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Die
Erfindung betrifft allgemein Luftleitungen zum Leiten von Verbrennungsluft
zu Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen. Spezieller betrifft
sie Schnellkupplungen für
eine solche Leitung.
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Bei
den meisten modernen Automobilen ist der Motorraum dicht mit Bauteilen
ausgefüllt,
weshalb jedes Mal, wenn routinemäßige Wartungsarbeiten
ausgeführt
werden, zahlreiche Bauteile ausgebaut und wieder eingebaut werden
müssen.
Außerdem
sind, ebenfalls infolge dieser dichten Ausfüllung, Bauteile des Lufteinlasssystems
oft über
den ganzen Motorraum verteilt. Um diese verstreuten Bauteile des
Lufteinlasssystems miteinander zu verbinden, sind Leitungen vorgesehen,
um Luft durch den gesamten Motorraum zu leiten.
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Infolge
der dichten Ausfüllung
des Motorraums müssen
diese Leitungen oft komplexe Profile aufweisen, die es ermöglichen,
sie um die anderen Bauteile herum und zwischen diesen anzuordnen. Aus
diesem Grunde werden zur Herstellung dieser Leitungen oft Kunststoffe
wie etwa Nylon verwendet, da diese Materialien die Herstellung komplexer
Formen ermöglichen
und außerdem
in hohem Grade widerstandsfähig
gegenüber
den erhöhten
Temperaturen in Motorräumen
sind. Diese Formen werden jedoch normalerweise nicht als aus einem
Stücke
bestehende Teile geformt, sondern aus Leitungsbestandteilen zusammengebaut,
da es schwierig ist, sie als ein einziges Teil zu formen.
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Infolgedessen
weisen die Bestandteile zahlreiche Verbindungsstellen auf, an denen
sie miteinander verbunden werden. Diese Verbindungsstellen müssen luftdicht
sein, um ein Entweichen von Luft zu verhindern, müssen jedoch
auch einen leichten Zusammenbau und eine leichte Zerlegung ermöglichen, wenn
Reparaturen oder regelmäßige Wartungsarbeiten
durchgeführt
werden müssen.
Schraubverbindungen oder Klemmverbindungen weisen in dieser Umgebung
mehrere Nachteile auf. Sie können
zu stark festgezogen werden, was zur Folge hat, dass die Kunststoffleitungen
sich verziehen und ermüden. Dies
kann das Entweichen von Luft zur Folge haben, was wiederum dazu
führt,
dass der Motor schlecht läuft.
Ferner erfordern diese Verbindungsstellen aufgrund der dichten Ausfüllung des
Raums unter der Motorhaube oft zusätzliche Teile wie etwa Schrauben und
Schellen, die sich während
des Zusammenbaus schwer ausrichten und festhalten lassen, was die
Gefahr erhöht,
dass sie herunterfallen und verloren gehen.
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Im
Patent EP-A-0634601 wird eine Anordnung beschrieben, die dazu dient,
Rohrleitungsteile miteinander zu verbinden.
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Daher
wird eine verbesserte Leitungskupplung benötigt, die schnell und einfach
entfernt werden kann. Ferner wird eine Kupplung benötigt, welche keine
zusätzlichen
Teile erfordert, sondern mit den Leitungen selbst aus einem Stück geformt
ist. Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine solche Leitungskupplung
bereitzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet eine Kupplung zum Verbinden von
zwei Luftleitungen, die Verbrennungsluft zu einer Verbrennungskraftmaschine
leiten, welche umfasst: eine erste zylindrische Kunststoffleitung,
die ihrerseits umfasst: einen ersten zylindrischen Grundkörper, der
eine erste Innenfläche
mit einem ersten Innendurchmesser, eine erste Außenfläche mit einem ersten Außendurchmesser, eine
Längsachse
und ein erstes offenes Ende, das im Wesentlichen zur Längsachse
senkrecht ist, aufweist, eine Vielzahl von Arretierstiften, die
sich von der Außenfläche der
Leitung aus radial nach außen erstrecken
und auf dem Umfang des zylindrischen Grundkörpers räumlich verteilt sind, eine
Vielzahl von Anschlägen,
die sich von der Außenfläche aus
radial nach außen
erstrecken; und eine zweite zylindrische Kunststoffleitung, die
ihrerseits umfasst: einen zweiten zylindrischen Grundkörper, der
einen zweiten Innendurchmesser und ein zweites Ende, das im Wesentlichen
zur Längsachse
parallel ist, aufweist, und die einen Verriegelungsring umfasst,
der mit dem zweiten zylindrischen Grundkörper aus einem Stück geformt
ist und einen Ring-Innendurchmesser,
eine Vielzahl von Schlitzen, die jeweils so gestaltet sind, dass
sie einen Arretierstift aus der Vielzahl von Arretierstiften aufnehmen
können,
und eine Vielzahl von elastischen Fingern, die so angeordnet sind,
dass sie mit der Vielzahl Anschlägen
in Eingriff kommen, aufweist, und wobei die Enden der besagten Leitungen Passflächen aufweisen,
die im Wesentlichen senkrecht zu ihren Längsachsen sind.
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Die
zweite Leitung weist Schlitze im Verriegelungsring auf, welche mit
den Arretierstiften in Eingriff kommen, und elastische Finger, die
mit den Anschlägen
in Eingriff kommen. Die Anschläge
und elastischen Finger verhindern, dass die beiden Leitungen sich
relativ zueinander in einer Richtung verdrehen können, welche es ermöglichen
würde,
dass die Arretierstifte und die Schlitze sich voneinander lösen.
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Die
Arretierstifte und die entsprechenden Finger sind vorzugsweise gleichmäßig auf
dem Umfang ihrer jeweiligen Leitungen angeordnet. Die elastischen
Finger sind vorzugsweise so angeordnet, dass sie axial von der Längsachse
der zweiten Leitung weg gebogen werden, um von den Anschlägen auf
der ersten Leitung gelöst
zu werden.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung werden für Fachleute
beim Studium der nachfolgenden Zeichnungen, der ausführlichen
Beschreibung und der beigefügten
Ansprüche
ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ABBILDUNGEN
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1 ist
eine Perspektivansicht eines Luftfiltergehäuses mit einer daran befestigten
Leitung, welche eine Leitungskupplung aufweist;
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2 ist
eine Perspektivansicht in Teil-Explosionsdarstellung
der Kupplung von 1, welche die Einzelheiten ihrer
Konstruktion zeigt und zeigt, wie sie am Luftfiltergehäuse befestigt
wird;
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3 ist
eine Perspektivansicht der Anordnung von 2, nachdem
die Leitung 12 axial in den Verriegelungsring 16 eingeschoben
worden ist;
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4 ist
eine Perspektivansicht der Anordnung von 3, nachdem
die Leitung 12 gedreht worden ist, so dass ihre Stifte
mit den Schlitzen des Verriegelungsrings und ihre Anschläge mit den
elastischen Fingern des Verriegelungsrings in Eingriff kommen;
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5 ist
eine Teil-Schnittdarstellung der Kupplung von 3,
welche die Anordnung der Passflächen
der Leitungen 12 und 14 und die elastische Dichtung
nach dem axialen Einschieben und vor dem Drehen zeigt;
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6 ist
eine Teil-Schnittdarstellung der Kupplung von 4,
welche die Anordnung der Passflächen
und die elastische Dichtung in einem zusammengedrückten Zustand
nach dem axialen Einschieben und dem Drehen zeigt;
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7 ist
eine Schnittdarstellung der Kupplung von 6 entlang
einer Schnittfläche
7-7;
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8 ist
eine Schnittdarstellung der Kupplung von 6 entlang
einer Schnittfläche
8-8;
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9 ist
eine Schnittdarstellung der Kupplung von 6 entlang
einer Schnittfläche
9-9; und
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10 ist
eine ähnliche
Schnittdarstellung wie 9, zeigt jedoch eine andere
mögliche
Anordnung einer zwischen dem Verriegelungsring und der Leitung 12 befindlichen
elastischen Dichtung.
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Bevor
wenigstens eine Ausführungsform
der Erfindung ausführlich
erläutert
wird, wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht
auf die Einzelheiten der Konstruktion und die Anordnung der Bauteile
beschränkt
ist, die in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt werden oder in
den Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung gestattet auch andere
Ausführungsformen
und kann auf verschiedene Art und Weise in die Praxis umgesetzt
oder ausgeführt
werden. Außerdem
dienen die Ausdrucksweise und die Terminologie, die hier verwendet
werden, dem Zwecke der Beschreibung und sind nicht als einschränkend zu
betrachten.
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In 1 ist
ein Luftfiltergehäuse 6 dargestellt.
Es enthält
ein Luftfilter (nicht dargestellt) zum Filtern der Verbrennungsluft
einer Verbrennungskraftmaschine. Eine Leitung 8 ist an
dem Gehäuse 6 befestigt
und erstreckt sich von diesem aus, um entweder gefilterte Luft aus
dem Gehäuse 6 abzuführen oder
dem Gehäuse 6 ungefilterte
Luft zuzuführen.
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Es
wird auf die 1 und 2 Bezug
genommen; die Leitung 8 weist eine Kupplung 10 zum Verbinden
von zwei Luftleitungs-Abschnitten 12, 14 auf.
Die Kupplung umfasst einen ersten Leitungsabschnitt 12 und
einen zweiten Leitungsabschnitt 14, die durch einen Verriegelungsring 16 miteinander verbunden
sind, welcher mit der zweiten Leitung 14 aus einem Stück geformt
ist. Beide Leitungen und der Verriegelungsring sind aus einem wärmebeständigen Kunststoff
aus einem Stück
geformt, welcher für
die Verwendung im Motorraum eines Kraftfahrzeugs geeignet ist, wie
etwa Nylon.
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Die
Kupplung ist so gestaltet, dass sie die zwei Leitungsabschnitte 12, 14 miteinander
verbinden kann, indem diese relativ zueinander verdreht werden.
Die erste Leitung 12 ist vorzugsweise zylindrisch, damit
sie sich während
des Verbindens und Lösens
der zwei Leitungsabschnitte im Inneren des Verriegelungsrings 16 drehen
kann. Analog ist der zweite Leitungsabschnitt 14 ebenfalls
vorzugsweise zylindrisch, damit er sich leichter mit dem ersten
Leitungsabschnitt 12 zusammenfügen lässt. Der Leitungsabschnitt 12 wird
zuerst, wie in 3 dargestellt, in den Verriegelungsring 16 eingeschoben,
der mit dem Leitungsabschnitt 14 aus einem Stück geformt
ist, und wird in die in 4 dargestellte Position gedreht.
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In
der gekuppelten Position von 4 greifen
Arretierstifte 18 in Schlitze im Verriegelungsring ein,
wodurch sie verhindern, dass die zwei Abschnitte in axialer Richtung
auseinander gezogen werden können,
und mehrere Anschläge 24 kommen
in Eingriff, um zu verhindern, dass die Leitungen zueinander verdreht
werden können.
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Es
wird nochmals auf 2 Bezug genommen; die Leitung 12 weist
mehrere Vorsprünge
oder Stifte 18 auf, welche als Arretierstifte wirken und
in Schlitze im Verriegelungsring eingreifen. Diese Stifte sind vorzugsweise
mit der Leitung 12 aus einem Stück geformt. Die Stifte 18 erstrecken
sich axial von der Außenfläche 20 der
Leitung 12 weg und sind vorzugsweise im gleichen Abstand
vom Ende 22 der Leitung 12 angeordnet, um dadurch
für eine
relativ konstante Haltekraft zu sorgen, wenn die Verbindung hergestellt
worden ist. Auf diese Weise definieren die Stifte gemeinsam eine
Ebene, welche im Großen
und Ganzen senkrecht zur Längsachse
der Leitung 12 ist.
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Die
Stifte 18 sind außerdem
im Wesentlichen gleichmäßig und
in gleichen Winkelabständen
auf dem Umfang der Leitung 12 verteilt. Hierdurch wird bewirkt,
dass eine eventuelle Biegebeanspruchung, die auf die Kupplung einwirkt,
gleichmäßig auf
dem Umfang des Verriegelungsrings 16 verteilt wird. Wie in
den 7 und 8 dargestellt ist, sind zum
Beispiel drei Stifte vorhanden, die in Abständen von ungefähr 120 Grad
angeordnet sind. Falls eine Kupplung mit zwei Stiften vorgesehen
würde,
so würden diese
vorzugsweise in einem Abstand von ungefähr 180 Grad angeordnet sein.
Falls eine Kupplung mit vier Stiften vorgesehen würde, so
würden
diese vorzugsweise in einem Abstand von ungefähr 90 Grad angeordnet sein,
usw.
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Wenn
die zwei Leitungsabschnitte ausgehend von der in 4 dargestellten
Position relativ zueinander verdreht würden, so würden die Stifte 18 aus
dem Eingriff mit dem Verriegelungsring 16 gelöst, und
die zwei Leitungsabschnitte würden
sich leicht auseinander ziehen lassen oder auseinander fallen. Um
dies zu verhindern, weist die Leitung 12 mehrere Anschläge 24 auf,
welche sich von der Außenfläche der
Leitung 12 aus radial nach außen erstrecken und welche zu
Verriegelungsfingern am Verriegelungsring 16 passen. Die
Anschläge 24 sind
ebenfalls mit der Leitung 12 aus einem Stück geformt,
und sie sind vorzugsweise im gleichen Abstand vom offenen Ende 22 der
Leitung 12 angeordnet. Auf diese Weise definieren sie gemeinsam
eine Ebene, welche im Großen
und Ganzen senkrecht zur Längsachse
der Leitung 12 ist.
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Die
Anschläge 24 haben
vorzugsweise einen größeren Abstand
vom Ende 22 der Leitung 12 als die Stifte 18.
Die Ebene, welche sie definieren, ist deshalb weiter vom Ende 22 entfernt
als die durch die Stifte 18 definierte Ebene. Die Anschläge 24 sind
so angeordnet, dass sie mit elastischen Fingern am Verriegelungsring
in Eingriff kommen, so dass die Anschläge und die elastischen Finger,
sobald sie sich im Eingriff befinden, verhindern, dass die beiden
Leitungen auseinander gedreht und getrennt werden können.
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Jeder
der Anschläge 24 weist
eine Abschrägung 26 auf,
die der axial äußeren Seite
zugewandt ist. Jeder der Anschläge 24 weist
außerdem
eine Verriegelungsfläche 27 auf,
welche im Wesentlichen koplanar mit der Längsachse der Leitung 12 ist.
Eine ähnliche
Fläche
ist an den Verriegelungsfingern vorgesehen, welche im Wesentlichen
koplanar mit der Längsachse
des Verriegelungsrings 16 ist.
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Wenn
die zwei Leitungsabschnitte 12, 14 miteinander
verbunden werden, kommt die Abschrägung 26 mit ihrem
zugehörigen
elastischen Finger in Eingriff und biegt diesen Finger elastisch
axial nach außen
und von der Längsachse
der Leitung 12 weg. Wenn die zwei Leitungen in ihre endgültige eingerastete
Position gedreht werden, schnappt der elastische Finger zurück in eine
entspannte Position, so dass die Verriegelungsfläche 27 der Leitung 12 und eine ähnlich angeordnete
Verriegelungsfläche
am elastischen Finger aneinander anliegen. An dieser Stelle müssen die
elastischen Finger axial nach außen gebogen werden, um ihre
Verriegelungsflächen aus
dem Eingriff zu lösen,
um den jeweiligen elastischen Finger von seinem Anschlag zu lösen. Um
diese formschlüssige
Verbindung zu gewährleisten,
sind die Passflächen
mit ihren jeweiligen Achsen koplanar. Da jedoch verschiedene Leitungsmaterialien
unterschiedliche Reibungskoeffizienten aufweisen können, sind
sie möglicherweise
nur im Wesentlichen koplanar mit ihren jeweiligen Achsen angeordnet,
um die formschlüssige
Verbindung zu gewährleisten.
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Der
Verriegelungsring 16 ist am Ende der Leitung 14 befestigt
und weist im Allgemeinen einen kreisförmigen Querschnitt auf. Er
ist vorzugsweise mit der Leitung 14 koaxial. Der Ring 16 weist
ein freies Ende 42 und ein fest angebrachtes Ende 43,
das mit dem Ende 15 der Leitung 14 aus einem Stück geformt
ist, auf. Der Verriegelungsring 16 umfasst Schlitze 28 und
elastische Finger 40, welche mit Stiften 18 bzw.
Anschlägen 24 der
Leitung 12 in Eingriff kommen.
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Der
Verriegelungsring 16 ist im Wesentlichen zylindrisch, was
es ihm ermöglicht,
an der Außenfläche der
Leitung 12 anzuliegen und sich auf dieser zu drehen. Sein
Innendurchmesser ist ein wenig größer als der Außendurchmesser
der Leitung 12, um zu ermöglichen, den Leitungsabschnitt 12 in
den Verriegelungsring 16 einzuschieben und relativ zu diesem
zu drehen, ohne dass eine unangemessene Kraft angewendet werden
muss, welche andernfalls eine Beschädigung verursachen könnte.
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Im
Verriegelungsring sind Schlitze 28 vorgesehen; diese weisen
eine Stift-Eintrittsöffnung 30,
in welche die Stifte 18 eingeführt werden, eine Endwand 32 und
eine Sicherungswand 34 auf. Die Schlitze 28 sind
vorzugsweise nicht gerade, sondern biegen in eine Umfangsrichtung
ab, wenn man sich von der Eintrittsöffnung 30 zur Endwand 32 in
ihnen entlang bewegt. Dies ermöglicht
es, die Stifte 18 einzuführen, indem man die Leitung 12 axial
in Richtung des Verriegelungsrings 16 bewegt und die Leitung 12 um
ihre Längsachse dreht,
bis die Stifte 18 an den Endwänden 32 der Schlitze 28 anliegen.
Diese Anordnung der Wände
ist aus den 5 und 6 am besten
ersichtlich.
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Jeder
der Schlitze 28 weist eine Sicherungswand 34 auf,
welche an die Stifte 18 anstößt, wenn diese vollständig in
die Schlitze eingeführt
worden sind. Die Sicherungswände
verhindern, dass die Leitung 12 in axialer Richtung herausgezogen
werden kann, ohne dass sie zuvor gedreht wurde. Diese Sicherungswände sind
im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse
des Verriegelungsrings 16 angeordnet. Diese Orthogonalität ist ausreichend,
um einen beständigen
Luftverschluss zwischen dem Ende 22 der Leitung 12 und
der elastischen Dichtung 38, welche in der gekuppelten
Position am Ende 22 anliegt, zu gewährleisten. Die Orthogonalität der Sicherungswand 34 kann
in Abhängigkeit
von der Elastizität
der Dichtung 38 bei verschiedenen Anwendungen unterschiedlich
sein.
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Vom
freien Ende 42 aus erstrecken sich mehrere Verriegelungsfinger 40,
um mit Anschlägen 24 in
Eingriff zu kommen. Sie weisen jeweils eine Abschrägung 44 auf,
welche mit einer Abschrägung 26 an
der Leitung 12 in Eingriff kommt. Wenn die Abschrägungen 44 und 26 beim
Zusammenbau in Eingriff kommen, werden die Finger 40 nach
außen
gebogen, von der Längsachse
des Verriegelungsrings 16 weg, bis sie das obere Ende der
Abschrägung
erreichen; wenn dies geschehen ist, schnappt die Fläche 45 der
Verriegelungsfinger hinter der Fläche 27 der Leitung 12 nach
unten, wie aus den 2 und 8 am besten
ersichtlich ist. Hierdurch werden die zwei Leitungen miteinander
verriegelt, und eine Drehung derselben relativ zueinander wird verhindert, bis
die Verriegelungsfinger 16 von der Leitung 12 weg
gebogen werden und die Flächen 45, 27 voneinander
gelöst
werden.
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Der
Leitungsabschnitt 14 ist am Ende 43 des Verriegelungsrings 16 befestigt.
Die Leitung 14 ist vorzugsweise aus Nylon hergestellt und
wird mit dem Verriegelungsring 16 aus einem Stück, gleichzeitig und
aus demselben Material geformt. Der Leitungsabschnitt 14 hat
einen kleineren Durchmesser als der Verriegelungsring 16,
wobei er vorzugsweise denselben Innendurchmesser aufweist wie der
Leitungsabschnitt 12. Dieser gemeinsame Innendurchmesser sorgt
für einen
gleichmäßigen Luftstrom
durch die Leitungsabschnitte, obwohl eine Verbindungsstelle vorhanden
ist, an der sie gekuppelt sind.
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Wie
aus den 2, 5 und 6 am besten
ersichtlich ist, ist eine elastische Dichtung 38 zwischen
dem Ende 22 des Leitungsabschnitts 12 und dem
Ende 15 des Leitungsabschnitts 14 angeordnet.
Diese Dichtung reduziert den Luftaustritt aus der Kupplung und ist
insbesondere bei Anordnungen von Vorteil, bei denen die Leitungen
und der Verriegelungsring aus Kunststoff geformt sind. Da es schwierig
ist, Kunststoffteile präzise
herzustellen, stellt das Vorsehen einer separaten elastischen Dichtung
sicher, dass der Luftaustritt auf ein Minimum begrenzt wird. Die
Enden 22 und 15 definieren Passflächen, welche
im Wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen der Leitungen 12 und 14 sind.
Im Ende 15 der Leitung 14 ist eine Nut 48 vorgesehen,
um die elastische Dichtung 38 zu stützen, wenn sie zusammengepresst
wird, und im zu verhindern, dass sie in den Weg des Luftstroms hinausspringt,
wenn sie zusammengepresst wird. Diese Anordnung sorgt für ein vollständiges Zusammenpressen
der Dichtung 38. Wenn die Leitung 12 zunächst in
den Verriegelungsring 16 eingeschoben wird, wird die Dichtung 38 nicht zusammengepresst,
wie in 5 dargestellt. Wenn die zwei Leitungsabschnitte
relativ zueinander verdreht werden, bewirkt die Richtung der Sicherungswand 34,
welche am Stift 18 anliegt, dass die Leitung 12 weiter
in den Verriegelungsring 16 hineingezogen wird 30. Die
Kraft, die von der Sicherungswand 34 während der Drehung auf den Stift 18 ausgeübt wird, drückt die
elastische Dichtung 38 zwischen den Enden 22 und 15 zusammen
und sorgt dadurch für
eine im Wesentlichen luftdichte Abdichtung.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
kann eine elastische Dichtung 38A zwischen der äußeren Umfangsfläche der
Leitung 12 und einer inneren Umfangsfläche des Verriegelungsrings 16 angeordnet werden.
Wie in 10 dargestellt ist, ist eine
elastische Dichtung 38A in einer Ringnut 50 angeordnet, welche
sich an der Innenfläche
des Verriegelungsrings 16 befindet. Diese Nut hält die elastische
Dichtung 38A, wenn die Leitungen getrennt werden. Stattdessen
kann auch eine Ringnut an der Außenfläche des Leitungsabschnitts 12 in
einer im Wesentlichen gleichen axialen Position vorgesehen werden.