DE19621282A1 - Rohranschluß, insbesondere bei einem Wasserkasten eines Kraftfahrzeug-Wärmeübertragers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohranschluß nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Rohranschluß bein­ haltet einen Anschlußstutzen und ein mit einem Endbereich in Axialrichtung in den Anschlußstutzen einsteckbares Rohr sowie ein Sicherungselement, mit dem der eingesteckte Rohrendbe­ reich in Aussteckrichtung gesichert am Anschlußstutzen gehal­ ten ist. Derartige Rohranschlüsse finden beispielsweise bei Wasserkästen von Kraftfahrzeug-Wärmeübertragern Verwendung.

Ein Rohranschluß der eingangs genannten Art bei einem Wasser­ kasten eines Kraftfahrzeug-Wärmeübertragers ist in der Pa­ tentschrift DE 35 17 488 C2 beschrieben. Bei diesem Rohran­ schluß ist das Sicherungselement von einer U-förmigen Klammer gebildet, auch als sogenannte Steckgabel bezeichnet, deren Schenkel durch Durchgangsöffnungen im Anschlußstutzen hin­ durchgeführt sind und das Rohr halb umgreifen. Das Rohr stützt sich in Einsteckrichtung mit einer radial nach außen vorstehenden Ringwulst über eine elastische Dichtung am An­ schlußstutzen ab und drückt auf diese Weise in Aussteckrich­ tung mit ihrer Ringwulst elastisch gegen die Steckgabel, wo­ bei der innere Steckgabelradius dem Außenradius des der Ring­ wulst benachbarten Rohrabschnitts angepaßt ist.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstel­ lung eines Rohranschlusses der eingangs genannten Art zugrun­ de, der rasch und einfach montierbar ist und eine sichere und zuverlässige Verbindung des Rohres mit dem Anschlußstutzen verwirklicht.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Rohranschlusses mit dem Merkmalen des Anspruchs 1. Bei diesem Rohranschluß weist der in den Anschlußstutzen einge­ steckte Rohrendbereich eine umfangsseitige Federgabelaufnah­ merille auf, und das Sicherungselement ist von einer Federga­ bel mit zwei federnden Gabelzinken gebildet, die am Rohr in der Federgabelaufnahmerille in Rohraxialrichtung gesichert durch Aufklipsen vormontierbar ist, wobei die Gabelzinken in der vormontierten rage mit einem Sicherungsabschnitt radial nach außen über den angrenzenden Rohrabschnitt vorstehen und radial nach innen elastisch nachgiebig sind. Dazu korrespon­ dierend weist der Anschlußstutzen eine Federgabelaufnahme auf, in welche die Federgabel bei der Rohrmontage mit ihrem zuvor radial nach innen gedrückten Sicherungsabschnitt in Rohraussteckrichtung sichernd einschnappt. Mit dieser Schnappverbindung wird eine sehr schnelle und einfache Monta­ ge und Demontage des Rohres am bzw. vom Anschlußstutzen er­ möglicht, ohne daß hierzu spezielles Werkzeug erforderlich ist. Die Federgabel sichert das Rohr gegen axiales Herausbe­ wegen und trägt ggf. im Zusammenwirken mit einer herkömmli­ chen Dichtringabstützung des Rohres am Anschlußstutzen zur Erzielung eines spiel- und klapperfreien Rohrsitzes im An­ schlußstutzen bei. Die Federgabel kann in einfacher Weise aus einem Stahldraht gefertigt sein. Nach radialem Eindrücken des in die Federgabelaufnahme am Anschlußstutzen eingreifenden Federgabelsicherungsabschnitts kann das Rohr problemlos wie­ der vom Anschlußstutzen abgenommen werden.

Bei einem nach Anspruch 2 weitergebildeten Rohranschluß kann die Federgabel durch Zusammendrücken der gut zugänglichen, freien Gabelzinkenendbereiche in eine Montagezwischenstellung verbracht werden, in der sie mit ihrem Sicherungsabschnitt nicht mehr radial über den angrenzenden Rohrbereich hinaus­ ragt und somit das Ein- bzw. Ausstecken des Rohres in bzw. aus dem Anschlußstutzen freigibt.

In einer weiteren Ausgestaltung dieses Rohranschlusses gemäß Anspruch 3 erfolgt das Zusammendrücken der freien Federgabel­ endbereiche selbsttätig mittels einer geeignet gestalteten, stirnseitigen Ausnehmung am Anschlußstutzen. Die am Rohr vor­ montierte Federgabel gibt in diesem Fall beim Einstecken des Rohres in den Anschlußstutzen mit ihrem Sicherungsabschnitt selbsttätig radial nach innen nach, der dann anschließend in seine sichernde Endstellung in die Federgabelaufnahme am An­ schlußstutzen einschnappt, wobei die Gabelzinkenendbereiche in eine Rastausnehmung am Anschlußstutzen einrasten.

Bei einem nach Anspruch 4 weitergebildeten Rohranschluß ist die Federgabelaufnahmerille am Rohr durch eine Doppelring­ wulst gebildet, die zwei radial nach außen vorstehende Ring­ wülste beinhaltet, welche voneinander um nur wenig mehr als die Dicke der Federgabel beabstandet sind, so daß die Feder­ gabel zur Vormontage auf das Rohr im Bereich zwischen den beiden Ringwülsten aufgeklipst werden kann.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine für einen Rohranschluß bei einem Wasserkasten eines Kraftfahrzeug-Wärmeübertra­ gers verwendbare Federgabel,

Fig. 2 eine geteilte Längsschnittansicht des Rohranschlus­ ses, für den die Steckgabel von Fig. 1 geeignet ist, bei weggelassener Steckgabel, in der linken Schnitthälfte in einer Rohransatzstellung, in der rechten Schnitthälfte in einer Rohrendstellung,

Fig. 3 eine Längsschnittansicht eines beim Rohranschluß von Fig. 2 vorgesehenen Anschlußstutzens,

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV von Fig. 3 und

Fig. 5 bis 8 schematische Drauf- bzw. Querschnittsansichten auf den Rohranschluß von Fig. 2 in aufeinanderfolgenden Montagestufen.

Die für den nachfolgend näher beschriebenen Rohranschluß bei einem Wasserkasten eines Kraftfahrzeug-Wärmeübertragers ver­ wendete Steckgabel (1) ist in Fig. 1 in ihrer freien Lage dargestellt. Sie besteht vorzugsweise aus einem Feder­ stahldraht. Die Federgabel (1) ist symmetrisch zu ihrer Längsachse (2) und beinhaltet im Anschluß an ein U-förmiges Griffteil (1a) zwei Gabelzinken (1b, 1c), die sich zunächst bis zu einer Quermittelachse (3) aufweiten und anschließend wieder bis zu einem bestimmten Abstand aufeinanderzulaufen, um anschließend in geradlinigen, im wesentlichen in Richtung der Steckgabellängsachse (2) verlaufenden Endbereichen (1d, 1e) mit gegenseitig geringfügig zunehmendem Abstand zu enden. Die federnden Gabelzinken (1b, 1c) umgeben auf diese Weise mit ihrem mittleren Abschnitt in der freien Federgabellage über einen Winkel von etwa 135° einen ovalen Bereich, der in Richtung der Quermittelachse (3) länger ist als in Richtung der Federgabellängsachse (2). Durch die Elastizität der Fe­ dergabel und dem belassenen Abstand der freien Gabelzinken­ endbereiche (1d, 1e) kann die Federgabel (1) an ihren freien Gabelzinkenendbereichen (1d, 1e) elastisch zusammengedrückt werden, wodurch sich der ovale Bereich zunehmend schließt und der maximale Abstand der beiden Gabelzinken (1b, 1c) auf Höhe der Quermittelachse (3) abnimmt.

Fig. 2 zeigt den zur Steckgabel (1) gehörigen Rohranschluß ohne die Steckgabel. Der Rohranschluß umfaßt einen an einem Wasserkastengehäuse (4) gehaltenen Anschlußstutzen (5), der sich zu seinem freien Stirnende (5a) hin aufweitet. In die vom Anschlußstutzen (5) gebildete Rohraufnahmeöffnung (6) kann ein Rohr mit seinem zugehörigen Rohrendbereich (7) par­ allel zur Axialrichtung (8) des Anschlußstutzens (5) axial eingesteckt werden. Die linke Schnitthälfte des nur mit sei­ nem hier interessierenden Endbereich (7) dargestellten Rohres zeigt das Rohr in einer Ansatzstellung vor Erreichen der Mon­ tageendlage, die in der rechten Rohrschnitthälfte gezeigt ist. Der in den Anschlußstutzen (4) einzusteckende Rohrendbe­ reich (7) weist eine Doppelringwulst aus zwei radial- gegen­ über dem übrigen Rohrendbereich nach außen vorstehenden Ring­ wülsten (9a, 9b) auf, die um nur wenig mehr als die Dicke der Federgabel (1) in Axialrichtung voneinander beabstandet sind und dadurch zwischen sich eine Federgabelaufnahmerille (10) definieren. Die Federgabel (1) kann in dieser Federgabelauf­ nahmerille (10) auf den Rohrendbereich (7) aufgeklipst und dadurch vormontiert werden, wobei sie beim Einstecken des Rohrendbereichs (7) in den Anschlußstutzen (5) selbsttätig in eine in Axialrichtung (8) gesicherte Raststellung am An­ schlußstutzen (5) einschnappt.

Zu diesem Zweck ist der Anschlußstutzen (5) in einem stirn­ seitigen Endabschnitt (5b) geeignet gestaltet, wie aus den Fig. 2 bis 4 zu erkennen. Zum einen besitzt er eine erste stirnseitige, axiale Ausnehmung (11) ausreichender Breite zur Aufnahme des schmalen Federgabelgriffteils (1a). Des weiteren besitzt er eine zweite stirnseitige, axiale, der ersten ge­ genüberliegende Ausnehmung (12), die der Aufnahme der Gabel­ zinkenendbereiche (1d, 1e) dient und deren spezielle Gestalt in Fig. 3 zu erkennen ist. Diese Ausnehmung (12) besitzt eingangsseitig, d. h. auf Höhe des Stirnendes (5a) des An­ schlußstutzens (5), eine Breite, die mindestens so groß wie der Umfangsabstand der Gabelzinken (1b, 1c) in der auf dem Rohr (7) vormontierten Federgabellage auf derselben radialen Höhe ist. Die Ausnehmung (12) verjüngt sich von dort in Rohr­ einsteckrichtung bis auf einen Mindestabstand der auf diese Weise schräg aufeinanderzulaufenden Ränder (13a, 13b) der Ausnehmung (12), der noch ausreicht, die zusammengedrückten Gabelzinkenendbereiche (1d, 1e) hindurchzuführen. An diese engste Stelle der Ausnehmung (12) schließt sich ein verbrei­ terter Rastausnehmungsteil (12a) an, in den die zuvor zusam­ mengedrückten Gabelzinkenendbereiche (1d, 1e) unter Aufsprei­ zung verrastend eingreifen können.

In Umfangsrichtung jeweils mittig zwischen den beiden Ausneh­ mungen (11, 12) zur Aufnahme des Griffteils (1a) und der Ga­ belzinkenendbereiche (1d, 1e) der Federgabel (1) sind in den Stirnendabschnitt (5b) des Anschlußstutzens (5) zwei sich symmetrisch gegenüberliegende Querschlitze (14a, 14b) einge­ bracht, von denen der eine (14a) in Fig. 4 besonders deutlich zu erkennen ist. Diese beiden Querschlitze (14a) dienen als Federgabelaufnahme für die oval nach außen vorgewölbten Be­ reiche der beiden Federgabelzinken (1b, 1c), wie aus der nachstehenden Erläuterung eines Montagevorgangs für den Rohr­ anschluß hervorgeht.

In den Fig. 5 bis 8 ist der Montagevorgang für den Rohran­ schluß in unterschiedlichen Stufen dargestellt. Fig. 5 zeigt die Steckgabel (1) in ihrer in der Federgabelaufnahmerille (10) zwischen den Ringwülsten (9a, 9b) vormontierten Lage. Wie daraus zu erkennen, befindet sich dabei das Rohr (7) im ovalen Bereich der Federgabel (1), die mit jedem Gabelzinken (1b, 1c) jeweils sowohl im einen als auch im anderen Endbe­ reich des radial nach außen oval vorgewölbten, mittigen Ga­ belzinkenabschnitts und damit sowohl auf der einen als auch auf der anderen Seite der Federgabel-Quermittelachse (3) ela­ stisch gegen das Rohr drückt. Die elastische Anpreßkraft er­ gibt sich daraus, daß die Gabelzinken (1b, 1c) in dieser vor­ montierten Federgabellage gegenüber der freien Federgabellage geringfügig aufgespreizt sind. Auf diese Weise ist die vor­ montiert aufgeklipste Federgabel (1) am Rohr (7) gegen Her­ ausbewegen längs der Federgabellängsachse (2) gesichert. Der stärker radial vorgewölbte Teil der Gabelzinken (1b, 1c) im Bereich der Federgabel-Quermittelachse (3) bildet einen Si­ cherheitsabschnitt mit weiter unten erläuterter Sicherungs­ funktion, der in der vormontierten Federgabellage deutlich über den Außenradius der Rohrringwülste (9a, 9b) vorsteht und elastisch radial nach innen nachgiebig ist.

Fig. 6 zeigt das Rohr (7) mit gemäß Fig. 5 vormontierter Fe­ dergabel (1) beim Aufsetzen auf den Stirnendabschnitt (5b) des Anschlußstutzens. Dabei kommt das Federgabelgriffteil (1a) über seiner zugehörigen Aufnahme (11) zu liegen, von der es beim weiteren Einstecken des Rohres (7) aufgenommen wird. Die freien Gabelzinkenendbereiche (1d, 1e) kommen in den Be­ reich der schrägen Anlaufflächen (13a, 13b) ihrer zugehörigen Aufnahme (12) zu liegen, die beim weiteren Einstecken des Rohres (7) und der daran axial gesichert vormontierten Feder­ gabel (1) selbsttätig die anliegenden, freien Gabelzinkenend­ bereiche (1d, 1e) aufeinanderzudrücken. Dieses Zusammendrüc­ ken der Federgabelzinken (1b, 1c) wird weiter dadurch unter­ stützt, daß diese mit ihrem radial über den Rohrringwulst­ durchmesser vorstehenden Sicherungsabschnitt im Bereich der mittigen Federgabel-Quermittelachse (3) gegen die sich schräg nach innen verengende Innenwand des Stutzenendabschnitts (5b) anliegen und dadurch von dieser beim weiteren Einstecken des Rohres (7) radial nach innen gedrückt werden.

Fig. 7 zeigt dasjenige Stadium der Montage, bei dem die Fe­ dergabel (1) ihre maximal zusammengedrückte Stellung erreicht hat. Dies ist der Fall, wenn die Federgabel (1) axial auf Hö­ he der engsten Stelle der Ausnehmung (12) für die Gabel­ zinkenendbereiche (1d, 1e) liegt. Die beiden Gabelzinkenend­ bereiche (1d, 1e) liegen in dieser Stellung eng aneinander und können so diese Engstelle ihrer zugeordneten Ausnehmung (12) passieren. Der oval radial nach außen vorgewölbte Siche­ rungsabschnitt der Gabelzinken (1b, 1c) ragt in dieser voll­ ständig zusammengedrückten Federgabellage nicht mehr radial über die Rohrringwülste (9a, 9b) hinaus, sondern liegt ganz innerhalb des Ringwulstdurchmessers in der Federgabelauf­ nahmerille (10), so daß das Rohr (7) unbehindert von der Fe­ dergabel (1) vollends in seine Montageendlage, ggf. unter Zu­ sammendrücken eines elastischen Dichtungsrings zwischen unte­ rer Rohrringwulst (9b) und Anschlußstutzen (5), verbracht werden kann.

Fig. 8 zeigt diese Montageendlage des Rohranschlusses in ei­ ner Querschnittansicht auf Höhe der Federgabel (1). Die Fe­ dergabel (1) befindet sich in dieser Montageendlage auf Höhe der Querschlitze (14a, 14b), in die sie unter Aufspreizung gegenüber der voll zusammengedrückten Montagezwischenlage von Fig. 7 mit ihrem oval radial nach außen vorgewölbten Siche­ rungsabschnitt der Gabelzinken (1b, 1c) einschnappt. Dadurch ist sie am Anschlußstutzen (5) in Stutzenaxialrichtung (8), d. h. insbesondere in Rohraussteckrichtung, gesichert gehalten und sichert durch ihre Lage innerhalb der Federgabelaufnahme­ rille (10) die Steckverbindung von Rohr (7) und Anschlußstut­ zen (5) . Gleichzeitig liegen die freien Gabelzinkenendberei­ che (1d, 1e) durch die freigegebene Aufspreizung der Federga­ bel (1) verrastet in ihrer zugehörigen Rastausnehmung (12a). Der in die Querschlitze (14a, 14b) des Anschlußstutzens (5) axial sichernd eingreifende Federgabe-Sicherungsabschnitt schließt außenseitig im wesentlichen bündig mit dem Anschluß­ stutzen (5) ab, ohne wesentlich über diesen radial hinauszu­ ragen.

Wie die Fig. 5 bis 8 zeigen, ist die Aufnahme (11) für das Federgabelgriffteil (1a) identisch zur Ausnehmung (12) für die freien Gabelzinkenendbereiche (1d, 1e) gestaltet, was zwar zur Aufnahme des Griffteils (1a) nicht unbedingt erfor­ derlich wäre, jedoch ermöglicht, daß das Rohr (7) mit der vormontierten Federgabel (1) auch in einer um 180° gedrehten Stellung der Federgabel (1) in den Anschlußstutzen (5) einge­ steckt werden kann.

Zur Demontage des Rohranschlusses wird der in den Fig. 5 bis 8 gezeigte Montagevorgang umgekehrt. Als erstes wird die Axialsicherung der Federgabel (1) am Anschlußstutzen (5) da­ durch aufgehoben, daß die beiden radial vorstehenden, freien Gabelzinkenendbereiche (1d, 1e) von Hand zusammengedrückt, d. h. in Richtung Federgabellängsachse (2) aufeinanderzu be­ wegt werden, bis die Federgabel (1) ihre vollständig zusam­ mengedrückte Stellung gemäß Fig. 7 erreicht hat und die Ga­ belzinken (1b, 1c) folglich nicht mehr in die Querschlitze (14a, 14b) am Anschlußstutzen (5) eingreifen. Das Rohr (7) kann dann axial aus dem Anschlußstutzen (5) ausgesteckt wer­ den, wobei die freien Gabelzinkenendbereiche (1d, 1e) gleich nach Durchtritt durch die engste Stelle ihrer zugehörigen Ausnehmung (12) wieder losgelassen werden können. Sie unter­ stützen dann durch Andrücken gegen die schrägen Ränder (13a, 13b) der Ausnehmung (12) die Aussteckbewegung ebenso wie die gegen die schräge Innenwand des Stutzenendabschnitts (5b) an­ drückenden, oval vorgewölbten Gabelzinkenbereiche. Nach Ent­ nahme des Rohrs (7) vom Anschlußstutzen (5) kann dann bei Be­ darf auch die Federgabel (1) wieder vom Rohr (7) losgeklipst werden.

Die obige Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels zeigt, daß durch den erfindungsgemäßen Rohranschluß eine schnelle Montage und Demontage eines Rohres an einem An­ schlußstutzen mittels einer Schnappverbindung ohne spezielles Werkzeug über eine einfache, am Rohr vormontierte Federgabel möglich ist. Ein solcher Rohranschluß ist nicht nur für die beschriebene Anwendung, sondern überall dort einsetzbar, wo ein Rohr steckbar mit einem Anschlußstutzen verbunden werden soll.

Claims (4)

1. Rohranschluß, mit

• - einem Anschlußstutzen (5),
• - einem Rohr, das mit einem Endbereich (7) in den Anschluß­ stutzen in Axialrichtung einsteckbar ist, und
• - einem Sicherungselement (1), mit dem der eingesteckte Rohrendbereich in Aussteckrichtung gesichert am Anschluß­ stutzen gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß
• - der in den Anschlußstutzen (5) einsteckbare Rohrendbereich (7) eine umfangsseitige Federgabelaufnahmerille (10) auf­ weist,
• - das Sicherungselement von einer Federgabel (1) mit zwei federnden Gabelzinken (1b, 1c) gebildet ist, die am Rohr in der Federgabelaufnahmerille in Axialrichtung gesichert durch Aufklipsen vormontierbar ist, wobei die Gabelzinken in der vormontierten Lage mit einem Sicherungsabschnitt radial nach außen über den angrenzenden Rohrabschnitt vor­ stehen und radial nach innen elastisch nachgiebig sind, und
• - der Anschlußstutzen (5) eine Federgabelaufnahme (14a, 14b) aufweist, in welche die Federgabel beim Einstecken des Rohrendbereichs in den Anschlußstutzen mit ihrem zuvor ra­ dial nach innen gedrückten Sicherungsabschnitt in Rohraus­ steckrichtung sichernd einschnappt.

2. Rohranschluß nach Anspruch 1, weiter dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Federgabelzinken-Sicherungsabschnitt unter Zusammendrücken der radial über das Rohr (7) und den An­ schlußstutzen (5) vorstehenden, freien Gabelzinkenendbereiche (1d, 1e) in eine gegenüber dem angrenzenden Rohrabschnitt ra­ dial nicht nach außen vorstehende Montagezwischenstellung verbracht werden kann.

3. Rohranschluß nach Anspruch 2, weiter dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Stirnendabschnitt (5b) des Anschlußstutzens (5) eine sich in Einsteckrichtung keilförmig verjüngende Aus­ nehmung (12) zum selbsttätigen Zusammendrücken der freien Ga­ belzinkenendbereiche (1d, 1e) beim Einstecken des Rohrendbe­ reiches (7) mit vormontierter Federgabel (1) in den Anschluß­ stutzen vorgesehen ist, an die sich in Einsteckrichtung eine verbreiterte Rastausnehmung (12a) anschließt.

4. Rohranschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Federgabelaufnahmerille (10) am Rohr (7) durch eine Doppelringwulst gebildet ist, die zwei radial nach außen vorstehende, voneinander um nur wenig mehr als die Dicke der Federgabel (1) beabstandete Ringwülste (9a, 9b) beinhaltet.