DE102004012870B4

DE102004012870B4 - Kupplung für zwei ein Fluid führende Bauteile

Info

Publication number: DE102004012870B4
Application number: DE102004012870.7A
Authority: DE
Inventors: Matthias Kübel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2021-03-11
Anticipated expiration: 2024-03-17
Also published as: DE102004012870A1

Abstract

Kupplung (1) für zwei ein Fluid führende Bauteile, mit zwei jeweils einen durchgehenden Fluidkanal aufweisenden, ineinandersteckbaren und dichtend miteinander verrastbaren Kupplungsgliedern (2, 3), von denen jeweils eines an einem der Bauteile angeordnet ist und das innere Kupplungsglied (3) eine pilzförmige Gestalt mit einer konischen Verjüngung (16, 20) in Steckrichtung und einer Anlageschulter (14) für ein am äußeren Kupplungsglied (2) angeordnetes Rastelement (4) aufweist und das äußere Kupplungsglied (2) mit einem Dichtungsring (15) versehen ist, der durch das innere Kupplungsglied (3) im Rastzustand dichtend verspannt ist,- wobei an der Verjüngung (16, 20) frontseitig ein Ansatz (17, 19) angeordnet ist, der zylindrisch oder konisch ausgebildet ist, wobei der Kegelneigungswinkel bei der konischen Ausbildung (19) kleiner als der der Verjüngung (20) ist,- wobei der Dichtungsring (15) im verrasteten Zustand im Übergangsbereich zwischen dem Ansatz (17, 19) und der Verjüngung (16, 20) elastisch verspannt anliegt,- und wobei das Rastelement (4) U-förmig und elastisch aufweitbar mit zwei Schenkeln (9) ausgebildet ist, wobei die beiden Schenkel (9) in Steckrichtung des inneren Kupplungsteils (3) rampenartig gestaltet sind und eine Schräge (11) sowie an ihrem in Steckrichtung vorderen Ende eine Anlageflanke (12), die im gesteckten und verrasteten Zustand der Kupplung (1) die Anlageschulter (14) hintergreift, aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung für zwei ein Fluid führende Bauteile, insbesondere für zwei eine Waschflüssigkeit führende Leitungen einer Scheibenwischeranlage in einem Fahrzeug.
Steckkupplungen zur Verbindung von Leitungen oder Rohren sind aus dem Stand der Technik, bspw. aus der DE 296 10 026 U1 und der DE 43 08 526 A1 bekannt. Nachteilig an diesen bekannten Steckkupplungen ist insbesondere der teilweise schwierige Einsteckvorgang sowie der teilweise nicht genügend feste und sichere Zusammenhalt der Kupplungen.
In der DE 101 41 315 C1 ist zudem eine Kupplung zum Verbinden zweier ein Medium (Fluid) führender Bauteile, insbesondere zum Anschluß einer Waschflüssigkeitsleitung in einem Kraftfahrzeug, an ein weiteres Bauteil beschrieben. Diese Kupplung weist zwei ineinandersteckbare und miteinander verrastbare Kupplungsteile auf, von denen das äußere, topfförmig gestaltete Kupplungsteil im Innern mit einem Dichtungsring versehen ist, der durch das innere Kupplungsteil bei deren Verrastung dichtend verspannt wird. Dieses innere Kupplungsteil hat in Steckrichtung an seinem vorderen Ende eine pilzförmige Gestalt (Pilzkopf) mit einer Verjüngung in Steckrichtung und einem an deren Rückseite ausgebildeten umlaufenden Rand, der als Anlageschulter für ein Rastelement dient. Dieses hat eine C-förmige Gestalt mit einem ringförmigen, an dem Umfang des äußeren Kupplungsteils festgeklemmten Mantel und durchdringt mit zwei Rastnasen im äußeren Teil ausgebildete Ausnehmungen. Im Rastzustand hintergreifen die Rastnasen den am inneren Kupplungsteil ausgebildeten Rand. Dabei wird der Dichtungsring im Bereich der Verjüngung dichtend vorgespannt.
Die Montage einer derartigen Kupplung mit dem Ineinanderstecken der beiden Kupplungsteile, dem Verspannen des Dichtungsringes und dem Verrasten derselben erfordert eine erhebliche Kraftaufwendung, da der Dichtungsring durch die Verjüngung am inneren Kupplungsteil verspannt wird. Diese Steckkraft kann im Bereich von 40 bis 60 N liegen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine feste und sichere Kupplung für zwei ein Fluid führende Bauteile mit einem vereinfachten Einsteckvorgang zu ermöglichen, insbesondere die bei der Montage der Kupplung nach Anspruch 1 erforderliche Steckkraft zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird bei einer Kupplung nach Anspruch 1 durch dessen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Die Erfindung besteht insbesondere darin, dass bei einer Kupplung für zwei ein Fluid führende Bauteile, die zwei ineinandersteckbare und dichtend miteinander verrastbare Kupplungsglieder aufweist, von denen das innere Kupplungsglied in Steckrichtung an seinem vorderen Ende einen Pilzkopf mit einer konischen Verjüngung in Steckrichtung und eine Anlageschulter für ein am äußeren Kupplungsglied angeordnetes Rastelement hat und das äußere Kupplungsglied einen in dessen Innerem angeordneten Dichtungsring aufweist, an der Verjüngung frontseitig ein Ansatz angeordnet ist, der zylindrisch ausgebildet ist. Der Übergangsbereich zwischen der Verjüngung und dem Ansatz dient dazu, den zu verspannenden Dichtungsring aufzunehmen. Der Ansatz kann alternativ zur zylindrischen Gestaltung auch konisch ausgebildet sein, wobei der Kegelneigungswinkel (halber Kegelwinkel) des Ansatzes kleiner als der der Verjüngung ist. Durch diese Gestaltung des in seiner Länge gegenüber dem Stand der Technik unveränderten Pilzkopfes und unverändertem äußeren Kupplungsteil ist die Verjüngung um den Ansatz verkürzt und hat demzufolge einen stärkeren Neigungswinkel. Dieser liegt bei einem zylindrischen Ansatz vorzugsweise zwischen 30° und 40° und bei einem leicht konischen Ansatz zwischen 20° und 30°. Durch diese Ausbildung des Pilzkopfes Endes wird die Steckkraft erheblich reduziert, etwa halbiert.
Das Rastelement ist bevorzugt U-förmig und elastisch aufweitbar ausgebildet und in einer in der Wandung des äußeren Kupplungsteils umfangsseitig ausgebildeten Aufnahme definiert anordbar. Damit die beiden freien Schenkel des U-förmigen Rastelementes mit der Anlageschulter des inneren Kupplungsteils in Eingriff bringbar sind, sind in der Wandung des äußeren Kupplungsteils im Bereich der Aufnahme Ausnehmungen angeordnet, und die Schenkel liegen an diesem im Rastzustand tangential zum inneren Kupplungsteil an der Anlageschulter an.
Die Anlageschulter kann auf der dem Ansatz abgewandten Seite der Verjüngung an diese angeschlossen sein, was mit einer Erhöhung der Stecksicherheit und damit der Prozeßsicherheit verbunden ist. Beim Verrasten der beiden Kupplungsteile durch das Rastelement sind Halbverrastungen, verursacht durch eine leichte Verkantung des Rastelementes, nahezu ausgeschlossen. Ist zwischen der Anlageschulter und der Verjüngung ein zylindrischer Bereich ausgebildet, kann es zu solchen Halbverrastungen kommen, bei denen das Rastelement mit einem Schenkel die Anlageschulter hintergreift und mit dem anderen Schenkel am Umfang des zylindrischen Bereiches aufliegt. Von Vorteil bei dieser Ausbildung bei gleicher Länge des Pilzkopfes ist allerdings, dass der Kegelneigungswinkel der Verjüngung größer ist und sich die Steckkraft gegenüber der Ausbildung ohne zylindrischen Bereich reduziert.
Zur Erhöhung der Positioniersicherheit des Rastelementes sind an dessen Schenkeln Anlageflanken zur formschlüssigen Anlage am Umfang des inneren Kupplungsteils ausgebildet. Von Vorteil ist es auch, wenn das Rastelement und das äußere Kupplungsteil eine Vormontageeinheit bilden, in die das innere Kupplungsteil bis zur selbsttätigen Verrastung eingesteckt werden kann. Dazu sind die Schenkelenden in Steckrichtung des inneren Kupplungsteils rampenartig gestaltet. Beim Hineinschieben des inneren Kupplungsteils werden die beiden Schenkel durch die Verjüngung am Pilzkopf elastisch aufgeweitet und hintergreifen nach Passieren desselben selbsttätig die Anlageschulter.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

1: eine Kupplung mit einem äußeren und einem inneren Kupplungsglied im verrasteten Zustand,
2: die Kupplung in einer Seitenansicht,
3: das die beiden Kupplungsglieder verrastende Rastelement,
4: die Kupplung im Schnitt,
5: eine Hauptansicht des inneren Kupplungsgliedes und
6: eine alternative Ausführung zu diesem.

In den 1 und 2 ist eine gesteckte und verrastete Kupplung 1 mit einem äußeren Kupplungsglied 2 und einem inneren Kupplungsglied 3 dargestellt, die jeweils aus einem festen Kunststoff bestehen und an einen nicht dargestellten Waschflüssigkeitsschlauch anschließbar sind. Die beiden Kupplungsglieder 2 und 3 sind mit einem Rastelement 4, das in 3 in perspektivischer Darstellung gezeigt ist und zwei Grifflaschen 5 aufweist, rastverbunden und weisen jeweils einen durchgehenden Waschflüssigkeitskanal 6 und 7 auf.
Das in 3 dargestellte und von der Seite des inneren Kupplungsgliedes 3 aus betrachtete Rastelement 4, ist in einer in der Wandung des äußeren Kupplungsgliedes 2 umfangsseitig ausgebildeten ringförmigen Einsenkung 8 definiert angeordnet und besteht ebenfalls aus einem festen Kunststoff, ist U-förmig gestaltet und elastisch aufweitbar. Innenseitig sind die Schenkel 9 mit jeweils einer konkaven und in Steckrichtung des inneren Kupplungsteils 3 gestalteten Auswölbung 10 versehen, die zugleich eine Schräge 11 ausbildet und an ihrem in der Steckrichtung vorderen Ende (Steigungsende) zur formschlüssigen Anlage am Mantel des inneren Kupplungsgliedes 3 eine Anlageflanke 12 aufweist. Die Grifflaschen 5 sind an den beiden Schenkeln 9 angeformt.
In 4 ist die Kupplung in einem Längsschnitt dargestellt. In diesem ist das Rastelement 4 in seiner Anordnung in der ringförmigen Einsenkung 8 des äußeren, im wesentlichen topfförmig gestalteten Kupplungsgliedes 2 mit dem Querschnitt der beiden Schenkel 9 im Bereich der Auswölbung 10 zu erkennen. Das äußere Kupplungsglied 2 weist innerhalb der Einsenkung 8 jeweils eine Ausnehmung 13 auf, durch die die beiden Schenkel 9 zur Anlage am Mantel des inneren Kupplungsteils 3 gelangen. In dem dargestellten Verrastungszustand der beiden Kupplungsglieder 2 und 3 liegen die Schenkel 9 tangential zum inneren Kupplungsteil 3 mit ihrer gewölbten Anlageflanke 12 am Mantel desselben und in axialer Richtung an einer ausgebildeten Anlageschulter 14 an. Das äußere Kupplungsteil 2 ist in einer zwischen der Innenwandung und dem Boden desselben ausgebildeten umlaufenden Kehle mit einem Dichtungsring 15 versehen.
Das innere Kupplungsteil 3, das auch in 6 in einer Hauptansicht dargestellt ist, weist in Steckrichtung an seinem vorderen Ende einen Pilzkopf mit einer konischen Verjüngung 16 in Steckrichtung mit einem Kegelneigungswinkel von 37° und der schon genannten Anlageschulter 14 auf. An der Verjüngung 16 sind frontseitig ein zylindrischer Ansatz 17 und rückseitig ein zylindrischer Bereich 18 angeformt und an diesen die Anlageschulter 14 angeschlossen. Der Dichtungsring 15 ist im dargestellten Verrastungszustand im Übergangsbereich zwischen dem Ansatz 17 und der Verjüngung 16 angeordnet und dabei im Bereich der Kehle gegen das äußere Kupplungsglied 2 gedrückt und dichtend elastisch verspannt.
In 5 ist eine alternative Ausführung mit einem konischen Ansatz 19 dargestellt. Die Anlageschulter 14 ist auf der dem Ansatz 19 abgewandten Seite direkt an die Verjüngung 20 angeschlossen. Die Länge des Pilzkopfes entspricht dabei der des in 6 dargestellten. Der Kegelneigungswinkel der Verjüngung 20 beträgt 27° und der des Ansatzes 19 beträgt 15°. Zur Verbindung der beiden Kupplungsteile 2 und 3 wird zunächst das Rastelement 4 auf dem äußeren Kupplungsteil 2 positioniert, in das der Dichtungsring 15 eingebracht ist, derart, dass die Schenkel 9 mit den Anlageflanken 12 in die Ausnehmungen 13 greifen. Anschließend wird das innere Kupplungsteil 3 eingeführt und mit der Verjüngung 16 bzw. 20 gegen die Schrägen 11 gedrückt, wodurch diese bei entsprechender Kraftaufwendung elastisch gespreizt werden, bis die Verjüngung 16 und der zylindrische Bereich 18 bzw. die Verjüngung 20 durch die lichte Weite zwischen den Schenkeln 9 gedrückt ist. In der Verrastungsposition ist der Dichtungsring 15 zusammengedrückt, und die Schenkel 9 umschließen wieder den Mantel des inneren Kupplungsteils 3, dabei mit den Anlageflanken 12 auf dem Mantel liegend und die Anlageschulter 14 hintergreifend. Die beiden Kupplungsteile 2 und 3 sind dichtend miteinander verrastet.
Bezugszeichenliste

1: Kupplung
2: äußeres Kupplungsteil
3: inneres Kupplungsteil
4: Rastelement
5: Grifflasche
6: Waschflüssigkeitskanal
7: Waschflüssigkeitskanal
8: Einsenkung
9: Schenkel
10: Auswölbung
11: Schräge
12: Anlageflanke
13: Ausnehmung
14: Anlageschulter
15: Dichtungsring
16: Verjüngung
17: zylindrischer Ansatz
18: zylindrischer Bereich
19: konischer Ansatz
20: Verjüngung

Claims

Kupplung (1) für zwei ein Fluid führende Bauteile, mit zwei jeweils einen durchgehenden Fluidkanal aufweisenden, ineinandersteckbaren und dichtend miteinander verrastbaren Kupplungsgliedern (2, 3), von denen jeweils eines an einem der Bauteile angeordnet ist und das innere Kupplungsglied (3) eine pilzförmige Gestalt mit einer konischen Verjüngung (16, 20) in Steckrichtung und einer Anlageschulter (14) für ein am äußeren Kupplungsglied (2) angeordnetes Rastelement (4) aufweist und das äußere Kupplungsglied (2) mit einem Dichtungsring (15) versehen ist, der durch das innere Kupplungsglied (3) im Rastzustand dichtend verspannt ist, - wobei an der Verjüngung (16, 20) frontseitig ein Ansatz (17, 19) angeordnet ist, der zylindrisch oder konisch ausgebildet ist, wobei der Kegelneigungswinkel bei der konischen Ausbildung (19) kleiner als der der Verjüngung (20) ist, - wobei der Dichtungsring (15) im verrasteten Zustand im Übergangsbereich zwischen dem Ansatz (17, 19) und der Verjüngung (16, 20) elastisch verspannt anliegt, - und wobei das Rastelement (4) U-förmig und elastisch aufweitbar mit zwei Schenkeln (9) ausgebildet ist, wobei die beiden Schenkel (9) in Steckrichtung des inneren Kupplungsteils (3) rampenartig gestaltet sind und eine Schräge (11) sowie an ihrem in Steckrichtung vorderen Ende eine Anlageflanke (12), die im gesteckten und verrasteten Zustand der Kupplung (1) die Anlageschulter (14) hintergreift, aufweisen.
Kupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (4) in einer in der Wandung des äußeren Kupplungsteils (2) umfangsseitig ausgebildeten Aufnahme (8) angeordnet ist, dass in der Wandung im Bereich der Aufnahme (8) Ausnehmungen (13) für die beiden Schenkel (9) des Rastelementes (4) ausgebildet sind, und dass die Schenkel (9) im Rastzustand im Bereich der Ausnehmungen (13) tangential zum inneren Kupplungsteil (3) an der Anlageschulter (14) anliegen.
Kupplung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageschulter (14) auf der dem Ansatz (19) abgewandten Seite der Verjüngung (20) an diese angeschlossen ist, oder, dass zwischen der Anlageschulter (14) und der Verjüngung (16) ein zylindrischer Bereich (18) ausgebildet ist.
Kupplung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils an den Schenkeln (9) des Rastelementes (4) ausgebildete Anlageflanke (12) an den Umfang des inneren Kupplungsteils (3) angepaßt ist.
Kupplung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (9) in Steckrichtung des inneren Kupplungsteils (3) rampenartig gestaltet sind und die Schräge (11) aufweisen und die Anlageflanken (12) jeweils am Steigungsende ausgebildet sind.