DE3502424C2 - - Google Patents

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DE3502424C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitungskupplung, ins­ bes. für Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, zur lösbaren Ver­ bindung von Kältemittel führenden Leitungen, mit zwei insbes. aus Metall bestehenden ineinandersteckbaren Leitungsrohren, zwischen denen eine oder mehrere O-ringförmige Dichtungen vor­ gesehen sind, wobei die Leitungsrohre jeweils mit einer sich etwa radial nach außen erstreckenden Aufbördelung, Wulst o. dgl. versehen sind, und mit einer Einrichtung zum Fixieren der beiden Leitungsrohre ineinander.
Eine Leitungskupplung der beschriebenen Art ist aus der US- PS 44 01 326 bekannt. Dabei werden zwei Leitungsrohre aus Rohrabschnitten eingesetzt, die gleichen Durchmesser aufweisen, wobei das Ende des einen Rohrabschnitts entsprechend geweitet ist. Das aufgeweitete Rohrende endet in einer sich etwa in 45°-Richtung zu der Rohrachse erstreckenden Aufbördelung. Das andere Leitungsrohr besitzt in seinem Endbereich zwei einge­ formte umlaufende Nuten, in denen jeweils ein O-Ring angeordnet ist. Weiterhin weist dieses Leitungsrohr zwei im Abstand von­ einander angeordnete Wulste auf, die nach außen überstehen und zwischen denen ein kragenförmiger oder käfigartiger Ring angeordnet ist. Das nach außen abstehende Ende dieses Rings ist um etwa 140° in Richtung auf das andere Rohrende umgebogen und nimmt in der somit geschaffenen Ausnehmung eine gewendelte Ringfeder auf. Beim Ineinanderstecken der beiden Leitungsrohre übergreift die Ringfeder die Aufbördelung des im Endbereich aufgeweiteten Leitungsrohres federnd nachgiebig. Diese bekannte Kupplung für die Verbindung von Kältemittel führenden Lei­ tungen weist eine Reihe von Nachteilen auf. Es ist keine Verdrehsicherung zwischen den beiden Leitungsrohren vorgesehen, so daß sich die Leitungsrohre, insbesondere bei den am Fahrzeug auftretenden Stößen und Vibrationen gegeneinander verdrehen kön­ nen. Dabei tritt Reibung zwischen der gewendelten Ringfeder aus Stahl und der Umbördelung des aufgeweiteten Leitungsrohres aus Aluminium auf, so daß diese Umbördelung beschädigt werden kann. Damit wird die axiale Haltekraft beeinträchtigt und es besteht die Gefahr, daß sich die Kältemittelkupplung von selbst löst. Weiterhin treten bei dieser Kupplung Teile aus Aluminium und Teile aus Stahl direkt miteinander in Berührung, so daß an diesen Stellen Kontaktkorrosion auftreten kann. Diese Korrosion sowie die im Kraftfahrzeug übliche Verschmutzung führt dazu, daß sich die Kupplung kaum mehr lösen läßt, wenn dies für Reparatur- und Wartungszwecke erforderlich ist.
Aus der FR-PS 14 19 014 ist eine Einrichtung zum Verbinden von Teilen von Laborgeräten bekannt, wobei ein Leitungsrohr in ein anderes Leitungsrohr eingeführt wird. Beide Endbereiche dieser Leitungsrohre sind mit je einer radial nach außen sich er­ streckenden Wulst versehen. Zwischen diese beiden Wulste wird ein Dichtring eingebracht, der durch eine tangential über die Wulste aufschiebbare Klemme axial zusammengepreßt und damit gespannt wird. Bei der Verbindung von Laborgeräten bzw. Rohren im Labor läßt sich eine solche Einrichtung ohne weiteres hand­ haben, obwohl die Richtung des Zusammenpressens der Dichtung einerseits und die Richtung zum Aufschieben der Einrichtung zum Fixieren der beiden Leitungsrohre nicht übereinstimmen, sondern in einem Winkel von 90° zueinander liegen. Die einge­ setzte Klemme federt auch in axialer Richtung, jedoch wird keine Verdrehsicherung der Rohrenden gegeneinander erreicht.
Aus der US-PS 43 32 402 ist ein Rohranschluß bekannt, bei dem ein Rohrende in ein anderes Rohrende, welches einen größeren Durchmesser aufweist, eingeschoben wird. Zwischen die beiden Rohrenden gelangt ein Dichtring, der aufgrund der gegebenen geometrischen Verhältnisse radial gepreßt wird und somit seine Dichtfunktion erfüllt. Das eingeschobene Rohrende ist mit einem sich radial nach außen erstreckenden Wulst versehen, während das aufnehmende Rohrende mit einem eine Hinterschneidung bildenden Ab­ satz versehen ist. Zwischen diesen beiden Rohrenden kann auf diese Weise ein mehrfach über den Umfang verteilt axial ge­ schlitzter Ring aufgesetzt werden, der ein axiales Herausziehen des eingeschobenen Rohrendes aus dem aufnehmenden Rohrende verhindert. Auch damit wird jedoch keine Verdrehsiche­ rung erzielt.
Weiterhin sind für die Verbindung in Leitungen, die Kältemittel führen, Rohrverschraubungen bekannt. Das eine Teil dieser Kupp­ lung besteht aus einem Drehteil, welches auf das eine Rohrende aufgelötet wird. Dieses Drehteil weist eine Schlüsselfläche auf und trägt auf seinem inneren Umfang eine umlaufende Nut zur Aufnahme eines O-Rings. Das andere Teil der Kupplung wird an dem Rohrende selbst gebildet, und zwar durch eine um ein gewisses Maß vom freien Ende entfernt angeordnete Aufbörde­ lung, Wulst o. dgl. Eine Überwurfmutter hintergreift diese Auf­ bördelung und arbeitet mit einem Gewinde an dem Drehteil des anderen Leitungsrohres zusammen. Auch die Überwurfmutter be­ sitzt eine Schlüsselfläche, so daß ein solche Rohrverschrau­ bung damit gut handhabbar ist, wenn ausreichend Platz erfor­ derlich ist. Insbesondere im Einbau in Kraftfahrzeugen ist dies jedoch oft nicht der Fall. Die Montage ist insofern umständlich, als zwei Schraubenschlüssel eingesetzt werden müssen und die Teile nur durch relative Drehung zueinander angezogen werden können. Es handelt sich also nicht um eine montagefreundliche Steckkupplung. Eine Robotermontage ist kaum möglich. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leitungs­ kupplung für Kältemittel führende Leitungsrohre zu schaffen, die auch bei beeng­ ten Einbauverhältnissen einfach montierbar ist. Die Kupplung soll eine Verdrehsicherung aufweisen, damit die am Kraftfahr­ zeug üblicherweise auftretenden Stöße und Schwingungen nicht mehr zu einer Relativbewegung der Kupplungsteile zueinander mit der damit verbundenen Reibung und dem Abrieb führen können.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen den beiden Aufbördelungen, Wulsten o. dgl. ein axial federndes Drehsicherungselement vorgesehen ist, und daß die Einrichtung zum Fixieren der beiden Leitungsrohre einen die beiden Aufbör­ delungen, Wulste o. dgl. übergreifenden, durch axiales Ver­ schieben in Spannstellung bringbaren Spannring aufweist, der das Drehsicherungselement axial verspannt. Es wird also ein federndes Drehsicherungselement vorgeschlagen, welches zwischen den beiden Aufbördelungen an den beiden Leitungsrohren in axialer Richtung federt. Diese Axialkraft wird durch den axial wirken­ den Spannring andererseits aufgenommen. Das axial federnde Drehsicherungselement stellt zusätzlich eine Verdrehsicherung zwischen den Teilen dar, die ausreicht, um Relativbewegungen bei den üblicherweise auftretenden Schwingungen und Stößen, wie sie bei einem Kraftfahrzeug auftreten, zu vermeiden. Die Verdreh­ sicherung besitzt den besonderen Vorteil, daß sie in jeder Rela­ tivlage der Teile zueinander wirksam ist; es handelt sich so­ mit um eine stufenlos wirkende Verdrehsicherung. Die neue Kupplung ist eine echte Steckkupplung, bei der die Teile durch eine aufeinanderzu gerichtete Bewegung miteinander in Wirkverbindung treten. Eine Robotermontage ist somit möglich. Der Außendurchmesser der Kupplung ist durch den sich im wesentlichen axial erstreckenden Spannring vergleichsweise klein, so daß die Kupplung auch bei beengten Einbauverhältnissen anwendbar ist. Die Einzelteile der Kupplung sind auch so aufgebaut, daß sie ganz oder zum bei weitem überwiegenden Teil aus Aluminiumtei­ len - neben den für die Dichtung erforderlichen Gummi- oder Kunst­ stoffteilen - hergestellt werden kann, so daß auch keine Kontakt­ korrosion auftritt.
Das Drehsicherungselement kann als Schraubenfeder ausgebildet sein, weil es an sich keine Dichtfunktion aufweisen muß. Diese Dichtfunktion wird durch die O-ringförmigen Dichtungen erfüllt. Wenn jedoch das axial federnde Drehsicherungselement aus einem Gummiring besteht, dann kann dieser Gummiring eine Doppelfunk­ tion erfüllen. Er stellt einmal eine Verdrehsicherung dar und kann zum anderen für Dichtzwecke herangezogen werden. In bei­ den Fällen ist eine sinnvolle Anordnung der Teile aus Gummi oder Kunststoff möglich, so daß hierdurch die beiden Leitungs­ rohre galvanisch voneinander getrennt werden. Die neue Kupplung läßt sich auch trotz Verschmutzung vergleichs­ weise leicht öffnen, weil der Spannring entweder radial nach außen öffnet oder aber so geformt ist, daß eine Verschmutzung an den die Öffnung behindernden Stellen kaum eintreten kann. Ein weiterer Vorteil der Kupplung besteht darin, daß durch die zwischengeschalteten Elemente aus Gummi bzw. Kunststoff eine Geräuscheübertragung von einem Leitungsrohr auf das andere Leitungsrohr behindert wird. Zusätzlich zu der kraft­ schlüssigen Verdrehsicherung kann auch noch eine formschlüssige Verdrehsicherung Anwendung finden, wo dies möglich ist oder er­ forderlich gehalten wird. Eine formschlüssige Verdrehsicherung kann beispielsweise durch eine korrespondierende, radiale Aus­ sickung an den beiden Leitungsrohren gebildet sein.
Der Spannring kann axial mehrfach über den Umfang geschlitzt ausgebildet sein, so daß hierdurch radial nach außen auffedernde Arme entstehen, die beim Stecken die Aufbördelung, den Wulst o. dgl. leicht und sicher übergreifen können. Die radiale Beweglich­ keit ist damit gegeben. Zusätzlich ist es möglich, daß der ge­ schlitzte Spannring durch einen federnden Ring gesichert ist. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die an dem Spannring gebil­ deten Arme vergleichsweise leicht auffedern können.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der Spannring einerseits und die Aufbördelung, Wulst o. dgl. am anderen Lei­ tungsrohr radial so unterteilt und einander hintergreifend ausgebildet sind, daß sie bajonettartig miteinander verbindbar sind, so daß durch eine kombinierte Steck- und Drehbewegung die Kupplungsteile miteinander in Wirkverbindung treten. Auch dabei stellt das axial federnde Drehsicherungselement wiederum die Verdrehsicherung dar.
Es ist auch möglich, daß der Spannring aus zwei axial inein­ andersteckbaren Teilen gebildet ist, deren übergrei­ fender Teil radial federnde Umfangsbereiche aufweist und die beiden Teile des Spannrings über zahnartige Rastnocken miteinander verbunden sind. Eine solche Kupplung läßt sich durch eine rein axial gerichtete Bewegung schließen, während zum Öffnen ein radiales Auffedern der federnden Umfangsbereiche erforderlich ist. Wenn die zahnartigen Rastnocken sich an den beiden Teilen des Spann­ rings jeweils nur über einen Teil des Umfangs erstrecken, der insgesamt kleiner als 180° ist, ist eine leichte Öffnung der Kupplung möglich, und zwar durch eine kombinierte Dreh-Zieh­ bewegung.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen weiter beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Kupplung,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Kupplung,
Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Spannrings der Kupplung gemäß Fig. 2,
Fig. 5 eine Ansicht des Spannrings nach Fig. 4,
Fig. 6 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform der Kupplung,
Fig. 7 einen Schnitt durch den einen Teil des Spannrings der Ausführungsform gemäß Fig. 6 in stark vergrößernder Darstellung,
Fig. 8 eine Ansicht des Teils gemäß Fig. 7,
Fig. 9 einen Schnitt des anderen Teils des Spannrings in stark vergrößernder Darstellung und
Fig. 10 eine Ansicht gemäß Fig. 9.
Die in Fig. 1 dargestellte Kupplung weist die beiden Leitungsrohre 1 und 2 bzw. Rohrabschnitte auf, die inein­ andergesteckt werden. Das Leitungsrohr 1 besitzt zu diesem Zweck einen aufgeweiteten Endbereich 3, während das Leitungsrohr 2 einen nippelartigen Endbereich 4 besitzt, die ineinander steck­ bar ausgebildet sind. Der nippelartige Endbereich 4 trägt zwei umlaufende Nuten 5, in denen jeweils eine O-ringförmige Dichtung 6 angeordnet ist. Diese beiden Dichtungen 6 erbringen die hydraulische Dichtung, d. h. verhindern einen Austritt des Kältemittels aus der Kupplung in die Atmosphäre.
Am freien Ende des mit dem aufgeweiteten Endbereich 3 versehenen Leitungsrohres 1 ist eine Aufwölbung, Wulst o. dgl. 7 angeformt, die umlaufend ausgebildet ist. Auch das andere Leitungsrohr 2 besitzt eine Aufwölbung, Wulst o. dgl. 8, die jedoch mit ent­ sprechendem Abstand vom freien Ende des nippelartigen Endbe­ reichs 4 vorgesehen ist. Zwischen den beiden Aufwölbungen, Wul­ sten o. dgl. 7, 8 ist ein federndes Drehsicherungselement 9, hier in Form eines Gummirings vorgesehen, welches axial gespannt wird und damit nicht nur eine Dichtung gegen das Eindringen von Staub und Schmutz in die Kupplungsteile von außen bildet, sondern gleichzeitig eine Verdrehsicherung zwischen den beiden Leitungs­ rohren 1 und 2 darstellt. Das federnde Drehsicherungselement 9 und die beiden Aufwölbungen, Wulste o. dgl. 7 und 8 werden von einem durch axiales Verschieben in Spannstellung bringbaren Spannring 10 übergriffen, der so gestaltet ist, daß er einerseits das Drehsicherungselement axial verspannt und andererseits einen möglichst kleinen Außendurchmesser aufweist, damit die Kupplung auch bei beengten Einbauverhältnissen anwendbar ist. Der Spannring 10 besitzt einen ringförmigen Grundkörper 11, der auf das Leitungsrohr 2 aufgeschoben ist und sich an der Aufwölbung, Wulst o. dgl. anlegt. Von diesem Grundkörper 11 stehen eine Anzahl Arme 12 axial ab, die durch Schlitze 13 voneinander getrennt sind. Es können beispielsweise vier Schlitze 13 über den Umfang verteilt vorgesehen sein. Die Arme 12 kön­ nen radial nach außen auffedern, so daß ein Rastnocken 14 über die Aufwölbung, Wulst o. dgl. 7 hinwegschnappen kann. Der Rastnocken 14 ist mit einer Gleitfläche 15 versehen, die schräg ansteigend vorgesehen ist, so daß das radiale Auffedern der Arme 12 beim Ineinanderstecken der Teile durch die axiale Bewegung selbst hervorgerufen wird. Zu Sicherungszwecken kann im Bereich der Arme 12 bzw. der Rastnocken 14 noch ein federnder Ring 16 angeordnet sein. Dies empfiehlt sich, wenn der Spannring 10 als Kunststoffteil ausgebildet ist und die Arme 12 relativ leicht auffedern. Der federnde Ring 16 ist jedoch nicht in allen Fällen erforderlich. Der Spannring 10, die Aufwölbungen, Wulste o. dgl. 7, 8 sowie die Breite des federnden Drehsicherungselements 9 sind derart dimensioniert bzw. aufeinander abgestimmt, daß in der gekuppelten Stellung wie in Fig. 1 dargestellt das federnde Drehsicherungselement ent­ sprechend axial zusammengepreßt gehalten ist.
Die Montage der Kupplung ist sehr einfach und kann auch durch einen Roboter durchgeführt werden. Die Teile werden durch eine reine axiale Steckbewegung ineinandergefügt bis die Arme 12 des Spannrings 10 mit den Rastnocken 14 hinter der Aufwölbung, Wulst o. dgl. 7 überschnappen.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bis 5 ist an sich ähn­ lich ausgebildet, wobei für gleiche oder analoge Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet sind. Das federnde Drehsiche­ rungselement 9 besteht hier aus einer Schraubenfeder. Die Aufwölbung 7 am freien Ende des aufgeweiteten Endbereichs 3 des Leitungsrohres 1 ist gemäß Fig. 3 ausgebildet, d. h. nach dem Anstauchen der Aufwölbung 7 ist diese zunächst mit zwei parallel geführten Schnitten 17 entsprechend verkleinert. Um 90° versetzt dazu ist die Auf­ wölbung, Wulst o. dgl. 7 mit einer Abfräsung 18 versehen, die von einem Teil des Spannrings 10 in der gekuppelten Stellung hintergriffen wird. Die Ausbildung des Spannrings 10 ist aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich. Der Grundkörper 11 des Spann­ rings 10 besitzt Nutbereiche 19 hinter einer Rastfläche 20. Der Spannring 10 ist quer zu seiner Achse 21 von einem brei­ ten Schlitz 22 durchzogen. Dies gestattet in Verbindung mit der Ausbildung der Aufwölbung, Wulst o. dgl. 7 gemäß Fig. 3 das Ineinanderstrecken der Teile in entsprechender Relativ­ lage. Nachdem die Abfräsungen 18 bzw. die durch die Abfräsungen 18 stehengebliebenen Teile der Aufwölbung 7 in den Spannring eingetreten sind, wird der Spannring 10 gegenüber der Auf­ wölbung 7 um 90° verdreht, so daß die Abfräsungen 18 hinter den Rastflächen 20 in den Nutbereichen 19 zur Anlage kommen. Das federnde Drehsicherungselement 9 ist dabei axial belastet, d. h. zusammengedrückt und stellt auch hier die Verdrehsiche­ rung zwischen den Teilen und den Leitungsrohren 1 und 2 dar.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 bis 10 ist hinsichtlich der Leitungsrohre 1 und 2 ähnlich gestaltet wie die vorangehenden Ausführungsbeispiele. Lediglich der Spannring 10 ist hier ge­ teilt ausgebildet und besteht aus den Teilen 23 und 24. Der Teil 23 ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Er besitzt, ver­ teilt auf vier Umfangsbereiche zahnartige Rastnocken 25 und zwischen diesen angeordnete Freiräume 26. Das andere Teil 24 ist gemäß der Darstellung in den Fig. 9 und 10 ausgebildet. Auch hier zahnartige Rastnocken 27 auf gewisse Umfangsbereiche verteilt angeordnet, zwischen denen wiederum Freiräume 28 vorgesehen sind. Die beiden Teile 23 und 24 werden vorzugs­ weise als Kunststoffspritzteile ausgebildet. Das Teil 23 ge­ stattet das Auffedern im Bereich der Rastnocken 25 in ent­ sprechender Weise. Es ist somit ersichtlich, daß die Teile 23 und 24 durch axiales Aufschieben aufeinander in der richtigen Relativlage so gekuppelt werden können, daß die Rastnocken 25 und 27 miteinander in Wirkverbindung treten. Hierdurch wird auch das federnde Drehsicherungselement 9, welches hier als Kunststoff- oder Gummiring ausgebildet sein kann, axial zu­ sammengepreßt. Ein Lösen der Kupplung erfolgt durch Drehung der Teile 23 und 24 und 45° zueinander und durch nachfolgendes Auseinanderziehen.

Claims (8)

1. Leitungskupplung, insbesondere für Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, zur lösbaren Verbindung von Kältemittel führenden Leitungen, mit zwei insbesondere aus Metall bestehenden ineinandersteckbaren Leitungsrohren, zwischen denen ein oder mehrere O-ringförmige Dichtungen vorge­ sehen sind, wobei die Leitungsrohre jeweils mit einer sich etwa radial nach außen erstreckenden Aufbördelung, Wulst o. dgl. versehen sind, und mit einer Einrichtung zum Fixieren der beiden Leitungsrohre ineinander, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Aufbördelungen, Wulsten o. dgl. (7, 8) ein axial federndes Drehsiche­ rungselement (9) vorgesehen ist, und daß die Einrichtung zum Fixieren der beiden Leitungsrohre (1, 2) einen die beiden Aufbördelungen, Wulste o. dgl. (7, 8) übergrei­ fenden, durch axiales Verschieben in Spannstellung bring­ baren Spannring (10) aufweist, der das Drehsicherungs­ element axial verspannt.
2. Leitungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Drehsicherungselement (9) als Schraubenfeder ausgebildet ist.
3. Leitungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Drehsicherungselement (9) aus einem Gummiring besteht.
4. Leitungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spannring (10) axial mehrfach über den Umfang geschlitzt ist und somit radial beweglich ausgebildet ist.
5. Leitungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der geschlitzte Spannring (10) zusätzlich durch einen federnden Ring (16) gesichert ist.
6. Leitungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spannring einerseits und die Auf­ bördelung, Wulst o. dgl. (7) am anderen Leitungsrohr (1) radial so unterteilt und einander hintergreifend ausgebildet sind, daß sie bajonettartig miteinander verbindbar sind.
7. Leitungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spannring (10) aus zwei axial inein­ andersteckbaren Teilen (23, 24) gebildet ist, deren übergreifender Teil (23) radial federnde Umfangsbereiche aufweist und die beiden Teile (23, 24) des Spannrings (10) über zahnartige Rastnocken (25, 27) miteinander verbunden sind.
8. Leitungskupplung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zahnartigen Rastnocken (25, 27) an den beiden Teilen (23, 24) des Spannrings (10) sich jeweils nur über einen Teil des Umfangs erstrecken, der insgesamt kleiner als 180° ist.
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