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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steckverbindung zum Anschluss
mindestens einer Medienleitung (Schlauch- oder Rohrleitung für insbesondere
hydraulische oder aber pneumatische Strömungs- und/oder Druckmedien)
an ein Aggregat, mit einem mit einem Steckerschaft in eine Aufnahmeöffnung des
Aggregates einsteckbaren Steckerteil, mit einer Dichtung zum Abdichten
eines Ringspaltes zwischen dem Steckerschaft und der Aufnahmeöffnung nach
außen
sowie mit einer Verriegelungseinrichtung zum lösbaren Arretieren des Steckerteils
in seiner eingesteckten Verbindungslage.
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Die
WO 01/44710 A1 beschreibt mehrere Ausführungsformen einer Steckverbindung,
wobei jeweils das Steckerteil auf seinem Steckerschaft ein in radialer
Richtung federelastisches Halteelement aufweist, welches beim Einstecken
rastend mit einer Innenkontur der Aufnahmeöffnung zusammenwirkt. In einer
ersten Ausführung
greift das Halteelement mit widerhakenartigen Zungen in ein Innengewinde
der Aufnahmeöffnung
ein. In weiteren Ausführungen
hintergreifen widerhakenartige Zungen eine Hinterschneidung der
Aufnahmeöffnung.
In einer letzten Ausführung
trägt das
Steckerteil eine geschlitzte und dadurch radial elastisch verformbare
Hülse,
die mit einem Außengewinde
in ein Innengewinde der Aufnahmeöffnung
eingreift. In allen Ausführungen
ist zur Abdichtung eine Axialdichtung im Grundbereich der Aufnahmeöffnung angeordnet,
an der das Steckerteil mit seiner Stirnfläche zur dichtenden Anlage gelangen
soll. Dadurch wirkt diese Axialdichtung auch als Federelement, um
das Steckerteil mit einer axial in Löserichtung wirkenden Vorspannkraft
zu beaufschlagen. Sofern bei diesen bekannten Ausführungen überhaupt
ein Trennen der Verbindung, d. h. eine vollständige Entnahme des Steckerteils
möglich
ist, muß dazu
das Steckerteil aus dem Innengewinde der Aufnahmeöffnung herausgeschraubt
werden. Die dazu erforderliche Rotation ist aber mit einer angeschlossenen
Leitung in aller Regel nicht möglich.
Allerdings ist dabei nicht ausgeschlossen, dass es zu einem ungewollten
Lösen des
Steckerteils soweit kommen kann, dass über die Axialdichtung keine ausreichende
Abdichtung mehr gewährleistet
ist und daher Leckagen auftreten. Im Übrigen ist die Axialdichtung
ohnehin nicht für
höhere
Drücke
vor allem bei hydraulischen Druckmedien geeignet.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung
der genannten Art zu schaffen, die einerseits eine einfache und
schnelle Steckmontage allein durch ein axiales Stecken des Steckerteils
ohne Rotation, andererseits aber auch ein einfaches und schnelles
Lösen durch
eine ebenfalls ausschließlich
axiale Entnahmebewegung des Steckerteils ohne Schraubrotation ermöglicht.
Dabei soll sich die Steckverbindung auch für höhere Drücke eignen, und es soll eine
hohe Sicherheit gegen ungewolltes Lösen und daraus resultierende
Leckagen erreicht werden.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Demnach
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
die Verriegelungseinrichtung aus einem auf dem Steckerschaft angeordneten
Halteelement und einem Verriegelungselement besteht, wobei das Halteelement
derart zwischen einer Lösestellung
und einer Haltestellung relativ verschiebbar auf dem Steckerschaft
sitzt, dass es in der Lösestellung
mit ausreichendem Radialspiel und daher im Wesentlichen reibungsfrei
zusammen mit dem Steckerschaft in die Aufnahmeöffnung einführbar oder aus der Aufnahmeöffnung entnehmbar
ist und in der Haltestellung dübelartig
radial nach außen
gespreizt wird und dadurch kraft- und/oder formschlüssig gegen
die Innenkontur der Aufnahmeöffnung
wirkt. Durch das erfindungsgemäße Verriegelungselement
wird eine sehr hohe Sicherheit gegen ungewolltes Lösen erreicht, indem
das Verriegelungselement in einer Riegelstellung die Relativbewegung
zwischen dem Halteelement und dem Steckerschaft in deren Haltestellung gegen
ein Überführen in
die Lösestellung
formschlüssig
blockiert. Zum Lösen
ist es daher zunächst erforderlich,
das Verriegelungselement aus seiner Riegelstellung in eine Entriegelstellung
zu überführen. Erst
dann können
das Halteelement und das Steckerteil relativ zueinander in die Lösestellung
bewegt und dann gemeinsam wieder reibungsfrei aus der Aufnahmeöffnung entnommen
werden. Indem die Dichtung bevorzugt von (mindestens) einem in einer
Außenringnut
des Steckerschaftes angeordneten Radialdichtring (O-Ring) gebildet
ist, wird eine dauerhafte, auch für hohe Drücke geeignete Abdichtung gewährleistet,
die zudem auch weitgehend unabhängig von
der genauen axialen Position des Steckerschaftes innerhalb der Aufnahmeöffnung ist.
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Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung und daraus resultierende Vorteile
werden im Folgenden noch genauer erläutert werden.
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Dazu
wird die Erfindung beispielhaft anhand von einigen in der Zeichnung
veranschaulichten Ausführungsformen
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Steckverbindung
im Axialschnitt in zwei Stellungen, und zwar
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1a die
Lösestellung
zum Einstecken und zur Entnahme des Steckerteils und
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1b die
Haltestellung des Halteelementes und die Riegelstellung des Verriegelungselementes,
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2 eine
Teilansicht in einer alternativen Ausgestaltung des Verriegelungselementes,
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3 eine
gesonderte Draufsicht des Verriegelungselementes der Ausführung gemäß 2,
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4 einen
Längsschnitt
einer erfindungsgemäßen Steckverbindung
in zwei alternativen Ausgestaltungen (4a, 4b)
und
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5 einen
Axialschnitt von Einzelteilen der erfindungsgemäßen Steckverbindung in einer
weiteren Ausführungsvariante.
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In
den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. sich funktionell
entsprechende Teile und Komponenten stets mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Eine
erfindungsgemäße Steckverbindung 1 dient
zum schnellen und druckdichten Steckanschluss (mindestens) einer
Medienleitung 2 an ein beliebiges Aggregat 4,
bei dem es sich beispielsweise um einen Druckmitteltank, eine z.
B. hydraulische Druckpumpe, ein Geräte-Gehäuseteil oder dergleichen handeln
kann. Die Steckverbindung 1 weist ein mit der Leitung 2 zu
verbindendes Steckerteil 6 mit einem Steckerschaft 8 auf,
der in eine Aufnahmeöffnung 10 des
Aggregates 4 einsteckbar ist. Zum Anschluss der Leitung 2 an
das Steckerteil 6 weist Letzteres einen in der Zeichnung
nicht erkennbaren Anschlussdom auf, auf den die Leitung 2 aufgesteckt und
vorzugsweise mit einer zusätzlichen
Quetschhülse 12 oder
einem anderen Sicherungselement, z. B. einer Schlauchschelle, befestigt
wird.
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Zum
Abdichten eines Ringspaltes zwischen dem Steckerschaft 8 und
der Aufnahmeöffnung 10 nach
außen
ist eine Dichtung 14 vorgesehen. Ferner dient eine Verriegelungseinrichtung 16 zum
lösbaren Arretieren
des Steckerteils 6 bzw. des Steckerschaftes 8 in
seiner eingesteckten Verbindungslage.
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Erfindungsgemäß besteht
die Verriegelungseinrichtung 16 aus einem auf dem Steckerschaft 8 angeordneten
Halteelement 18 und einem zusätzlichen Verriegelungselement 20.
Das Halteelement 18 sitzt derart zwischen einer Lösestellung
und einer Haltestellung relativ axial verschiebbar auf dem Steckerschaft 8,
dass es in der Lösestellung
(siehe hierzu die untere Figurenhälfte der 1,
d. h. die 1a) mit einem ausreichenden
radialen Umfangsspiel und dadurch im Wesentlichen reibungsfrei zusammen
mit dem Steckerschaft 8 in die Aufnahmeöffnung 10 einführbar bzw.
aus der Aufnahmeöffnung 10 entnehmbar
ist, während
es in der Haltestellung (siehe 1b sowie 4)
dübelartig
radial nach außen
gespreizt wird und dadurch kraft- und/oder formschlüssig gegen
die Innenkontur der Aufnahmeöffnung 10 wirkt.
Das zusätzliche
Verriegelungselement 20 kann zwischen einer Riegelstellung
und einer Entriegelstellung überführt werden,
wobei es in der Riegelstellung die Relativbewegung zwischen dem
Halteelement 18 und dem Steckerschaft 8 in deren
relativer Haltestellung gegen ein Überführen in die Lösestellung
formschlüssig
blockiert. Ein Lösen ist
erst möglich,
nachdem das Verriegelungselement 20 in seine Entriegelstellung überführt ist,
wodurch dann das Halteelement 18 und der Steckerschaft 8 relativ
zueinander in die Lösestellung
gebracht werden können.
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Der
Steckerschaft 8 weist einen radialen Ringbund 22 auf,
der einerseits zur Einsteckbegrenzung gegen eine Stufenfläche 24 innerhalb
der Aufnahmeöffnung 10 wirkt.
Andererseits fungiert der Ringbund 22 zur Arretierung gegen
Lösen des Steckerteils 6,
indem er in der Haltestellung des Halteelementes 18 an
diesem axial zur Anlage gelangt (vgl. 1b und 4).
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Das
Halteelement 18 ist bevorzugt nach Art eines Spannfutters,
hier jedoch mit radial nach außen weisender
Spannrichtung, aus mindestens drei, vorzugsweise wie dargestellt
vier über
Längsschlitze
getrennten Spannbacken 18a bestehend ausgebildet. Diese
Spannbacken 18a wirken auf ihren radial nach innen weisenden
Seiten über
konusartige Schrägflächen 26 mit
entsprechenden Gegenkonusflächen 28 des
Steckerschaftes 8 zusammen. In der bevorzugten Ausgestaltung
sind jeweils mehrere Konusflächen 26/28 axial
hintereinander durch eine im Axialschnitt dachartige Ausgestaltung
vorgesehen. Hierdurch wird bei der axialen Relativverschiebung eine über die
Länge hinweg
gleichmäßige radiale
Aufspreizung bewirkt.
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Es
ist zweckmäßig, die
Spannbacken 18a mit einer radial nach innen wirkenden Vorspannkraft zu
beaufschlagen. Dazu sind die Spannbacken 18a vorzugsweise
von zwei elastischen Federringen 30 umschlossen, und zwar
in axial beabstandeten Endbereichen. Dabei kann es sich um Ringe,
z. B. mit flach rechteckigem Ringquerschnitt, aus einem gummielastischen
Material, insbesondere EPDM handelnd. Geeignet ist auch ein Fluorkautschuk
(FKM). Durch die radiale Vorspannkraft wird eine selbsttätige Rückstellung
aus der Haltestellung in die Lösestellung
nach Freigabe durch Überführen des
Verriegelungselementes 20 in die Entriegelstellung erreicht.
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Für das arretierende
Zusammenwirken des Halteelementes 18 mit der Innenkontur
der Aufnahmeöffnung 10 des
Aggregates 4 gibt es unterschiedliche Möglichkeiten.
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Bei
der in 1 veranschaulichten Ausführungsform weist das Halteelement 18 auf
den radial nach außen
weisenden Umfangsflächen
der Spannbacken 18a eine gewindeartige Struktur 32 zum
Eingriff in ein Innengewinde 34 der Aufnahmeöffnung 10 auf.
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In
der in 4a veranschaulichten Ausführung weist
das Halteelement 18 in den in die Aufnahmeöffnung 10 weisenden
Endbereichen der Spannbacken 18a radial nach außen vorstehende
Riegelelemente 36 zum formschlüssigen Hintergreifen einer die
Aufnahmeöffnung 10 erweiternden
Hinterschneidungsfläche 38 auf.
Die Hinterschneidungsfläche 38 kann
gemäß 4a durch
eine eingeformte radiale Ausnehmung innerhalb der Aufnahmeöffnung 10 oder
gemäß 5 durch
eine Stirnfläche
eines hülsenförmigen Einsatzteils 40 gebildet
sein. Dieses Einsatzteil 40 ist vorzugsweise lösbar in
die Aufnahmeöffnung 10 eingesetzt,
insbesondere wie dargestellt über
eine Gewindeverbindung 42. Das Einsatzteil 40 bildet
hier somit eine Überwurfschraube
bzw. eine Einschraubhülse.
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Gemäß 4b kann
das Halteelement 18 auch mit seinem Außenumfang kraftschlüssig oder kraftformschlüssig gegen
eine zylindrische, glattwandige Innenfläche 44 der Aufnahmeöffnung 10 wirken. Vorzugsweise
sind dabei gemäß 4b auf
dem Außenumfang
des Halteelementes 18 zahnartige Rippen 46 vorgesehen,
die kraftformschlüssig
in die Innenfläche 44 eingreifen.
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Auch
für die
Ausgestaltung des Verriegelungselementes 20 gibt es verschiedene
Möglichkeiten.
Gemäß 1 sitzt
das Verriegelungselement 20 relativ verschiebbar auf einem
sich an den Steckerschaft 8 anschließenden Abschnitt des Steckerteils 6,
und zwar zwischen der Riegelstellung gemäß 1b und
einer Entriegelstellung gemäß 1a. Beide
Stellungen sind vorzugsweise rastend fixiert. Dazu weist das Verriegelungselement 20 einen
ring- oder hülsenförmigen Basisabschnitt 48 und
mindestens zwei axiale, in radialer Richtung elastische Rastfederarme 50 auf,
die mit dem Steckerteil 6 in radialer Richtung rastend
zusammenwirken, und zwar zum Fixieren der Riegelstellung und der
Entriegelstellung.
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Bei
den Ausführungen
gemäß 2 bis 4 ist
das Verriegelungselement 20 als Ringklammer 52 nach
Art eines Federsprengringes, z. B. nach Art eines sogenannten Seegerringes,
ausgebildet.
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In
allen Ausführungen
sitzt das Verriegelungselement 20 in der Riegelstellung
axial zwischen dem Halteelement 18 und einer Haltestufe 54 des Steckerteils 6,
um die Relativbewegung aus der Haltestellung in die Lösestellung
zu blockieren. Hierzu wird nochmals auf 1b, 2 sowie 4 verwiesen.
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Wie
sich noch aus 1 ergibt, ist die Dichtung 14 von
einem Radialdichtring (O-Ring) 56 gebildet, der vorzugsweise
zusammen mit einem Stützring 58 in
einer Außenringnut
des Steckerschaftes 8 sitzt.
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Abschließend soll
noch kurz der Funktionsablauf beim Stecken und Lösen der Steckverbindung 1 erläutert werden.
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Vor
dem Einstecken befindet sich gemäß 1a das
Halteelement 18 in seiner Lösestellung auf dem Steckerschaft 8,
und zwar bedingt durch die von den Federringen 30 bewirkte
radiale Federkraft. Der Steckerschaft 8 kann gemeinsam
mit dem Halteelement 18 nahezu reibungsfrei (abgesehen
von einer Gleitreibung im Bereich des Radialdichtringes 56)
in die Aufnahmeöffnung 10 eingeführt werden. Diese
noch nicht arretierte Einführposition
ist in 1a veranschaulicht. Die Einsteckrichtung
ist durch einen Pfeil 60 angedeutet.
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In
dieser Stellung wird das Halteelement 18 festgehalten,
insbesondere mittelbar über
das Verriegelungselement 20, welches hierzu in Richtung
des Pfeils 62 gegen das Halteelement 18 geschoben wird.
Danach wird das Steckerteil 6 mit dem Steckerschaft 8 relativ
zu dem ortsfest in der Aufnahmeöffnung 10 festgehaltenen
Halteelement 18 etwas in Löserichtung herausgezogen (Pfeil 64).
Dadurch werden die Spannbacken 18a über die Konusflächen 26, 28 radial
gespreizt, wodurch eine Halterung innerhalb der Aufnahmeöffnung 10 in
der bereits beschriebenen Weise erreicht wird.
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Nach
dem Zurückziehen
des Steckerteils 6 in Pfeilrichtung 64 rastet
das Verriegelungselement 20 hinter die Haltestufe 54 ein
und sichert dadurch die Verbindung effektiv gegen ungewolltes Lösen.
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Soll
nachfolgend die Verbindung gewollt gelöst werden, so werden bei der
Ausführung
gemäß 1 zum
Entriegeln des Verriegelungselementes 20 die Rastfederarme 50 radial
in Pfeilrichtung 66 nach außen bewegt, so dass sie die
Haltestufe 54 des Steckerteils 6 freigeben. Dieses
kann dadurch entgegen der Pfeilrichtung 64, also in Pfeilrichtung 60,
eingeschoben werden, wodurch das Halteelement 18 in die
Lösestellung
gebracht wird. Gemäß 1a kann
der Stecker dann ungehindert entnommen werden.
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Bei
den Ausführungen
gemäß 2 bis 4 wird
die als Verriegelungselement 20 vorgesehene Ringklammer 52 mittels
eines geeigneten Werkzeugs gespreizt (siehe hierzu den Doppelpfeil 68 in 3)
und entweder ganz entnommen (demontiert) oder zurück in die
in 2 rechts dargestellte Vormontagestellung gebracht.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern umfaßt
auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsformen.
So kann das Halteelement 18 in Abweichung von 4b zur
Halterung innerhalb der Innenfläche 44 der
Aufnahmeöffnung 10 auch
lediglich einzelne Segmenthaken oder dergleichen aufweisen. Weiterhin
kann das Halteelement 18 auch als Federblechhülse mit
Widerhaken ausgebildet sein.