DE102008064424A1

DE102008064424A1 - Steck-Kupplungs-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102008064424A1
Application number: DE102008064424A
Authority: DE
Original assignee: Medica Medizintechnik GmbH
Current assignee: Medica Medizintechnik GmbH
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2028-12-23
Also published as: DE102008064424B4

Abstract

Bei einer Kupplungs-Vorrichtung (100) zum lösbar festen Verbinden zweier Bauteile, mit einem mindestens einen konischen Andrückabschnitt (111) aufweisenden Zapfen (110), der mit seinem einen Ende (112) in ein mindestens einen hohlkonisch ausgebildeten Gegendruckabschnitt (121) aufweisendes Lager (120) reversibel einführbar ist und mittels einer Einrasteinrichtung (130) lösbar an dem Lager (120) zu befestigen ist, wird eine ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen herstellbare, sichere und feste und dabei leicht lösbare Verbindung zweier Bauteile dadurch geschaffen, dass in längsaxialer Richtung des Zapfens (110) ein Druckbolzen (140) reziprozierbar gelagert ist, der im Bereich seines in Einführrichtung vorderen Endes (141) mindestens einen Kugelfreiraum (142) zur Aufnahme mindestens einer als Einrasteinrichtung wirkenden, in jeweils einer Bohrung (131) des Zapfens (110) gefangenen Kugel (130) aufweist, wobei der Kugelfreiraum (142) eine mit einer in dem Lager (120) ausgebildeten Anlaufkulisse (122) zusammenwirkende Führungskulisse (143, 144, 145) enthält, und der Druckbolzen (140) mittels mindestens einer Vorspannfeder (150) in Richtung auf das andere Ende (113) des Zapfens (110) zu vorspannbar ist, um eine an einen entsprechenden Abschnitt (145) der Führungskulisse (143, 144, 145) angrenzende Kugel (130) gegen die Anlaufkulisse (122) zu drücken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungs-Vorrichtung zum lösbar festen Verbinden zweier Bauteile, mit einem mindestens einen konischen Andrückabschnitt aufweisenden Zapfen, der mit seinem einen Ende in ein mindestens einen hohlkonisch ausgebildeten Gegendruckabschnitt aufweisendes Lager reversibel einführbar ist und mittels einer Einrasteinrichtung lösbar an dem Lager zu befestigen ist.
Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden im Stand der Technik verwendet, um zwei Bauteile spielfrei mechanisch lösbar fest miteinander zu verbinden. Die bekannten Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie nicht rein manuell ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen verwendbar sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine spielfreie Kupplungs-Vorrichtung zu erzeugen, mittels derer zwei bauliche Einheiten ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen spielfrei sicher und fest lösbar miteinander verbindbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in längsaxialer Richtung des Zapfens ein Druckbolzen reziprozierbar gelagert ist, der im Bereich seines in Einführrichtung vorderen Endes mindestens einen Kugelfreiraum zur Aufnahme mindestens einer als Einrasteinrichtung wirkenden, in jeweils einer Bohrung des Zapfens gefangenen Kugel aufweist, wobei der Kugelfreiraum eine mit einer in dem Lager ausgebildeten Anlaufkulisse zusammenwirkende Führungskulisse enthält, und der Druckbolzen mittels mindestens einer Vorspannfeder in Richtung auf das andere Ende des Zapfens zu vorspannbar ist, um eine an einen entsprechenden Abschnitt der Führungskulisse angrenzende Kugel gegen die Anlaufkulisse zu drücken.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Merkmalskombination, dass in längsaxialer Richtung des Zapfens ein Druckbolzen reziprozierbar gelagert ist, der im Bereich seines in Einführrichtung vorderen Endes mindestens einen Kugelfreiraum zur Aufnahme mindestens einer als Einrasteinrichtung wirkenden, in jeweils einer Bohrung des Zapfens gefangenen Kugel aufweist, wobei der Kugelfreiraum eine mit einer in dem Lager ausgebildeten Anlaufkulisse zusammenwirkende Führungskulisse enthält, und der Druckbolzen mittels mindestens einer Vorspannfeder in Richtung auf das andere Ende des Zapfens zu vorspannbar ist, um eine an einen entsprechenden Abschnitt der Führungskulisse angrenzende Kugel gegen die Anlaufkulisse zu drücken, erreicht, dass aufgrund einer Formgebung und Anordnung der Führungskulisse im Zusammenwirken mit der Anlaufkulisse durch Druck der Vorspannfeder die Kugel einen Druck der Außenfläche des konischen Andrückabschnitt des Zapfens gegen die Innenfläche des hohlkonisch ausgebildeten Gegendruckabschnittes des Lagers bewirkt, der lösbar ist durch Druck gegen das hintere Ende des Druckbolzens von Hand, wodurch die Kugel unter Freigabe des Kontaktes mit der Anlaufkulisse entlang der Führungskulisse in den Kugelfreiraum gleitet.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Winkel des Konus des konischen Andrückabschnittes des Zapfens sowie der entsprechende Winkel des hohlkonischen ausgebildeten Gegendruckabschnittes auf zwischen 3° und 75°, vorzugsweise auf zwischen 5° und 20° und insbesondere auf etwa 8° bemessen ist.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die in dem Lager ausgebildete Anlaufkulisse linear verlaufend ausgebildet ist und dabei in einem Winkel von –70° bis –10°, vorzugsweise in einem Winkel von –50° bis –30° und insbesondere in einem Winkel von etwa –40° angeordnet ist.
Die Anlaufkulisse grenzt dabei vorzugsweise aber nicht notwendigerweise an den hohlkonisch ausgebildeten Gegendruckabschnitt des Lagers an.
Die Führungskulisse weist vorzugsweise einen ersten steilkonischen Abschnitt, einen zweiten zylindrischen Abschnitt und einen dritten flachkonischen Abschnitt auf. Dabei ist der erste steilkonische Abschnitt vorzugsweise ausgebildet, um die Kugel aus dem Kugelfreiraum in Richtung der Bohrung zu fördern und der zweite zylindrische Abschnitt ist vorzugsweise ausgebildet, um für die Kugel eine erste Käfigwand im Zusammenspiel mit der Anlaufkulisse als zweiter Käfigwand zu bilden, um eine ungewollte Bewegung des Druckbolzens gegen die Vorspannrichtung der Vorspannfeder durch Wirkung der Kugel zu verhindern. Der dritte flachkonische Abschnitt ist vorzugsweise gebildet, um die Kugel in Richtung der Anlaufkulisse zu drücken.
Der zweite Abschnitt kann bei einem klein gewählten flachkonischen Winkel des dritten Abschnitts im Bereich von etwa –2° auch entfallen.
Im Bereich einer vorderen Stirnfläche des Druckbolzens ist in der Regel ein Anschlag als vordere Begrenzungswand des Kugelfreiraums ausgebildet.
Der Kugelfreiraum ist fertigungstechnisch vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet.
Des Weiteren ist die Bohrung vorzugsweise in einem zylindrischen Teil des Zapfens ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in der Figur der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen:
1 eine bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungs-Vorrichtung in einem ersten Zustand, in dem der Zapfen mit dem Lager fest verbunden ist, in einer teilgeschnittenen Querschnittsansicht, in der der Zapfen in Draufsicht dargestellt ist;
2 die in 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungs-Vorrichtung in einer vollgeschnittenen Querschnittsansicht;
3 einen vergrößerten Ausschnitt der in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Kupplungs-Vorrichtung in einer teilgeschnittenen Querschnittsansicht, in der der Zapfen in Draufsicht dargestellt ist;
4 die in 3 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungs-Vorrichtung in einer vollgeschnittenen Querschnittsansicht;
5 die in 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungs-Vorrichtung in einem zweiten Zustand, in dem der Zapfen von Hand aus dem Lager lösbar ist, in einer teilgeschnittenen Querschnittsansicht, in der der Zapfen in Draufsicht dargestellt ist;
6 die in 5 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungs-Vorrichtung in einer vollgeschnittenen Querschnittsansicht;
7 einen vergrößerten Ausschnitt der in 5 dargestellten erfindungsgemäßen Kupplungs-Vorrichtung in einer teilgeschnittenen Querschnittsansicht, in der der Zapfen in Draufsicht dargestellt ist;
8 die in 7 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungs-Vorrichtung in einer vollgeschnittenen Querschnittsansicht.
Die in den 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Kupplungs-Vorrichtung ist zum lösbar festen Verbinden zweier Bauteile ausgebildet und enthält einen mindestens einen konischen Andrückabschnitt aufweisenden Zapfen, der mit seinem einen Ende in ein mindestens einen hohlkonisch ausgebildeten Gegendruckabschnitt aufweisendes Lager reversibel einführbar ist und mittels einer Einrasteinrichtung lösbar an dem Lager zu befestigen ist. Dabei ist in längsaxialer Richtung des Zapfens ein Druckbolzen reziprozierbar gelagert, der im Bereich seines in Einführrichtung vorderen Endes mindestens einen Kugelfreiraum zur Aufnahme einer als Einrasteinrichtung wirkenden, in einer Bohrung des Zapfens gefangenen Kugel aufweist.
Der Kugelfreiraum enthält eine mit einer in dem Lager ausgebildeten Anlaufkulisse zusammenwirkenden Führungskulisse, wobei der Druckbolzen mittels einer Vorspannfeder in Richtung auf das andere Ende des Zapfens zu vorgespannt ist, um die Kugel von einem vorgegebenen Abschnitt der Führungskulisse gegen die Anlaufkulisse zu drücken.
Der Winkel des Konus des konischen Andrückabschnittes des Zapfens sowie der entsprechende Winkel des hohlkonischen ausgebildeten Gegendruckabschnittes ist auf etwa 8° bemessen, und die in dem Lager ausgebildete Anlaufkulisse ist linear verlaufend ausgebildet und in einem Winkel von –40° angeordnet. Die Anlaufkulisse ist an den Gegendruckabschnitt des Lagers angrenzend angeordnet.
Die Führungskulisse weist einen ersten steilkonischen Abschnitt, einen zweiten zylindrischen Abschnitt und einen dritten flachkonischen Abschnitt auf. Der erste steilkonische Abschnitt ist dabei ausgebildet, um die Kugel aus dem Kugelfreiraum in Richtung der Bohrung zu fördern. Der zweite zylindrische Abschnitt ist ausgebildet, um für die Kugel 130 eine erste Käfigwand im Zusammenspiel mit der Anlaufkulisse 122 als zweiter Käfigwand zu bilden, um eine ungewollte Bewegung des Druckbolzens 140 gegen die Vorspannrichtung der Vorspannfeder 150 durch Wirkung der Kugel 130 zu verhindern, und der dritte flachkonische Abschnitt ist gebildet, um die Kugel 130 in Richtung der Anlaufkulisse 122 zu drücken.
Im Bereich einer vorderen Stirnfläche des Druckbolzens ist ein Anschlag als vordere Begrenzungswand des Kugelfreiraums ausgebildet.
Die Bohrung ist in einem zylindrischen Teil 112 des Zapfens 110 ausgebildet.
Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche vorgegebenen erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.

Claims

Kupplungs-Vorrichtung (100) zum lösbar festen Verbinden zweier Bauteile, mit einem mindestens einen konischen Andrückabschnitt (111) aufweisenden Zapfen (110), der mit seinem einen Ende (112) in ein mindestens einen hohlkonisch ausgebildeten Gegendruckabschnitt (121) aufweisendes Lager (120) reversibel einführbar ist und mittels einer Einrasteinrichtung (130) lösbar an dem Lager (120) zu befestigen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Längsachse (115) des Zapfens (110) ein Druckbolzen (140) reziprozierbar gelagert ist, der im Bereich seines in Einführrichtung vorderen Endes (141) mindestens einen Kugelfreiraum (142) zur Aufnahme mindestens einer als Einrasteinrichtung wirkenden, in jeweils einer Bohrung (131) des Zapfens (110) gefangenen Kugel (130) aufweist, wobei der Kugelfreiraum (142) eine mit einer in dem Lager (120) ausgebildeten Anlaufkulisse (122) zusammenwirkende Führungskulisse (143, 144, 145) enthält, und der Druckbolzen (140) mittels mindestens einer Vorspannfeder (150) in Richtung auf das andere Ende (113) des Zapfens (110) zu vorspannbar ist, um eine an einen entsprechenden Abschnitt (145) der Führungskulisse (143, 144, 145) angrenzende Kugel (130) gegen die Anlaufkulisse (122) zu drücken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel des Konus des konischen Andrückabschnittes (111) des Zapfens (110) sowie der entsprechende Winkel des hohlkonischen ausgebildeten Gegendruckabschnittes (121) des Lagers (120) auf zwischen 3° und 75° bemessen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel des Konus des konischen Andrückabschnittes (111) des Zapfens (110) sowie der entsprechende Winkel des hohlkonischen ausgebildeten Gegendruckabschnittes (121) des Lagers (120) auf zwischen 5° und 20° bemessen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel des Konus des konischen Andrückabschnittes (111) des Zapfens (110) sowie der entsprechende Winkel des hohlkonischen ausgebildeten Gegendruckabschnittes (121) des Lagers (120) auf etwa 8° bemessen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Lager (120) ausgebildete Anlaufkulisse (122) linear verlaufend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Lager (120) ausgebildete Anlaufkulisse (122) an den hohlkonisch ausgebildeten Gegendruckabschnitt (121) des Lagers (120) angrenzt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufkulisse (122) in einem Winkel von –70° bis –10° angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufkulisse (122) in einem Winkel von –50° bis –30° angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufkulisse (122) in einem Winkel von etwa –40° angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskulisse (143, 144, 145) einen ersten steilkonischen Abschnitt (143), einen zweiten zylindrischen Abschnitt (144) und einen dritten flachkonischen Abschnitt (145) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste steilkonische Abschnitt (143) ausgebildet ist, um die Kugel (130) aus dem Kugelfreiraum (142) in Richtung der Bohrung (131) zu fördern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite zylindrische Abschnitt (144) ausgebildet ist, um für die Kugel (130) eine erste Käfigwand im Zusammenspiel mit der Anlaufkulisse (122) als zweiter Käfigwand zu bilden, um eine ungewollte Bewegung des Druckbolzens (140) gegen die Vorspannrichtung der Vorspannfeder (150) durch Wirkung der Kugel (130) zu verhindern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte flachkonische Abschnitt (145) gebildet ist, um die Kugel (130) in Richtung der Anlaufkulisse (122) zu drücken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (144) bei einem klein gewählten flachkonischen Winkel des dritten Abschnitts im Bereich (145) von etwa –2° entfällt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Abschnitte (143, 144, 145) bogenförmig geführt ineinander übergehend ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer vorderen Stirnfläche (146) des Druckbolzens (140) ein Anschlag (147) als vordere Begrenzungswand des Kugelfreiraums (142) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelfreiraum (142) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (131) in einem zylindrischen Teil (112) des Zapfens (110) ausgebildet ist.