DE60022725T2

DE60022725T2 - Schnellkupplung für Hochdruck und Montageverfahren

Info

Publication number: DE60022725T2
Application number: DE60022725T
Authority: DE
Inventors: Daniel H. Walker; Lyle D. Tincknell
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: EP1106897B1; DE60022725D1; US6378908B1; JP2001200973A; EP1106897A1; JP3842547B2

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein in Fluidleitungssystemen verwendete Hochdruck-Schnellkupplungen.
Beschreibung des Standes der Technik:
Schnapp- oder Schnellkupplungen haben sich in vielen Einsatzbereichen als nützlich erwiesen. Insbesondere werden sie häufig verwendet, um fluidführende Leitungen in Kraftfahrzeug- und Industrieanwendungen zu verbinden. Derartige Kupplungen erfreuen sich allgemeiner Akzeptanz, da sie typischerweise in einer einzigen einachsigen Bewegung geschlossen werden können, was die automatisierte Montage erleichtert, und einfache Konstruktionen mit sich bringen, die relativ preiswert zu produzieren sind.
Ein weiterer Vorteil von Schnellkupplungsfittings ist, dass sie eine wirksame Abdichtung bei der Handhabung von flüchtigen oder gefährlichen Fluiden, wie z. B. Benzin, bieten, während sie eine einfache Demontage und Neumontage bei der Reparatur eines Leitungssystems erlauben.
Bei Anwendungen, bei welchen gefährliches Material durch ein Fitting fließt, beispielsweise in Fahrzeugbremsleitungen, ist es von wesentlicher Bedeutung, das unabsichtliche Lösen der Schnellkupplung zu verhindern. Demgemäß ist eine Spezifikation mit einer relativ hohen axialen Zugfestigkeit erforderlich. Ferner sind niedrige Einsteckkräfte nötig.
Gegenwärtig werden für viele Hochdruckanwendungen, wie z. B. Bremsleitungen, Gewindefittings als Verbindungseinrichtungen verwendet. Wenn Sie nicht exakt fluchtend ausgerichtet werden, kann ein fehlerhaftes Ineinanderschrauben die Folge sein. Wenn ein übermäßiges Drehmoment angelegt wird, kann ein Überdrehen des Gewindes stattfinden. Als Folge des nicht exakten Ineinanderschraubens oder Überdrehens wird das Gewinde zerstört und die Fittings müssen verschrottet und ausgetauscht werden.
In gegenwärtigen Antiblockier-Bremssystemen werden die Bremsleitungen während des Montageprozesses des Fahrzeugs mit einem Bremsverteiler oder Verbindungsstück verbunden. Die Gewindeanschlüsse nach dem Stand der Technik sind dicht aneinander angeordnet, was die Montagezeit sowie den Arbeitsaufwand und die Fehlermöglichkeiten erhöht.
Ein weiterer, für Hochdruck-Schnellkupplungen nach dem Stand der Technik typischer Nachteil ist, dass sie mit einem zugehörigen Rohr zusammengebaut und als einzelne Baugruppe an den endgültigen Bestimmungsort geschickt werden müssen. Dieser Transport ist teuer und setzt die Kupplungen der Gefahr der Beschädigung durch fehlerhafte Handhabung aus.
Das US-Patent 5,7118,459 beschreibt eine Hochdruck-Schnellkupplung insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit Bremsleitungen eines Fahrzeugs, die ein Gehäuse hat, das selektiv eine Rohrhaltekappe mit einer Halteeinrichtung, wie z. B. eine geschlossene Schraubenfeder oder einen Federring aufnimmt, um eine niedrige Einsteckkraft, jedoch hohe Abziehkräfte zu ermöglichen. Ein Lösewerkzeug ist erforderlich, um den Federring von Einrastabsätzen der Kappe zu befreien, indem es in eine Gehäusenut eingeführt wird.
Es ist daher wünschenswert, eine Schnellkupplung für Hochdrucksystemanwendungen zu schaffen, die die rasche und einfache Montage der Schnellkupplung erleichtert. Ferner ist es wünschenswert, eine Hochdruck-Schnellkupplung zu schaffen, bei der die Wahrscheinlichkeit der vorhandenen Probleme, die bei Konstruktionen von Hochdruck-Schnellkupplungen nach dem Stand der Technik auftreten, eliminiert und/oder reduziert ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist eine Hochdruck-Schnellkupplung gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Montage einer Schnellkupplung gemäß Anspruch 6, die zur Verbindung von Fluidleitungen oder Elementen in einem Hochdruck-Fluidsystem verwendbar sind.
Der Ansatzring kann an dem Spulenkörper durch Einrichtungen montiert sein, die an dem Ansatzring und dem Spulenkörper angeordnet sind. Vorzugs weise weisen derartige Einrichtungen einen Vorsprung und eine Nut auf, die ineinander eingreifen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine weitere Nut in dem ersten Kupplungsstück gebildet, die sich zur Bohrung in dem ersten Kupplungsstück öffnet. Mindestens eines der Dichtelemente hat einen radial nach außen verlaufenden Flansch, der in eine weitere Nut eingreift, um das Dichtelement in einer festgelegten Position innerhalb der Bohrung und des ersten Kupplungsstücks zu montieren.
Vorzugsweise weist das Dichtelement eine elastische Dichtung und Hutdichtelemente auf.
Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung definiert ferner den Schritt der Einschnappmontage des Spulenkörpers in dem Gehäuse in der Weise, dass er den Schritt des Versehens des Spulenkörpers mit einer nach außen konisch verlaufenden Oberfläche zum Erweitern des Halterings von einem Nenndurchmesser auf einen erweiterten Durchmesser während des Einführens des Spulenkörpers durch den Haltering enthält, um es dem Haltering zu erlauben, hinter einem Ende des Spulenkörpers nach dem vollständigen Einführen des Spulenkörpers in die Bohrung in dem Gehäuse einzuschnappen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält der Schritt der Vormontage der Dichtung und des Halterings in der Bohrung in dem Gehäuse die Schritte:
Montieren des Halterings in einer konischen Buchse, die nach innen konisch verlaufende Seitenwände hat, die von einem ersten Ende, in welchem der Haltering anfänglich montiert wird, zu einem gegenüberliegenden zweiten Ende konvergieren;
Vorsehen eines länglichen Schiebestößels;
Montieren eines Halteansatzes über einem Ende des Schiebestößels, welcher Halteansatz einen ringförmigen Flansch mit einem Innendurchmesser hat, der gleich einem Durchmesser des zweiten Endes der Buchse ist;
Drücken des Halterings von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende der Buchse, um den Haltering zusammenzudrücken, während der Haltering und der Schiebestößel relativ zueinander verschoben werden, um den Haltering zusammengepresst um den Schiebestößel zu montieren;
Montieren des einen Dichtelements auf dem Schiebestößel von dem Haltering beabstandet;
Einschieben des Schiebestößels in die Bohrung in dem Gehäuse;
Befestigen des einen Dichtelements in einer vorbestimmten Position innerhalb der Bohrung in dem Gehäuse;
In Eingriff bringen des Halterings in einer ringförmigen Nut, die sich zu der Bohrung in dem Gehäuse öffnet, wobei der Haltering aus einem zusammengedrückten Zustand radial nach außen expandiert; und
Lösen des Schiebestößels von dem Dichtelement und dem in der Bohrung in dem Gehäuse montierten Haltering.
Vorzugsweise enthält das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ferner das Montieren einer zweiten Dichtung in der Nähe der ersten Dichtung.
Die gemäß vorliegender Erfindung konstruierte Schnellkupplung löst viele der Probleme, die bei früher entwickelten Schnellkupplungen zur Verwendung in Fluidsystemen, insbesondere Hochdruck-Schnellkupplungen, aufgetreten sind. Die erfindungsgemäße Schnellkupplung bietet eine niedrige Einsteckkraft, festen Halt bei Betriebsdruck, die Möglichkeit des einfachen Lösens zur Wartung sowie die Möglichkeit, die Schnellkupplung von dem ursprünglichen Hersteller zum Endbenutzer ohne Beschädigung der verschiedenen Schnellkupplungselemente zu transportieren.
Der einzigartige Schritt, die Dichtelemente und den Haltering innerhalb der Bohrung und des Gehäuses vorzumontieren, verhindert die Beschädigung dieser Bauteile, die früher auf der äußeren Oberfläche des Spulenkörpers montiert zum Verwendungsort transportiert wurden. Die vorliegende Erfindung verhindert in einzigartiger Weise die Beschädigung an dem Dichtelement und dem Haltering sowie jeden unbeabsichtigten Verlust oder das Trennen des Dichtelements und des Halterings von der Schnellkupplung.
Die Schnellkupplung gemäß vorliegender Erfindung ist auch in einem Einschnapp-Kupplungsstück zwischen dem Spulenkörper und dem weiblichen Kupplungsstück mit niedriger Einsteckkraft leicht zu verbinden. Die einzigartige Zentrierung des Halterings um eine durch den Spulenkörper verlaufende Längsachse zentriert die Haltekräfte auf dem Spulenkörper und bietet eine vollständige 360°-Scherfläche um den Spulenkörper, sodass der Spulenkörper innerhalb des weiblichen Kupplungsstücks festgehalten ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die verschiedenen Merkmale, Vorteile und weiteren Verwendungen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung und Zeichnung besser deutlich.
1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Bauteile einer Hochdruck-Schnellkupplung gemäß vorliegender Erfindung;
2 ist eine auseinandergezogene Seitenansicht eines Schiebestößels, auf dem bestimmte Bauteile der Schnellkupplung vor dem Einbau anbringbar sind;
3–8 sind seitliche Längsschnittansichten der Sequenz des Ladens und Entladens von Dichtelementen und eines Halterings auf dem Schiebestößel und von dem Schiebestößel in ein weibliches Kupplungsstück;
9 ist eine auseinandergezogene, längsgeschnittene Seitenansicht des weiblichen Kupplungsstücks und des Spulenkörpers nach dem Einbau der Dichtelemente in das weibliche Kupplungsstück; und
10 ist eine seitliche Längsschnittansicht der zusammengebauten Schnellkupplung gemäß vorliegender Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der Zeichnung und insbesondere in 1 sind die Bauteile einer Schnellkupplung 10 abgebildet, die ein männliches Kupplungsstück bzw. eine Spulenkörperanordnung 12 enthält, die zum Anschluss eines Rohres oder einer Leitung 14, wie etwa eines Bremsleitungsrohrs, an ein anderes Bauteil, wie z. B. das weibliche Kupplungsstück 16, ausgelegt ist.
Das weibliche Kupplungsstück 16 kann je nach Anwendungszweck jede beliebige anwendbare äußere Konfiguration haben. 1 stellt das weibliche Kupplungsstück 16 in Form eines Gehäuses 20 zur Aufnahme einer durchgehenden Bremsleitung 14 dar. Das Gehäuse 20 hat wie nachfolgend beschrieben und im Detail in 8–10 gezeigt eine interne Bohrung oder bevorzugter ein paar axial fluchtend ausgerichtete, abgestufte Bohrungen, die mindestens ein Dichtelement, wie z. B. einen O-Ring 22, ein Hutelement 24, den Spulenkörper 12, einen Federhaltering oder Clip 26 und einen Zentrieransatzring 28 aufnehmen.
Die äußere Konfiguration des Gehäuses 20 kann in Abhängigkeit von der Anwendung variieren. Beispielsweise können in einem Antiblockier-Bremssystem Bremsleitungen mit einem Gehäuse in Form eines Bremsverteilers oder Anschlussstücks mit mehreren Aufnahmebohrungen darin verbunden werden. Ferner ist das männliche Kupplungsstück bzw. der Spulenkörper 12 in dem Gehäuse 20 nicht auf Antiblockier-Bremssysteme beschränkt, sondern kann auch für jede Hochdruck-Fluidverbindung verwendet werden.
Gemäß einem einzigartigen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, wie in 2 und der Montagesequenz von 3–8 gezeigt, ein Schiebestößel 30 vorgesehen, um anfänglich den O-Ring 22, das Hutelement 24 und den Haltering 26 innerhalb der internen abgestuften Bohrung des Gehäuses 20 zu montieren. Diese erlaubt es, diese Bauteile innerhalb des Gehäuses 20 vorzumontieren und während des Versandes vom Hersteller der Schnellkupplung zum endgültigen Montageort vor Beschädigung zu schützen. Am Montageort wird der Spulenkörper bzw. das männliche Kupplungsstück 12 lediglich in das Gehäuse 20 in einer Einschnappverbindung eingeführt, um die Fluidverbindung zwischen dem Rohr 10 und der durch das Gehäuse 20 verlaufenden Bohrung zu vollenden.
Wie 2 zeigt, hat der Schiebestößel 30 die Form eines einstückigen Körpers, vorzugsweise aus einem geeigneten Kunststoffmaterial geformt. Der Schiebestößel 30 weist einen Schaft 32, einen Anschlag 34 und einen Griff 36 auf.
Der Schaft 32 hat eine rohrförmige längliche Form, die aus einem einzelnen Element gebildet sein kann, oder wie detaillierter im US-Patent Nr. 5,472,016 beschrieben, dessen gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird, mit mindestens zwei und vorzugsweise vier senkrecht ausgerichteten Beinen, wie etwa den entgegengesetzten Beinen 38 und 40, die 90° von benachbarten Beinen beabstandet sind und entlang einer gemeinsamen mittleren Kante einstückig miteinander verbunden sind, die über die Länge des Schafts 32 verläuft. Es versteht sich, dass der Schaft 32 andere Formen haben kann, wie etwa eine allgemein massive, zylindrische Form mit einer glatten äußeren Oberfläche.
Der Schaft 32 ist an einem ersten Ende einstückig mit dem Anschlag 34 verbunden. Ein zweites Ende 43 des Schafts 32 erstreckt sich axial von dem ersten Ende und dem Anschlag 34.
Mindestens einer und vorzugsweise mehrere elastische Arme 44 sind einstückig an dem zweiten Ende 43 des Schafts 32 gebildet und verlaufen von diesem axial nach außen. Mindestens zwei diametral entgegengesetzte Arme 44 und vorzugsweise vier über den Umfang gleich beabstandete Arme 44 sind an dem zweiten Ende 43 des Schafts 32 gebildet und verlaufen von diesem nach außen. Jeder der Arme 44 ist mit einem Abschnitt mit einem schmalen Querschnitt gebildet, der von dem zweiten Ende 42 ausgeht, so dass er bei der Montage des O-Rings 22 und des Hutelements 24 über diese elastisch nach innen gebogen oder ausgelenkt werden kann.
Beispielsweise hat jeder Arm 44 eine allgemein ebene Innenwand, die parallel zu der Längsachse des Schafts 32 verläuft. Die radial äußerste Oberfläche jedes Arms 44 hat eine äußere Kante 46 mit maximalem Durchmesser, die an einer zweiten Seitenwand jedes Arms 44 gebildet ist, welche aus einer ersten geneigten Oberfläche 48 gebildet ist, die von dem zweiten Ende 42 des Schafts 32 ausgeht, und einer zweiten abfallenden äußeren Kante 50, die zu der äußeren Oberfläche 50 verläuft, welche sich zum äußeren Ende jedes Armes 44 erstreckt.
An dem Schaft 32 ist eine Dichtungsmontageeinrichtung gebildet. Die Dichtungsmontageeinrichtung weist eine ringförmige Vertiefung 52 auf, die zwischen der äußersten Kante 46 jedes Arms 44 und einem radial erweiterten zentralen Abschnitt des Schafts 32 radial nach innen verläuft. Die Vertiefung 52 wirkt mit der äußeren Kante 46 jedes Arms 44 zusammen und bildet einen Bereich zum Aufnehmen und Halten mindestens eines Dichtelements, wie etwa des O-Rings 22 und des Hutelements 24 in einer montierten Position auf dem Schiebestößel 30 vor dem Einbau in das weibliche Kupplungsstück 16.
Der Anschlag 34 hat die Form einer ringförmigen Scheibe bzw. eines Flansches und hat eine äußere Kante, deren Außendurchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser des erweiterten zentralen Abschnitts des Schafts 32 ist. Der Anschlag 34 hat einander entgegengesetzt eine erste und eine zweite Oberfläche 54 und 56, die die Form eines Ringes haben und von den äußeren Oberflächen der benachbarten Abschnitte des Schafts 32 bzw. des Griffs 36 radial nach außen vorspringen.
Eine ringförmige Kerbe 58 mit eingeschnürtem Durchmesser ist an der äußeren Oberfläche des Schafts 32 zwischen dem erweiterten zentralen Abschnitt des Schafts 32 und der ersten Oberfläche 54 des Anschlags 34 gebildet. Die Kerbe 58 bildet eine Halteringmontagefläche in Verbindung mit der ersten Oberfläche 54 des Anschlags 34, wie weiter unten beschrieben wird.
Der Griff 36 verläuft von dem Anschlag 34 allgemein koaxial mit der Längsachse des Schafts 32. Der Griff 36 endet in einem flachen Endabschnitt 60 nahe an einem Paar von einander entgegengesetzten Kerben 62 und erleichtert das manuelle Einführen und Zurückziehen des Schiebestößels 30 während der Montage der verschiedenen Bauteile darauf, wie weiter unten beschrieben wird.
Nachfolgend wird unter Bezug auf 3–8 die Montage des O-Rings 22, des Hutelements 24 und des Halterings 26 auf dem Schiebestößel 30 beschrieben.
Wie 3–6 zeigen, ist der Anfangsschritt das Montieren des Halterings 26 auf dem Schiebestößel 30. Der Haltering 26 kann ein allgemein ebener Ring sein, der eine hohle Innenöffnung bzw. Öffnung 64 hat. Beispielsweise kann einen Spiralhaltering verwendet werden, der von Smalley als Modell Nr. WHM-62-SO2 hergestellt wird. Der ringförmige Ringabschnitt des Halterings 26 ist geteilt, sodass die beiden Enden voneinander beabstandet sind, um die radiale Erweiterung oder das Zusammendrücken des Halterings 26 zu erlauben, wie weiter unten beschrieben wird.
Wie 3 zeigt, wird der Haltering 26 in eine Buchse 66 mit einer inneren Durchgangsbohrung 68 eingeführt, die zwischen einem ersten Ende 70 und einem entgegengesetzten zweiten Ende 72 verläuft. Ein erster Seitenwandabschnitt 74 der Buchse 66 erweitert sich von einem ersten kleineren Durchmesser an dem ersten Ende 70 zu einem größeren Durchmesser 76, bevor er sich trichterförmig öffnet und eine Schürze 78 mit noch größerem Durchmesser bildet, die zu dem zweiten Ende 72 verläuft.
Wie 3 zeigt, wird der Haltering 26 in seiner ausgedehnten Position in die innere Bohrung 68 der Buchse 66 eingeführt, bis der Haltering 26 an den nach innen verjüngten Oberflächen des ersten Seitenwandabschnitts 74 der Buchse 66 an dem ersten Durchmesser 76 eng anliegt.
Ein Schieber 80 ist vorgesehen, um den Haltering 26 über den Schiebestößel 30 zu drücken, wie nachfolgend beschrieben wird. Der Schieber 80 hat die Form eines hohlen rohrförmigen zylindrischen Elements, das eine innere Bohrung 62 hat, die zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 84 und 86 verläuft.
Das erste Ende 84 des Schiebers 80 ist mit einem Innendurchmesser versehen, der an dem Haltering 26 angreift, wenn die Buchse 66 und der Schieber 80 teleskopartig in Eingriff gebracht werden, um so den Haltering 26 von seiner in 3 gezeigten anfänglichen Montageposition nach oben zu dem ersten Ende 70 der Buchse 66 zu schieben.
Inzwischen wird der Schiebestößel 30 verschiebbar innerhalb eines Halteansatzes 90 angeordnet. Der aus einem geeigneten Kunststoff gebildete Halteansatz 90 hat die Konfiguration eines Flaschenverschlusses und ist aus einem ebenen Endabschnitt 92 mit einer zentralen Öffnung 94 und einem herabhängenden ringförmigen Flansch oder einer Schürze 96 gebildet, die von dem äußeren Umfang des ebenen Abschnitts 92 herabhängt. Die Öffnung 94 ist so dimensioniert, dass sie den Griff 36 des Schiebestößels 30 verschiebbar aufnimmt; sie hat jedoch einen kleineren Durchmesser als der Durchmesser des Anschlags 34, um zu verhindern, dass der Schiebestößel 30 durch die Öffnung 94 in dem Halteansatz 90 über den Anschlag 34 hinaus gleitet. Ferner hat das radial innere Ende der Schürze 96 eine konische, hängende Kante, um den Halteansatz 90 auf der Buchse 66 zu zentrieren.
Der Halteansatz 90 wiederum stützt sich gegen eine Schulter 98, die an einem Ende eines Halters 100 gebildet ist. Der Halter 100 hat eine innere Bohrung 102, die von einem ersten Ende 104 zu der Schulter 98 verläuft. Die äußere Seitenwand des Halters 100, der ebenfalls aus einem geeigneten Kunststoffmaterial gebildet ist, endet in einem ringförmigen, radial nach außen verlaufenden Flansch, der in einen axialen Flansch 106 umschwenkt, der allgemein parallel zu der Seitenwand 101 verläuft. Die Schulter 98 bildet einen Sitz für den Halteansatz 90.
Wie 4 zeigt, wird der Schiebestößel 30 anfangs mit den Armen 44 voraus in den hohlen Endabschnitt der Buchse 90 eingeführt, wobei der Griff 36 des Schiebestößels 30 durch die Öffnung 94 in der Buchse 90 in die Bohrung 102 in dem Halter 100 vorspringt. Der Schiebestößel 30, der Halteansatz 90 und der Halter 100 sowie die Buchse 66 und der Schieber 80 werden miteinander verbunden anschließend in die in 4 gezeigte Position gedrückt, bis das Ende des Halteansatzes 90 an dem Ende 70 der Buchse 66 anliegt. In dieser Position steht das erste Ende 84 des Schiebers 80 mit dem innerhalb der Buchse 66 montierten Haltering 26 in Eingriff.
Durch weitere an den Schieber 80 oder den Halter 100 angelegte Druckkraft bewegt sich der Haltering 26 entlang der Seitenwand 74 der Buchse 66 über die in 5 gezeigte Zwischenposition weiter, bis der Haltering 26 mit dem Anschlag 34 an dem Schiebestößel 30 in Berührung kommt. Gleichzeitig steht der Anschlag 34 an dem Schiebestößel 30 mit dem nach innen verlaufenden Flansch an dem ebenen Abschnitt 92 des Halteansatzes 90 in Eingriff, wie 6 zeigt.
Während der Schieber 80 den Haltering 26 entlang der inneren Oberfläche 68 des nach innen konisch verlaufenden ersten Seitenwandabschnitts 74 der Buchse 66 schiebt, werden die beabstandeten Enden des Halterings 26 zusammengedrückt oder aufeinander zu gedrängt, sodass dadurch der Haltering 26 zu einem kleinsten Durchmesser zusammengedrückt wird, bis der Haltering 26 den in 6 und 7 gezeigten kleinsten Durchmesser erreicht, wobei der Haltering 26 innerhalb des Halteansatzes 90 positioniert ist.
Der Schieber 80, die Buchse 66 und der Halter 100 werden dann von dem Halteansatz 90 und dem Haltering 26 gelöst, so dass der Schiebestößel 30 in der innerhalb des Halterings 90 von dem axial verlaufenden Flansch 96 gebildeten Bohrung durch den Haltering 26 gehalten verbleibt. In dieser Position liegt der Anschlag 34 an dem Schiebestößel 30 sandwichartig zwischen dem nach innen verlaufenden Abschnitt des ebenen Endes 92 des Halteansatzes 90 und dem zusammengedrückten Haltering 26.
Das Hutelement 24, das mit einem ringförmigen Ringabschnitt 110 und einem Paar axial verlaufenden Beinen 112 und 114 gebildet ist, wird anschließend auf die Arme 44 an dem Schiebestößel 30 aufgesetzt, indem der äußere Kantenabschnitt 46 der Arme 44 nach innen gebogen wird, bis der Innendurchmesser der Bohrung durch den Ringabschnitt 110 des Hutelements 24 über diese tritt, sodass es möglich wird, das Hutelement 24 entlang der Vertiefung 52 zu schieben, bis ein nach innen konisch verlaufender Sitz 116, der zwischen dem Ringabschnitt 110 und den Beinen 112 und 114 gebildet ist, mit einem passenden konischen Sitz 118 in Eingriff kommt, der an dem Schiebestößel 30 zwischen der Vertiefung 52 und dem Abschnitt des Schafts 32 mit erweitertem Durchmesser gebildet ist. Das Dichtelement 22, wie z. B. ein O-Ring oder eine Dichtung mit mehreren Lippen, wird anschließend über die Arme 44 geschoben und in die Vertiefung 52 zwischen dem Ringabschnitt 110 des Hutelements 24 und der ersten geneigten Oberfläche 48 jedes Armes 44 an dem Schiebestößel 30 positioniert. Der Schiebestößel 30, der das Hutelement 24 und den O-Ring 22 sowie den Haltering 26 in dem Halteansatz 90 trägt, ist nun bereit zum Einführen in das weibliche Kupplungsstück 16, wie in 8 gezeigt.
Wie 8 zeigt, ist das Gehäuse 20 des weiblichen Kupplungsstücks 16 mit einer ersten abgestuften Bohrung 120 mit einem ersten Durchmesser versehen. Eine Absatz 122 ist an einem Ende der ersten abgestuften Bohrung 120 gebildet und verläuft von der inneren Oberfläche der ersten Bohrung 120 radial nach außen und geht in eine zweite abgestuften Bohrung 124 mit einem zweiten, größeren Durchmesser über. Eine nach außen geneigte, allgemein konische Oberfläche 126 ist an einem Ende der zweiten Bohrung 124 gebildet und verläuft radial nach außen, um eine dritte abgestufte Bohrung 128 mit einem dritten Durchmesser zu bilden. Eine erste ringförmige Nut 130 ist in der dritten abgestuften Bohrung 128 zwischen ihren entgegengesetzten Enden gebildet. Eine zweite ringförmige Nut 132 ist in der dritten abgestuften Bohrung 128 nahe an einem Ende 134 des Gehäuses 20 gebildet.
Ein entgegengesetztes zweites Ende 136 ist nahe an einem Endabschnitt des Gehäuses 20 mit erweitertem Durchmesser gebildet. Vorzugsweise ist der Endabschnitt 138 mit erweitertem Durchmesser mit mehreren Sechskantflächen versehen.
In einem beispielhaften Aspekt der Erfindung springt ein länglicher rohrförmiger Schaft 140 von dem zweiten Ende 136 des Gehäuses 20 vor. Eine Bohrung 142 verläuft durch den Schaft 140 zu einem äußeren Ende 144 des Schafts 140. Die Bohrung 142 steht in Fluidverbindung mit der ersten abgestuften Bohrung 120 in dem Gehäuse 20. An dem Schaft 140 kann ein Außengewinde geformt sein, um den Schaft 140 und das gesamte Gehäuse 20 an einem nicht gezeigten externen Bauteil zu befestigen. Alternativ kann der Schaft 140 mit einer glatten äußeren Oberfläche gebildet sein und mit einem Außendurchmesser für einen Passsitz in einer Bohrung in einem externen Bauteil versehen sein. Ferner kann das gesamte Gehäuse 20 mit oder ohne Schaft 140 einstückig als einheitlicher Teil eines weiteren externen Bauteils gebildet sein.
Nachdem der Schiebestößel 30 wie in 7 gezeigt zusammengesetzt wurde, wird der Schiebestößel 30 mit den Armen 44 voraus in das offene Ende der dritten abgestuften Bohrung 128 in dem Gehäuse 20 des weiblichen Kupplungsstücks eingeführt, wie 8 zeigt. Das Einführen des Schiebestößels 30 wird fortgeführt, bis der radial äußere Flansch 115 an dem Hutelement 24 in die erste Nut 130 in dem Gehäuse 20 einschnappt. Im wesentlichen im selben Moment ist der Haltering 26 in einer Linie mit der zweiten Nut 132 in dem Gehäuse 20 angeordnet und erweitert sich radial nach außen in die zweite Nut 132, wobei die äußeren Abschnitte des Halterings 26 in die zweite Nut 132 gebracht werden und dadurch der Haltering 26 in der zweiten Nut 132 eingeschlossen ist. Dadurch wird das weitere mögliche Einführen des Schiebestößels 30 in das Gehäuse 20 gestoppt. Wie jedoch 6 zeigt, ist der erweiterte Außendurchmesser des Halterings 26 kleiner als der Außendurchmesser der zweiten Nut 132, sodass ein gewisses seitliches Spiel bzw. eine Bewegung des Halterings 26 innerhalb der zweiten Nut 132 ermöglicht ist.
Der Schiebestößel 30 wird anschließend aus dem Gehäuse 20 entfernt, indem der Griff 36 ergriffen und der Schiebestößel 30 axial von dem Haltering 26 weggezogen wird. Die erweiterte Außenkante 46 an den Armen 44 des Schiebestößels 30 ergreift den O-Ring 22, was veranlasst, dass sich die Arme 44 radial nach innen biegen und somit die Arme 44 durch die Bohrung in dem O-Ring 22 mit kleinem Durchmesser sowie die Bohrung in dem Ringabschnitt 110 des Hutelements 24 treten können. In ähnlicher Weise biegen sich die Arme 44 nach innen, wenn sie auf die inneren Oberflächen des Halterings 26 treffen, bis der Schiebestößel 30 von dem Gehäuse 20 frei ist. Es sei angemerkt, dass der Innendurchmesser des Halterings 26 in seiner ausgedehnten Position größer ist als der erweiterte Abschnitt des Schafts 32, was den freien Durchtritt des Schiebestößels 30 erlaubt.
Unter Bezug auf 9 und 10 wird das Einführen des Spulenkörpers 12, der das Rohr 14 trägt, in das weibliche Kupplungsstück 16 beschrieben. Der Spulenkörper 12 hat die Form eines Rohrhalteelements, das formschlüssig mit einem aufgeweiteten Ende bzw. einem Endstück 150 an einem Ende des Rohres 14 in Eingriff steht. Der Spulenkörper 12 hat allgemein die Form eines zylindrischen Körpers mit einer Durchgangsbohrung 152, die zwischen den entgegengesetzten Enden verläuft. Die Bohrung 152 hat einen Querschnitt mit allgemein konstantem Durchmesser, der an einem Ende in einen konischen, radial nach außen verlaufenden Sitz 154 übergeht. Die konische Oberfläche bzw. der Sitz 154 ist mit komplementärer Form zu einem konischen Flansch 156 an dem Rohrendstück 150 geformt, um den Spulenkörper 12 formschlüssig an der Leitung bzw. dem Rohr 14 zu befestigen. Beispielsweise wird ein Ende 158 des Spulenkörpers 12 über das Ende des konischen Flansches 156 an einem Ende des Rohres 14 gewalzt, um eine dichte Metall-Metall-Abdichtung zwischen dem Rohr 14 und dem Spulenkörper 12 zu bilden.
Von dem aufgewalzten Ende 158 erweitert sich der Spulenkörper 12 konisch nach außen zu einem ersten Abschnitt 160 mit konstantem Durchmesser. Allgemein zwischen den entgegengesetzten Enden des Spulenkörpers 12 erweitert sich der Körper weiter konisch nach außen in einem ersten Winkel und anschließend in einem flacheren Winkel, um einen konischen Abschnitt 162 zu bilden, der zu einem Endabsatz 164 verläuft. Ein Hals 166 mit kleinerem Durchmesser springt mittig von dem Endabsatz 164 vor. Der Hals 166 ist konzentrisch mit der Bohrung 152 und hat einen nach außen verlaufenden, ringförmigen Flansch 168, der zwischen dem Ende des Halses 166 und dem Endabsatz 164 gebildet ist.
Ein Zentrieransatzring 170 ist an dem Spulenkörper 12 allgemein in Kontakt mit dem Endabsatz 164 und der äußeren Oberfläche des Halses 166 montiert. Der Zentrieransatzring 170, der aus einem geeigneten Kunststoff geformt sein kann, hat einen allgemein ringförmigen Endflansch 172 und einen von diesem vorspringenden Mittelabschnitt 174 mit kleinerem Durchmesser. Eine Bohrung 176 verläuft durch den Endflansch 172 und den Mittelabschnitt 174 zur Aufnahme des Halses 166 des Spulenkörpers 12 und des Rohres 14 durch diesen, wie 9 zeigt. Der Mittelabschnitt 174 hat eine allgemein kreisförmige äußere Oberfläche 175 mit einem vorbestimmten Durchmesser. Der Ansatzring 170 kann auch eine aus einer Vielzahl von radial verlaufenden Armen mit gleicher Länge gebildete äußere Oberfläche haben.
Eine ringförmige, nach innen offene Nut 178 ist in dem Mittelabschnitt 174 des Zentrieransatzrings 170 zur Einschnappverbindung an dem Flansch 168 an dem Hals 166 des Spulenkörpers 12 gebildet, um den Zentrieransatzring 170 an dem Spulenkörper 12 zu montieren.
Während der Montage wird der Spulenkörper 12, der den Zentrieransatzring 170 und das Rohr 14 wie vorstehend beschrieben trägt, anschließend in die erste, zweite und dritte abgestufte Bohrung 120, 124 und 128 in dem Gehäuse 20 des weiblichen Kupplungsstücks 16 eingeführt, wie 10 zeigt. Der Spulenkörper 12 wird in die Bohrung des Gehäuses 20 über eine ausreichende Distanz eingeführt, bis der radial nach außen verlaufende Flansch 115 an dem Hutelement 24 in die erste Nut 130 in der dritten abgestuften Bohrung 128 in dem Gehäuse 20 einschnappt. Dadurch wird das Hutelement 24 in seiner Position innerhalb der abgestuften Bohrung des Gehäuses 20 verriegelt und das Hutelement 24 in die Lage versetzt, die Dichtung oder den O-Ring 22 innerhalb der zweiten abgestuften Bohrung 124 zu halten, um eine Abdichtung zwischen der inneren Oberfläche der zweiten abgestuften Bohrung 124 des Gehäuses 20 des weiblichen Kupplungsstücks 16 und der äußeren Oberfläche des Abschnitts 160 mit konstantem Durchmesser des Spulenkörpers 12 zu bilden.
Während des Einführens des Spulenkörpers 12 in die abgestuften Bohrungen in dem Gehäuse 20 kommt der konische Abschnitt 162 der Spulenkörpers 12 schließlich in Eingriff mit der inneren Oberfläche des Halterings 26, der lose in der zweiten Nut 132 in dem Gehäuse 20 angeordnet ist. Die nach außen konische verlaufende Oberfläche des konischen Abschnitt 162 verursacht, dass die beabstandeten Enden des Halterings 26 radial nach außen auseinandergedrückt werden und den Durchtritt des Endes des konischen Abschnitts 162 mit großen Durchmesser durch den Haltering 26 erlauben. An diesem Punkt schnappt der Haltering 26 unter der Federkraft über den Endabsatz 162 in dem Spulenkörper 12 in Kontakt mit der äußeren Oberfläche 175 des Endflansches 172 an dem Zentrieransatzring 170. Der Durchmesser der äußeren Oberfläche 175 des Zentrieransatzrings 170 ist so gewählt, dass der Haltering 26 unter Federspannung verbleibt und konzentrisch mit der Längsachse des Spulenkörpers 12 und des Rohres 14 ist. Dies schafft eine vollständige 360°-Scherfläche zwischen dem Haltering 26 und dem Spulenkörper 12, um die Kräfte an dem Spulenkörper 12 gleichmäßig über den Umfang des Spulenkörpers 12 zu verteilen, um den Spulenkörper 12 in dem Gehäuse 20 des weiblichen Kupplungsstücks 16 sicher zu halten.
Wenn an der Schnellkupplung gemäß vorliegender Erfindung oder an den an das Rohr 14 und/oder das weibliche Kupplungsstück 16 angeschlossenen Bauteilen Wartungsarbeiten erforderlich sind, wird der Zentrieransatzring 170 aus dem Ende des Gehäuses 20 herausgesprengt. Wenn der Zentrieransatzring 170 aus dem Ende der Bohrung in dem Gehäuse 20 entfernt ist, kann der Haltering 26 aus der zweiten Nut 132 gezogen werden, sodass somit der gesamte Spulenkörper 12 aus den abgestuften Bohrungen in dem Gehäuse 20 entfernt werden kann. Ein neuer Schiebestößel 30, der mit dem O-Ring 22, 24 dem Hutelement 24, dem Haltering 26, dem Halteansatz 90 und dem Zentrieransatzring 170 vormontiert ist, und eine neuer Spulenkörper 12 können verwendet werden, um die Dichtelemente 22 und 24 und den Haltering 26 am Gehäuse 20 des weiblichen Kupplungsstücks 16 zu montieren sowie die Einschnappmontage des Spulenkörpers 12 und des neuen Zentrieransatzrings 170 in der abgestuften Bohrung des Gehäuses 20 durch den Haltering 26 in der vorstehend beschriebenen Weise zu erlauben.
Zusammenfassend wurde eine einzigartige Fluid-Schnellkupplung aufgezeigt, die besonders vorteilhaft für Hochdruck-Fluidkupplungsanwendungen verwendbar ist. Durch die einzigartige Verwendung eines Schiebestößels zur Vormontage der Dichtelemente und des Halterings in dem Gehäuse oder Körper des weiblichen Kupplungsstücks können der Spulenkörper und die Rohrleitung von dem Hersteller zum endgültigen Montageort versandt werden, ohne dass eine große Anzahl von äußeren Bauteilen daran angebracht ist. Dies mi nimiert die Gefahr der Beschädigung dieser Bauteile und/oder verhindert ihren Verlust oder das Lösen von dem Spulenkörper oder der Rohrleitung während des Versands.
Die Schnellkupplung gemäß vorliegender Erfindung schafft ferner eine einfache Einsteck-Schnappverbindung zwischen dem Spulenkörper und dem weiblichen Kupplungsstück. Dies ergibt eine vorteilhaft niedrige Einsteckkraft, während weiterhin die benötigte hohe Abziehkraftbeständigkeit vorhanden ist, die für Hochdruckfluidanwendungen erforderlich ist.
Der einzigartige Zentrieransatzring hält den Haltering oder Clip um das Ende des Spulenkörpers zentriert und schafft dadurch eine vollständige 360°-Scherfläche, die die Verbindungskräfte um den Umfang des Spulenkörpers und des Halterings gleich verteilt.
Schließlich ist der größte Durchmesser des konischen Abschnitts des Spulenkörpers größer als der Nenn-Innendurchmesser des Halteclips in entspannter Position. Auf diese Weise besteht dann, wenn der Spulenkörper nicht vollständig in die abgestufte Bohrung in dem Gehäuse des weiblichen Kupplungsstücks in die eingesetzte Position eingeführt wird, in welcher der Halteclip hinter dem Absatz des Spulenkörpers einschnappt, die Neigung, dass die Erweiterungskräfte zwischen dem Haltering und der konischen Oberfläche des Spulenkörpers den Spulenkörper aus der Bohrung in dem Gehäuse ausstoßen, sodass ein teilweises Einführen des Spulenkörpers in das weibliche Kupplungsstück verhindert wird.

Claims

Schnellkupplung (10) zur Verwendung mit einer Leitung (14), enthaltend: ein erstes Kupplungsstück (16), das eine Bohrung (120) hat, die durch dasselbe verläuft, und eine erste ringförmige Nut (132), die sich von der Bohrung öffnet und von einem Ende des ersten Kupplungsstücks beabstandet ist; ein zweites Kupplungsstück (12), das einen Spulenkörper mit einer Bohrung (152) einschließt, die durch diesen verläuft, wobei ein Ende einer Leitung in der Bohrung in dem Spulenkörper montiert ist und einen Fluidflussweg in dem zweiten Kupplungsstück herstellt; mindestens ein Dichtelement (22, 24), das in der Bohrung in dem ersten Kupplungsstück montiert ist und eine Abdichtung zwischen der Bohrung (120) in dem ersten Kupplungsstück und dem Spulenkörper (12) bildet; einen in der ersten Nut (132) in dem ersten Kupplungsstück angeordneten Haltering (26), welcher Haltering eine Durchgangsöffnung hat, wobei der Haltering durch das Einführen des Spulenkörpers (12) durch diesen radial erweiterbar ist, um so den Spulenkörper in der Bohrung in dem ersten Kupplungsstück beim Einführen des Spulenkörpers in eine vollständig eingeführte Position in der Bohrung in dem ersten Kupplungsstück durch Einschnappen zu befestigen; und gekennzeichnet durch einen ringförmigen Ansatzring (170), der von dem Spulenkörper (12) getragen wird und an dem Spulenkörper in einer Weise abnehmbar montiert ist, dass eine Mittelachse des ringförmigen Ansatzrings (170) koaxial mit einer Längsachse der Spulenkörpers gehalten wird, welcher Ansatzring zwischen dem Spulenkörper (12) und dem Haltering (26) positioniert ist, um den Haltering in Bezug auf die Längsachse des Spulenkörpers zu zentrieren.
Schnellkupplung (10) nach Anspruch 1, ferner enthaltend: eine Einrichtung (168), die an dem Ansatzring und dem Spulenkörper gehalten ist, um den Ansatzring an dem Spulenkörper zu montieren.
Schnellkupplung (10) nach Anspruch 1, bei welcher: der Ansatzring (170) eine kreisförmige äußere Oberfläche (175) hat, die mit dem Haltering in Eingriff bringbar ist, um den Haltering in Bezug auf die Längsachse durch den Spulenkörper zu zentrieren.
Schnellkupplung (10) nach Anspruch 1, ferner enthaltend: eine zweite Nut (130), die in dem ersten Kupplungsstück (16) gebildet ist und sich zu der Bohrung (120) in dem ersten Kupplungsstück öffnet; wobei das Dichtelement eine erste Dichtung (24) enthält, die einen radial nach außen verlaufenden Flansch (115) hat, welcher radial nach außen verlaufende Flansch mit der zweiten Nut in Eingriff bringbar ist, um die erste Dichtung in einer festgelegten Position innerhalb der Bohrung in dem ersten Kupplungsstück zu montieren.
Schnellkupplung (10) nach Anspruch 4, bei welcher das Dichtelement ferner enthält: eine elastische zweite Dichtung (22), die zwischen die erste Dichtung (24) und ein Ende der Bohrung (122) in dem ersten Kupplungsstück gesetzt ist.
Verfahren zur Montage einer Schnellkupplung (10), gebildet aus einem Gehäuse (20) mit einer Durchgangsbohrung (120), einem Spulenkörper (12), der ein Rohr (14) mit einer Durchgangsbohrung trägt, mindestens einem Dichtelement (22, 24) und einem Haltering (26), welches Verfahren die Schritte enthält: Vormontieren des Dichtelements (22, 24) in der Bohrung und des Halterings (26) in einer ersten ringförmigen Nut, die sich von der Bohrung (120) in dem Gehäuse öffnet; und anschließend Montieren des Spulenkörpers (12) in der Bohrung in dem Gehäuse durch Einschnappen; Zentrieren des Halterings (26) in Bezug auf eine durch den Spulenkörper verlaufende Längsachse, wenn der Spulenkörper vollständig in die Bohrung in dem Gehäuse eingeführt ist; gekennzeichnet durch Vorsehen eines Ansatzrings (170) mit einer kreisförmigen äußeren Oberfläche (175); abnehmbares Montieren des Ansatzrings (170) über dem Spulenkörper (12) in der Weise, dass die äußere Oberfläche des Ansatzrings in den Haltering eingreift, um den Haltering in Bezug auf eine Längsachse durch die Bohrung in dem Spulenkörper konzentrisch zu zentrieren.
Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die Schritte der Einschnappmontage enthalten: Vorsehen des Spulenkörpers (12) mit einer nach außen konisch verlaufenden Oberfläche (162) zum Erweitern des Halterings (26) von einem Nenndurchmesser auf einen erweiterten Durchmesser während des Einführens des Spulenkörpers durch den Haltering, um es dem Haltering zu erlauben, hinter einem Ende des Spulenkörpers (12) nach dem vollständigen Einführen des Spulenkörpers einzuschnappen.
Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem der Schritt der Vormontage der Dichtung (22, 24) und des Halterings (26) in der Bohrung in dem Gehäuse die Schritte enthält: Montieren des Halterings (26) in einer konischer Buchse, die nach innen konisch verlaufende Seitenwände hat, die von einem ersten Ende, in welchem der Haltering anfänglich montiert wird, zu einem gegenüberliegenden zweiten Ende konvergieren; Vorsehen eines länglichen Schiebestößels (30); Montieren eines Halteansatzes über einem Ende des Schiebestößels, welcher Halteansatz einen ringförmigen Flansch mit einem Innendurchmesser hat, der gleich einem Durchmesser des zweiten Endes der Buchse ist; Drücken des Halterings von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende der Buchse, um den Haltering zusammenzudrücken, während der Haltering und der Schiebestößel relativ zueinander verschoben werden, um den Haltering zusammengepresst um den Schiebestößel zu montieren; Montieren des einen Dichtelements auf dem Schiebestößel von dem Haltering beabstandet; Einschieben des Schiebestößels (30) in die Bohrung in dem Gehäuse; Befestigen des einen Dichtelements (22) in einer vorbestimmten Position innerhalb der Bohrung in dem Gehäuse; In Eingriff bringen des Halterings in einer ringförmigen Nut, die sich zu der Bohrung in dem Gehäuse öffnet, wobei der Haltering aus einem zusammengedrückten Zustand radial nach außen expandiert; und Lösen des Schiebestößels von dem Dichtelement und dem in der Bohrung in dem Gehäuse montierten Haltering.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner enthaltend den Schritt: Montieren eines weiteren Dichtelements (24) um den Schiebestößel in der Nähe des einen Dichtelements (22).
Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem der Schritt des Befestigens des einen Dichtelements ferner die Schritte enthält: Vorsehen einer weiteren ringförmigen Nut in der Bohrung in dem Gehäuse, die sich zu der Bohrung in dem Gehäuse öffnet; Versehen des einen Dichtelement mit einem radial nach außen verlaufenden Flansch, der mit der weiteren Nut durch Einschnappen in Eingriff bringbar ist, um das eine Dichtelement in einer vorbestimmten Position innerhalb der Bohrung in dem Gehäuse zu befestigen.