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Die
Erfindung betrifft eine mechanische Kupplung zur Verbindung von
zwei Bauteilen.
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Aus
dem Feuerwehrwesen sind Kupplungen für Schläuche und Armaturen bekannt,
die zwei identische Kupplungshälften
in Form von Knaggenringen mit in Schlauchstutzen integrierten Dichtungsringen aufweisen
und unter der Bezeichnung „Storz-Kupplung" weit verbreitet
sind. Die über
die Schlauchstutzen gestülpten
Knaggenringe werden ineinander gesteckt und durch Drehung gegeneinander
bajonettverschlußartig
in Eingriff miteinander gebracht. Die Knaggenringe weisen hierzu
hakenförmige
Knaggen auf, die die Leisten des jeweils anderen Knaggenrings hintergreifen.
Durch die Profilierung der Leisten mit zunächst ansteigender Dicke werden
die Dichtungsringe der Schlauchstutzen – ohne deren Relativdrehung – miteinander
in Kontakt gebracht und verpreßt.
Für den
Feuerwehreinsatz sind die Knaggenringe meistens aus geschmiedetem
Aluminium hergestellt und mit zwei oder drei Knaggen-/Leistenpaaren
bestückt.
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Diese
Art der Schnellkupplung für
hydraulische Leitungssysteme zeichnet sich durch äußerst einfache
Handhabung aus und bietet insbesondere bei häufiger Kupplungsbetätigung aufgrund
der zum Schließen
bzw. Lösen
erforderlichen Drehung von weniger als 180° einen beachtlichen Zeitvorteil.
Außerdem
vermag die Kupplung große
Kräfte
zu übertragen.
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Die
Erfindung strebt an, diese Vorzüge
auch in anderen Einsatzgebieten nutzbar zu machen. Allerdings ist
zu beachten, daß beim
herkömmlichen Einsatz
der Storzkupplung in Verbindung mit Schlauchstutzen die Knaggenringe
in der Kupplungsendstellung mit reichlich Spiel ausgestattet sind,
da die Ausbildung zu einer relativ starren Kupplungsverbindung durch
die Kombination Stutzen/Dichtungsring bewerkstelligt wird. Werden
also die für
die angedachten Einsatzzwecke nicht erforderlichen Schlauchstutzen
und Dichtungsringe weggelassen, ergäbe sich eine mechanische Verbindung
mit relativ großem
Spiel, was zu unerwünschtem
Wackeln und Klappergeräuschen
führen
würde.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine möglichst spielfreie Kupplungsverbindung
anzugeben, die die Vorzüge
der bewährten
Storz-Kupplung bietet.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird eine mechanische Kupplung zur Verbindung von
zwei Bauteilen vorgeschlagen, mit zwei Kupplungshälften in
Form von Knaggenringen, die jeweils mehrere hakenartige Knaggen
und mit axialer Steigung versehene Leisten aufweisen, wobei die
Knaggenringe durch relative Drehung gegeneinander in eine Kupplungsendstellung überführbar sind
und während
der Drehung die Knaggen des einen Knaggenrings die Leisten des anderen
Knaggenrings hintergreifen. Die erfindungsgemäße Kupplung ist dadurch gekennzeichnet,
daß in
der Kupplungsendstellung wenigstens eine der Knaggen einer Klemmung
unterworfen ist. Im Gegensatz zu einer klassischen Storzkupplung
wird eine steife Kupplungsverbindung in der Kupplungsendstellung
also nicht durch miteinander verpreßte Dichtringe, sondern durch
Klemmung der Knaggen erreicht. Die Klemmung der Knaggen kann fertigungstechnisch
in überraschend
einfacher Weise ausgehend von herkömmlichen Schmiederohlingen erreicht
werden, wie sie für
Storz-Kupplungen im Feuerwehrwesen verwendet werden, indem die sonst
für die
Kupplungswegbegrenzung vorgesehene Leistenverdickung bearbeitungstechnisch
ausgenützt
und dabei die Kupplungsendstellung bis zum gegenseitigen Kontakt
der Knaggen beider Knaggenringe verschoben wird.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wirkt die Klemmung axial. In diesem
Fall ist zur Erreichung der Klemmwirkung vorgesehen, daß die von der
Knagge hintergriffene Leiste in dem Bereich, in dem die Knagge die
Leiste in der Kupplungsendstellung hintergreift, eine axiale Höhe aufweist,
die (geringfügig)
größer oder
gleich der axialen Höhe
des Einstichs der Knagge ist.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wirkt die Klemmung radial. In diesem
Fall ist zur Erreichung der Klemmwirkung vorgesehen, daß die von
der Knagge hintergriffene Leiste im Bereich ihrer Verdickung, in
dem die Knagge die Leiste in der Kupplungsendstellung hintergreift,
einen Innendurchmesser aufweist, der (geringfügig) größer oder gleich dem Außendurchmesser
der Knagge ist.
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Die
erfindungsgemäße mechanische
Kupplung kann eine Sicherung gegen unbeabsichtigtes Öffnen der
Kupplung mit einem radial angeordneten Rastbolzen aufweisen, der
zwischen einer Montagestellung, in der er den Kupplungsweg einer
Knagge freigibt, und einer Sicherungsstellung, in der er in den Kupplungsweg
hineinragt, bewegbar ist.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Anwendung sieht die Erfindung einen Tisch,
insbesondere einen Stehtisch, vor mit mehreren vorgefertigten Tischkomponenten
und wenigstens einer erfindungsgemäßen mechanischen Kupplung zur
Verbindung der Komponenten.
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Als
Tischkomponenten kommen insbesondere ein Fußteil und ein Tischplattenteil
in Frage, die mit einem Säulenteil über erfindungsgemäße mechanische
Kupplungen verbunden sind. Für
wechselnde Einsatzorte eines solchen Stehtisches läßt sich
zu Transportzwecken die ausladende Säule schnell von den vorzugsweise
der Rundform ähnelnden
Komponenten Fußplatte
und Tischplatte trennen, so daß die einzelnen
Komponenten platzsparend untergebracht werden können. Genauso schnell und einfach
lassen sich die Komponenten mittels der erfindungsgemäßen Kupplung
wieder zusammensetzen.
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Weitere
Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen
und aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stehtisches;
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2 einen
Längsschnitt
des Stehtisches aus 1;
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3 eine
perspektivische Darstellung eines Knaggenrings;
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4 eine
axiale Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kupplung gemäß einer
ersten Variante; und
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5 eine
radiale Schnittansicht einer Kupplungsverbindung gemäß einer
zweiten Variante.
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Die
Erfindung wird am Beispiel eines mehrteiligen Stehtisches erläutert. In
den 1 und 2 ist ein Stehtisch 10 dargestellt,
der im wesentlichen aus drei vorgefertigten Komponenten zusammengesetzt
ist: Einem Fußteil 12,
einem Säulenteil 14 und einem
Tischplattenteil 16. Die drei koaxial angeordneten Komponenten werden
durch erfindungsgemäße Schnellkupplungsverbindungen
zusammengehalten, wie nachfolgend erläutert wird.
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Auf
der Unterseite des Tischplattenteils 16, auf der Oberseite
des Fußteils 12 sowie
an beiden axialen Enden des Säulenteils 14 sind
identische Kupplungshälften
in Form von Knaggenringen 18 angebracht. Der grundsätzliche
Aufbau dieser Knaggenringe 18, von denen ein einzelner
in 3 dargestellt ist, entspricht weitgehend dem der
im Feuerwesen weit verbreiteten Storz-Kupplungshälften.
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Ein
solcher Knaggenring 18 besteht im wesentlichen aus einem
(kraftschlußneutralen)
Rotationskörper
mit einem Halszylinder, einem dazu senkrechten Boden als Auflagefläche für den Schlauchstutzen
und einem Bundzylinder, der den größten Durchmesser aufweist und
innerhalb dem mehrere Knaggen 18 und ebenso viele Leisten 22 angebracht sind.
Die Knaggen 20 sind hakenförmig, und die Leisten 22 sind
mit einer axialen Steigung versehen. Die Knaggen 20 können mit
den Leisten 22 des Knaggenringes 18 der jeweils
anderen Kupplungshälfte
in Eingriff gebracht werden, indem die Knaggenringe 18 ineinander
gesteckt und gegeneinander verdreht werden, so daß jeweils
die Knaggen 20 des einen Knaggenrings 18 die Leisten 22 des
anderen Knaggenrings 18 hintergreifen. Die Kupplungsendstellung ergibt
sich bei herkömmlichen
Knaggenringen, wie sie bei Storz-Kupplungen eingesetzt werden, durch Verdickungen
der Leistenenden, die als Endanschläge für die Knaggen dienen. Der zum
Erreichen der Kupplungsendstellung erforderliche Drehwinkel ist durch
die Anzahl der gleichmäßig in Umfangsrichtung
verteilten Knaggen-/Leistenpaare bestimmt und beträgt in jedem
Fall weniger als 180°.
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Im
Gegensatz zu den bekannten Storz-Kupplungen, bei denen die Knaggenringe drehbar
auf Schlauchstutzen angebracht sind, sind die hier verwendeten Knaggenringe 18 starr
mit den Stehtischkomponenten verbunden. Die Montage der Stehtischkomponenten
erfolgt also jeweils durch ein Gegeneinanderverdrehen der ganzen
Komponenten.
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Um
den Anforderungen an einen wackelfreien Stehtisch gerecht zu werden,
weisen die erfindungsgemäß verwendeten
Knaggenringe 18 gegenüber
herkömmlichen
Knaggenringen einige Besonderheiten auf. Zur Gewährleistung einer spielfreien Verbindung
der Stehtischkomponenten ist wenigstens eine der beiden nachfolgend
anhand der 4 und 5 beschriebenen
Maßnahmen
vorgesehen. Hierbei ist zu beachten, daß die Schnittlinien B-B in 4 und
A-A in 5 nur die Schnittebene für die Darstellung der 5 bzw.
der 4 angeben, die 4 und 5 aber
unterschiedliche Varianten der erfindungsgemäßen Kupplungsverbindung zeigen.
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Die
erste Maßnahme,
die in 4 dargestellt ist, sieht vor, gegenüber einem
herkömmlichen
Knaggenring den Kupplungsweg jeder Knagge 20 über den
bei herkömmlichen
Knaggenringen vorgesehenen, axial das Leistenende erhöhenden Leistenanschlag 24 bis
zum Kontakt mit einer Knagge 20 (Gegenknagge) des anderen
Knaggenrings 18 zu verlängern,
indem die Leiste 20 im Bereich des Anschlags 24 genau
auf die axiale Höhe
des Knaggeneinstichs gefräst
wird. Das heißt,
die von der Knagge 20 hintergriffene Leiste 22 weist
im Bereich des Anschlags 24 eine im Vergleich zur axialen
Höhe d1 einer Leiste eines herkömmlichen Knaggenrings größere axiale Höhe d2 auf, die größer oder gleich der axialen
Höhe des
radialen Einstichs der Knagge 20 ist. Auf diese Weise wird
eine axiale Klemmung einiger oder aller Knaggen 20 erreicht.
Aufgrund der axialen Fixierung bleibt ein eventuell vorhandenes
radiales Spiel funktionsneutral.
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Die
zweite Maßnahme
geht aus 5 hervor. Hier ist die Leiste 22 im
Bereich des Anschlags 24 exakt auf oder geringfügig über den
Knaggenaußendurchmesser bearbeitet, d.h. der Innendurchmesser
der Leiste 22 stimmt im Bereich des Anschlags 24 genau
mit dem Außendurchmesser
der Knagge 20 überein
oder ist geringfügig
kleiner. Im Gegensatz zur vorherigen Maßnahme wird hier also eine
radiale Klemmfixierung einiger oder aller Knaggen 20 erreicht,
und es verbleibt nur ein minimales axiales Spiel.
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In
beiden Fällen
ist in der Kupplungsendstellung für eine spielfreie Paßform des
Knaggenringpaares (metallisch berührend/reibend) und damit für eine Fixstellung
der Stehtischkomponenten gesorgt. Das bei beiden Maßnahmen
erforderliche relativ hohe Drehmoment, das zum Erreichen der stabilen Kupplungsendstellung
erforderlich ist, kann aufgrund der günstigen Hebelverhältnisse,
die sich durch den um ein Mehrfaches größeren Durchmesser des Fußteils 12 bzw.
des Tischplattenteils 16 im Vergleich zum Kupplungsdurchmesser
ergeben, ohne weitere Hilfswerkzeuge problemlos mit Handkraft aufgebracht
werden.
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Zur
Sicherung der Kupplungsverbindungen gegen unbeabsichtigtes Endkuppeln
ist bei jeder Kupplungsverbindung eine Sicherung mit einem Sicherungselement
vorgesehen, das einem Zurückdrehen
der Knaggenringe 18 aus der Kupplungsendstellung entgegenwirkt.
Wie am besten in 5 zu erkennen ist, ist ein federbelasteter
Rastbolzen 30 in eine radiale Gewindebohrung des Knaggenrings 18 eingeschraubt.
Der Rastbolzen 30 ist so vorgespannt, daß er normalerweise
in den Kupplungsweg einer Knagge 20 des anderen Knaggenrings 18 ragt (Sicherungsstellung).
Die Position des Rastbolzens 30 in Umfangsrichtung ist
so gewählt,
daß die
Knagge 20 des anderen Knaggenrings 18 nicht oder
nur wenig aus der Kupplungsendstellung heraus bewegt werden kann.
Zur Demontage des Stehtisches 10 wird der Rastbolzen 30 gegen
die Federkraft radial nach außen
gezogen, so daß der
Kupplungsweg freigegeben ist. Der Rastbolzen 30 kann in
dieser Montagestellung fixiert werden, um die Montage bzw. Demontage
zu erleichtern. Die Knagge 20 kann vorteilhaft auch mit
einer Rampe ausgebildet sein, die bei der Montage ein automatisches
Wegdrücken
des Rastbolzens 30 aus dem Kupplungsweg bewirkt.
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Zwischen
dem Fußteil 12 und
dem Tischplattenteil 16 ist ferner eine rohrförmige Verkleidung 32 vorgesehen
(siehe 1 und 2), die das Säulenteil 14 und
die Kupplungen konzentrisch umgibt und als Werbefläche nutzbar
ist. Mittels Zentrierelementen 34, die sich sowohl vom
Fußteil 12 als
auch vom Tischplattenteil 16 axial erstrecken, wird die
Verkleidung 32 mittig gehalten. Zwischen dem Tischplattenteil 16 und
der Verkleidung 32 ist ein axialer Spalt 36 vorgesehen,
der groß genug
ist, um einen Zugang zum Sicherungselement der dortigen Kupplung
zu gestatten. Für
eine bequeme Bedienung der Sicherung ist ein radial über den
Kupplungsaußendurchmesser
hinausragendes Sicherungselement wie der zuvor beschriebene Rastbolzen 30 zweckmäßig. Da für Werbezwecke
eine Verkleidung 32 mit großem Durchmesser (deutlich größer als
der Kupplungsdurchmesser) vorteilhaft ist, läßt sich ein solches radial
vorstehendes Sicherungselement problemlos unterbringen.
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Die
einzelnen Komponenten werden vorzugsweise in der folgenden Reihenfolge
montiert, wobei die Rastbolzen 30 vorher in der Montagestellung
fixiert wurden: Zunächst
wird das Säulenteil 14 auf
das Fußteil 12 gesetzt
und gegen dieses verdreht, bis die gewünschte Klemmwirkung für eine spielfreie
Paßform
der beteiligten Knaggenringe 18 erreicht ist. Der Rastbolzen 30 wird
freigegeben, so daß er
automatisch in die Sicherungsstellung gelangt und die Kupplungsverbindung
sichert. Anschließend wird
die Verkleidung 32 über
das Säulenteil 14 und das/die
Zentrierelemente 34 des Fußteils 12 gestülpt. Das
Tischplattenteil 16 wird mit dem/den Zentrierelementen 34 auf
das Säulenteil 14 aufgesetzt
und auf die gleiche Weise verklemmt und gesichert. Die Demontage
des Stehtisches erfolgt vorzugsweise in der umgekehrter Reihenfolge.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebene Anwendung beschränkt, sondern
kann in vielen weiteren Fällen
Anwendung finden, in denen eine spielfreie Schnellkupplungsverbindung
gewünscht
ist.