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Die Erfindung betrifft eine Rohrkupplung zum Einsatz zwischen in Längsrichtung teleskopartig verstellbarem Außenrohr und Innenrohr, wobei zur Rohrkupplung ein Kupplungsteil gehört, das mit dem Außenrohrende fest verbunden ist und aus einer länglichen Buchse besteht.
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Von früher her ist z. B. aus den Patentveröffentlichungen
US 4 585 367 und
GB 2 158 865 eine Rohrkupplung bekannt, mit der Innen- und Außenrohr miteinander verbunden werden. In den Veröffentlichungen werden Exzenterflächen beschrieben, bei denen durch Drehen der äußeren Buchse Friktionsflächen gegen die Außenfläche des Innenrohrs gepresst werden. Problem zahlreicher Anwendungen, z. B. Werkzeuggriffen, ist das Herbeiführen ausreichender Friktionsspannkräfte schnell, einfach und mit geringem Kraftaufwand.
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Die
US 2,304,343 offenbart eine Klemmvorrichtung zum Verbinden zweier teleskopisch ineinander geführter Rohre, z. B. für einen Notenständer. Hierbei weist das äußere Rohr im Bereich der Verbindung eine Reihe von axial angeordneten Schlitzen auf. Das äußere Rohr ist wiederum manschettenartig von einem Kragenelement umgeben, das eine Öffnung und hierzu benachbart zwei Flügel aufweist. Ein Klemmhebel ist drehbar an den Flügeln gelagert. Der Klemmhebel weist ein Paar von bogenartigen Nocken auf, mit dem er beim Verschwenken die Flügel zusammendrückt, so dass das Kragenelement das äußere Rohr zusammendrückt, wodurch das Innenrohr arretiert wird.
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Die
US 3,042,434 zeigt ein motorbetriebenes Werkzeug mit austauschbaren Aufsätzen, wobei die Kraftübertragung über eine Antriebswelle erfolgt, die in einem inneren Rohr gelagert ist, das zur Verbindung von dem austauschbaren Aufsatz mit einem rohrförmigen Kragen umfasst wird. Der Kragen weist einen axialen Schlitz mit zwei seitlich davon angeordneten Flügeln auf. Jeder der Flügel weist ein Paar von Bohrungen auf. Durch die Bohrungen sind Schrauben geführt, mittels derer seitlich des einen Flügels ein Feststellhebel sowie zwei beidseits des Feststellhebels angeordnete Nackenelemente gelagert sind. Beim Verkippen des Feststellhebels wirkt dieser mit den Nackenelementen derart zusammen, dass er sie auseinanderdrückt, wodurch die Flügel zusammengedrückt werden und das Kragenelement das innere Rohr arretiert.
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Die
US 2,244,351 zeigt eine Feststellvorrichtung, mittels derer Gewichtscheiben auf Hanteln gesichert werden. Hierbei wird die Hantelstange von einer zylindrischen Manschette mit einem daran angeordneten Flansch umfasst, wobei die Manschette eine axiale Ausnehmung mit zwei seitlich davon angeordneten Flügeln aufweist. An diesen Flügeln ist ein Feststellhebel drehbar gelagert, der die Flügel mittels zweier Schenkel umfasst. Der Abstand der beiden Schenkel nimmt mit Abstand von der Drehachse derart ab, dass die beiden Flügel beim Verkippen des Hebels durch die Schenkel zusammengepresst werden, wodurch sich die Manschette verengt und an der Hantelstange festgeklemmt wird.
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Die
US 1,218,695 zeigt eine Anordnung für einen höhenverstellbaren Wasserhahn. Hierbei ist der Wasserhahn an ein Innenrohr angeschlossen, das teleskopierend in einem Außenrohr geführt ist. Im Verbindungsbereich weist das Außenrohr einen axialen Schlitz auf und ist von einer ringförmigen Manschette umgeben, die an einer Stelle offen ist und zwei Flügel aufweist. An den Flügeln ist ein Hebel drehbar gelagert, der mittels zweier Schenkel die Flügel außenseitig umgreift. Der Abstand der Schenkel variiert nockenartig derart, dass beim Verschwenken des Hebels die Schenkel die Flügel zusammendrücken, wodurch die Manschette das Außenrohr zusammendrückt, das seinerseits durch Druck auf das Innenrohr dieses arretiert.
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Die
DE 695 05 721 T2 offenbart eine Klammer zum Verbinden von zwei in Bezug aufeinander versetzten Elementen, z. B. zwei nebeneinander verlaufenden Stäben oder Rohren. Gemäß einer gezeigten Ausführungsform wird hierbei ein Rohr durch eine von zwei Teilen definierte Durchgangsöffnung geführt, während die beiden Teile das zweite Rohr wangenartig umgreifen. Hierbei sind die beiden Teile nach Art von Scharnierhälften um die durch das erste Rohr gebildete Achse schwenkbar. Zum Arretieren weisen die beiden Teile Flügel auf, in denen ein Klemmhebel gelagert sein kann. Dabei weisen die Außenflächen der Flügel profilierte Nockenflächen auf, die mit Vorsprüngen am Hebel zusammenwirken. Beim Verschwenken des Hebels sind die Vorsprünge zunächst in Schlitzen innerhalb der Nockenflächen aufgenommen und werden dann über geneigte Nockenflächen geführt. Hierdurch wird mit Verschwenken des Hebels ein zunehmender Druck auf die Flügel ausgeübt, wodurch diese zusammengedrückt werden, was ein Festklemmen sowohl des ersten als auch des zweiten Rohres bewirkt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft die Entwicklung einer zum teleskopartigen Verstellen eines Rohres geeigneten Rohrkupplung, die die oben angeführten Schwierigkeiten löst. Zielsetzung ist somit, eine neu konzipierte Rohrkupplung zu verwirklichen, die in der Lage ist, erhebliche Belastungen in axialer Richtung aufzunehmen.
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Dieses Ziel wird der vorliegenden Erfindung gemäß erreicht derart, dass zur Rohrkupplung ein Kupplungsteil gehört, das mit dem Ende des Außenrohrs fest verbunden ist und das eine längliche Verbindungsbuchse umfasst, wobei nahe des Bundes der Buchsendurchlassöffnung einander gegenüber angeordnete Spannhalterungen mit radial verlaufenden Nockengegenflächen angeordnet sind, wobei die Nockengegenflächen unterteilt sind in zwei gewindesteigungsartig verlaufende Nockenflächen; dass sich in der Buchse zwischen den Spannhalterungen ein Schlitz in Buchsenlängsrichtung befindet, dass an den Spannhalterungen ein Hebelgriff angebracht ist, der um die querstehende Schwenkachse in Relation zu den Nockengegenflächen wesentlich ausgelenkt werden kann und der schwenkachsenseitig mit Schenkeln versehen ist, an deren Enden sich den Nockengegenflächen der Halterungen entsprechende Spannringe befinden, deren Stirnflächen Spannockenflächen bilden, wobei die Spannnockenflächen formgleich mit den Nockengegenflächen sind, und dass zum Kupplungsteil ferner eine Anzugstange gehört, die die Schwenkachse der Spannringe bildet und die bei durch Umlegen des Spannhebels bedingtem Verdrehen der Spannringe die auf die Nockengegenflächen im wesentlichen schwenkachsparallel wirkenden Spannkräfte aufnimmt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
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Im nachstehenden wird die Erfindung unter Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei:
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1: die Rohrkupplung und die dazugehörigen Teile in Seitenansicht zeigt
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2: die Rohrkupplung und die dazugehörigen Teile in Draufsicht zeigt
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3: die Anschlagnockenfläche der Spannhalterung zeigt
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4: die Rohrkupplung zeigt
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In 1 und 2 ist die der Erfindung gemäße Rohrkupplung mit den dazugehörigen Teilen dargestellt. Zur Rohrkupplung gehört ein Außenrohr mit Bezugszeichen 1 und ein Innenrohr mit Bezugszeichen 2. In dieser Ausführungsform sind die Rohre rund. Der Außendurchmesser des Innenrohrs 2 ist kleiner als der Innendruchmesser des Außenrohrs. Zwischen Rohr 1 und 2 befindet sich ein Gleitpassstück derart, dass die Rohre ineinander im Verhältnis zueinander gleiten können. Dank des Gleitpassstückes wird der Schaft an der Verbindungsstelle stabilisiert, auch wenn seitliche Kräfte auf den Schaft wirken, wodurch z. B. ein Einknicken verhindert wird.
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Auf das Ende des Außenrohrs 1 ist ein Stück weit Kupplungsteil 30 angeordnet, bestehend aus Verbindungsbuchse 3, Spannhebel 4 und Anzugstange 20. Buchse 3 ist mit Außenrohr 1 fest verbunden. Außenrohr 1 ist in Buchse 3 axial verlaufend angeordnet, bevorzugt bis etwa zur Mitte der Gesamtlänge von Buchse 3. Der eine offene Bund der Buchse 3 stellt somit axial eine Verlängerung des Außenrohrs 1 dar, so daß Innenrohr 2 durch den offenen Bund von Buchse 3 in Kupplungsteil 30 und weiter in Außenrohr 1 gesteckt werden kann.
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In der Nähe des offenen Bundes von Buchse 3 sind zwei einzelne, parallel verlaufende Spannhalterungen 6a und 6b angeordnet, deren nach außen weisenden Flächen als Nockengegenflächen 5a und 5b ausgebildet sind. 3 zeigt die Nockengegenfläche 5a aus 1 axiometrisch dargestellt von links oben gesehen. Nockengegenfläche 5b ist formgleich, jedoch das Kehrbild im Verhältnis zur Längsachse L von Buchse 3. Zur Vereinfachung der Darstellung werden lediglich Aufbau und Funktion der Nockengegenfläche 5a beschrieben.
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Nockengegenfläche 5a ist in radialer Richtung unterteilt in zwei gewindesteigungsartig verlaufende Nockenflächen 7a und 10a mit jeweils ca. 140–170°igem Bogen. Die Verlängerung zur ersten ansteigenden Nockenfläche 7a wird auf eine kurze Strecke, relativ zur ansteigenden Nockenfläche, radial für ca. 10–30° des Bogens durch die Arretierfläche 8a gebildet, die im wesentlichen rechtwinklig zur Schwenkachse W steht oder in Spannkraftrichtung nach unten absinkt. Die Vorderkante der Arretierfläche 8a fällt steil in Richtung zur Schwenkachse W hin ab und bildet dadurch die erste Stufe 9a der Nockengegenfläche 5a. Die Stufe ist in der Verlängerung von ihrer Unterkante aus als zweite ansteigende Nockenfläche 10a ausgebildet. Die Verlängerung der Nockenfläche 10a ist in gleicher Weise als Arretierfläche 11a ausgebildet, deren Vorderkante steil in Richtung zur Schwenkachse W hin abfällt und dadurch die zweite Stufe 12a der Nockengegenfläche 5a bildet. Die Stufe geht in ihrer Verlängerung wiederum in die erste ansteigende Nockenfläche 7a über. In der Mitte der ringförmigen Nockengegenfläche 5a befindet sich die Aussparung 13.
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In Buchse 3, zwischen den Spannhalterungen 6a und 6b, ist ein Schlitz 21 angeordnet, der über die Spannhalterungen, ca. 1/3 bis 2/3 des Längenmaßes von Buchse 3, hinausreicht, bevorzugt etwa bis zur Hälfte des Längenmaßes von Buchse 3. Die Breite des Schlitzes 21 beträgt mindestens das doppelte der Höhe der Stufenfläche 9a, bevorzugt mindestens das vierfache der Höhe der Stufenfläche 9a.
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Zu Kupplungsteil 30 gehört ferner ein gesonderter Spannhebel 4, dessen Enden aus zwei Schenkeln 15a und 15b gebildet wird. An den Enden der Schenkel 15a und 15b befinden sich die Spannringe 16a und 16b, deren Stirnflächen die einander gegenüberliegenden Spannnockenflächen 17a und 17b bilden. Die Spannnockenflächen 17a und 17b sind formgleich mit den Nockengegenflächen 5a und 5b.
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Die Befestigung des Spannhebels 4 an Buchse 3 ist in 2 dargestellt. Spannhebel 4 wird auf die Spannhalterungen 6a und 6b der Buchse 3 (Pfeil A) aufgesteckt derart, daß die Spannnockenflächen 17a und 17b des Spannhebels 4 sich um die Achse W gegen die Nockengegenflächen 5a und 5b drehen.
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Die Mitte der Spannnockenfläche 17a wird durch die durch den Spannring 16a hindurchgehende Aussparung 18 und die Mitte der Spannnockenfläche 17b durch die teilweise durch den Spannring 16b hindurchgehende Aussparung 19 gebildet. In Aussparung 19 befindet sich innenseitig ein Gewinde. Alternativ hierzu kann in Spannring 16b eine Mutter versenkt eingelassen sein.
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Wenn Spannhebel 4 an Buchse 3 befestigt ist, befinden sich die Aussparungen 18 und 19 des Spannhebels 4 sowie die Aussparungen 13 der Spannhalterungen in Linie, so daß die mit Schraubgewinde versehene Anzugstange 20 gemäß Pfeil B in 2 eingesetzt werden kann, indem Anzugstange 20 durch Aussparung 18 und Aussparungen 13 der Spannhalterungen geführt und in das Innengewinde 19 in Spannhalterung eingeschraubt wird. Die Längsachse der Anzugstange 20 (Schwenkachse des Spannhebels) verläuft quer zur Längsachse der Buchse 3.
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In 4 wird die Funktion von Spannhebel 4 in den verschiedenen Stellungen I, II und III des Hebelteils 14 veranschaulicht. Die Drehbewegung der Spannnockenflächen 17a und 17b des Spannhebels 4 wird mit Hilfe des als Verlängerung der Schenkel 15a und 15b fungierenden schwenkbaren Hebelteils 14 oder Momenthebels des Spannhebels 4 erzielt. Wenn Hebelteil 14 in Stellung I steht, liegen die Stufenflächen der Spannnockenflächen 17a und 17b an den Stufenflächen 9a, 12a, 9b und 12b der Nockengegenflächen 5a und 5b an, womit gleichzeitig ein weiteres Einschwenken des Hebels 4, 14 in Richtung Innenrohr 2 begrenzt wird. Innenrohr 2 läßt sich in dieser Phase ungehindert in Außenrohr 1 längs der Achse L bewegen.
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Die Spannnockenflächen 17a und 17b werden im Verhältnis zu den Nockengegenflächen 5a und 5b um die Achse W (Anzugstange 20) geschwenkt, wodurch die Spannnockenflächen 17a und 17b gegen die gewindeartig ansteigenden Nockengegenflächen 5a und 5b gedrückt werden. Aufgabe der Anzugstange 20 ist ferner, die auf die Nockenflächen in Axialrichtung wirkenden Spannkräfte der Anzugstange aufzunehmen. Wenn Hebelteil 14 in Stellung II steht, beginnen die Arretierflächen der Spannnockenflächen 17a und 17b (nicht dargestellt) sowie die Arretierflächen 8a, 11a, 8b und 11b der Nockengegenflächen 5a und 5b sich aufeinander zu verschieben und sich gegeneinander zu verkeilen. Die zwischen den Arretierflächen wirkende Spannkraft ist so groß, daß das Schwenken des Hebels 4 von der Zwischenstellung II in die Arretierstellung III im wesentlichen selbsttätig erfolgt. Durch das durch die Arretierflächen erzeugte Drehmoment liegt der Hebelteil 14 in Stellung III an der Außenfläche des Außenrohrs 1 an, wobei die Längsachse des Hebels 4 im wesentlichen gleich mit Achse L ist. Gleichzeitig können die Spannhalterungen 6a und 6b dank des zwischen den Spannhalterungen gebildeten Schlitzes 21 um das Maß, das der Steigung P der Nockengegenflächen 5a und 5b (Nähe der Stufenflächen) entspricht, zusammengepreßt werden. Der Bunddurchmesser von Buchse 3 wird entsprechend reduziert, wodurch zwischen der Innenfläche von Buchse 3 und der Außenfläche des Innenrohres 2 ein Anpreßdruck erzeugt wird, mit dem das Innenrohr 2 fest arretiert wird.
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Die Länge des Hebelteils 14 ab Anzugstange 20 ist vorzugsweise lang im Verhältnis zum Radialmaß der Spannnockenflächen 17a und 17b (und/oder der Nockengegenflächen 5a und 5b), vorzugsweise länger als das fünffache, am besten länger als das achtfache Maß. Der Schwenkwinkel des Spannhebels 4 um die Schwenkachse W der Anzugstange 20 ist ca. 140°–170°, vorzugsweise ca. 150°–160°.
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Der Schwenkwinkel des Spannhebels 4 kann variieren abhängig von den Radialmaßen der Spannnockenflächen (Nockengegenflächen) und den Arretierflächen zueinander, die bei Bedarf ebenfalls variieren können.
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An der Außenseite des Spannhebels 4 befinden sich Griffwulste, die das Fassen des Spannhebels erleichtern. Im Griffwulst befindet sich mittig eine bogenförmige, der Wölbung des Außenrohrs 1 entsprechende Verjüngung. Dadurch befinden sich die Griffwulste in Arretierstellung III des Spannhebels 4 teilweise oder vollständig beidseitig des Außenrohrs 1.
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Beispielsweise im Einsatz als Werkzeuggriff ist von Vorteil, wenn Außen- und Innenrohr 1 und 2 nicht rund sind, z. B. im Querprofil geringfügig dreieckig, eine sog. Dreieck-Ovalform, so daß sich die Rohre sich nicht zueinander verdrehen können und die Rohrkupplung lediglich Belastungen in axialer Richtung aufnehmen muß.