DE69512401T2 - Verbinder für schläuche mit wenigstens einem elastischen dichtungsring - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft einen Verbinder für Schläuche, insbesondere für die Verwendung in Kühlsystemen oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, des Typs wie im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert.
• Ein Beispiel eines Verbinders von bekannter Art, wie oben angegeben, ist in der beigefügten Fig. 1 dargestellt und allgemein mit 1 bezeichnet. Dieser Verbinder weist ein rohrförmiges Kupplungselement 2 auf, an dem einstückig zwei rampenartige, ringförmige Zähne 3 und zwei Paare von Dichtungsbünden 4 ausgeführt sind. Bei Gebrauch sitzt das Ende eines Schlauchs 5 mit Passung auf dem Kupplungselement 2 und wird durch plastische Verformung einer Ringzwinge 6, die in dem Beispiel von Fig. 1 aus einem Paar Bänder 7 besteht, die durch eine Querstrebe 8 in einer Tandemkonfiguration miteinander verbunden sind, auf diesem festgeklemmt.
• Ein Nachteil bekannter Verbinder besteht darin, daß die Eigenschaften der Dichtung zwischen dem Schlauch und dem Kupplungselement, die das Entweichen oder Lecken des Betriebsfluids verhindern soll, bei Fluiden mit geringen Molekulargrößen nicht gänzlich zufriedenstellen sind.
• Dieses Problem wird noch dadurch verstärkt, daß häufig Schläuche mit einer Innenbeschichtung aus Polyamidstoffen, insbesondere Nylon, verwendet werden, um die Durchlässigkeit der Schläuche für Fluide dieser Art zu reduzieren.
• Bekanntlich besitzen Polyamide im allgemeinen schlechte Biegsamkeitseigenschaften und damit eine geringe Fähigkeit, sich an die Greifzähne der Kupplungselemente von Verbindern, insbesondere an rampenartige, ringförmige Zähne, anzupassen, was die Gefahr einer unvollständigen Haftung zwischen der Innenwand des Schlauchs und dem Kupplungselement birgt, wenn auch nur stellenweise.
• Ein weiterer Nachteil bekannter Verbinder als Verbindung für Schläuche mit einer Innenbeschichtung aus Polyamiden entsteht durch die Differenz zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Beschichtung und dem des Metalls, aus dem der Verbinder einschließlich alle Dichtungsbünde besteht. Diese Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten bedeutet, daß das Kupplungselement des Verbinders die Tendenz hat, sich bei plötzlichen Senkungen der Betriebstemperatur in radialer Richtung stärker oder schneller zusammenzuziehen als der Schlauch, woraus die Gefahr entsteht, daß das Fluid leckt.
• Ein weiteres Beispiel eines Verbinders der oben genannten Art ist aus US-A-4564222 bekannt, in dem ein Verbinder mit einem elastischen Dichtungsring beschrieben wird.
• Der Zweck dieser Erfindung ist es, die obengenannten Probleme mit einem Verbinder der in der Einleitung dieser Beschreibung angegebenen Art zu lösen, der in den beigefügten Ansprüchen gekennzeichnet wird.
• Ein Vorteil des Verbinders gemäß dieser Erfindung besteht darin, daß seine Fluid-Dichtigkeit selbst dann gewährleistet ist, wenn geometrische Defekte oder Oberflächenfehler an dem Kupplungselement oder an dem inneren Durchlaß des Schlauchs auftreten, wobei aufgrund der geringeren Anzahl von Reklamationen die Herstellungskosten gesenkt werden. In der Tat bewirkt der Dichtungsring, daß die Fluid-Dichtigkeit des Verbinders durch mangelnde Haftung des Schlauchs an dem Kupplungselement in einem begrenzten Bereich dessen nicht gefährdet wird.
• Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verbinders entsteht dadurch, daß es selbst unter schwierigen Anwendungsbedingungen nicht erforderlich ist, die Kraft, mit der der Schlauch auf den Verbinder geklemmt wird, zu erhöhen, um eine zufriedenstellende Dichtung zu erzielen, wodurch die Gefahr einer ungewollten Verformung oder eines Bruchs des Kupplungselements oder ggf. der Innenbeschichtung aus Polyamid herabgesetzt wird.
• Wenn der erfindungsgemäße Verbinder für einen Schlauch mit einer Innenbeschichtung aus Polyamid verwendet wird, wird ein weiterer Vorteil erzielt; in diesem Fall verhindert die Reibung zwischen dem Dichtungsring und der Polyamidbeschichtung, die unzweifelhaft größer ist als die Reibung, die normalerweise zwischen der Beschichtung und dem Metall von bekannten Verbindern entsteht, wirkungsvoll jede relative Drehbewegung zwischen dem Verbinder und dem Schlauch, sobald die Klemmverbindung hergestellt ist. Die Gefahr von Lecks oder Entweichen von Fluid wird auf diese Weise unzweifelhaft verringert.
• Gemäß einem weiteren Merkmal dieser Erfindung sitzt der Dichtungsring elastisch eingepreßt in einer ringförmigen Vertiefung in dem Kupplungselement.
• Ein Vorteil, der sich aus diesem Merkmal ergibt, ist, daß das Einsetzen des Dichtungsrings an dem Kupplungselement rasch und einfach auszuführen ist und leicht automatisiert werden kann. Außerdem wird die Position des Dichtungsrings auf dem Kupplungselement in Längsrichtung im Planungsstadium so bestimmt, daß die Dichtungseigenschaften eines bestimmten Verbindermodells entsprechend dem für den Schlauch verwendeten Klemmittel optimiert werden.
• Gemäß einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verbinders ist die Außenwand des Dichtungsrings im wesentlichen bogenförmig.
• Aus diesem weiteren Merkmal ergeben sich zwei Vorteile. Zum einen wird dadurch verhindert, daß der Dichtungsring sich verschiebt oder aufrollt, wenn der Schlauch auf das Kupplungselement geschoben wird, da die konvexe Form seiner Außenwand das Gleiten des Schlauchs auf ihr begünstigt, solange er nicht festgeklemmt ist. Zum anderen lastet die Andruckkraft, die von dem auf dem Kupplungselement festgeklemmten Schlauch in radialer Richtung auf den Dichtungsring ausgeübt wird, vorzugsweise gleichförmig auf den Seiten des Dichtungsrings und sorgt dadurch unter anderem für eine stetigere elastische Kraft und eine größere Nutzbewegungsstrecke.
• Diese Erfindung geht näher aus ihrer nun folgenden, detaillierten Beschreibung hervor, die anhand von nicht einschränkenden Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, wobei
• Fig. 1 in einer Seitenansicht mit auseinandergezogenen Einzelheiten einen Verbinder, eine Ringzwinge und einen Schlauch nach dem bisherigen Stand zeigt, die bereits in der Einleitung dieser Beschreibung kurz besprochen wurden,
• Fig. 2 in einer gleichen Seitenansicht wie der von Fig. 1 einen Verbinder gemäß dieser Erfindung zeigt,
• Fig. 3 in einem vergrößerten Teillängsschnitt ein Detail des Verbinders von Fig. 2 oder von dessen Variante von Fig. 4 mit dem Dichtungsring zeigt, und
• Fig. 4 in einer Teilschnitt-Seitenansicht eine Variante des erfindungsgemäßen Verbinders zusammengesetzt zeigt.
• Es wird nun Bezug auf die Zeichnungen genommen. Fig. 1 zeigt einen bekannten Verbinder, dessen Merkmale bereits oben in der Einleitung dieser Erfindung beschrieben wurden. In dieser Zeichnung wird die Richtung, in der die Komponenten (der Verbinder, die Ringzwinge und der Schlauch) zusammengesetzt werden, wenn der Verbinder benutzt wird, mit den Pfeilen X angezeigt.
• Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Verbinder, der aus einem länglichen Hohlkörper besteht, der allgemein mit 10 bezeichnet ist, der an seinem in der Zeichnung links befindlichen Ende eine Öffnung mit Innengewinde aufweist. Auf dem Verbinder 10 ist einstückig eine Mutter 12 ausgeführt, so daß die Öffnung 11 auf ein entsprechendes starres Gewindeteil des Systems aufgeschraubt werden kann, in dem der Verbinder verwendet wird. An dem zu der Öffnung 11 entgegengesetzten Ende weist der Verbinder 10 ein rohrförmiges Kupplungselement 13 auf, auf das ein Schlauch 14 bekannter Art paßt.
• Zwischen dem Kupplungselement 13 und der Mutter 12 ist vorzugsweise ein rohrförmiger Zwischenabschnitt 15 vorgesehen, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Kupplungselements 13. An der Außenwand des Kupplungselements 13 sind zwei rampenartige, ringförmige Zähne 16a, 16b in Abstand voneinander vorgesehen, wobei ein Zahn 16a bei dem Ende 13a des Kupplungselements 13 und der andere Zahn 16b in einer Position zwischen dem ersten Zahn 16a und dem rohrförmigen Zwischenabschnitt 15 angeordnet ist. Die Zähne 16a, 16b wirken mit einem Klemmelement bekannter Art wie z. B. der Ringzwinge 6, die Bänder 7 in Tandemanordnung aufweist, zusammen, um zu verhindern, daß der Schlauch 14 von dem Verbinder 10 rutscht, indem die Bänder 7 bei zusammengestecktem Verbinder durch plastische Verformung auf dem Schlauch 14 festgezogen werden, so daß sie ihn an bestimmten Stellen, die den Zähnen 16a, 16b entsprechen, verformen oder anpressen.
• Auf dem Kupplungselement 13 sitzen mit Passung zwei federnde Dichtungsringe 17 im Bereich der Zähne 16a bzw. 16b, und zwar an deren zum Ende 13a des Kupplungselements 13 entgegengesetzten Seiten und in im wesentlichen vorbestimmten axialen Positionen. Da die Konfiguration von Fig. 2 lediglich als Beispiel angegeben ist, kann sich eine alternative Lösung für den erfindungsgemäßen Verbinder selbstverständlich auch auf die Ausführung von nur einem einzigen Zahn und auf das Vorsehen eines einzigen entsprechenden Dichtungsrings 17 beschränken.
• Wie in Fig. 3 im einzelnen dargestellt, besteht jeder Dichtungsring 17 aus einem Ring aus federndem Material, vorzugsweise Gummi, der eine im wesentlichen zylindrische Innenwand 18 und eine Außenwand 19 mit einem Formquerschnitt aufweist. Insbesondere ist bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform die Außenwand 19 bauchartig gewölbt, so daß sie im Querschnitt ein symmetrisch gebogenes Profil aufweist. Das Profil der Außenwand 19 ist nicht auf eine Bogenform beschränkt und kann mit einer Profilform ausgeführt sein, die in jedem Fall auf Grundlage der Anwendungsbedingungen des Verbinders und der Merkmale des damit verbundenen Schlauchs gewählt wird. Genauer ausgedrückt, die Außenwand 19 kann effektiv mit einem nach innen gebogenen, schrägen oder pfeilförmigen Profil ausgeführt sein oder auch mehr oder weniger betonte Bällen aufweisen.
• Der Innendurchmesser des Dichtungsrings 17 ist kleiner als der Durchmesser der Grundseite einer ringförmigen Vertiefung 20 in dem Kupplungselement 13, so daß der Dichtungsring 17 aufgrund seiner Elastizität mit einem gewissen Grad radialer Andruckkraft in die ringförmige Vertiefung 20 eingepaßt werden kann. Die ringförmige Vertiefung 20 ist aus Gründen, die im folgenden deutlich werden, breiter als der Dichtungsring 17.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Breite H des Querschnitts des Dichtungsrings 17 größer als seine Dicke S, so daß der Dichtungsring eine stabile Stellung hat, die einem Rollen auf dem Kupplungselement entgegenwirkt, wenn auf ihn eine Kraft in Längsrichtung einwirkt, beispielsweise beim Aufschieben des Schlauchs oder beim Aufschieben des Dichtungsrings auf das Kupplungselement.
• Wenn der Verbinder 10 auseinandergenommen ist, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ragt der Dichtungsring 17 radial über die zylindrische Oberfläche des Kupplungselements 13 hinaus. In einer bevorzugten Ausführungsform steht der Dichtungsring 17 radial weniger hervor als die Zähne 16a, 16b; mit anderen Worten, die Höhe D der Zähne 16a oder 16b gegenüber der Grundseite der ringförmigen Vertiefung 20 ist größer als die Dicke 5 des Dichtungsrings 17.
• Fig. 4 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Verbinders in zusammengestecktem Gebrauchszustand, bei der auf dem Kupplungselement 13 eine Reihe rampenartiger, ringförmiger Zähne 21, die in einer kontinuierlichen Folge von dem Ende 13a ausgehend angeordnet sind, gebildet ist. Zwischen der Reihe von Zähnen 21 und dem rohrförmigen Zwischenabschnitt 15 sitzt auf dem Kupplungselement 13 mit Passung ein einzelner Dichtungsring 17, und zwar vorzugsweise im Bereich des letzten Zahns 21 der Reihe, der in Fig. 3 mit unterbrochenen Linien dargestellt ist. Der Schlauch 14 sitzt mit Passung dergestalt auf dem Kupplungselement 13, daß sich sein Ende 14a über die axiale Position des Dichtungsrings 17 hinaus erstreckt. Der in Fig. 4 dargestellte Schlauch besteht aus einem Gummimantel 22, in den ein vorzugsweise aus Stahldraht bestehendes Verstärkungsgeflecht 23 eingearbeitet ist, und aus einer rohrförmigen Auskleidung 24 aus Polyamid, insbesondere Nylon.
• Bei dieser Ausführungsform besteht das Teil zum Festklemmen des Schlauchs auf dem Verbinder aus einer Ringzwinge 25 mit einem Abschlußbund 26, der in dem dargestellten zusammengesteckten Zustand an dem rohrförmigen Zwischenabschnitt 15 des Verbinders anliegt. Wie die Ringzwinge 6 von Fig. 2 wird auch die Ringzwinge 25 durch plastische Verformung auf dem Schlauch 14 festgeklemmt, so daß sie diesen an bestimmten Stellen, die der Reihe von Zähnen 21 und den in der Innenwand der Ringzwinge 25 gebildeten Ringen 27 entsprechen, verformt oder anpreßt.
• Wenn die ringförmigen Zähne 16a, 16b, 21 radial weiter hervorstehen als die Dichtungsringe 17 und letztere sich in der Richtung, in der der Schlauch aufgeschoben wird, hinter den Zähnen befinden, wie in der Ausführungsform von Fig. 2 gezeigt, werden axiale Belastungen oder Verschiebungen der Dichtungsringe 17 beim Aufschieben des Schlauchs auf das Kupplungselement 13 vermieden. Durch gebogene Profile der Außenwände der Dichtungsringe 17 wird das Aufschieben des Schlauchs auf das Kupplungselement 13 ebenfalls erleichtert. Das Aufschieben des Schlauchs auf die Dichtungsringe 17 wird ferner erleichtert, wenn der Schlauch eine Innenbeschichtung aus Polyamid 24 mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist.
• In jedem Fall wird das axiale Gleiten der Dichtungsringe 17 durch die Reibung zwischen ihren Innenwänden 18 und dem Kupplungselement 13, insbesondere der Grundseiten der jeweiligen ringförmigen Vertiefungen 20, im Prinzip verhindert oder stark eingeschränkt, wobei diese Reibung durch eine relativ große Ausdehnung des Kontaktbereichs und durch die elastische Andruckkraft, die die Dichtungsringe auf das Kupplungselement ausüben, verstärkt wird.
• Wenn der Schlauch 14 auf das Kupplungselement aufgeschoben ist, wird er, wie oben beschrieben, durch die radiale plastische Verformung der Ringzwingen 6 oder 25 z. B. durch Klammern oder Pressen auf dem Schlauch 14 festgeklemmt. Natürlich kann der Schlauch 14 mit jeder bekannten Technik, die auf diesem Gebiet normalerweise angewendet wird, wie z. B. auch mit wiederverwendbaren Verbindungen mit Hülsen, Ummantelungen o. ä. an dem Verbinder befestigt werden.
• Das Zusammendrücken der Außenwand des Schlauchs hat zur Folge, daß eine radiale Andruckkraft auch auf den Dichtungsring 17 und insbesondere auf dessen Außenwand 19 ausgeübt wird, die die Tendenz zeigt, dadurch abzuflachen. Da das Material, aus dem der Dichtungsring 17 besteht, im wesentlichen nicht zusammengedrückt werden kann, wird es durch den Umstand, daß die in dem Kupplungselement 13 ausgeführte ringförmige Vertiefung 20 breiter ist als der in ihr aufgenommene Dichtungsring 17, ermöglicht, daß letzterer sich innerhalb dieser Vertiefung in Längsrichtung ausdehnt. Durch die Elastizität des Dichtungsrings 17 zeigt dieser die Tendenz, mit seiner Außenwand 19 in engem Kontakt an der Innenwand des Schlauchs zu bleiben. Bei vorübergehender oder dauernder Verringerung der Andruckkraft des Schlauchs auf den Dichtungsring 17, die beispielsweise durch ungünstige Umstände, Temperaturschwankungen oder plastisches Nachgeben der Ringzwinge verursacht wird, entsteht zwischen der Innenwand des Schlauchs und der Außenwand des Dichtungsrings 17, bedingt durch dessen elastische Erholung, kein Spalt, zumindest in einem großen Bereich von Werten, wobei die Erholung von den Gesamtabmessungsmerkmalen des Dichtungsrings, von der Elastizität des Materials und von der anfänglich beim Zusammenstecken ausgeübten Andruckkraft abhängt.

Claims (6)

1. Verbinder für Schläuche, insbesondere für die Verwendung in Kühlsystemen oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen, aufweisend einen hohlen Hauptkörper, der ein Kupplungselement (13) mit mindestens einem Greifzahn (16a, 16b, 21), Klemmitteln (6, 25), die mit dem genannten mindestens einen Greifzahn zusammenwirken, um einen Schlauch (14) zu halten, wenn der Verbinder (10) in Gebrauchszustand ist, sowie einen Dichtungsring (17) mit einer im wesentlichen zylinderförmigen Innenwand und einer Außenwand (19) aufweist, wobei der Dichtungsring (17) in radialer Richtung ein federndes Verhalten zeigt und in Gebrauchszustand des Verbinders (10) durch den Schlauch (14) radial zusammengedrückt werden kann, wenn dieser auf das Kupplungselement (13) aufgeschoben und mit den Klemmitteln (6, 25) festgeklemmt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand (19) des Dichtungsrings (17) mit einem beliebigen der folgenden Profile geformt ist: gebogen, nach innen gebogen, schräg, pfeilförmig, gewellt.

2. Verbinder für Schläuche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (H) des Dichtungsrings (17) größer ist als seine Dicke (5).

3. Verbinder für Schläuche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (17) in einer ringförmigen Vertiefung (20) in dem Kupplungselement (13) elastisch eingepreßt sitzt.

4. Verbinder für Schläuche nach Anspruch 2 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der ringförmigen Vertiefung (20) größer ist als die Breite (H) des Dichtungsrings (17), und daß die Tiefe der ringförmigen Vertiefung kleiner ist als die Dicke (S) des Dichtungsrings.

5. Verbinder für Schläuche nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Vertiefung (20) in der Richtung, in der der Schlauch (14) aufgeschoben wird, hinter mindestens einem Greifzahn (16a, 16b, 21) angeordnet ist und im wesentlichen an diesen angrenzt.

6. Verbinder für Schläuche nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (17) radial über das Kupplungselement (13) hinausragt und daß der Greifzahn aus mindestens einem rampenartigen, ringförmigen Zahn (16a, 16b, 21) besteht, der radial über den Dichtungsring (17) hinausragt.