DE60107110T2

DE60107110T2 - Sicherheitskupplung

Info

Publication number: DE60107110T2
Application number: DE60107110T
Authority: DE
Inventors: Krister SJÖBERG
Original assignee: PlymoVent AB
Current assignee: PlymoVent AB
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2021-11-21
Also published as: SE517184C2; SE0004278D0; CA2428875C; ATE281896T1; CA2428875A1; WO2002042015A1; DE60107110D1; EP1335802B1; ES2231580T3; SE0004278L; US20040075273A1; EP1335802A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitskupplung gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Abgasentsorgung gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 21. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und aus der Beschreibung mit der beigefügten Zeichnung.
Um den Auspuff eines Kraftfahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Abgasentsorgung während des Fahrens in Montagebereichen, Inspektionsbereichen, Garagen, Parkbereichen für Notfallfahrzeuge und dergleichen zu verbinden, ist es von Vorteil, eine flexible Leitung zu verwenden, beispielsweise einen Schlauch oder eine Rohrleitung.
Bei Leitungen für die Abgasentsorgung, beispielsweise für Notfallfahrzeuge, ist eine Sicherheitskupplung der Eingangs genannten Art bereits bekannt. Wenn das Fahrzeug im Falle eines Alarms losfährt, zieht das Fahrzeug die Saugleitung hinter sich her, bis das Fahrzeug außerhalb der Garage ist, wo die Leitung dann automatisch vom Abgasrohr des Fahrzeugs gelöst wird. Das gleiche Prinzip wird in den Betriebsgebäuden des Svensk Bilprovning (Schwedische Kraftfahrzeugüberwachung) angewandt. Wenn beispielsweise die Leitung an etwas hängen bleibt, bevor das Fahrzeug den Ort erreicht hat, wo die Leitung automatisch gelöst wird, oder falls der Mechanismus zum Loslösen defekt ist, können Zugkräfte in der Saugleitung sehr schnell ansteigen. Wenn die Kraft einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht, trennt die Sicherheitskupplung und verhindert so Personenverletzungen und auch Schäden an der Saugleitung oder anderen Geräten.
Bei einer herkömmlichen Sicherheitskupplung der Eingangs genannten Art, die aus zwei Kupplungshälften besteht, die mit Flanschen versehen sind, werden die Kupplungshälften durch eine die Flansche umgebende Gummihülse zusammengehalten. In diesem Fall ist die Funktion der Sicherheits kupplung abhängig von der Gestaltung der Flansche und auch von dem Material, aus dem die Hülse besteht, und auch deren Gestaltung, wenn der Wert der Zugkraft bestimmt wird, bei der sich die Kupplung trennen soll. Wenn somit die Sicherheitskupplung aus einem gegebenen Material mit einer gegebenen Gestaltung besteht, ist es möglich, die Trennung der Kupplungshälften bei lediglich einem vorbestimmten Wert der Zugkraft in der Saugleitung zu erreichen. In Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen oder der Fahrzeugart kann es jedoch von Vorteil sein, die Kraft des Lösens der Sicherheitskupplung verändern zu können, ohne eine vollständig neue Kupplungsvariante für diese Anwendung herstellen zu müssen.
Eine bekannte Vorrichtung zur Abgasentsorgung, die mit einem geschlitzten Saugkanal versehen ist, an dem ein Schlitten entlang bewegt werden kann, ist aus der DE-A1 196 33 860 bekannt. Der Schlitten kann mit dem Abgasrohr eines Fahrzeugs über eine Saugleitung und eine Klemmvorrichtung verbunden werden. Die Klemmvorrichtung kann mittels eines Bowdenzugs, der zu den Schlitten führt, geöffnet werden. Um eine Beschädigung an dem Teil, welches an dem Abgasrohr des Fahrzeugs angeordnet ist, und persönliche Verletzungen zu verhindern, sind der Abgasschlauch und der Bowdenzug jeweils mit einer Sicherheitskupplung versehen, die gelöst wird, wenn eine Kraft überschritten wird, die größer ist als die voreingestellte Kraft, die zur Öffnung der Klemmvorrichtung erforderlich ist. Wenn die Klemmvorrichtung nicht auf korrekte Art geöffnet wird, oder wenn der Bowdenzug oder die Abgashülse am Fahrzeug hängen bleiben, kommt die Sicherheitskupplung ins Spiel. Sowohl die Abgasleitung als auch der Bowdenzug sind durch die Sicherheitskupplung in zwei Teile geteilt. Dies bedingt eine relativ komplizierte Konstruktion mit einhergehenden Schwierigkeiten bei der Einstellung. Da der Bowdenzug mit seiner Sicherheitskupplung innerhalb der Abgasleitung angeordnet ist, kann seine Funktion zusätzlich durch Verschmutzung gestört werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung zu schaffen, welche an unterschiedliche Vorrichtungen zur Abgasentsorgung, Fahrzeuge und Umwelterfordernisse auf einfachere und zuverlässigere sowie kostengünstigere Weise als bekannt angepasst werden kann.
Dies wird durch eine Sicherheitskupplung und eine Vorrichtung zur Abgasentsorgung gemäß der kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 21 ermöglicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus der Beschreibung und den abhängigen Patentansprüchen.
Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der beigefügten Zeichnung lediglich beispielhaft dargestellt und werden in der folgenden Beschreibung näher erläutert. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Sicherheitskupplung mit montiertem Verschlußring und in geschnittener Darstellung, ohne die Federanordnung in ihrer Anfangsposition; 2 zeigt die Sicherheitskupplung gemäß 1, jedoch mit dem Verschlußring in seiner Freigabestellung; 3 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht des Verschlußrings mit seinen Sektionen und der Federanordnung in der Anfangsposition und mit entfernten Kupplungshälften; 4 zeigt den Verschlußring gemäß 3 in seiner Freigabestellung; und 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Verschlußrings gemäß 3 mit in Sektionen montierten Schutzabdeckungen.
Die 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Sicherheitskupplung 2 für eine (nicht dargestellte) flexible Leitung, wobei die Sicherheitskupplung als rohrartige, zweiteilige Flanschverbindung mit einer ersten Kupplungshälfte 4, einer zweiten Kupplungshälfte 6 und einem nachgiebigen Verschlußring 8 ausgebildet ist. Die erste Kupplungshälfte weist eine Flanschpartie auf, die mit einem geraden Flansch 10 versehen ist, und die zweite Kupplungshälfte weist eine Flanschpartie auf, die mit einem konischen Flansch 11 versehen ist, wobei die Flansche vorzugsweise den gleichen Außendurchmesser dy aufweisen. Der konische Flansch 11 kann Ko nuswinkel α im Bereich von 30–60° aufweisen. Versuche haben gezeigt, dass ein Wert von 45° zur Sicherstellung einer zuverlässigen Funktion der Sicherheitskupplung von Vorteil ist.
Die Kupplungshälften können über die Flansche mittels des nachgiebigen Verschlußrings 8 zusammengefügt werden, wobei der Verschlußring eine Innenform aufweist, die komplementär zu den Flanschpartien der Kupplungshälften ist und somit eine formschlüssige Verbindung mit den Flanschen 10, 11 herstellt, wenn er auf diesen montiert ist. Zu diesem Zweck weist der Verschlußring 8 federbelastete Teile in Form von Ringsegmenten 12 auf, die relativ zueinander beweglich sind und die jeweils in radialer Richtung mit einem ersten Schenkel oder einer ersten Ringseite 14 und einem zweiten Schenkel oder einer zweiten Ringseite 16 versehen sind, die freie Außenkanten aufweisen und die entlang ihrer inneren Kanten durch einen Steg 18 miteinander verbunden sind, der teilweise nach außen gewölbt ist. Die innere Form des Verschlußrings, die komplementär zu den Flanschpartien der Kupplungshälften ist, wird durch das Profil des Stegs erreicht, in dem dieser nach außen gewölbt ist, und zusammen mit der entsprechenden inneren Kante einer jeden Ringseite 14, 16 nach innen gerichtete erste 20 und zweite 22 Kupplungsorgane aufweist. Das Profil des Stegs 18 neben der inneren Kante der ersten Ringseite 14 bildet somit, zusammen mit letzterer, das erste Kupplungsorgan 20, und das Profil des Stegs 18 neben der inneren Kante der zweiten Ringseite 16 bildet somit, zusammen mit letzterer, das zweite Kupplungsorgan 22. Das erste Kupplungsorgan besteht vorzugsweise aus einem ersten ringförmigen Wulst 20 und das zweite Kupplungsorgan besteht vorzugsweise aus einem zweiten ringförmigen Wulst 22. Der erste ringförmige Wulst 20 weist eine gerade Kante 24 auf, die dem geraden Flansch 10 der ersten Kupplungshälfte entspricht, während der zweite ringförmige Wulst 22 eine schräge Kante 26 aufweist, die dem konischen Flansch 11 der zweiten Kupplungshälfte entspricht.
3 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht eines Ausführungsbeispiels des nachgiebigen Verschlußrings 8 in der Anfangsstellung und mit entfernten Kupplungshälften, und 4 zeigt den Verschlußring gemäß 3 in der Freigabestellung. Der Verschlußring 8 kann aus drei oder mehr Ringsegmenten bestehen, die vorzugsweise identisch ausgebildet sind. Gemäß des dargestellten Ausführungsbeispiels weist der Verschlußring vier identische Ringsegmente 12 auf, da festgestellt worden ist, dass dies vorteilhaft sowohl für die funktionellen Eigenschaften als auch für das Herstellungsverfahren ist. Jedes Ringsegment 12 zeigt in einer geschnittenen Ansicht die oben beschriebenen Elemente mit den Bezugszeichen 14–26 und weist zusätzlich eine erste 28 und eine zweite 30 sich radial erstreckende Stirnwand auf. Der Verschlußring 8 weist auch eine Federanordnung 32 mit nachgiebigen Elementen auf, wobei die Anordnung derart ausgebildet ist, dass sie mit einer Vorspannkraft f die Ringsegmente in eine erste Stellung zusammendrückt, in der der Verschlußring einen umschließenden Innendurchmesser di1 aufweist, der kleiner ist als der Außendurchmesser dy des konischen Flansches 11.
Die Federanordnung 32 kann ein oder mehrere nachgiebige Elemente 34 aufweisen, die eine Einstellvorrichtung 36 aufweisen, durch die die Vorspannkraft f eingestellt werden kann. Das nachgiebige Element kann aus einem Stoßdämpfer aus Gummi, einer als Zug- oder Druckfeder 34 ausgebildeten Schraubenfeder oder dergleichen bestehen, und die Einstellvorrichtung umfasst vorteilhaft eine Anzugsschraube 38. Die Ringsegmente 12 sind vorzugsweise dadurch zusammengefügt, dass die Anzugsschraube durch die Druckfeder 34, die erste Stirnwand 28 und die zweite Stirnwand 30 des benachbarten Ringsegments hindurch geführt ist, und durch eine Mutter 40, die auf der Anzugsschraube angeordnet ist. An der Innenseite der ersten Stirnwand 28 ist eine Hülse 42 angeordnet, die die Anzugsschraube 38 mit der darauf angeordneten Druckfeder 34 aufnimmt, die zwischen der ersten Stirnwand 28 und einem Schraubenkopf 44 der Anzugsschraube eingespannt ist.
Die Mutter 40, die auf der Innenseite der zweiten Stirnwand 30 angeordnet ist, ist in einer Ausnehmung 46, in der die Flanken der Mutter formschlüssig eingepasst sind, drehfest angeordnet. Der radial äußere Teil 48 der Hülse ist verkürzt, was bedeutet, dass es einfach ist, Zugang zum Schraubenkopf für Einstellungen zu erhalten, während gleichzeitig die Stellung des Schraubenkopfs 44 in der Hülse 42 leicht festzustellen ist, was eine gleichmäßige Vorspannung der entsprechenden Einstellvorrichtung 36 ermöglicht.
Um die Federanordnung 32 der Sicherheitskupplung zu schützen und auch andere Geräte, die in Kontakt mit der Sicherheitskupplung 2 gelangen können, weist jedes Segment 12 eine Schutzabdeckung 50 aus weichem Material, beispielsweise aus Gummi oder Plastik auf, die auf die freien Außenkanten der Ringseiten 14, 16 aufgerastet werden kann.
Die Sicherheitskupplung 2 weist die folgende Funktion auf. Wenn der Verschlußring 8 auf den Flanschen 10, 11 montiert ist und seine Segmente 12 in die erste Stellung vorgespannt sind, in der der umschließende Durchmesser einen Anfangswert di1 aufweist und die Kupplungshälften 4, 6 mit einer Zugkraft F belastet sind, erzeugt der schräge Rand des konischen Flansches 11 der zweiten Kupplungshälfte 6 aufgrund eines Keileffekts eine radial wirkende Kraftkomponente (nicht dargestellt). Wenn die Summe dieser radialen Kraftkomponenten die vereinte Kraft der vorgespannten Druckfedern 34 übersteigt, werden sich die Segmente 12 trennen, was bedeutet, dass der einschließende Durchmesser di von seinem Anfangswert di1 zunimmt. Wenn die Zugkraft bis zu einem vorbestimmten Wert f1 zunimmt, werden sich die Segmente 12 bis zu einer zweiten Stellung voneinander trennen, in der der umgebende Durchmesser di2 gleich dem Durchmesser dy der zweiten Kupplungshälfte 6 entlang des Flansches ist und die Sicherheitskupplung wird getrennt. Da die erste Kupplungshälfte 4 einen geraden Flansch 10 aufweist und die zweite Kupplungshälfte 11 einen konischen Flansch wird der federbelastete Verschlußring 8 auf der ersten Kupplungs hälfte verbleiben, wenn die Kupplung trennt. Es ist daher von Vorteil, beispielsweise bei einer Vorrichtung zur Abgasentsorgung für Kraftfahrzeuge, die erste Kupplungshälfte 10 mit der Saugleitung des Abführkanals und die zweite Kupplungshälfte mit einem Ende einer kurzen Saugleitung, beispielsweise mit einer Länge von 1 m, zu verbinden, deren anderes Ende mit der Klemmvorrichtung verbunden ist, die mit dem Abgasrohr des Kraftfahrzeugs verbunden werden kann.
Im vorliegenden Fall kann es von Vorteil sein, eine (nicht dargestellte) Dichtung aus einem geeigneten Dichtungsmaterial an den einander benachbarten Ringflächen eines oder beider Flansche 10, 11 der entsprechenden Kupplungshälfte 4, 6 anzuordnen. Obwohl die Federanordnung in dem dargestellten Ausführungsbeispiel 4 einstellbare nachgiebige Elemente 34 aufweist, kann sie auch aus einem einzigen nachgiebigen Element bestehen, welches als Zugfeder oder Gummistoßdämpfer ausgebildet ist, die bzw. der um den Umfang des Verschlußrings 8 gespannt ist. Die Segmente 12 des Verschlußrings können aus jedem geeigneten harten Plastikmaterial bestehen und die Kupplungshälften aus geformten Stahl, und die Federelemente können von herkömmlicher Art sein.
Durch die Erfindung ist es somit möglich, eine Sicherheitskupplung bereit zu stellen, die auf zuverlässige Weise trennt und die mit einfachen Werkzeugen, beispielsweise einem Schraubenzieher eingestellt werden kann, um die gewünschte Freigabekraft zu erreichen.

Claims

Sicherheitskupplung (2) für eine flexible Leitung, ausgebildet als rohrförmige, zweiteilige Flanschverbindung mit einer ersetzen Kupplungshälfte (4) und einer zweiten Kupplungshälfte (6), wobei die Kupplungshälften Flanschteile mit jeweils einem Flansch (10, 11) aufweisen und über die Flansche mittels eines nachgiebigen Verschlußrings (8) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche und der Verschlußring mindestens eine gemeinsame, konisch ausgebildete Kontaktfläche aufweisen (11, 26), dass der Verschlußring Segmente (12) aufweist, die relativ zu einander bewegbar sind und deren radiale Querschnitte nach innen gerichtete Kupplungsorgane (20, 22) aufweisen, die im Abstand voneinander angeordnet sind und die, durch eine mittels einer Federanordnung (32) erzeugte Vorspannung (f), nachgiebig in eine erste Stellung vorgespannt sind, in der die Kupplungsorgane (20, 22) die Flansche (10, 11) überspannen, und dass die Flansche durch die Tatsache voneinander trennbar sind, dass beim Einwirken einer Zugkraft (F1) auf die Kupplung die Segmente (12) des Verschlußrings entgegen der Vorspannkraft (f) durch einen Keileffekt in eine zweite Stellung bewegbar sind, in der der umgebende Innendurchmesser (di) des Verschlußrings (8) mindestens dem Außendurchmesser (dy) eines der Flansche entspricht und die Kupplung (2) sich trennt.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (2) öffnet, wenn eine vorbestimmte, auf die Leitung wirkende Zugkraft (F1) überschritten wird.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der vorbestimmten Zugkraft (F1) von der Größe der Vor spannkraft (f) der Federanordnung (32) des Verschlußrings (8) abhängig ist.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (32) des Verschlußrings mindestens ein nachgiebiges Element (34) aufweist, das die Vorspannkraft (f) erzeugt.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das nachgiebige Element (34) mit einer Einstelleinrichtung (36) versehen ist, mittels der die Vorspannkraft (f) einstellbar ist.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das nachgiebige Element (34) ein Gummistoßdämpfer ist.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das nachgiebige Element (34) eine Zugfeder ist.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das nachgiebige Element (34) eine Druckfeder ist.
Sicherheitskupplung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung (36) eine Spannschraube (38) zum Einstellen der Vorspannkraft aufweist.
Sicherheitskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die erste wie auch die zweite Kupplungshälfte (4, 6) mit einem geraden Flansch versehen ist.
Sicherheitskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die erste wie auch die zweite Kupplungshälfte (4, 6) mit einem konischen Flansch versehen ist.
Sicherheitskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplungshälfte (4) mit einem geraden Flansch (10) und die zweite Kupplungshälfte (6) mit einem konischen Flansch (11) versehen ist.
Sicherheitskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlußring (8) eine zu den Flanschteilen der Kupplungshälften (4, 6) komplementäre Form aufweist.
Sicherheitskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlußring (8) mindestens drei gemeinsam bewegbare Segmente (12) aufweist.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlußring (8) vier gemeinsam bewegbare Segmente (12) aufweist.
Sicherheitskupplung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (32) einstellbare, nachgiebige Elemente (34) aufweist, die zwischen benachbarten Enden der gemeinsam bewegbaren Segmente (12) des Verschlußrings (8) wirken.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass jedes nachgiebige Element (34) derart angeordnet ist, dass es tangential zwischen zwei Ringsegmenten (12) wirkt.
Sicherheitskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Segmente (12) des Verschlußrings die erste Stellung eingenommen haben, die Kupplungsorgane (20, 22) die Flansche (10, 11) derart überspannen, dass sie formschlüssig an den Flanschteilen der Kupplungshälften (4, 6) anliegen.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsorgane aus einem ersten ringförmigen Wulst (20) mit geradem Rand (24) und einem zweiten ringförmigen Wulst (22) mit einem angeschrägten Rand (26) bestehen.
Sicherheitskupplung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Wulste (20, 22) mittels eines Stegs (18) miteinander verbunden sind.
Vorrichtung zur Abgasentsorgung für Kraftfahrzeuge, mit einem Entsorgungskanal, der eine flexible Leitung in Form einer Saugleitung aufweist, die mit Hilfe einer in Abhängigkeit von der Stellung des Kraftfahrzeugs relativ zu dem Entsorgungskanal zwischen einer aktiven Stellung und einer inaktiven Stellung manövrierbaren Klemmeinrichtung mit dem Auspuff des Kraftfahrzeugs verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugleitung mittels einer Sicherheitskupplung (2) mit den Merkmalen eines der vorangehenden Ansprüche teilbar ist.