DE10044765A1 - Leitungssteckverbindungseinrichtung - Google Patents
LeitungssteckverbindungseinrichtungInfo
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Abstract
Eine Leitungssteckverbindungseinrichtung zur besonders einfachen und sicheren Montage, weist eine fluiddichte Steckverbindung und eine Rasteinrichtung auf, die, wenn ihre Halteteile axial zusammengeführt werden, sehr leichtgängig ist und bei Überschreiten eines Rastpunkts unlösbar einrastet. Als Rastelement dient eine Zugfeder, die als Ring ausgebildet ist und selbst als Sperrglied dient. Dies sichert insbesondere geringe Betätigungskräfte und minimiert das Axialspiel.
Description
Die Erfindung betrifft eine Leitungssteck
verbindungseinrichtung, insbesondere für Fluidleitungen
in Kraftfahrzeugen.
Insbesondere bei Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen,
aber auch in anderen Systemen, sind Fluidleitungen vor
gesehen, die verschiedene Komponenten des Systems mit
einander verbinden. Solche Fluidleitungen müssen auf Dau
er dicht sein, was insbesondere auch für deren Anschlüsse
gilt. Andererseits sollen die Fluidverbindungen zwischen
den Leitungen und den angeschlossenen Systemkomponenten
bei der Montage auf möglichst einfache Weise herzustellen
sein. Hier gelten mehrere Anforderungen: Bei Aggregaten,
die in dem Motorraum eines Kraftfahrzeugs zu montieren
sind, wie es bspw. bei Klimaanlagen und deren Komponen
ten der Fall ist, ist die Zugänglichkeit zu den einzelnen
Verbindungsstellen meist sehr eingeschränkt. Schrauber
und ähnliche Werkzeuge haben häufig kaum Zugang zu den
Verbindungsstellen. Auch andere Spezialwerkzeuge zur Her
stellung von Fluidverbindungen sind meist kaum einsetz
bar. Daraus leitet sich die Anforderung ab, die Verbin
dung möglichst auf einfachste Weise prozesssicher her
stellen zu können - möglichst ohne Einsatz von speziellen
Werkzeugen. Darüber hinaus muss die Verbindungstechnolo
gie unabhängig von der jeweiligen Ausbildung des Montage
personals prozesssicher sein. Das bedeutet, dass die Mög
lichkeit von Fehlmontagen weitgehend auszuschließen ist.
Neben der geforderten einfachen Montage und der
langzeitstabilen Dichtheit der Verbindung, auch unter
ungünstigen Umgebungsbedingungen wie Temperaturschwankun
gen, Feuchtigkeits- und Vibrationseinflüssen soll die
Verbindung möglichst kostengünstig sein. Dies umso mehr,
als in fluidführenden Systemen Verbindungsstellen in grö
ßerer Zahl vorhanden sind.
Aus der US-PS 5.727.304 ist ein Verbindungssystem
für Fluidleitungen bekannt, das die genannten Anforderun
gen weitgehend erfüllt. Das System dient zum Anschluss
eines Endes eines fluidführenden Rohrs an ein entspre
chendes Aggregat. Dazu trägt das betreffende Rohr an sei
nem freien Ende in einer Ringnut einen O-Ring, der ab
dichtend an der Wandung einer Öffnung des anzuschließenden
Aggregats anliegt. Zur mechanischen Sicherung des
Rohrendes in der Öffnung dient eine Halteklammer, die das
Rohrende umgreift und mittels eines Bolzens an dem Ag
gregat gesichert ist. Der Bolzen ist als Rastbolzen aus
gebildet und durchgreift eine dafür vorgesehene Öffnung
der Halteklammer. Der Rastbolzen weist einen konischen
Kopf auf, an den sich eine Rastschulter anschließt. In
der Öffnung der Halteklammer ist in einer radial nach
innen offenen Ringnut ein Schnappring vorhanden, der als
Rastelement hinter die Ringschulter des Bolzens greift.
Soll ein Rohr mittels dieser Verbindungstechnologie
an ein Aggregat angeschlossen werden, wird das mit dem O-
Ring versehene Rohrende in die Öffnung eingesteckt und
zugleich die Halteklammer mit ihrer Öffnung über den ko
nischen Kopf des Haltebolzens geschoben, bis der Schnapp
ring hinter die Ringschulter greift und die Halteklammer
somit an dem Bolzen verrastet.
Ausgehend von dieser bekannten Leitungsverbindungs
einrichtung ist es Aufgabe der Erfindung, diese so wei
terzubilden, dass die zur Herstellung der Verbindung er
forderlichen Einsteckkräfte oder Betätigungskräfte ver
mindert werden können.
Diese Aufgabe wird mit der Leitungssteckverbindungs
einrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Zu der Leitungssteckverbindungseinrichtung gehören
zwei Verbindungsteile, die im zusammengeführten Zustand
zwei Leitungskanäle miteinander verbinden. Um diese Ver
bindung auf Dauer aufrecht zu erhalten, ist eine Halte
einrichtung vorgesehen, die als Rasteinrichtung ausgebildet
ist. Als Rastelement dient ein als geschlossener
Ring ausgebildetes Zugfederelement. Dieses wird, wenn es
in Rastposition überführt wird, zunächst über einen Rast
vorsprung geführt, wobei es sich in Umfangsrichtung
dehnt. Der Rastvorsprung ist vorzugsweise rotationssymme
trisch ausgebildet. Ebenso ist das Zugfederelement, wenn
es an dem Rastvorsprung anliegt, in eine rotationssymme
trische Form gebracht. Bei der Überführung über den Rast
vorsprung wird es lediglich gedehnt, so dass auf seinem
gesamten Umfang gleiche nach innen gerichtete Radialkräf
te auftreten. Diese gleichmäßige Kraftverteilung hat zur
Folge, dass das Rastelement sich relativ leicht über den
Rastvorsprung bewegen lässt. Entsprechend sind die Rast
kräfte zur Herstellung der Rastverbindung klein. Die Ver
bindung kann deshalb von Hand hergestellt werden, ohne
dass dazu besonders hohe Kräfte erforderlich wären. Es
ist deshalb der Einsatz solcher Leitungssteckverbindungs
einrichtungen auch an Stellen erforderlich, die schlecht
zugänglich sind und an denen das Montagepersonal von Hand
nur geringe Kräfte aufbringen kann. Außerdem ist die Ge
fahr von Fehlmontagen gering. Erfahrungsgemäß ist bei
Verbindungen die mit geringen Kräften herzustellen sind,
die Gefahr von Fehlmontage infolge von unsachgemäßer Ge
waltanwendung minimiert.
Die erfindungsgemäße Leitungssteckverbindungsein
richtung kann in der Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs,
bspw. als Kondensatoranschluss, als Verdampferanschluss,
als Anschluss an einen Kompressor oder als Anschluss an
dem thermischen Expansionsventil Anwendung finden. Hier
ist jeweils eine Verbindung zwischen einer Gerätekompo
nente und einer Leitung herzustellen, d. h. eins der Ver
bindungsteile ist an der betreffenden Gerätekomponente
angeordnet oder ausgebildet. Die Leitungssteck
verbindungseinrichtung kann darüber hinaus aber auch zur
Verbindung von zwei Leitungen dienen. Außerdem sind Lei
tungsdurchführungen mittels solcher Leitungssteckverbin
dungseinrichtungen herstellbar, z. B. an der Feuerschutz
wand eines Kraftfahrzeugs. Auch sonstige Fluidleitungen
wie Niederdruckhydraulikleitungen (Rückführungsleitun
gen), Kraftstoffleitungen, Ölleitungen oder Wasserleitun
gen sind mit der erfindungsgemäßen Leitungssteckverbin
dungseinrichtung zu verbinden.
Die erfindungsgemäße Leitungssteckverbindungsein
richtung weist vorzugsweise in einem seiner Halteteile
eine Öffnung auf, in der das Zugfederelement radial be
weglich und axial im Wesentlichen unbeweglich gehalten
ist. Bspw. ist die Öffnung eine Durchgangsöffnung, durch
die ein entsprechender Befestigungsbolzen (zweites Ver
bindungsteil) ragt. Das Zugfederelement ist zur radial
beweglichen und axial im Wesentlichen unbeweglichen Lage
rung, bspw. in einer entsprechenden Tasche gefasst, die
durch eine in der Wandung der Öffnung des Halteteils vor
gesehene Ringnut gebildet sein kann. Das Zugfederelement
und die Ringnut sind in ihrem Durchmesser so aufeinander
abgestimmt, dass das Zugfederelement mit radialem Spiel
in der Ringnut sitzt, ohne aus der Öffnung herausfallen
zu können.
Das zweite Halteteil, das im Wesentlichen durch ein
längliches Element mit Rastkontur gebildet ist, ist vor
zugsweise ein Rastbolzen mit einer ringförmigen Rast
schulter. Der Rastbolzen kann mit dem ihm zugeordneten
(zweiten) Verbindungsteil einstückig ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist er jedoch mit diesem verschraubt. Zur
Lösung der Leitungssteckverbindung kann der Bolzen bspw.
von dem betreffenden Verbindungsteil entfernt werden,
womit bspw. zu Wartungszwecken auch eine Trennung der
Leitungssteckverbindungseinrichtung möglich ist.
Bevorzugterweise ist das Zugfederelement in einge
rastetem Zustand zwischen zwei, z. B. ringförmigen, An
lageflächen gehalten, von denen eine dem ersten Halteteil
und die andere dem zweiten Halteteil angehört und die
insbesondere an ihren Stellen, an denen sie mit dem Zug
federelement in Anlage stehen, einen sich nach außen öff
nenden spitzen Winkel einschließen. Die Flächen sind da
bei so positioniert, dass sie das Zugfederelement zwi
scheneinander in gedehntem Zustand halten. Die Tendenz
des Zugfederelements, sich zusammenzuziehen, wird durch
die Winkelstellung der Anlageflächen zueinander in eine
axiale Spannkraft umgesetzt, die die Verbindungsteile in
Raststellung aneinander drückt. Als Winkel zwischen den
beiden Flächen haben sich spitze Winkel zwischen 1° und
15°, vorzugsweise von etwa 5° bei einer Neigung der An
lageflächen von 20° bis 25° gegen die Radialrichtung als
besonders zweckmäßig herausgestellt. Es entstehen bei
Anwendung dieser Winkel besonders sichere Rastverbindun
gen, die sich leicht herstellen lassen und durch zwischen
den Verbindungsteilen angreifende Axialkräfte nicht lös
bar sind. Damit wirkt das Zugfederelement zwischen den
keilförmig zueinander ausgerichteten Anlageflächen und
bewirkt die Spannung der Verbindungselemente gegenein
ander.
Das Zugfederelement ist vorzugsweise als Thorus mit
kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Es ist dabei vor
zugsweise aus einem flexiblen Material hergestellt, dessen
Flexibilität eine Wälzbewegung um seine Schnurmittel
achse zulässt. Damit kann das Zugfederelement über den
ihm zugeordneten Rastvorsprung rollen, was die Einsteck
kräfte, d. h. die zum Herstellen der Steckverbindung er
forderlichen Kräfte auf sehr geringe Werte reduziert. Die
hier sonst anzutreffende Reibung wird vermieden. Außerdem
wird ein klar definierter Rastpunkt erzeugt, der vom Mon
tagepersonal wahrgenommen wird, so dass Fehlmontagen, wie
sie bspw. durch nicht vollständig hergestelltes Einrasten
sonstiger Rastelemente entstehen können, vermieden wer
den.
Als besonders zweckmäßig hat sich die Verwendung
einer ringförmig geschlossenen Schraubenfeder als Zugfe
derelement erwiesen. Die Schraubenfeder ist vorzugsweise
aus Federstahl ausgebildet und gleitet oder rollt mit
geringen Betätigungskräften über entsprechende Rastvor
sprünge. Die Dehnbarkeit kann durch entsprechende Wahl
der Federkonstanten und der Drahtstärken des Schraubenfe
derelements bedarfsgerecht eingestellt werden. Unabhängig
davon ist die ringförmige Schraubenfeder bezüglich ihrer
Axialrichtung, d. h. der Betätigungsrichtung der Verbin
dungselemente sehr steif, was der Sicherheit der Rast
verbindung zugute kommt. Während die einzelnen Windungen
der in sich geschlossenen Schrauben-Zugfeder hinsichtlich
ihrer Dehnrichtung (Umfangsrichtung) gewissermaßen in
Reihe angeordnet sind, sind sie für die Axialrichtung
parallel angeordnet. Dadurch lässt sich das Verhältnis
zwischen Steifigkeit in Axialrichtung und Steifigkeit
bzw. Dehnbarkeit in Umfangsrichtung sehr groß machen, was
für die Sicherheit der Rastverbindung vorteilhaft ist.
Die Halteteile können seitlich neben den Verbindungsteilen
angeordnet sein. Dabei ist es sowohl möglich,
für ein Verbindungsteilepaar (einen Fluidkanal) mehrere
Halteeinrichtungen vorzusehen, als auch mittels einer
Halteeinrichtung mehrere Verbindungseinrichtungen anein
ander zu halten, die die Verbindung zwischen mehreren
Fluidkanälen herstellen.
Vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der
Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschrei
bung oder Unteransprüchen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Er
findung veranschaulicht. Es zeigen:
Fig. 1 eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage als schemati
sches Blockschaltbild,
Fig. 2 eine Leitungssteckverbindungseinrichtung der
in Fig. 1 schematisch veranschaulichten Klimaanlage, in
längsgeschnittener Darstellung,
Fig. 3 die Leitungssteckverbindungseinrichtung nach
Fig. 2, in perspektivischer Schnittdarstellung,
Fig. 4 eine zu der Leitungssteckverbindungseinrich
tung nach den Fig. 2 und 3 gehörige Rasteinrichtung,
in Schnittdarstellung und in einem anderen Maßstab,
Fig. 5 die Leitungssteckverbindungseinrichtung nach
den Fig. 2 und 3, in Explosionsdarstellung,
Fig. 6 eine alternative Ausführungsform einer Lei
tungssteckverbindungseinrichtung, in Perspektivdarstellung,
Fig. 7 die Leitungssteckverbindungseinrichtung nach
Fig. 6, in Draufsicht,
Fig. 8 eine weitere alternative Ausführungsform ei
ner Leitungssteckverbindungseinrichtung, in perspektivi
scher Darstellung,
Fig. 9 eine weitere Ausführungsform der Leitungs
steckverbindungseinrichtung, in Draufsicht,
Fig. 10 eine als geschlossene Ringfeder ausgebildete
Zugfeder, in ausschnittsweiser Perspektivdarstellung, und
Fig. 11 geometrische Verhältnisse an der zu der Lei
tungssteckverbindungseinrichtung gehörigen Halteeinrich
tung, in schematischer Darstellung.
In Fig. 1 ist als Anwendungsbeispiel für eine in
Fig. 2 veranschaulichte Leitungssteckverbindungseinrich
tung 1 eine Klimaanlage 2 eines Kraftfahrzeugs ver
anschaulicht, zu deren Komponenten ein Kompressor 3, ein
Kondensator 4, ein Flüssigkeitsbehälter mit Filtertrock
ner 5 und ein Verdampfer 6 als Gerätekomponenten gehören.
Diese sind untereinander durch Leitungen 7, 8, 9, 10 ver
bunden, wobei die Leitungen 7, 8, 9, 10 Fluidkanäle de
finieren. Der Verdampfer 6 ist in der Regel im Innenraum
eines Kraftfahrzeugs angeordnet, während die übrigen Kom
ponenten in dem Motorraum angeordnet sind. Der Innenraum
und der Motorraum sind durch eine Feuerschutzwand 11 von
einander getrennt, durch die die Leitungen 7, 10 führen.
Entsprechend sind die Leitungen 7, 10 in Leitungs
abschnitte 7a, 7b; 10a, 10b unterteilt. An der Feuer
schutzwand 11 ist ein Durchführungselement 12 angeordnet,
das den motorraumseitigen Teil 7a, 10a der jeweiligen
Leitung 7, 10 mit dem passagierraumseitigen Teil 7b, 10b
der Leitung 7, 10 verbindet. Zum Anschluss der Leitungen
7, 8, 9, 10 an die Gerätekomponenten 3, 4, 5, 6 sowie an
das Verbindungselement 12, kann die in Fig. 2 ver
anschaulichte Leitungsverbindungseinrichtung 1 dienen:
Zu der Leitungsverbindungseinrichtung 1 gehört ein erstes Verbindungsteil 14 (weibliches Verbindungsteil), das mit einer Anschlussöffnung 15 versehen ist. Diese bildet einen Fluidkanal 15a, an den die Leitung, bspw. die Leitung 8, anzuschließen ist, die einen Fluidkanal 8a enthält. Die Leitung 8 ist mit einem zweiten Verbindungs teil 16 verbunden (männliches Verbindungsteil), das als rohrförmiger Fortsatz in die Anschlussöffnung 15 einzu schieben ist. Das Verbindungsteil 16 weist, wie insbesondere aus Fig. 5 hervorgeht, einen ersten zylinderförmi gen Abschnitt 17 auf, dessen Außendurchmesser etwa mit dem Innendurchmesser der Anschlussöffnung 15 überein stimmt und mit geringem Spiel in die Anschlussöffnung 15 passt. An seinem freien Ende ist der Außendurchmesser des Verbindungsteils 16 reduziert, wobei an seinem Außenum fang ein oder zwei Rastrippen 18 vorgesehen sind. Diese dienen zur unverlierbaren Lagerung eines Endrings 19, der bspw. als Kunststoffring mit konischer Einführschräge 20 den Anschluss des Verbindungsteils 16 bildet. Der Kunst stoffring 19 begrenzt gemeinsam mit der stirnseitigen Ringfläche des zylinderförmigen Abschnitts 17 eine Ring nut 21 (Fig. 2 und 3), in der ein O-Ring 23 angeordnet ist oder zwei oder mehrere O-Ringe 23 oder andere Dich tungselemente angeordnet sind. Der O-Ring 23 oder die anderweitigen Dichtungselemente dient (dienen) der Ab dichtung des von den beiden Verbindungsteilen 14, 16 be grenzten Fluidkanals 24 nach außen, der durch die mitein ander verbundenen Fluidkanäle 8a, 15a gebildet ist.
Zu der Leitungsverbindungseinrichtung 1 gehört ein erstes Verbindungsteil 14 (weibliches Verbindungsteil), das mit einer Anschlussöffnung 15 versehen ist. Diese bildet einen Fluidkanal 15a, an den die Leitung, bspw. die Leitung 8, anzuschließen ist, die einen Fluidkanal 8a enthält. Die Leitung 8 ist mit einem zweiten Verbindungs teil 16 verbunden (männliches Verbindungsteil), das als rohrförmiger Fortsatz in die Anschlussöffnung 15 einzu schieben ist. Das Verbindungsteil 16 weist, wie insbesondere aus Fig. 5 hervorgeht, einen ersten zylinderförmi gen Abschnitt 17 auf, dessen Außendurchmesser etwa mit dem Innendurchmesser der Anschlussöffnung 15 überein stimmt und mit geringem Spiel in die Anschlussöffnung 15 passt. An seinem freien Ende ist der Außendurchmesser des Verbindungsteils 16 reduziert, wobei an seinem Außenum fang ein oder zwei Rastrippen 18 vorgesehen sind. Diese dienen zur unverlierbaren Lagerung eines Endrings 19, der bspw. als Kunststoffring mit konischer Einführschräge 20 den Anschluss des Verbindungsteils 16 bildet. Der Kunst stoffring 19 begrenzt gemeinsam mit der stirnseitigen Ringfläche des zylinderförmigen Abschnitts 17 eine Ring nut 21 (Fig. 2 und 3), in der ein O-Ring 23 angeordnet ist oder zwei oder mehrere O-Ringe 23 oder andere Dich tungselemente angeordnet sind. Der O-Ring 23 oder die anderweitigen Dichtungselemente dient (dienen) der Ab dichtung des von den beiden Verbindungsteilen 14, 16 be grenzten Fluidkanals 24 nach außen, der durch die mitein ander verbundenen Fluidkanäle 8a, 15a gebildet ist.
Um die Verbindungsteile 14, 16 miteinander in zu
sammengefügtem Zustand, d. h. das Verbindungsteil 16 in
die Anschlussöffnung 15 eingesteckt zu halten, ist eine
Halteeinrichtung 25 vorgesehen, zu der ein erstes Halte
teil 27 und ein zweites Halteteil 26 gehören. Das zweite
Halteteil 26 kann mit dem entsprechenden Verbindungsteil
16 einstückig ausgebildet sein, wie insbesondere aus
Fig. 3 hervorgeht. Die anzuschließende Leitung 8 ist in
Fig. 3 weggelassen. Sie kann mit dem Verbindungsteil 16
und/oder dem Halteteil 26 auf geeignete Weise, bspw. mit
tels Klebeverbindung, Lötverbindung, Crimpverbindung oder
anderweitig verbunden sein. Werden flexible Leitungen
benötigt, kann, wie in Fig. 2 angedeutet, ein rohrförmiger
Fortsatz vorgesehen sein, der sich von dem Halteteil
26 weg erstreckt und als Sitz für ein flexibles Leitungs
mittel dient.
Das Halteteil 26 ist mit dem Verbindungsteil 16 fest
oder lösbar verbunden und weist eine im Wesentlichen pla
ne Unterseite 28 auf, mit der es in montiertem (zusammen
gefügtem) Zustand auf einer entsprechenden Planfläche 29
anliegt, die an dem Verbindungsteil 14 oder bedarfsweise
an dem Halteteil 27 ausgebildet ist. Das Verbindungsteil
14 kann hier ein gesondertes Verbindungselement oder Teil
eines der anzuschließenden Komponenten sein. Bspw. kann
das Verbindungsteil 14 an dem Kondensator 4, dem Verdamp
fer 6, dem Kompressor 3 oder dem Verbindungselement 12
sowie dem Flüssigkeitsbehälter mit Filtertrockner 5 vor
gesehen sein.
Das Verbindungsteil 26 weist eine Öffnung, im vor
liegenden Ausführungsbeispiel eine Durchgangsöffnung 31
auf (siehe insbesondere Fig. 5), die im Wesentlichen als
zylindrische Bohrung ausgebildet sein kann. Die Innenwan
dung der Öffnung 31 ist mit einer sich radial nach innen
öffnenden Ringnut 32 versehen, die insbesondere aus Fig.
4 hervorgeht. Die Ringnut 32 weist einen etwa trapezför
migen Querschnitt auf und beherbergt ein ringförmiges
Zugfederelement, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine
Zugfeder 33, deren beide Enden 33a, 33b miteinander ver
bunden sind, so dass sie einen geschlossen Ring bildet.
Die Enden 33a, 33b können ineinander gesteckt sein. Be
darfsweise können sie durch einen Laser-Schweißpunkt mit
einander verbunden sein. Außerdem können sie durch ein
Elastomer miteinander verbunden sein, das ihren Innraum
wenigstens im Bereich der Enden 33a, 33b oder ganz ausfüllt.
Die Zugfeder 33, die gesondert in Fig. 10 veran
schaulicht ist, ist dabei so gewickelt und bemessen, dass
ihre Windungen 35 unter Vorspannung aneinander anliegen.
Es handelt sich um ein vorgespanntes Federelement, dessen
Kennlinie bedarfsgerecht angepasst werden kann. Im ent
spannten Zustand weist die Zugfeder somit einen Außen
durchmesser auf, der etwas größer ist als der Innendurch
messer der Öffnung 31. Sie ist somit in der Ringnut 32
unverlierbar gehalten und kann durch die Öffnung 31 nicht
herausfallen - auch dann nicht, wenn das Halteteil 27 die
Öffnung 31 nicht durchgreift.
Andererseits weist die Zugfeder 33 eine solche Länge
auf, dass sie in frei entspanntem Zustand mit vorzugs
weise etwas mehr als der Hälfte ihres Windungsdurchmes
sers in die Öffnung 31 ragt. Auf diese Weise kann sie ein
Rastelement für das Halteteil 27 bilden, auf dessen Ge
staltung an anderer Stelle eingegangen wird.
Die Ringnut 32 bildet eine Tasche zur Aufnahme der
Zugfeder 31, wobei die der Planfläche 28 zugewandte Flan
ke 34 eine konische, d. h. eine auf einem Kegelmantel lie
gende Ringfläche bildet. Sie schließt mit der in Fig. 4
veranschaulichten Axialrichtung A einen Winkel von vor
zugsweise etwa 70° ein, d. h. zur Radialrichtung ist sie
in einem Winkel von etwa 20° angeordnet. Die ihr gegen
überliegende ringförmige Flanke 35 der Ringnut 32 kann
hingegen als Planfläche ausgebildet sein, wobei die Nei
gung dieser Fläche von untergeordneter Bedeutung ist. Der
Nutboden 36, d. h. der Außendurchmesser der Ringnut 32 ist
so angeordnet bzw. bemessen, dass das Zugfederelement 33
bedarfsweise ganz in die Ringnut 32 eingedrückt werden
kann, d. h. hinter der Wandung der Öffnung 31 verschwin
det, wenn es entsprechend gedehnt wird.
Das Verbindungsteil 27 ist als Rastbolzen ausgebil
det, der von der Planfläche 29 aufragt. Der Rastbolzen 27
kann bedarfsweise einstückig mit dem Verbindungsteil 14
verbunden sein. Bevorzugterweise und im vorliegenden Aus
führungsbeispiel ist er jedoch lösbar mit dem Verbin
dungsteil 14 verbunden. Dazu dient eine Gewindebohrung
41, die parallel zu der Anschlussöffnung 15 und im Ab
stand zu dieser angeordnet ist. Sie ist dabei so positio
niert, dass der Bolzen 27 ohne zu klemmen in die Öffnung
31 findet, wenn der Verbindungsteil 16 in die Anschluss
öffnung 15 eingeschoben wird.
Der Verbindungsteil 27 weist einen gewindetragenden
Fortsatz 42 auf, an dem sich ein bspw. zylindrischer Ab
schnitt 43 anschließt. Seine an den gewindetragenden
Fortsatz 42 anschließende ringförmige Stirnfläche 44 fin
det feste Anlage an der Planfläche 29, wenn der als Ver
bindungsteil dienende Bolzen 27 in die Gewindebohrung 41
eingeschraubt ist. Damit legt die Stirnfläche 44 die Po
sition einer sich an den zylindrischen Abschnitt 43 an
schließenden Rastschulter 45 fest, die vorzugsweise als
Konusfläche mit großem Öffnungswinkel ausgebildet ist.
Sie schließt mit der Radialrichtung vorzugsweise einen
Winkel von etwa 25° ein. Ihr größter Durchmesser ist nur
geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Bohrung
31. Ihr kleinster Durchmesser ist an dem Übergang zu dem
zylindrischen Abschnitt 43 zu messen, dessen Außendurch
messer geringer ist, als der Innendurchmesser der frei
entspannten Zugfeder 33. Dies gilt auch dann im übertragenem
Sinne, wenn der Abschnitt 43 nicht zylindrisch,
sondern anderweitig, bspw. prismatisch, geformt ist. Je
denfalls berührt dieser Abschnitt 43 die Zugfeder 33 in
eingerastetem Zustand nicht.
An die Ringschulter 45 schließt sich ein Einführ
kegel 46 an, der sich ausgehend von dem größten Durch
messer der Rastschulter 45 zu dem freien Ende des Bolzens
27 hin verjüngt. Im vorliegeden Ausführungsbeispiel be
trägt die Neigung der Mantelfläche des Einführkegels 46
gegen die Axiale A etwa 8°. Abweichende Winkel sind ent
sprechend den Anforderungen an die Betätigungskräfte zur
Herstellung der Rastverbindung möglich. Die Länge des
Einführkegels 46 ist so bemessen, dass an dem freien Ende
ein Durchmesser erhalten wird, der geringer ist, als der
Innendurchmesser der vollständig freigegebenen Zugfeder
33. Somit findet der Einführkegel 46 sicher in die von
der Zugfeder 33 umschlossene Öffnung. Anstelle der Kegel
form können auch andere rotationssymmetrische Formen An
wendung finden, deren Durchmesser zu der Rastschulter hin
zunehmen.
An seinem freien Ende ist der Bolzen 27 mit einer
Betätigungseinrichtung, bspw. einem Innensechskant 47
oder einen Außensechskant oder einem Torx versehen, um
den Bolzen 27 bedarfsweise von dem Verbindungsteil 14
lösen zu können.
Die insoweit beschriebene Leitungssteckverbindungs
einrichtung 1 funktioniert folgendermaßen:
Es wird zunächst davon ausgegangen, dass noch keine Montage erfolgt ist, d. h. der Verbindungsteil 16 ist noch nicht in den Verbindungsteil 14 eingeführt. Somit liegen der O-Ring 23 oder die O-Ringe entspannt in seiner (ih rer) jeweiligen Nut 21. Die Zugfeder 33 ist ebenfalls vollständig entlastet, d. h. sie weist ihren kleinsten Innendurchmesser auf. Ihr Außendurchmesser ist jedoch zumindest etwas größer als der Innendurchmesser der Öff nung 31, so dass sie, wie in Fig. 5 veranschaulicht, sicher in ihrer Ringnut 32 liegt.
Es wird zunächst davon ausgegangen, dass noch keine Montage erfolgt ist, d. h. der Verbindungsteil 16 ist noch nicht in den Verbindungsteil 14 eingeführt. Somit liegen der O-Ring 23 oder die O-Ringe entspannt in seiner (ih rer) jeweiligen Nut 21. Die Zugfeder 33 ist ebenfalls vollständig entlastet, d. h. sie weist ihren kleinsten Innendurchmesser auf. Ihr Außendurchmesser ist jedoch zumindest etwas größer als der Innendurchmesser der Öff nung 31, so dass sie, wie in Fig. 5 veranschaulicht, sicher in ihrer Ringnut 32 liegt.
Wird nun zur Herstellung der Verbindung das Verbin
dungsteil 16 in die Anschlussöffnung 15 eingeführt, wird
zugleich das Halteteil 26 mit seiner Öffnung 31 über den
kegelförmigen Kopf des Bolzens 27 geschoben. Die ringför
mige Zugfeder 33 kommt dadurch mit dem Einführkegel 46 in
Anlage und wird von diesem aufgeweitet. Dabei wälzt oder
rollt die Zugfeder 33 um ihre in Fig. 10 veranschaulich
te Schnurachse S. Selbst Zugfedern 33, die stark sind und
eine relativ große, radial nach innen gerichtete Kraft
erzeugen, d. h. nur schwer aufzuweiten sind, rollen somit
mit geringem Widerstand auf dem Einführkegel 46. Die dazu
erforderlichen axialen Betätigungskräfte sind gering, so
dass die Gleitreibung zwischen der Flanke 35 und der Zug
feder 33 gering bleibt.
Kurz bevor das Verbindungsteil 16 vollständig in die
Anschlussöffnung 15 eingeschoben ist, d. h. kurz bevor die
Planfläche 28 des Halteteils 26 die Planfläche 29 er
reicht und mit dieser in Anlage kommt, hat die Zugfeder
33 die Rastschulter 45 erreicht. Mit anderen Worten, die
Rastschulter 45 ist, wie insbesondere aus Fig. 11 her
vorgeht, so positioniert, dass der Abstand zwischen dem
radial äußeren Ende 45a der Ringschulter 45 (Abstand A1)
größer ist, als der Durchmesser D der Zugfeder 33 (Fig.
10), während der Abstand des kleinsten Durchmessers (in
neres Ende 34a) der Flanke 34 von der gegenüberliegenden
Rastschulter (Abstand A2 in Fig. 12) kleiner ist als der
Durchmesser D der Zugfeder 33. Wie aus Fig. 11 außerdem
ersichtlich, gestattet die Schräglage der beteiligten
Flächen 34, 45 gegen die Radialrichtung die Verrastung
durch die im Querschnitt kreisförmige Zugfeder 33, ohne
dass sich die Flächen 45, 34 bezüglich der Axialrichtung
A überschneiden würden.
Sobald die Zugfeder 33 hinter die Rastschulter 45
findet, schnappt sie in den in Fig. 11 veranschaulichten
Zwischenraum (Abstand A1) und zieht sich dort zusammen.
Sie verkeilt sich somit in dem Spalt zwischen der Flanke
34 und der Rastschulter 45 und zieht dadurch das Halte
teil 26 mit großer Kraft gegen das Verbindungsteil 14. Es
wird dadurch eine durch axialen Zug unlösbare Rastverbin
dung hergestellt. Sie kann lediglich durch Entfernung des
Bolzens 27 wieder geöffnet werden. Ansonsten ist eine
dauerhafte Verbindung erhalten. Insbesondere wird eine
große Rastkraft bei geringer Betätigungskraft (Einsteck
kraft) erhalten. Durch die festziehende (spannende) Wir
kung der Zugfeder 33, die sich zwischen die geneigten
Flächen 45, 34 keilt, wird ein axial spielfreier Sitz der
Halteeinrichtung 25 erreicht.
Das vorstehende Ausführungsbeispiel bezieht sich auf
eine einkanalige Fluidverbindung und deren Sicherung
durch eine einzige Halteeinrichtung. Wie aus Fig. 6 und
7 hervorgeht, können insbesondere durch hohen Druck be
anspruchte Fluidkanäle auch durch zwei Halteeinrichtungen
25, 25a gesichert werden. Beide Halteeinrichtungen 25,
25a sind miteinander übereinstimmend ausgebildet und entsprechend
der Halteeinrichtung 25 gemäß vorstehendem Aus
führungsbeispiel. Sie können, wie Fig. 7 ver
anschaulicht, einander bezüglich der Leitung 8 diametral
gegenüberliegend angeordnet sein. Das Halteteil 26 ist
dann entsprechend geometrisch und kräftemäßig symmetrisch
ausgebildet. Außerdem ist es Torsionsbelastungen gewach
sen. Diese werden von dem O-Ring 23 ferngehalten. Ins
besondere erhält er keine Radialbelastung, was seiner
Dichtheit zugute kommt. Dies gilt für alle Ausführungs
formen mit zwei oder mehreren Halteeinrichtungen 25 (
Fig. 7, 8).
Die Anordnung mehrerer untereinander gleich ausge
bildeter Halteeinrichtungen 25, 25a an einem gemeinsamen
Halteteil 26 wird möglich, weil das Zugfederelement 33
der entsprechenden Halteeinrichtungen 25, 25a ein gewis
ses Radialspiel zulässt. Die koaxiale Position und Aus
richtung zwischen den Verbindungsteilen 14, 16 wird al
lein von dem O-Ring 23, nicht aber von den Halteeinrich
tungen 25, 25a bestimmt. Dies gilt auch für die sonstigen
Ausführungsformen. Dadurch erhält der O-Ring 23 keine
zusätzliche Radialbelastung durch die Halteeinrichtung 25
bzw. 25a und kann somit optimal dichten. Der O-Ring be
stimmt die Radialposition und bewirkt die koaxiale Aus
richtung. Er stellt somit selbst seine vorschriftmäßige
Einbaulage her. Die Halteeinrichtung passt sich an.
Eine weitere Ausführungsform der Leitungs
verbindungseinrichtung ist in Fig. 8 veranschaulicht.
Diese kann bspw. als Durchführungs- oder Verbindungsele
ment 12 nach Fig. 1 zur Verbindung von beidseits an die
Feuerwand 11 heranführenden Leitungen 7a, 10a mit dem
jeweiligen jenseitigen Leitungsende dienen. Der Aufbau
dieser Leitungssteckverbindungseinrichtung 12 entspricht
weitgehend der nach Fig. 6, wobei das Verbindungsteil 26
zwei Leitungsanschlüsse 7a, 10a aufweist. Entsprechend
ist das Verbindungsteil 14 mit zwei zu den Leitungen 7,
10 koaxialen Anschlussöffnungen versehen.
Während bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 für
das Halteteil 26 zwei Halteeinrichtungen 25, 25a vorgese
hen sind, kann die Verbindung, wie aus Fig. 9 ersicht
lich, auch mittels einer einzigen Halteeinrichtung 25
gesichert werden. Das hier veranschaulichte Verbindungs
element 12a weist ein Verbindungsteil 14 mit einem Ver
bindungsbolzen 27 und zwei einander diametral gegenüber
liegend angeordneten, nicht weiter veranschaulichten,
Anschlussöffnungen auf. Das Halteteil 26 weist Anschlüsse
für die beiden Leitungen 7, 10 auf, die an entsprechenden
Positionen des Halteteils 26 angeordnet sind. Die Hal
teeinrichtung 25 ist mittig zwischen beiden Anschlüssen
7, 10 angeordnet, so dass sich kräftemäßig symmetrische
Verhältnisse ergeben.
Eine Leitungssteckverbindungseinrichtung 1 zur be
sonders einfachen und sicheren Montage, weist eine fluid
dichte Steckverbindung und eine Rasteinrichtung 25 auf,
die, wenn ihre Halteteile axial zusammengeführt werden,
sehr leichtgängig ist und bei Überschreiten eines Rast
punkts unlösbar einrastet. Als Rastelement dient eine
Zugfeder, die als Ring ausgebildet ist und selbst als
Sperrglied dient. Dies sichert insbesondere geringe Be
tätigungskräfte und minimiert das Axialspiel.
Claims (10)
1. Leitungssteckverbindungseinrichtung (1), insbe
sondere für Fluidleitungen (7, 8, 9, 10) in Kraftfahr
zeugen,
mit einem ersten Verbindungsteil (14) und mit einem zweiten Verbindungsteil (16), die einen durchgehenden Leitungskanal (24) festlegen, wenn die Verbindungsteile (14, 16) zusammengeführt sind, und
mit einer Halteeinrichtung (25), die dazu dient, die Verbindungsteile (14, 15) in zusammengeführtem Zustand zu halten, wobei
die Halteeinrichtung (25) als Rasteinrichtung ausge bildet ist und als Rastelement ein als geschlossener Ring ausgebildetes Zugfederelement (33) aufweist.
mit einem ersten Verbindungsteil (14) und mit einem zweiten Verbindungsteil (16), die einen durchgehenden Leitungskanal (24) festlegen, wenn die Verbindungsteile (14, 16) zusammengeführt sind, und
mit einer Halteeinrichtung (25), die dazu dient, die Verbindungsteile (14, 15) in zusammengeführtem Zustand zu halten, wobei
die Halteeinrichtung (25) als Rasteinrichtung ausge bildet ist und als Rastelement ein als geschlossener Ring ausgebildetes Zugfederelement (33) aufweist.
2. Leitungssteckverbindungseinrichtung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Halteeinrichtung
(25) ein erste Halteteil (26), das mit einem der Verbin
dungsteile (16) verbunden ist, und ein zweites Halteteil
(27) gehören, das mit dem anderen der Verbindungsteile
(14) verbunden ist, und dass das erste Halteteil (26)
eine Öffnung (31) aufweist, in der das Zugfederelement
(33) radial beweglich und axial im Wesentlichen unbeweg
lich gehalten ist, und dass das zweite Halteteil (27)
einen in die Öffnung (31) einführbaren Fortsatz (27) auf
weist oder durch diesen gebildet ist, an dem eine ring
förmige Rastschulter (45) ausgebildet ist.
3. Leitungssteckverbindungseinrichtung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugfederelement (33)
in eingerastetem Zustand zwischen zwei Anlageflächen (45,
34) gehalten ist, die miteinander einen sich nach außen
öffnenden spitzen Winkel (α) einschließen.
4. Leitungssteckverbindungseinrichtung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugfederelement (33)
als Thorus mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist.
5. Leitungssteckverbindungseinrichtung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugfederelement (33)
derart flexibel ausgebildet ist, dass es eine Wälzbewe
gung um seine Schnurmittelachse (S) ausführen kann.
6. Leitungssteckverbindungseinrichtung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugfederelement (33)
eine Schraubenfeder ist, deren Enden (33a, 33b) mitein
ander verbunden sind.
7. Leitungssteckverbindungseinrichtung nach Anspruch
2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Halteteil (27)
einen konischen Einführabschnitt (46) aufweist, der sich
unmittelbar an die Rastschulter (45) anschließt.
8. Leitungssteckverbindungseinrichtung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungskanale (24)
ein Fluidkanal ist und dass zur Abdichtung der mitein
ander verbundenen Verbindungsteile (14, 16) nach außen im
zusammengeführten Zustand eine axial bewegliche Dich
tungseinrichtung (23) vorgesehen ist.
9. Leitungssteckverbindungseinrichtung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsteile (14,
16) koaxial zueinander angeordnet sind und dass die Hal
teeinrichtung (25) in seitlichem Abstand zu den Verbin
dungsteilen (14, 16) angeordnet ist.
10. Leitungssteckverbindungseinrichtung nach An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungs
einrichtung (25) in eingerastetem Zustand seitliche Bewe
gungen zulässt.
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