25 verbunden
ist, eine radial außen
am Basissteg 26b angeordnete Stützrippe 26c, die ebenfalls
mit dem Grundkörper 25 verbunden
ist, und eine Rastnase 26a, die zum Eingriff in eine Rastnut 16a (siehe 1)
des Schlauchs 12 bestimmt ist. Die Mehrzahl von Rastelementen 26 bildet
zusammen mit der Rastnut 16a die erste Rastverbindung 20 von
Verbindungselement 14 und Anschlussstutzen 18.
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Die
ersten Rastelement 26 sind auf dem Umfang des Grundkörpers 25 nicht
gleichmäßig verteilt, sondern
in zwei separate Gruppen eng benachbarter erster Rastelemente 26 aufgeteilt.
In den beiden Lücken
zwischen diesen beiden separaten Gruppen ist jeweils ein Nockenfolger 28 angeordnet,
der mit einer Nockenfläche 38 in
Eingriff steht, auf die weiter unten noch näher eingegangen werden wird.
Jeder der Nockenfolger 28 ist nur mit einem der ihm in
Umfangsrichtung benachbarten ersten Rastelemente 26 verbunden,
und zwar über
ein im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufendes, flexibles und
elastisch verformbares Element 30. Insbesondere weist der Nockenfolger 28 keine
direkte Verbindung zu dem Grundkörper 25 auf.
Weiterhin geht von jedem Nockenfolger 28 ein in axialer
Richtung verlaufender Steg 34 aus, an dessen freiem Ende
ein Rastelement 32 mit einer Rastnase 32a vorgesehen,
vorzugsweise angeformt, ist. Die Rastnasen 32a der Rastelemente 32 sind
zum Eingriff mit einer Rastnut bzw. Rasthinterschneidung 24a bestimmt
(siehe 1), die zwischen einem im Wesentlichen glattzylindrischen
Abschnitt 24b und einem sich zu seinem freien Ende hin
verjüngenden
konischen Abschnitt 24c der Anschlussbuchse 24 ausgebildet
ist. Die Mehrzahl von Rastelementen 32 bildet zusammen
mit der Rastnut bzw. Rasthinterschneidung 24a die zweite Rastverbindung 21 von
Verbindungselement 14 und Anschlussbuchse 24.
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Die
Rastelemente 32 der zweiten Rastverbindung 21 sind
mittels im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufender, vorzugsweise
kreisbogenförmig
ausgebildeter Sicherungselemente 36 miteinander verbunden.
Diese Sicherungselemente 36 haben die Aufgabe, den Eingriff
von der Rastelemente 32 in der Rastnut 24a zu
sichern. Die Sicherungselemente 36 müssen hierzu eine ausreichende
Steifigkeit besitzen, um sich einem unerwünschten Herausheben der Rastelemente 32 aus
der Rastnut 24a entgegensetzen zu können. Andererseits müssen sie
aber auch flexibel genug sein, damit die Rastelemente 32 einer
Bewegung der Nockenfolger 28 nach radial außen folgen
können.
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Es
versteht sich, dass die ersten Rastelemente 26 grundsätzlich auch
in mehr als zwei separate Gruppen aufgeteilt sein können, wobei
dann vorzugsweise auch eine entsprechend höhere Anzahl von Nockenfolgern 28 und
demzufolge auch eine entsprechend höhere Anzahl von zweiten Rastelementen 32 vorgesehen
sein könnte.
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Insbesondere
unter Bezugnahme auf 2 wird nachfolgend die Funktion
des erfindungsgemäßen Kupplungssystems 10 erläutert werden:
Wie
aus 2 ersichtlich, ist am Anschlussstutzen 18 des
Schlauchs 12 eine Nockenfläche 38 gebildet, mit
der die Nockenfolger 28 des Verbindungselements 14 in
Berührung
stehen. Durch die Wirkung sowohl der elastischen Stege 30 auch
auch der Sicherungselemente 36 werden die Nockenfolger 28 mit
der Nockenfläche 38 in
Kontakt gehalten.
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Die
Nockenfläche 38 weist
eine Mehrzahl von Öffnungsabschnitten 44 und
eine Mehrzahl von Schließabschnitten 46 auf.
Dabei weisen die Öffnungsabschnitte 44 einen
größeren Abstand
von der Mittellängsachse
M des Schlauchs 12 auf, während die Schließabschnitte 46 einen
kleineren Abstand von der Mittellängsachse M des Schlauchs 12 aufweisen.
Im Gegenuhrzeigersinn gesehen steigt die Nockenfläche 38 von
einem Schließabschnitt 46 ausgehend über einen Übergangsabschnitt 48 sanft
zu dem nächsten Öffnungsabschnitt 44 an,
um dann über
einen Anschlagabschnitt 40 steil zum nächsten Schließabschnitt 46 abzufallen.
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Geht
man von einer Situation aus, in der sich die Nockenfolger 28 in
einem Schließabschnitt 46 der Nockenfläche 38 befinden,
und verdreht man das Verbindungselement 14 und damit die
Nockenfolger 28 relativ zum Schlauch 12 und damit
relativ zur Nockenfläche 38,
so werden die Nockenfolger 28 auf dem Weg zum Öffnungsabschnitt 44 nach
radial außen
bewegt, wodurch die zweiten Rastelemente 32 aus der Rastnut 24a herausgehoben
und somit die zweite Rastverbindung 21 gelöst wird.
Anzumerken ist in diesem Zusammenhang, dass der Öffnungsabschnitt 44 eine
Einsenkung 42 aufweist, die die Öffnungstellung zu stabilisieren
hilft. Durch diese Einsenkung 42 kann sichergestellt werden,
dass beispielsweise auch bei einer schwer zugänglichen Anschlussbuchse das
Verbindungselement 14 und der Schlauch 12 einfach,
ohne versehentliches Zurückdrehen
des Verbindungselements 14 und damit teilweises Schließen der
zweiten Rastverbindung, nach dem Öffnen der zweiten Rastverbindung
von der Anschlussbuchse abgezogen werden können. Will man die zweite Rastverbindung 21 wieder
schließen,
so braucht man das Verbindungselement 14 nur ein kurzes
Stück im
Gegenuhrzeigersinn weiterzudrehen, um die Nockenfolger 28 über den
Anschlagabschnitt 40 wieder in den Bereich eines Schließabschnitts 46 zu
bewegen.
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Nachzutragen
ist noch, dass der steile Abfall im Bereich des Anschlagabschnitts 40 den
Gegenuhrzeigersinn als Vorzugsdrehrichtung des Verbindungselements 14 vorgibt.
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Nachzutragen
ist ferner, dass in den Übergangsabschnitten 48 eine
vorbestimmte Anzahl von ratschenartigen Stufen 50 vorgesehen
sein kann, von denen in 2 lediglich zwei angedeutet
sind. Diese ratschenartigen Stufen 50 ermöglichen
es einem Benutzer in einfacher Weise festzutsellen, wie weit er
das Verbindungselement 14 bereits relativ zum Schlauch
verdreht hat. Hierzu genügt
nämlich ein
einfaches Mitzählen
der „Klicks".
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Denkbar
ist schließlich
auch noch, dass ein eine Anschlussbuchse 24 aufweisendes
Element mit dem glattzylindrischen Abschnitt 19 des Schlauchs 12 verbunden
wird, beispielsweise in diesen eingesteckt wird, um zwei oder mehrere
derartige Schläuche 12 miteinander
verbinden zu können.