DE102016113708A1

DE102016113708A1 - Steckverbindung

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Publication number: DE102016113708A1
Application number: DE102016113708.1A
Authority: DE
Inventors: Alfons Laumann; Christoph Wehrmann; Sevket Celovic
Original assignee: Volkswagen AG; AFT Automotive GmbH
Current assignee: Volkswagen AG; AFT Automotive GmbH
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2018-02-01

Abstract

Ein Steckverbindung mit einem ersten Steckverbinder (10), der ein erstes Rastverbindungselement aufweist, und mit einem zweiten Steckverbinder (12), der ein zweites Rastverbindungselement aufweist, wobei die Rastverbindungselemente derart ausgebildet sind, dass das erste Rastverbindungselement beim Zusammenstecken der Steckverbinder bis in eine Endstellung zumindest teilweise temporär radial bezüglich der Stecklängsachse (28) des ersten Steckverbinders (10) nach außen elastisch deformiert wird und beim Erreichen der Endstellung infolge der elastischen Rückstellwirkung eine Rastverbindung ausbildet, ist durch ein Sicherungselement (38) gekennzeichnet, das relativ bezüglich des ersten Steckverbinders (10) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich ist, wobei eine Bewegung des Sicherungselements (38) von der ersten Position in die zweite Position durch das temporär deformierte erste Rastverbindungselement blockiert ist und bei ausgebildeter Rastverbindung möglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung und insbesondere eine für die Verbindung von sicherheitsrelevanten Komponenten eines Kraftfahrzeugs vorgesehene Steckverbindung.
In Kraftfahrzeugen sind eine Vielzahl von Funktionskomponenten mittels Steckverbindungen miteinander verbunden, um eine Wechselwirkung zwischen diesen Funktionskomponenten zu ermöglichen. Neben elektrischen Funktionskomponenten können dies insbesondere auch hydraulische oder pneumatische Funktionskomponenten sein, beispielsweise solche, die einer Anbindung eines Bremskraftverstärkers an eine Unterdruckquelle dienen.
Viele dieser Funktionskomponenten beziehungsweise viele der Funktionalitäten, die durch das Zusammenwirken der über die Steckverbindungen miteinander verbundenen Funktionskomponenten realisierbar sind, sind in einem hohen Maße sicherheitsrelevant, so dass dauerhaft sichere und vollständig gesteckte Steckverbindungen von großer Bedeutung sind. Hierfür eignen sich daher insbesondere solche Steckverbindungen, deren Steckverbinder in der vorgesehenen Endstellung formschlüssig miteinander verbunden sind.
Ein Zusammenstecken und Lösen von Steckverbindern zur Ausbildung von Steckverbindungen von Kraftfahrzeugen muss häufig unter sehr beengten Platzverhältnissen und teilweise auch ohne Sichtkontakt erfolgen. Folglich kommt einer stets wahrnehmbaren Rückmeldung, dass ein Zusammenstecken bis zum Erreichen der Endstellung und damit bis zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung zwischen den Steckverbindern erfolgt ist, besondere Bedeutung zu. Die Wahrnehmbarkeit einer solche Rückmeldung wird vielfach dadurch erschwert, dass das Zusammenstecken von Steckverbindern unter einem hohen Umgebungsgeräuschpegel erfolgt, sei es im Rahmen der Herstellung eines Kraftfahrzeugs in einer Werkshalle oder im Rahmen einer Wartung eines Kraftfahrzeugs in einer Werkstatt. Eine weitere Anforderung, die an viele in Kraftfahrzeugen verbaute Steckverbindungen gestellt werden, liegt darin, dass diese wieder zerstörungsfrei lösbar und auch wiederverwendbar ausgestaltet sein sollen.
Die DE 695 14 018 T2 offenbart eine Steckverbindung für hydraulische oder pneumatische Anwendungen mit einem ersten rohrförmigen Steckverbinder, der in einen zweiten rohrförmigen Steckverbinder steckbar ist, wobei in der vorgesehenen Endstellung eine Rastverbindung zwischen einer umlaufenden Rastnut des ersten Steckverbinders und mehreren in Umfangsrichtung verlaufenden Rastarmen des zweiten Steckverbinders ausgebildet ist. Die Rastarme sind Teil einer Verriegelungshülse, die auf einem Grundkörper des zweiten Steckverbinders drehbar gelagert ist, wobei die Rastarme durch Durchgangsöffnungen des Grundkörpers bis in die Rastnut des ersten Steckverbinders eingreifen können. Mittels einer Drehung der Verriegelungshülse relativ zu dem Grundkörper können die Rastarme aus einem Eingriff mit der Rastnut gebracht und die Steckverbindung somit wiederverwendbar gelöst werden. Der zweite Steckverbinder umfasst weiterhin ein Indikatorelement, dass in einer zu den Farben der übrigen Komponenten der Steckverbindung kontrastierenden Farbe ausgebildet ist und vor einem Zusammenstecken der Steckverbinder ein Stück weit stirnseitig aus dem Grundkörper des zweiten Steckverbinders herausragt. Das Indikatorelement wird durch einen Kontakt mit dem ersten Steckverbinder in den Grundkörper geschoben, so dass dieses nicht mehr sichtbar ist, wenn die Steckverbinder bis zum Erreichen der vorgesehenen Endstellung zusammengesteckt worden sind. Ein vollständiges Zusammenstecken der Steckverbinder wird dadurch optisch signalisiert.
Eine zu der Steckverbindung gemäß der DE 695 14 018 T2 vergleichbare Steckverbindung ist auch aus der US 4,948,176 bekannt.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfach ausgestaltete und damit kostengünstige Steckverbindung zu entwickeln, die eine vorteilhafte Rückmeldung hinsichtlich der Ausbildung einer Rastverbindung beim Erreichen einer vorgesehen Endstellung für die zusammenzusteckenden Steckverbinder ermöglicht. Die Rückmeldung soll dabei insbesondere haptischer und vorzugsweise zusätzlich optischer Art sein. Zudem sollte die zu entwickelnde Steckverbindung vorzugsweise mehrfach wiederverwendbar sein.
Diese Aufgabe wird mittels einer Steckverbindung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Steckverbindung sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist eine Steckverbindung vorgesehen, die einen ersten Steckverbinder, der ein erstes Rastverbindungselement aufweist, und einen zweiten Steckverbinder, der ein zweites Rastverbindungselement aufweist, umfasst, wobei die Rastverbindungselemente derart ausgebildet sind, dass das erste Rastverbindungselement beim Zusammenstecken der Steckverbinder bis in eine Endstellung zumindest teilweise temporär radial bezüglich einer Stecklängsachse nach außen elastisch deformiert wird und beim Erreichen der Endstellung infolge der elastischen Rückstellwirkung eine durch das Zusammenwirken der Rastverbindungselemente bewirkte Rastverbindung ausbildet. Eine solche Steckverbindung ist zudem durch ein Sicherungselement gekennzeichnet, das relativ bezüglich des ersten Steckverbinders zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich ist, wobei eine Bewegung des Sicherungselements von der ersten in die zweite Position durch das temporär deformierte erste Rastverbindungselement blockiert ist und bei ausgebildeter Rastverbindung möglich ist.
Das Sicherungselement einer erfindungsgemäßen Steckverbindung kann folglich nur dann in dessen zweite Position bewegt werden, wenn die Steckverbinder soweit zusammengesteckt worden sind, dass die Rastverbindung ausgebildet worden ist. Sind die Steckverbinder dagegen nur bis kurz vor dem Erreichen der vorgesehenen Endstellung zusammengesteckt worden, kann das Sicherungselement nicht in dessen zweite Position bewegt werden, was eine haptische Rückmeldung dahingehend ermöglicht, dass die Rastverbindung der Steckverbindung noch nicht ausgebildet ist und folglich keine dauerhaft sichere Verbindung zwischen den Steckverbindern hergestellt worden ist.
Als „Stecklängsachse“ wird jeweils diejenige Längsachse des ersten Steckverbinders und des zweiten Steckverbinders verstanden, entlang der die zueinander ausgerichteten Steckverbinder bewegt werden müssen, um zusammengesteckt oder voneinander gelöst werden zu können. Die Stecklängsachsen der beiden Steckverbinder können insbesondere koaxial zueinander ausgerichtet sein.
Als „Rastverbindung“ wird ein in zumindest einer Richtung wirksames formschlüssiges Zusammenwirken von mindestens zwei „Rastverbindungselementen“ verstanden, wobei dieses Zusammenwirken bei entsprechender Positionierung der Rastverbindungselemente selbsttätig infolge einer elastischen Beaufschlagung zumindest eines der Rastverbindungselemente erfolgt. Dabei kann vorgesehen sein, dass das formschlüssige Zusammenwirken und damit die Rastverbindung ohne eine aktive und insbesondere manuelle Beeinflussung zumindest eines der Rastelemente nur unter einer nicht funktional vorgesehenen Deformation und insbesondere auch unter Zerstörung eines der Rastelemente gelöst werden kann. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die formschlüssig wirkende Rastverbindung derart auszubilden, dass beim Überschreiten einer Grenzlösekraft die Rastverbindungen definiert gelöst wird, ohne dass hierzu zumindest eines der Rastverbindungselemente direkt aktiv und insbesondere manuell beeinflusst werden muss. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Rastvorsprung zur Ausbildung einer Rastverbindung elastisch in eine Rastvertiefung beaufschlagt wird, deren Tiefe in zumindest einer Löserichtung kontinuierlich abnimmt, so dass durch eine Relativbewegung der Rastverbindungselemente der Rastvorsprung unter zunehmender elastischer Vorspannung vollständig aus der Rastvertiefung bewegt wird, wenn die die Relativbewegung bewirkende Kraft eine Grenzlösekraft überschreitet.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Sicherungselement in der ersten Position die für ein Ausbilden der Rastverbindung erforderliche Deformation des ersten Rastverbindungselements zulässt und eine solche Deformation in der zweiten Position verhindert. Dadurch kann erreicht werden, dass ein Zusammenstecken der Steckverbinder deutlich vor einer Ausbildung der Rastverbindung und insbesondere auch vor einer spürbaren beginnenden elastischen Deformation des ersten Rastverbindungselements blockiert wird, wenn sich das Sicherungselement in der für das Zusammenstecken nicht vorgesehenen zweiten Position befindet.
Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass das Sicherungselement in der zweiten Position eine Deformation des ersten Rastverbindungselements verhindert, die zu einem Lösen der Rastverbindung führen würde. Ein ungewolltes Lösen einer einmal vollständig ausgebildeten Steckverbindung kann dadurch vermieden werden, weil hierfür ein aktives Bewegen des Sicherungselements von der zweiten Position in die erste Position erforderlich ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Steckverbindung kann vorgesehen sein, dass das Sicherungselement in der ersten und in der zweiten Position lagegesichert ist. Dadurch kann zum einen erreicht werden, dass die Steckverbinder bis zum Erreichen der vorgesehenen Endstellung zusammengesteckt werden können, ohne dass hierfür bereits eine Handhabung beziehungsweise Bewegung des Sicherungselements erforderlich wäre. Andererseits kann es aufgrund einer solchen Ausgestaltung erforderlich sein, dass das Sicherungselement nach dem Erreichen der vorgesehenen Endstellung der Steckverbinder und der Ausbildung der Rastverbindung aktiv in die zweite Position bewegt werden muss. Eine solche aktive Bewegung des Sicherungselements in dessen zweite Position nach dem Zusammenstecken der Steckverbinder kann ein zwingend vorgeschriebener Schritt bei einer manuellen Ausbildung der Steckverbindung sein, der nur dann durchgeführt werden kann, wenn die Steckverbinder auch tatsächlich vollständig zusammengesteckt worden sind.
Für eine Lagesicherung des Sicherungselements in der ersten Position und/oder in der zweiten Position kann insbesondere (jeweils) eine Rastverbindung vorgesehen sein, die das Sicherungselement mit insbesondere demjenigen Element der Steckverbindung, das dessen Relativbeweglichkeit führt, ausbildet. Folglich muss ausschließlich eine über einem Grenzwert liegende Betätigungskraft aufgebracht werden, um das Sicherungselement zwischen der ersten Position und der zweiten Position (d.h. von der ersten Position in die zweite Position und/oder von der zweiten Position in die erste Position) zu bewegen. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, das Sicherungselement in der ersten Position und/oder in der zweiten Position auf andere Weise, beispielsweise rein kraftschlüssig oder derart formschlüssig, dass hierfür ein Verriegelungselement aktiv gelöst werden müsste, lagezusichern.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass das Sicherungselement beispielsweise nur in der zweiten Position lagegesichert ist. Hierfür kann insbesondere eine federbelastete Beaufschlagung des Sicherungselements gegen einen die zweite Position begrenzenden Anschlag vorgesehen sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steckverbindung kann vorgesehen sein, dass das Sicherungselement zur Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Position entlang der Stecklängsachse (zumindest des ersten Steckverbinders) verschiebbar ist. Dadurch kann sich zum einen eine konstruktiv einfache Ausgestaltung für die Steckverbindung ergeben. Weiterhin kann dadurch eine relativ einfache Handhabung der Steckverbindung beim Zusammenstecken und beim Lösen der Steckverbinder erreicht werden.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Steckverbindung kann vorgesehen sein, dass der erste Steckverbinder und/oder der zweite Steckverbinder und/oder das Sicherungselement einen Indikatorabschnitt aufweist, der, zumindest bei einem erfolgten Zusammenstecken der Steckverbinder bis in die Endstellung, unsichtbar von einer anderen Komponente der Steckverbindung verdeckt ist, wenn sich das Sicherungselement in der zweiten Position befindet. Als „unsichtbar“ wird dabei eine nicht (in einem relevanten Maße) mögliche Erkennbarkeit des Indikatorabschnitts bei einer optischen Begutachtung der Steckverbindung von außen verstanden. Bei einer solchen erfindungsgemäßen Steckverbindung wird folglich durch eine nicht mehr gegebene Sichtbarkeit des Indikatorabschnitts optisch signalisiert, dass die Steckverbindung in der vorgesehenen Weise und insbesondere auch unter einem vollständigen Zusammenstecken der Steckverbinder und dem Ausbilden der Rastverbindung gehandhabt worden ist.
Weiter verbessern lässt sich eine solche optische Signalwirkung, wenn, wie es vorzugsweise vorgesehen ist, der Indikatorabschnitt eine Farbe und/oder Struktur aufweist, die zumindest zu der oder den übrigen Farben und/oder Strukturen, in denen die Abschnitte der Komponenten der Steckverbindung in deren Endstellung und in der zweiten Position des Sicherungselements sichtbar sind, kontrastiert, d.h. die Farbe und/oder Struktur des Indikatorabschnitt hebt sich deutlich optisch von der oder den übrigen Farben und/oder Strukturen ab. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Indikatorabschnitt eine leuchtende Farbe, beispielsweise hellgrün, gelb, orange oder hell- bis mittelrot aufweist. Eine rote Farbgebung kann wegen der allgemein damit verbundenen Warnwirkung besonders bevorzugt sein. Der Indikatorabschnitt kann weiterhin auch lumineszierend oder in einem besonderen Maße reflektierend ausgebildet sein, um eine Sichtbarkeit insbesondere in einer relativ dunklen Umgebung zu verbessern.
Eine in konstruktiver Hinsicht und/oder hinsichtlich der Handhabung vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Steckverbindung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass das erste Rastverbindungselement einen ringförmigen Rastverbindungsabschnitt umfasst, der an mindestens einem Umfangsabschnitt seiner Innenseite einen Rastvorsprung aufweist. Dabei kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass der ringförmige Rastverbindungsabschnitt an zwei sich bezüglich der Stecklängsachse des ersten Steckverbinders gegenüberliegenden Umfangsabschnitten jeweils einen Rastvorsprung aufweist, wodurch mit relativ einfachen Mitteln eine ausreichend stabile Rastverbindung ausgebildet werden kann, die zudem auch eine Biegebelastung, die auf die zusammengesteckten Steckverbinder ausgeübt wird, abstützen kann.
Für eine vorteilhafte Weiterbildung einer solchen erfindungsgemäßen Steckverbindung kann zudem vorgesehen sein, dass der ringförmige Rastverbindungsabschnitt in dem den Rastvorsprung oder die Rastvorsprünge aufweisenden Längsabschnitt (d.h. einem sich entlang der Stecklängsachse erstreckenden Abschnitt) vollumfänglich radial beabstandet bezüglich eines Steckabschnitts des ersten Steckverbinders angeordnet ist. Dadurch wird insbesondere ermöglicht, die Rastverbindung durch die Ausübung einer Druckkraft auf den Rastverbindungsabschnitt, insbesondere in zwei sich bezüglich der Stecklängsachse gegenüberliegenden Abschnitten, wieder zu lösen, indem der ringförmige Rastverbindungsabschnitt in diesen Abschnitten radial nach innen deformiert wird, was gleichzeitig zu einer radialen Deformation des oder der jeweils einen Rastvorsprung aufweisenden Umfangsabschnitte nach außen führt. Dadurch kann insbesondere ein einfaches manuelles Lösen der Rastverbindung und damit der Steckverbinder voneinander realisiert werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung einer solchen erfindungsgemäßen Steckverbindung kann dann noch vorgesehen, dass der ringförmige Rastverbindungsabschnitt mittels mehrerer sich entlang der Stecklängsachse des ersten Steckverbinders erstreckender Verbindungsstege mit dem Steckabschnitt verbunden ist, wobei das Sicherungselement auf den Stegen verschiebbar geführt ist. Dadurch kann wiederum eine sowohl in konstruktiver als auch funktionaler Hinsicht vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Steckverbindung realisiert werden. Insbesondere kann dadurch auch eine Ausgestaltung ermöglicht werden, bei der das Sicherungselement den Indikatorabschnitt umfasst, wobei der Indikatorabschnitt in der zweiten Position des Sicherungselements benachbart der Innenseite des ringförmigen Rastverbindungsabschnitts angeordnet ist. Dadurch ist der Indikatorabschnitt des Sicherungselements in dessen zweiter Position von dem Rastverbindungsabschnitt verdeckt, so dass die durch diesen vorgesehene Signalwirkung in einfacher Weise realisiert werden kann.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung einer solchen erfindungsgemäßen Steckverbindung kann zudem noch vorgesehen sein, dass der Indikatorabschnitt in der zweiten Position des Sicherungselements in einem so kleinen Abstand benachbart der Innenseite des ringförmigen Rastverbindungsabschnitts angeordnet ist, dass eine ein Lösen der Rastverbindung bewirkende Deformation des Rastverbindungsabschnitts, nämlich insbesondere ein radial in Richtung auf die Stecklängsachse erfolgendes Zusammendrücken des ringförmige Rastverbindungsabschnitts in den entsprechenden Umfangsabschnitten, blockiert ist.
Eine in konstruktiver Hinsicht relativ einfache und gleichzeitig in funktionaler Hinsicht vorteilhafte erfindungsgemäße Steckverbindung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass der zweite Steckverbinder einen rohrförmigen Steckabschnitt aufweist, der an seiner Mantelaußenseite das Rastverbindungselement aufweist. Der rohrförmige Steckabschnitt des zweiten Steckverbinders kann vorzugsweise eine kreisringförmiger Querschnittsfläche aufweisen. Weiterhin kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Rastverbindungselement des zweiten Steckverbinders auf der Mantelaußenseite von dessen Steckabschnitt umlaufend, insbesondere vollständig umlaufende, ausgebildet ist.
Eine solche Steckverbindung, bei der zudem der ringförmige Rastverbindungsabschnitt des ersten Steckverbinders zumindest in dem den Rastvorsprung oder die Rastvorsprünge aufweisenden Längsabschnitt vollumfänglich beabstandet bezüglich eines Steckabschnitts des ersten Steckverbinders angeordnet ist, kann in besonders bevorzugter Ausgestaltung dahingehend weitergebildet sein, dass der Steckabschnitt des ersten Steckverbinders und/oder der Steckabschnitt des zweiten Steckverbinders ein Dichtelement zur Abdichtung des zwischen diesen Steckabschnitten in der Endstellung der Steckverbindung ausgebildeten Spalts umfasst, wodurch in relativ einfacher Weise eine gute Abdichtung der Steckverbindung erreicht werden kann.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung einer solchen Steckverbindung kann dann noch dadurch gekennzeichnet sein, dass das Dichtelement (sofern mehrere Dichtelemente vorgesehen sind, vorzugsweise alle diese Dichterelemente) derart angeordnet ist (sind), dass das in Form eines Rastvorsprungs ausgebildete Rastverbindungselement des zweiten Steckverbinders beim Zusammenstecken der Steckverbinder bereits innerhalb des Rastverbindungsabschnitts des ersten Steckverbinders angeordnet ist, sobald das Dichtelement zur Abdichtung des Spalts zwischen den Steckabschnitten deformiert wird. Dadurch kann erreicht werden, dass eine ausreichende Abdichtung der Steckverbindung nur dann gegeben ist, wenn die Steckverbinder entweder, wie es grundsätzlich vorgesehen ist, vollständig zusammengesteckt worden sind oder durch die dann erfindungsgemäß nicht mehr mögliche Bewegung des Sicherungselements von der ersten Position in die zweite Position signalisiert wird, dass die Steckverbindung trotz gegebenenfalls bereits ausreichender Abdichtung gegeneinander noch nicht vollständig zusammengesteckt worden sind und demnach auch die Rastverbindung zwischen diesen noch nicht ausgebildet ist. Auf diese Weise kann insbesondere vermieden werden, dass aufgrund einer erfolgreichen Druckprüfung (einer für die Leitung eines Fluids vorgesehenen Steckverbindung) fälschlicherweise auf eine vollständig verbundene Steckverbindung geschlossen wird.
Eine erfindungsgemäße Steckverbindung kann insbesondere zur Verbindung von Komponenten dienen, die in ein fluidleitendes System, insbesondere in ein fluidleitendes System eines Kraftfahrzeugs, integriert sind. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Steckverbinder jeweils einen Fluidkanal ausbilden, die in der Endstellung der Steckverbindung in abgedichtet fluidleitender Verbindung stehen.
Eine erfindungsgemäße Steckverbindung kann weiterhin zur Verbindung von elektrischen Komponenten, beispielsweise zum Anschluss eines Sensors an eine Steuerungs- und/oder Auswerteeinheit, insbesondere von elektrischen Komponenten eines Kraftfahrzeugs, dienen. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Steckverbinder jeweils mindestens einen elektrischen Leiter aufweisen, wobei die Leiter der Steckverbinder in der Endstellung der Steckverbindung strom- und/oder signalleitend kontaktieren.
Die unbestimmten Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
1: einen ersten Steckverbinder einer erfindungsgemäßen Steckverbindung in einer perspektivischen Ansicht;
2: einen Längsschnitt durch einen Abschnitt des ersten Steckverbinders gemäß der 1 sowie durch einen Teil eines dazu passenden zweiten Steckverbinders in einer voneinander gelösten Stellung der Steckverbinder und
3: die Steckverbinder gemäß der 2 in einer vollständig zusammengesteckten Stellung.
Die 2 und 3 zeigen einen ersten Steckverbinder 10 und einen zweiten Steckverbinder 12 einer erfindungsgemäßen Steckverbindung.
Der erste Steckverbinder 10 ist gemäß der 1 als Winkelsteckverbinder ausgebildet. Dieser umfasst einen Grundkörper 14, der an einem Ende, dem Steckende, für ein Zusammenstecken mit dem zweiten Steckverbinder 12 (vgl. 2 und 3) vorgesehen ist und innenseitig einen Fluidkanal 48 ausbildet. An dem anderen Ende bildet der Grundkörper 14 einen Aufsteckabschnitt 16 aus, auf den ein Schlauch (nicht dargestellt) unter elastischer Deformation aufgeschoben und darauf gehalten werden kann. Zur Fixierung des Schlauchs auf dem Aufsteckabschnitt 16 des ersten Steckverbinders 10 bildet dieser in dem Aufsteckabschnitt 16 eine Mehrzahl von umlaufenden Vorsprüngen aus, die infolge der elastischen radialen Aufweitung des Schlauchs innenseitig in dessen Mantel gedrückt werden und dadurch ein ungewolltes Lösen des Schlauchs von dem ersten Steckverbinders 10 erschweren und dadurch verhindern können. Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, die Verbindung des Schlauchs mit dem ersten Steckverbinder 10 in bekannter Weise durch beispielsweise eine oder mehrere Schlauchschellen (nicht dargestellt) zu verstärken.
Im Bereich des Steckendes bildet der Grundkörper 14 des ersten Steckverbinders 10 einen rohrförmigen Steckabschnitt 18 aus, der eine im Wesentlichen zylindrische Mantelaußenseite aufweist. In diese Mantelaußenseite sind zwei umlaufende Vertiefungen eingebracht, in denen jeweils ein Dichtelement 20 in Form eines konventionellen O-Rings angeordnet ist. Der Steckabschnitt 18 ist in einem Teilbereich, der direkt an das Steckende angrenzt, von einem ringförmigen Rastverbindungsabschnitt 22 umgeben, der vollumfänglich, d.h. über seinen gesamten Innenumfang, beabstandet zu dem angrenzenden Teilbereich des Steckabschnitts 18 angeordnet ist. Dadurch wird eine ringförmige Aufnahmeöffnung 24 ausgebildet, in die ein rohrförmiger Steckabschnitt 26 des zweiten Steckverbinders einsteckbar ist. Die Ringform des Rastverbindungsabschnitts 22 kann beispielsweise im Wesentlichen kreisförmig, oval oder elliptisch sein.
An zwei sich radial bezüglich der Stecklängsachse 28 des ersten Steckverbinders gegenüberliegenden Umfangsabschnitten bildet der Rastverbindungsabschnitt 22 an seiner Innenseite zwei Rastvorsprünge 30 aus, die in einem an das Steckende angrenzenden Teilbereich geneigt bezüglich der Stecklängsachse 28 ausgebildet sind, so dass sich eine ausgehend von dem Steckende zunehmende radiale Höhe der Rastvorsprünge 30 ergibt. Die zwei Rastvorsprünge 30 des ersten Steckverbinders 10 sind für ein Zusammenwirken mit einem Rastelement des zweiten Steckverbinders 12 vorgesehen, um in einer vorgesehenen Endstellung der zusammengesteckten Steckverbinder 10, 12 eine Rastverbindung auszubilden. Das Rastelement des zweiten Steckverbinders 12 ist in Form eines Rastvorsprung 32 ausgebildet, der vollständig auf einer Mantelaußenseite des rohrförmigen und innenseitig einen Fluidkanal 50 ausbildenden Steckabschnitts 26 des zweiten Steckverbinders 12 umläuft und der, ebenso wie die Rastvorsprünge 30 des ersten Steckverbinders 10, in einem bezüglich eines Steckendes des zweiten Steckverbinders 12 proximal gelegenen Teilbereich schräg bezüglich der Stecklängsachse 28 des zweiten Steckverbinders 12 (die bei einer für ein Zusammenstecken vorgesehenen Ausrichtung der Steckverbinder 10, 12 in etwa koaxial zu der Stecklängsachse 28 des ersten Steckverbinders 10 gelegen ist) ausgebildet ist.
Bei einem Zusammenstecken der Steckverbinder 10, 12 wird der ringförmige Rastverbindungsabschnitt 22 des ersten Steckverbinders 10 infolge eines Kontakts des Rastvorsprungs 32 des zweiten Steckverbinders 12 mit den Rastvorsprüngen 30 des ersten Steckverbinders 10 in den diese umfassenden Umfangsabschnitten temporär radial bezüglich der Stecklängsachsen 28 nach außen elastisch deformiert, bis die beiden Steckverbinder 10, 12 bis zum Erreichen der in der 3 dargestellten Endstellung zusammengesteckt worden sind, in der die Rastvorsprünge 30, 32 der Steckverbinder 10, 12 einander hintergreifen und dadurch eine Rastverbindung ausbilden, die formschlüssig gegen ein Auseinanderziehen der Steckverbinder 10, 12 und damit gegen ein Lösen der Steckverbindung sichert. Die zwischen den Steckabschnitten 18, 26 der beiden Steckverbinder 10, 12 deformiert angeordneten Dichtelemente 20 sorgen dann für eine ausreichende Abdichtung der Steckverbindung.
Ein Lösen einer solchen vollständigen Verbindung zwischen den beiden Steckverbindern 10, 12 kann dadurch erfolgen, dass der ringförmige Rastverbindungsabschnitt 22 in zwei Umfangsabschnitten, die in etwa um 90° zu denjenigen Umfangsabschnitten, die die Rastvorsprünge 30 umfassen, rotatorisch bezüglich der Stecklängsachse 28 des ersten Steckverbinders 10 versetzt angeordnet sind, zusammengedrückt wird, wodurch gleichzeitig ein radiales Aufweiten der die Rastvorsprünge 30 umfassenden Umfangsabschnitte bewirkt wird. Dadurch können diese aus dem Eingriff mit dem Rastvorsprung 32 des zweiten Steckverbinders 12 gebracht werden. Um diejenigen Umfangsabschnitte des Rastverbindungsabschnitts 22 optisch und auch taktil zu kennzeichnen, die für ein Lösen der Steckverbindung zusammengedrückt werden sollen, weisen diese außenseitig eine Strukturierung 34 auf.
Der ringförmige Rastverbindungsabschnitt 22 ist mittels zwei Verbindungsstegen 36, die sich entlang der Stecklängsachse 28 erstrecken und bezüglich dieser radial gegenüberliegend angeordnet sind, mit dem Grundkörper 14 des ersten Steckverbinders 10 verbunden. Dabei gehen die Verbindungsstege 36 von denjenigen Umfangsabschnitten ab, in denen die Rastvorsprünge 30 des Rastverbindungsabschnitts 22 angeordnet sind. Auf den Verbindungsstegen 36 ist ein Sicherungselement 38, das einen ringförmigen Grundkörper 40 umfasst, verschiebbar (entlang der Stecklängsachse 28) gelagert, wobei zwei Positionen für das Sicherungselement 38 vorgesehen sind, in denen dieses lagegesichert ist. Für eine Lagesicherung dient jeweils eine Rastverbindung, die u.a. durch Vorsprünge 42 auf den Außenseiten der Verbindungsstege 36 ausgebildet sind, deren Spitzen einen Abstand zueinander aufweisen, der in einem geringen Maße größer ist als der Innenabstand des Grundkörpers 40 des Sicherungselements 38 in den auf den Verbindungsstegen 36 geführten Abschnitten. Für ein Verschieben des Sicherungselements 38, beispielsweise ausgehend von der in der 2 dargestellten ersten Position in die in der 3 dargestellte zweite Position, muss folglich eine über einem Grenzwert liegende Betätigungskraft auf das Sicherungselement 38 ausgeübt werden, um dieses unter einer elastischen Deformation des Sicherungselements 38 und/oder der Verbindungsstege 36 über die Vorsprünge 42 zu schieben, wobei nach dem Erreichen einer der beiden Positionen infolge der elastischen Rückstellung die gewollte Rastverbindung, die gegen ein ungewolltes Verschieben in die jeweils andere Position sichert, ausgebildet ist.
Für eine möglichst einfache manuelle Verschiebung des Sicherungselements 38 bildet dieses außenseitig in den auf den Verbindungsstegen 36 geführten Abschnitten strukturiert ausgebildete Griffflächen 44 aus.
Das Sicherungselement 38 weist neben dem ringförmigen Grundkörper 40 noch zwei Indikatorabschnitte 46 auf (vgl. 1), die in zwei Umfangsabschnitten angeordnet sind, die jeweils um ca. 90° versetzt bezüglich der auf den Verbindungsstegen 36 geführten Abschnitte des Grundkörpers 40 des Sicherungselements 38 angeordnet sind. Die Indikatorabschnitte 46 sind dadurch im Bereich derjenigen Umfangsabschnitte des Rastverbindungsabschnitts 22 angeordnet, in denen dieser zusammengedrückt werden müsste, um die vollständig miteinander verbundenen Steckverbinder 10, 12 wieder voneinander zu lösen.
Die Indikatorabschnitte 46 sind auf derjenigen Seite des Grundkörpers 40 angeordnet, die dem Rastverbindungsabschnitt 22 benachbart sind. Dabei sind die Außenseiten der Indikatorabschnitte 46 bezogen auf die Außenseite des Grundkörpers 40 in den angrenzenden Bereichen radial nach innen versetzt, wodurch ermöglicht wird, dass die Indikatorabschnitte 46 radial hinter die angrenzenden Abschnitte des Rastverbindungsabschnitts 22 bewegt werden, wenn das Sicherungselement 38 von der ersten Position in die zweite Position bewegt wird, wobei gleichzeitig der Grundkörper 40 als Anschlag und somit ebenfalls einer Lagesicherung des Sicherungselements 38 in der zweiten Position dient. Dadurch sind die Indikatorabschnitte 46, deren Außenseiten in einer Signalfarbe, beispielsweise rot, eingefärbt sind, in der zweiten Position des Sicherungselements 38 von dem Rastverbindungsabschnitt 22 verdeckt und folglich, anders als in der ersten Stellung des Sicherungselements 38, nicht mehr in einem relevanten Maße sichtbar.
Infolge der elastischen Aufweitung des Rastverbindungsabschnitts 22 in den die Rastvorsprünge 30 umfassenden Bereichen bei einem nur fast vollständigen Zusammenstecken der Steckverbinder 10, 12, die auch zu einer radialen Aufweitung der Verbindungsstege 36 in den an das Rastverbindungselement 22 angrenzenden Abschnitten führt, wird ein Verschieben des Sicherungselements 38 von der ersten Position in die zweite Position in diesem Zustand des ersten Steckverbinders 10 blockiert. Folglich müssen die beiden Steckverbinder 10, 12 vollständig und bis zum Ausbilden der zwischen diesen ausgebildeten Rastverbindung zusammengesteckt werden, bevor es möglich ist, das Sicherungselement 38 von der ersten Position in die zweite Position zu verschieben. Eine solche Blockade des Sicherungselements 38 ist zum einen haptisch spürbar und zum anderen optisch erkennbar, weil dann weiterhin die Indikatorabschnitte zumindest teilweise sichtbar sind.
Das Sicherungselement 38 verhindert in seiner zweiten Position ein ungewolltes Lösen der vollständig zusammengesteckten Steckverbinder 10, 12 infolge der dann vorliegenden Anordnung der Indikatorabschnitte 46 auf der Innenseite der angrenzenden Bereiche des Rastverbindungsabschnitts 22, wobei ein Abstand zwischen den Außenseiten der Indikatorabschnitte 46 und der Innenseite des Rastverbindungsabschnitts 22, sofern ein solcher überhaupt vorgesehen ist, so gering dimensioniert ist, dass der Rastverbindungsabschnitt 22 in den entsprechenden Umfangsabschnitten nicht mehr so weit zusammengedrückt werden kann, dass das daraus folgende elastisches Aufweiten des Rastverbindungsabschnitts 22 in den die Rastvorsprünge 30 umfassenden Umfangsabschnitten zu einem Lösen der von diesen ausgebildeten Rastverbindung führen würde. Gleichzeitig (alternativ wäre auch möglich) verhindert der Grundkörper 40 des Sicherungselements 38 infolge seines außenseitigen Kontakts mit den Verbindungsstegen 36 in der zweiten Position, in der dieser im Vergleich zu der ersten Position näher an dem ringförmigen Rastverbindungsabschnitt 22 gelegen ist, dass sich der Rastverbindungsabschnitt 22 so weit im Bereich der Rastvorsprünge 30 aufweiten kann, dass ein Lösen der Rastverbindung möglich wäre.
Die Dimensionierung der Steckverbinder 10, 12, insbesondere hinsichtlich der Integration des ersten, dem Steckende näher liegenden Dichtelements 20 in den ersten Steckverbinder 10 und hinsichtlich der Anordnung des Rastvorsprungs 32 auf der Mantelaußenseite des zweiten Steckverbinders 12, ist derart gewählt, dass eine wirkungsvolle Abdichtung infolge einer ausreichend deformierten Anordnung dieses ersten Dichtelements 20 zwischen den Steckverbindern 10, 12 erst dann erreicht wird, wenn auch schon eine relevante radiale Aufweitung des Rastverbindungsabschnitts 22 in den dessen Rastvorsprünge 30 umfassenden Umfangsabschnitten erfolgt, so dass dann ein Verschieben des Sicherungselements 38 von der ersten Position in die zweite Position bereits blockiert ist. Andererseits führt ein so geringes Zusammenstecken der Steckverbinder 10, 12, dass das Sicherungselement 38 aufgrund einer noch nicht erfolgten radialen Aufweitung des Rastverbindungsabschnitts 22 noch in die zweite Position geschoben werden kann, zu einer nicht ausreichenden Abdichtung der Steckverbindung, was mittels einer entsprechenden Druckprüfung ermittelt werden kann. Die durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Steckverbindung gewährleistete haptische und optische Rückmeldung hinsichtlich eines vollständigen Zusammensteckens der Steckverbinder 10, 12 kann folglich in Verbindung mit einer solchen Druckprüfung zu einer besonders hohen Verbindungsqualitätsprüfung führen.
Bezugszeichenliste

10: erster Steckverbinder
12: zweiter Steckverbinder
14: Grundkörper des ersten Steckverbinders
16: Aufsteckabschnitt
18: Steckabschnitt des ersten Steckverbinders
20: Dichtelement
22: Rastverbindungsabschnitt
24: Aufnahmeöffnung
26: Steckabschnitt des zweiten Steckverbinders
28: Stecklängsachse des ersten und des zweiten Steckverbinders
30: Rastvorsprung des ersten Steckverbinders
32: Rastvorsprung des zweiten Steckverbinders
34: Strukturierung des Rastverbindungsabschnitts
36: Verbindungssteg
38: Sicherungselement
40: Grundkörper des Sicherungselements
42: Vorsprung des Verbindungsstegs
44: Grifffläche des Sicherungselements
46: Indikatorabschnitt des Sicherungselements
48: Fluidkanal des ersten Steckverbinders
50: Fluidkanal des zweiten Steckverbinders

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69514018 T2 [0005, 0006]
US 4948176 [0006]

Claims

Steckverbindung mit einem ersten Steckverbinder (10), der ein erstes Rastverbindungselement aufweist, und mit einem zweiten Steckverbinder (12), der ein zweites Rastverbindungselement aufweist, wobei die Rastverbindungselemente derart ausgebildet sind, dass das erste Rastverbindungselement beim Zusammenstecken der Steckverbinder bis in eine Endstellung zumindest teilweise temporär radial bezüglich der Stecklängsachse (28) des ersten Steckverbinders (10) nach außen elastisch deformiert wird und beim Erreichen der Endstellung infolge der elastischen Rückstellwirkung eine Rastverbindung ausbildet, gekennzeichnet durch ein Sicherungselement (38), das relativ bezüglich des ersten Steckverbinders (10) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich ist, wobei eine Bewegung des Sicherungselements (38) von der ersten Position in die zweite Position durch das temporär deformierte erste Rastverbindungselement blockiert ist und bei ausgebildeter Rastverbindung möglich ist.
Steckverbindung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (38) in der ersten Position und in der zweiten Position lagegesichert ist.
Steckverbindung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (38) in der ersten Position und/oder in der zweiten Position mittels einer Rastverbindung lagegesichert ist.
Steckverbindung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (38) zur Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Position entlang der Stecklängsachse (28) verschiebbar ist.
Steckverbindung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steckverbinder (10) und/oder der zweite Steckverbinder (12) und/oder das Sicherungselement (38) einen Indikatorabschnitt (46) aufweist, der unsichtbar von einer anderen Komponente der Steckverbindung verdeckt ist, wenn sich das Sicherungselement (38) in der zweiten Position befindet.
Steckverbindung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikatorabschnitt (46) eine Farbe und/oder Struktur, die zu der oder den übrigen Farben und/oder Strukturen, in denen die Komponenten der Steckverbindung in deren Endstellung und in der zweiten Position des Sicherungselements (38) sichtbar sind, kontrastierend ist.
Steckverbindung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rastverbindungselement einen ringförmigen Rastverbindungsabschnitt (22) umfasst, der an mindestens einem Umfangsabschnitt seiner Innenseite einen Rastvorsprung (30) aufweist.
Steckverbindung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastverbindungsabschnitt (22) an zwei sich bezüglich der Stecklängsachse (28) gegenüberliegenden Umfangsabschnitten jeweils einen Rastvorsprung (30) aufweist.
Steckverbindung gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastverbindungsabschnitt (22) in dem den Rastvorsprung (30) oder die Rastvorsprünge (30) aufweisenden Längsabschnitt vollumfänglich beabstandet bezüglich eines Steckabschnitts (18) des ersten Steckverbinders (10) angeordnet ist.
Steckverbindung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastverbindungsabschnitt (22) mittels mehrerer sich entlang der Stecklängsachse (28) erstreckender Verbindungsstege (36) mit dem Steckabschnitt (18) verbunden ist, wobei das Sicherungselement (38) auf den Verbindungsstegen (36) verschiebbar geführt ist.
Steckverbindung gemäß Anspruch 5 oder einem der von Anspruch 5 abhängigen Ansprüche und gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement den Indikatorabschnitt umfasst, wobei der Indikatorabschnitt in der zweiten Position des Sicherungselements benachbart der Innenseite des Rastverbindungsabschnitts angeordnet ist.
Steckverbindung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikatorabschnitt (46) in der zweiten Position des Sicherungselements (38) in einem so kleinen Abstand benachbart der Innenseite des Rastverbindungsabschnitts (22) angeordnet ist, dass eine ein Lösen der Rastverbindung bewirkende Deformation des Rastverbindungsabschnitts (22) blockiert ist.
Steckverbindung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steckverbinder (12) einen rohrförmigen Steckabschnitt (26) aufweist, der an seiner Mantelaußenseite das dazugehörige Rastverbindungselement aufweist.
Steckverbindung gemäß Anspruch 9 oder einem der von Anspruch 9 abhängigen Ansprüche und gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckabschnitt (18) des ersten Steckverbinders (10) und/oder der Steckabschnitt (26) des zweiten Steckverbinders (12) ein Dichtelement (20) zur Abdichtung des zwischen diesen Steckabschnitten (18, 26) in der Endstellung der Steckverbindung ausgebildeten Spalts.
Steckverbindung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (20) derart angeordnet ist, dass ein Rastvorsprung (32) des zweiten Steckverbinders (12) beim Zusammenstecken der Steckverbinder (10, 12) bereits innerhalb des Rastverbindungsabschnitts (22) des ersten Steckverbinders (10) angeordnet ist, sobald das Dichtelement (20) zur Abdichtung des Spalts zwischen den Steckabschnitten (18, 26) deformiert wird.
Steckverbindung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinder (10, 12) jeweils einen Fluidkanal (48, 50) ausbilden, die in der Endstellung der Steckverbindung in abgedichtet fluidleitender Verbindung stehen.