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Die Erfindung betrifft ein Verbindungsteil für ein Steckverbindungssystem einer Kupplungseinrichtung zum automatischen Kuppeln eines Anhängerfahrzeugs an ein Zugfahrzeug, umfassend einen Kontaktträger, eine an dem Kontaktträger angebrachte Kontaktstruktur, die mit einer Kontaktstruktur eines komplementären Verbindungsteils des Steckverbindungssystems in Eingriff bringbar ist, um beim automatischen Kuppeln eine Steckverbindung mit dem komplementären Verbindungsteil herzustellen, eine relativ zu dem Kontaktträger schwenkbare Verschlussklappe, die auf den Kontaktträger vorgespannt und beim Herstellen der Steckverbindung entgegen dieser Vorspannung in einer Schwenkbewegung von dem Kontaktträger lösbar ist, und eine an dem Kontaktträger angeordnete Dichtung, die zur Abdichtung der Kontaktstruktur gegenüber dem Außenraum durch ein auf die Dichtung drückendes Gegenstück elastisch verformbar ist, wobei das Gegenstück bei gelöster Steckverbindung durch die auf die Dichtung drückende Verschlussklappe und bei hergestellter Steckverbindung durch den auf die Dichtung drückenden komplementären Verbindungsteil des Steckverbindungssystems gebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Steckverbindungssystem für eine Kupplungseinrichtung zum automatischen Kuppeln eines Anhängerfahrzeugs an ein Zugfahrzeug.
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Im Nutzfahrzeugbereich sind Kupplungseinrichtungen bekannt, die dazu dienen, ein Anhängerfahrzeug automatisch an ein Zugfahrzeug zu kuppeln. So verfügt etwa ein Sattelauflieger üblicherweise über einen an seiner Unterseite angeordneten Zapfen, der formschlüssig in einer Sattelkupplung einer Sattelzugmaschine verriegelbar ist. Neben dieser mechanischen Kupplung ist zudem ein Steckverbindungssystem vorgesehen, um das Anhängerfahrzeug mit elektrischer Energie und/oder Druckluft zu versorgen. Auch ist es möglich, über ein solches Steckverbindungssystem elektrische und/oder optische Steuersignale zwischen der Sattelzugmaschine und dem Sattelauflieger zu übertragen. Steckverbindungssysteme dieser Art sind beispielsweise aus den Druckschriften
DE 10 2008 014 285 A1 und
DE 10 2008 014 572 B4 bekannt.
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Dementsprechend ist ein solches Steckverbindungssystem aus zwei einander zugeordneten Verbindungsteilen gebildet, von denen einer an dem Zugfahrzeug und der andere an dem Anhängerfahrzeug montiert ist. Jeder dieser Verbindungsteile weist einen Kontaktträger sowie eine Vielzahl daran angebrachter Kontaktelemente auf, die paarweise mit den ihnen zugeordneten Kontaktelementen des jeweils anderen Verbindungsteils in Eingriff kommen, wenn das Anhängerfahrzeug an das Zugfahrzeug gekuppelt wird. In der Regel sind dabei die an dem einen Verbindungsteil vorgesehenen Kontaktelemente als Stecker ausgeführt, während die Kontaktelemente des anderen Verbindungsteils komplementäre Buchsen bilden. Indem die Stecker in Eingriff mit den ihnen zugeordneten Buchsen kommen, werden die für die Versorgung mit elektrischer Energie, elektrischen und/oder optischen Steuersignalen sowie Druckluft benötigten Steckverbindungen zwischen den beiden Verbindungsteilen hergestellt.
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Zum Schutz der durch die Kontaktelemente gebildeten Kontaktstruktur vor Umwelteinflüssen wie Wasser, Staub, etc. hat der Verbindungsteil eine an dem Kontaktträger schwenkbar gelagerte Verschlussklappe, die beispielsweise mittels einer Feder in Richtung des Kontaktträgers vorgespannt ist. Im entkuppelten Zustand drückt die Verschlussklappe auf eine an dem Kontaktträger angebrachte Dichtung. Diese Dichtung ist aus einem elastischen Material gefertigt, so dass sie sich verformt, wenn die federbeaufschlagte Verschlussklappe auf die Dichtung drückt. Im gekuppelten Zustand, in dem die Steckverbindung zwischen den beiden das Steckverbindungssystem bildenden Verbindungsteilen hergestellt ist, sorgt ein geeigneter Mechanismus im Zusammenwirken der beiden Verbindungsteile dafür, dass die Verschlussklappe entgegen der Vorspannkraft von der Dichtung weg geschwenkt ist. In diesem Zustand drückt der andere Verbindungsteil des Steckverbindungssystems auf die Dichtung, um so die miteinander in Eingriff gebrachten Kontaktelemente fluiddicht gegenüber dem Außenraum abzudichten.
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Im Stand der Technik ist die Dichtung aus einer Dichtplatte gebildet, die einstückig in einzelne Dichtlippen übergehen, die jeweils eines der Kontaktelemente ringförmig umschlie-ßen. Eine weitere umlaufende Dichtlippe ist am Rand der Dichtplatte ausgebildet und umschließt die aus den Kontaktelementen gebildete Kontaktstruktur als Ganzes. Die einzelnen Dichtlippen haben jeweils ein Dichtungsprofil in Form einer einfachen Erhebung, die sich in einer Richtung senkrecht zur Plattenebene erstreckt. Somit wird die Dichtlippe durch das jeweilige Dichtungsgegenstück, d.h. im entkuppelten Zustand durch die Verschlussklappe und im gekuppelten Zustand durch dem komplementären Verbindungsteil, in einer Richtung druckbeaufschlagt, die mit der Richtung zusammenfällt, in der die Dichtlippe von der Plattenebene absteht.
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Im Hinblick auf das Abdichtvermögen einer solchen Dichtung ist zu berücksichtigen, dass bei üblichen Dichtungsmaterialien ein bestimmter Druckverformungsrestwert (DVR) auftritt, der ein Maß dafür ist, wieviel Zeit das Dichtungsmaterial nach einer Druckverformung benötigt, um wieder in seine Ausgangsgeometrie zurückzugelangen. Im vorliegenden Kontext ist ferner zu berücksichtigen, dass das Steckverbindungssystem im gekuppelten und entkuppelten Zustand deutlich unterschiedliche Andruckkräfte auf die Dichtung ausübt. So drückt im ungekuppelten Zustand die auf die Dichtung vorgespannte Verschlussklappe eine wesentlich geringere Andruckkraft auf die Dichtung aus als dies der komplementäre Verbindungsteil des Steckverbindungssystems etwa über Pneumatikbetätigungen im gekuppelten Zustand tut. Dementsprechend benötigt die Dichtung nach einer gewissen Zeit im gekuppelten Zustand auch deutlich länger, um in ihre Ausgangsgeometrie zurückzugelangen, als dies aus dem entkuppelten Zustand heraus der Fall ist. Dies kann dazu führen, dass die anschließend im gekuppelten Zustand von der vorgespannten Verschlussklappe auf die Dichtung ausgeübte Andruckkraft nicht ausreicht, eine ausreichende Abdichtung der Kontaktstruktur gegenüber dem Außenraum zu gewährleisten. So kann Wasser oder Staub in den Bereich der Kontaktstruktur gelangen und diese verschmutzen oder sogar schädigen.
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Um die gewünschte Dichtheit zu erreichen, könnte in Betracht gezogen werden, die Vorspannkraft zu erhöhen, mit der die Verschlussklappe im entkuppelten Zustand auf die Dichtung gedrückt wird. Dies hätte jedoch zur Folge, dass die der Vorspannung entgegengesetzte Kraft, die beim Herstellen der Steckverbindung zum Öffnen der Verschlussklappe bereitzustellen ist, entsprechend groß sein würde. Die derzeit zum Öffnen der Verschlussklappe eingesetzten Mechanismen wären dann unter Umständen nicht mehr geeignet und müssten nachgerüstet oder ersetzt werden, was mit Blick auf die Kosten zu vermeiden ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen für ein Steckverbindungsystem einer Kupplungseinrichtung vorgesehenen Verbindungsteil anzugeben, der mit geringem technischen Aufwand eine verbesserte Dichtwirkung ermöglicht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Steckverbindungssystem mit einem solchen Verbindungsteil vorzusehen.
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Die vorgenannten Aufgaben werden durch den Verbindungsteil gemäß Anspruch 1 und das Steckverbindungssystem nach Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der folgenden Beschreibung.
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Der verbindungsgemäße Verbindungsteil umfasst einen Kontaktträger, eine an dem Kontaktträger angebrachte Kontaktstruktur, die mit einer Kontaktstruktur eines komplementären Verbindungsteils des Steckverbindungssystems in Eingriff bringbar ist, um beim automatischen Kuppeln eine Steckverbindung mit dem komplementären Verbindungsteil herzustellen, eine relativ zu dem Kontaktträger schwenkbare Verschlussklappe, die auf den Kontraktträger vorgespannt und beim Herstellen der Steckverbindung entgegen dieser Vorspannung in einer Schwenkbewegung von dem Kontaktträger lösbar ist, und eine an dem Kontaktträger angeordnete Dichtung, die zur Abdichtung der Kontaktstruktur gegenüber dem Außenraum durch ein auf die Dichtung drückendes Gegenstück elastisch verformbar ist, wobei das Gegenstück bei gelöster Steckverbindung durch die auf die Dichtung drückende Verschlussklappe und bei hergestellter Steckverbindung durch den auf die Dichtung drückenden komplementären Verbindungsteil des Steckverbindungssystems gebildet ist. Der Kontaktträger weist mindestens eine die Kontaktstruktur umschließende Dichtungsnut auf. Die Dichtung ist aus mindestens einer Dichtlippe gebildet, welche in die Dichtungsnut eingesetzt ist und somit die Kontaktstruktur umschließt. Die Dichtlippe hat ein Dichtungsprofil, das zu einer von der Kontaktstruktur abgewandten Seite hin geneigt ist, so dass sich die Dichtlippe zu dieser Seite hin elastisch verformt, wenn das Gegenstück auf die Dichtlippe drückt.
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Im Unterschied zu herkömmlichen Dichtungen, deren Dichtlippen senkrecht von dem Kontaktträger abstehende Erhebungen bilden, hat die erfindungsgemäße Dichtlippe ein gleichsam asymmetrisches und hinterschnittenes Dichtungsprofil dergestalt, dass der von dem Kontaktträger abstehende Profilabschnitt gegenüber der Flächennormalen des Kontaktträgers nach außen, d.h. von der von der Dichtlippe umschlossenen Kontaktstruktur weg geneigt ist. Dies bedeutet, dass bei der vorliegenden Erfindung im Unterschied zum Stand der Technik die Richtung, in der sich die Dichtlippe ausgehend von dem Kontaktträger erhebt, nicht mit der Richtung der Druckbelastung zusammenfällt, die das Dichtungsgegenstück, d.h. im entkuppelten Zustand die federvorgespannte Verschlussklappe auf die Dichtungslippe ausübt. Dies führt dazu, dass das Dichtungsprofil der Dichtlippe, worunter vorliegend der Querschnitt durch die Dichtlippe zu verstehen ist, durch die Druckbeaufschlagung gleichsam nach außen hin weg federt, was verschiedene Vorteile gegenüber herkömmlichen Dichtungsgeometrien liefert.
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So wird das Dichtungsmaterial durch das Weggleiten der Dichtlippe weniger stark beansprucht als in einem Fall, in dem die Erstreckungsrichtung des Dichtungsprofils mit der Richtung der Druckbeaufschlagung zusammenfällt. Daraus resultiert zum einen eine längere Lebensdauer der Dichtung. Zum anderen ergibt sich eine Reduzierung des Druckverformungsrestwertes, so dass die Dichtlippe schneller in ihre ursprüngliche Form zurückkehrt, nachdem sie im gekuppelten Zustand einer hohen Druckbelastung ausgesetzt war.
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Dadurch wird insbesondere in der Zeit unmittelbar nach Lösen der Steckverbindung gewährleistet, dass auch die mit einer deutlich geringeren Andruckkraft auf die Dichtung wirkende Verschlussklappe eine zuverlässige Abdichtung der Kontaktelemente gegenüber dem Außenraum ermöglicht. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Dichtungsprofil so gewählt, dass bei gelöster Steckverbindung auf den Verbindungsteil gerichtetes Spritzwasser von außen auf die nach außen hin elastisch verformte Dichtlippe einwirkt, wodurch die Dichtlippe durch das Wasser noch stärker an die Verschlussklappe angedrückt wird. Auch dies erhöht die Dichtwirkung des erfindungsgemäßen Verbindungsteils im entkuppelten Zustand.
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Die erfindungsgemäße Dichtung besteht vorzugsweise ausschließlich aus der mindestens einen Dichtlippe, die in der zugehörigen, in dem Kontaktträger ausgebildeten Dichtungsnut z.B. durch Anspritzen befestigt wird. Mit anderen Worten weist die Dichtung mit Ausnahme einer oder mehrerer Dichtlippen keine weiteren Dichtungsstrukturen wie etwa eine im Stand der Technik verwendete Dichtplatte auf. Dadurch ist gewährleistet, dass die Andruckfläche im Wesentlichen allein durch die Länge der Dichtlippe (bzw. durch die aufsummierte Länge bei Verwendung mehrerer Dichtlippen) definiert ist. Bei gegebener Andruckkraft, mit der die Verschlussklappe auf die Dichtung wirkt, ergibt sich so eine erhöhte Flächen- bzw. Linienpressung auf die Dichtkante, wodurch die Dichtwirkung weiter erhöht wird. Insbesondere kann mit einer vergleichsweise moderaten Vorspannung der Verschlussklappe gearbeitet werden, um die gewünschte Abdichtung zu erzielen. Dies erleichtert beim Kuppeln des Anhängerfahrzeugs an das Zugfahrzeug das Öffnen der Verschlussklappe entgegen der Vorspannkraft, mit der die Verschlussklappe auf die Dichtung drückt.
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Vorzugsweise weist die Dichtlippe einen von dem Kontaktträger abstehenden Profilabschnitt auf, der sich mit zunehmendem Abstand von dem Kontaktträger verjüngt. Damit kann die Dichtkante, die durch das freie Ende des Profilabschnitts gebildet ist, zur Erhöhung der Flächenpressung schmal gehalten werden. Außerdem wird die Dichtlippe durch die Verjüngung beweglicher. Zugleich bewirkt die Verjüngung, dass die Dichtlippe entsprechend dem Biegemomentverlauf verstärkt ist. Dies bedeutet, dass die Dichtlippe an ihrer Spitze, d.h. im Bereich ihrer Dichtkante, in dem ein geringeres Biegemoment wirkt, vergleichsweise dünn ist und zum Kontaktträger hin, wo ein größeres Biegemoment wirkt, dicker wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Dichtlippe einen von dem Kontaktträger abstehenden Profilabschnitt auf, der eine der Kontaktstruktur zugewandte erste Profilseite und eine von der Kontaktstruktur abgewandte zweite Profilseite hat, die jeweils eine von der Kontaktstruktur weg gerichtete Neigung aufweisen, wobei die Neigung der ersten Profilseite größer als die Neigung der zweiten Profilseite ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die durch das freie Ende des Profilabschnitts gebildete Dichtkante in der Projektion auf den Kontaktträger einen größeren Abstand von der Kontaktstruktur hat als ein Fußpunkt der zweiten Profilseite, der durch das der Dichtkante entgegengesetzte Ende der zweiten Profilseite auf der Plattenebene definiert ist. Eine auf die Dichtkante wirkende Andruckkraft sorgt somit zuverlässig dafür, dass das Dichtungsprofil nach außen hin von der Kontaktstruktur weg federt.
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Beispielsweise hat der von dem Kontaktträger abstehende Profilabschnitt im Wesentlichen die Form eines schräggestellten Dreiecks. Es versteht sich aber von selbst, dass auch eine davon abweichende Dichtungsgeometrie gewählt werden kann, sofern durch eine solche Geometrie eine elastische Verformung in der gewünschten Richtung, d.h. in einer von der Kontaktstruktur weg weisenden Richtung, erzielt wird.
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Vorzugsweise definiert die Dichtungsnut einen ersten Nutraum, der durch eine in dem Kontaktträger ausgebildete Vertiefung gegeben ist, und einen zweiten Nutraum, der an den ersten Nutraum anschließt und gegenüber dem ersten Nutraum aufgeweitet ist. In dieser Ausgestaltung kann die Dichtlippe einen Dichtungssitz aufweisen, der in dem ersten Nutraum befestigt ist, während der an den Dichtungssitz anschließende Profilabschnitt der Dichtlippe in dem aufgeweiteten zweiten Nutraum elastisch verformbar ist. Der durch die Dichtungsnut definierte zweite Nutraum stellt der Dichtlippe ausreichend Raum zur Verfügung, der Druckbelastung gleichsam zur Seite hin auszuweichen, ohne die Dichtlippe zu beschädigen.
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Die vorgenannte zweistufige Ausführung der Dichtungsnut ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Insbesondere ist auch eine einstufige Ausführung der Dichtungsnut möglich, d.h. eine Ausführung, bei der auf zwei unterschiedlich groß bemessene Nuträume vorstehend erläuterter Art verzichtet wird.
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In einer speziellen Ausführungsform können mehrere Kontaktelemente, welche die Kontaktstruktur bilden, von einer einzigen Dichtlippe umschlossen sein. Alternativ ist auch die Verwendung mehrerer Dichtlippen möglich, die dann jeweils einen Teil der Kontaktelemente umschließen.
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Die Kontaktelemente sind als Steckverbindungselemente ausgeführt, die mit ihnen jeweils zugeordneten Steckverbindungselementen der Kontaktstruktur des komplementären Verbindungsteils paarweise in Eingriff bringbar sind, um die Steckverbindung herzustellen. Das jeweilige Steckverbindungselement kann als Stecker oder Buchse ausgeführt sein. Dabei sind an dem hier betrachteten Verbindungsteil vorzugsweise sämtliche Steckverbindungselement entweder in Form eines Steckers oder einer Buchse vorgesehen. Dementsprechend sind die Kontaktelemente des anderen Verbindungsteils in der jeweils komplementären Form ausgeführt, um die gewünschten Steckverbindungen bereitzustellen.
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Die Dichtlippe ist vorzugsweise aus einem elastischen Kunststoff, z.B. einem Elastomer oder einem Silikon gefertigt. Auf Basis eines solchen Materials kann die Dichtlippe z.B. im Spritzgussverfahren in der gewünschten Ausführung, insbesondere mit der gewünschten Elastizität hergestellt werden.
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Vorzugsweise umfasst der Verbindungsteil eine Vorspannvorrichtung, die ausgebildet ist, die Verschlussklappe bei gelöster Steckverbindung auf die Dichtlippe zu drücken und beim Herstellen der Steckverbindung die Verschlussklappe im Zusammenwirken mit dem komplementären Verbindungsteil von der Dichtlippe weg zu schwenken. Eine solche Vorspannvorrichtung weist beispielsweise eine oder mehrere Federelemente auf, durch die die Verschlussklappe auf dem Kontaktträger vorgespannt ist, so dass die Verschlussklappe im entkuppelten Zustand mit der gewünschten Andruckkraft auf die in dem Kontaktträger angebrachte Dichtung drückt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht ein Steckverbindungssystem für eine Kupplungseinrichtung zum automatischen Kuppeln eines Anhängerfahrzeugs an ein Zugfahrzeug vor. Das Steckverbindungssystem umfasst einen ersten Verbindungsteil vorstehend beschriebener Arts sowie einen komplementären zweiten Verbindungsteil mit einer Kontaktstruktur, die in Eingriff mit der Kontaktstruktur des ersten Verbindungsteils bringbar ist, um beim automatischen Kuppeln eine Steckverbindung mit dem ersten Verbindungsteil herzustellen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Verbindungsteils eines Steckverbindungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel mit geöffneter Verschlussklappe;
- 2 eine perspektivische Ansicht des Verbindungsteils mit geschlossener Verschlussklappe;
- 3 eine perspektivische Ansicht, die den Verschlussteil gemäß den 1 und 2 zusammen mit einem komplementären Verbindungsteil des Steckverbindungssystems bei gelöster Steckverbindung zeigt;
- 4 eine perspektivische Ansicht, welche die beiden Verschlussteile gemäß 3 bei hergestellter Steckverbindung zeigt;
- 5 eine perspektivische Ansicht zweier Dichtungslippen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 6 einen Querschnitt durch eine Dichtlippe zur Veranschaulichung des Dichtungsprofils;
- 7 eine geschnittene Ansicht durch die beiden das Steckverbindungssystem bildenden Verbindungsteile in einem Zustand, in der die Steckverbindung noch nicht vollständig hergestellt ist;
- 8 eine Detailansicht der Darstellung nach 7 zur Veranschaulichung des Dichtungsprofils bei noch nicht vollständig hergestellter Steckverbindung;
- 9 eine geschnittene Ansicht der beiden das Steckverbindungssystem bildenden Verbindungsteile in einem Zustand, in dem die Steckverbindung vollständig hergestellt ist, und
- 10 eine Detailansicht der Darstellung nach 9 zur Veranschaulichung des Dichtungsprofils bei vollständig hergestellter Steckverbindung.
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In den 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßer Verbindungsteil 100 als Ausführungsbeispiel gezeigt, der Teil eines Steckverbindungssystems 102 ist. Letzteres ist wiederum in einer Kupplungseinrichtung vorgesehen, die dazu dient, ein Anhängerfahrzeug, z.B. einen Sattelauflieger, an ein Zugfahrzeug zu kuppeln. Neben dem in den 1 und 2 gezeigten Verbindungsteil 100 umfasst das Steckverbindungssystem 102 einen komplementären Verbindungsteil 104, wie in den 3 und 4 dargestellt ist. In dem vorliegenden Beispiel soll der in den 1 und 2 gezeigte Verbindungsteil 100 an dem Zugfahrzeug montiert sein, während der andere Verbindungsteil an dem Anhängerfahrzeug vorgesehen ist. Es ist jedoch ebenso möglich, eine hierzu vertauschte Anordnung der beiden Verbindungsteile 100, 104 vorzusehen.
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Die beiden das Steckverbindungsystem 102 bildenden Verbindungsteile 100, 104 dienen dazu, zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhängerfahrzeug elektrische Energie, Druckluft sowie elektrische und/oder optische Steuersignale zu übertragen. Hierzu verfügen die beiden Verbindungsteile 100, 104 jeweils über eine Vielzahl von Kontaktelementen, die beim Ankuppeln des Anhängerfahrzeugs an das Zugfahrzeug paarweise miteinander in Eingriff gebracht werden. Die einander paarweise zugeordneten Kontaktelemente sind jeweils in Form eines Steckers und einer Buchse ausgeführt, um beim Kupplungsvorgang die gewünschte Steckverbindung herzustellen.
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An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass in den 1 bis 4 zur Vereinfachung der Darstellung die vorgenannten Kontaktelemente selbst ausgeblendet und lediglich anhand von Aussparungen 106, 108 bzw. 110 gezeigt sind, in denen die Kontaktelemente aufgenommen sind. Wenn im Weiteren von den Kontaktelementen 106, 108, 110 die Rede ist, wird deshalb auf diese Aussparungen Bezug genommen. Die den Kontaktelementen 108 des Verbindungsteils 100 zugeordneten Kontaktelemente des komplementären Verbindungsteils 104 sind in den 3 und 4 nicht zu sehen.
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Für die in den 1 bis 4 gezeigte Ausführungsform kann beispielhaft angenommen werden, dass die Kontaktelemente 106, 108, die an dem an dem Zugfahrzeug montierten Verbindungsteil 100 vorgesehen sind, als Buchsen ausgeführt sind. Dementsprechend sind die hierzu komplementären Kontaktelemente 110 des an dem Anhängerfahrzeug montierten Verbindungsteils 104 als Stecker ausgeführt. Es ist aber ebenso möglich, die Stecker und die Buchsen in einer hierzu vertauschen Anordnung vorzusehen. Auch eine auf beide Verbindungsteile 100, 104 verteilte Anordnung, bei der jeder Verbindungsteil 100, 104 sowohl Stecker als auch Buchsen aufweist, ist denkbar.
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Im Weiteren wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an dem Zugfahrzeug montierte Verbindungsteil 100 genauer beschrieben. Der Verbindungsteil 100 weist ein Gehäuse 112 und einen an dem Gehäuse 112 montierten Kontaktträger 114 auf. An dem Kontaktträger 114 ist eine allgemein mit 116 bezeichnete Kontaktstruktur angebracht, die durch die vorgenannten Kontaktelemente 106, 108 gebildet ist.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiels umfasst die Kontaktstruktur 116 zwei spiegelsymmetrisch zu einer vertikalen Mittelachse angeordneten Kontakteinheiten 118, die beispielsweise dazu dienen, elektrische Signale zwischen den beiden Verbindungsteilen 100, 104 zu übertragen. Diese beiden Funktionseinheiten 118 sind durch die Kontaktelemente 106 gebildet. Ferner umfasst die Kontaktstruktur 116 zwei ebenfalls spiegelsymmetrisch an dem Kontaktträger 114 angeordnete Funktionseinheiten 120 zur Übertragung von Druckluft. Diese pneumatischen Funktionseinheiten 120 sind durch die Kontaktelemente 108 gebildet.
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Der Kontaktträger 114 weist in seinem zentralen Bereich ferner eine Zentrieröffnung 122 auf, in die während des Kupplungsvorgangs eine hierzu passende Zentrierstange (nicht gezeigt) einfährt, die an dem anderen Verbindungsteil 104 angebracht ist. Die Zentrieröffnung 122 und die zugehörige Zentrierstange haben die Funktion, die beiden Verbindungsteile 100, 104 lagerichtig aufeinander auszurichten, so dass die Kontaktelemente 106, 108 des Verbindungsteils 100 passgenau mit den ihnen zugeordneten Kontaktelementen des komplementären Verbindungsteils 104 in Eingriff kommen. Der gleichen Funktion dienen zwei auf entgegengesetzten Seiten des Gehäuses ausgebildete Aussparungen 124, die während des Kupplungsvorgangs mit zwei hierzu passenden Führungsstangen (nicht gezeigt) zusammenwirken, die an dem komplementären Verbindungsteil 104 vorgesehen sind. In 1 sind ferner um die Zentrieröffnung herum vier Montagelöcher 126 gezeigt, die aber für das Verständnis des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels nicht weiter von Belang sind.
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Der Verbindungsteil 100 weist ferner eine Verschlussklappe 128 auf, die dazu dient, den Kontaktträger 114 und insbesondere die daran angebrachten Kontaktelemente 106, 108 vor Umwelteinflüssen wie Staub und Spritzwasser zu schützen. Hierzu ist die Verschlussklappe 128 an dem Gehäuse 112 so gelagert, dass sie aus einer geöffneten Stellung gemäß 1 in eine geschlossene Stellung gemäß 2 schwenkbar ist. Um den Verschluss des Kontaktträgers 114 im entkuppelten Zustand zu gewährleisten, ist die Verschlussklappe 128 mittels einer Vorspannvorrichtung auf den Kontaktträger 114 vorgespannt. Diese Vorspannvorrichtung weist beispielsweise zwei in den 1 und 2 nicht gezeigte Zugfedern auf, die auf beiden Seiten des Gehäuses 112 angeordnet sind und die Verschlussklappe 128 in Richtung des Kontaktträgers 114 ziehen. Die Vorspannvorrichtung ist ferner ausgebildet, in an sich bekannter Weise mit dem komplementären Verbindungsteil 104 so zusammenzuwirken, dass die beim Ankuppeln zunächst geschlossene Verschlussklappe 128 (vgl. 2) entgegen der Vorspannkraft geöffnet wird, indem sie in einer Schwenkbewegung von dem Kontaktträger 114 gelöst wird (vgl. 1).
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Wie in 1 gezeigt, ist an dem Kontaktträger 114 eine allgemein mit 130 bezeichnete Dichtung angeordnet, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete erste Dichtlippen 132 sowie zwei ebenfalls spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete zweite Dichtlippen 134 umfasst. Die Dichtlippen 132, 134 sind so ausgeführt, dass sie in ihrer Gesamtheit die aus den Kontaktelementen 106, 108 gebildete Kontaktstruktur 116 umschließen. Dabei sind die elektrischen Kontaktelemente 106 von den beiden ersten Dichtlippen 132 und die beiden pneumatischen Kontaktelemente 108 von den beiden zweiten Dichtlippen 134 umschlossen.
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Die aus den Dichtlippen 132, 134 zusammengesetzte Dichtung dient dazu, die Kontaktelemente 106, 108 sowohl im entkoppelten als auch im gekoppelten Zustand fluid- und staubdicht gegenüber dem Außenraum abzudichten, um die Kontaktelemente 106, 108 etwa vor Staub und Spritzwasser zu schützen. Hierzu wirkt die Dichtung 130 mit einem Gegenstück zusammen, das im entkuppelten Zustand durch die Verschlussklappe 128 und im gekuppelten Zustand durch den komplementären Verbindungsteil 104 gebildet ist. In beiden Zuständen drückt nämlich das jeweilige Gegenstück auf die Dichtung 130 und sorgt so für die gewünschte Abdichtung.
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Wie weiter oben erwähnt, ist die Andruckkraft, welche die Verschlussklappe 128 im entkuppelten Zustand auf die Dichtung 130 ausübt, deutlich geringer als die Andruckkraft, mit welcher der komplementäre Verbindungsteil 104 im gekuppelten Zustand auf die Dichtung 130 drückt. Wie im Weiteren erläutert wird, zielt aus diesem Grund die vorliegende Erfindung insbesondere darauf ab, die aus den Dichtlippen 132, 134 zusammengesetzte Dichtung 130 in vorteilhafter Weise derart zu konfigurieren, dass die Dichtung 130 nicht nur im Zusammenwirken mit dem komplementären Verbindungsteil 104, sondern auch im Zusammenwirken mit der nur eine vergleichsweise geringe Andruckkraft ausübenden Verschlussklappe 128 eine zuverlässige Abdichtung der Kontaktstruktur 116 zu erzielen.
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In 5 sind die erste Dichtlippe 132 und die zweite Dichtlippe 134, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils in zweifacher Ausführung vorgesehen sind (vgl. 1), perspektivisch in Alleinstellung gezeigt. 6 zeigt eine Querschnittsansicht der jeweiligen Dichtlippe 132, 134.
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Wie in 5 dargestellt, haben die beiden Dichtlippen 132, 134 jeweils eine geschlossene Form, um die ihnen zugeordneten Kontaktelemente 106, 108 vollständig einzuschließen. Die beiden Dichtlippen 132, 134 unterscheiden sich in ihrer Kontur voneinander, d.h. in ihrem Verlauf, in dem sie um die ihnen zugeordneten Kontaktelemente 106, 108 herumgeführt sind. Diese unterschiedlichen Konturen sind der jeweils gewählten Anordnung von Kontaktelementen 106, 108 geschuldet und rein beispielhaft zu verstehen. Gemeinsam ist den beiden Dichtlippen 132, 134 jedoch ihre Eigenschaft, sich bei Druckbeaufschlagung durch das jeweilige Gegenstück, d.h. die Verschlussklappe 128 oder den komplementären Verbindungsteil 104, elastisch in eine Richtung zu verformen, die von der jeweils umschlossenen Kontaktstruktur weg weist.
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Dieses von der Kontaktstruktur weg gerichtete Dichtungsprofil ist am besten in 6 zu erkennen. Seine Wirkungsweise während des Kupplungsvorgangs ist in den 7 bis 10 veranschaulicht.
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Wie in 6 gezeigt, hat die Dichtlippe 132, 134 einen an dem Kontaktträger 114 angebrachten Dichtungssitz 136. An diesen schließt ein Profilabschnitt 138 an, der von dem Dichtungssitz 136 und damit von dem Kontaktträger 114 absteht. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel verjüngt sich der abstehende Profilabschnitt 138 zu seinem freien Ende hin, das eine Dichtkante 140 bildet. Letztere kommt zuerst in Kontakt mit dem jeweiligen Dichtungsgegenstück, d.h. beim Kuppeln mit dem komplementären Verbindungsteil 104 und beim Entkuppeln mit der Verschlussklappe 128. Der von dem Kontaktträger 114 abstehende Profilabschnitt 138 ist von den umschlossenen Kontaktelementen 106, 108 weg nach außen geneigt. In der speziellen Ausführungsform nach 6 weist der Profilabschnitt 138 eine innere erste Profilseite 142und eine äußere zweite Profilseite 144 auf, die beide nach außen geneigt sind. Dabei ist die innere Profilseite 142 stärker nach außen geneigt als die äußere Profilseite 144. Dementsprechend liegt die durch das freie Ende des Profilabschnitts 138 gebildete Dichtkante 140 in dem Längsschnitt nach 6 weiter außen als ein Fußpunkt 146, der sich am Übergang zwischen dem an dem Kontaktträger 114 angebrachten Dichtungssitz 136 und der äußeren Profilseite 144 des Profilabschnitts 138 befindet. Der Profilabschnitt 138 hat in der Konfiguration nach 6 somit im Wesentlichen die Form eines schräg gestellten Dreiecks.
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Die Schnittansicht nach 7 und die daraus abgeleitete Detailansicht gemäß 8 zeigen einen Zustand, in dem die beiden Verbindungsteile 100, 104 während des Kupplungsvorgangs in Steckrichtung noch einen Abstand voneinander haben, bei dem die gezeigte Dichtlippe 132, 134 gerade noch unbeaufschlagt von dem das Dichtungsgegenstück bildenden Verbindungsteil 104 ist. Demgegenüber zeigt die Schnittansicht 9 und die daraus abgeleitete Detailansicht gemäß 10 den vollständig gekuppelten Zustand, in dem der komplementäre Verbindungsteil 104 auf die Dichtlippe 132, 134 drückt. Wie in den 9 und 10 gezeigt, sorgt die von dem komplementären Verbindungsteil 104 ausgeübte Andruckkraft dafür, dass das Dichtungsprofil von der umschlossenen Kontaktstruktur nach außen hin weg federt und mit der inneren Profilseite 142 des Profilabschnitts 138 (vgl. 6) an der Stirnfläche des Verbindungsteils 104 anliegt. Dadurch werden die Kontaktelemente 106, 108, die innerhalb der beiden in den 9 und 10 gezeigten Dichtlippen angeordnet sind, fluid- und staubdicht gegenüber dem Außenraum abgedichtet.
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Die erfindungsgemäße Dichtungsgeometrie ist so gewählt, dass die Richtung, in der sich das Dichtungsprofil von dem Kontaktträger 114 weg erstreckt, nicht mit der Richtung der Druckbeaufschlagung zusammenfällt, sondern gegenüber dieser Richtung nach außen geneigt ist. Damit wird einer Materialermüdung entgegengewirkt, die ansonsten über eine Vielzahl von Kupplungsvorgängen auftritt. Außerdem führt dies in vorteilhafter Weise zu einer Reduzierung des Druckverformungsrestwertes nach Lösen der Steckverbindung, so dass anschließend die von der Verschlussklappe 128 auf die Dichtung 130 ausgeübte Andruckkraft ausreicht, die gewünschte Abdichtung zu erzielen.
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Die Detailansicht nach 10 zeigt ferner, dass zur Anbringung der Dichtlippe 132, 134 in dem Kontaktträger 114 eine im Querschnitt stufig ausgeführte Dichtungsnut 148 vorhanden ist. Es versteht sich von selbst, dass die Dichtungsnut 148 in dem Kontaktträger 114 einen Verlauf aufweist, der mit dem Verlauf der Dichtlippe 132, 134 übereinstimmt, die in der Dichtungsnut 148 beispielsweise durch Anspritzen zu befestigen ist. Die Dichtungsnut 148 definiert einen ersten Nutraum 150 und einen in axialer Richtung daran anschließenden zweiten Nutraum 152, der gegenüber dem ersten Nutraum 150 aufgeweitet ist. Der erste Nutraum 150 dient der Befestigung des Dichtungssitzes 136 der Dichtlippe 132, 134. Demgegenüber hat der aufgeweitete zweite Nutraum 152 die Funktion, dem an den Dichtungssitz 136 anschließenden Profilabschnitt 138 der Dichtlippe 132, 134 ausreichend Raum für dessen elastische Verformung zur Verfügung zu stellen, wenn der komplementäre Verbindungsteil 104 in vollständig gekuppeltem Zustand auf die Dichtlippe 132, 134 drückt. Auf diese Weise bietet die Dichtungsnut 148 der Dichtlippe 132, 134 ausreichend Möglichkeit, der Druckbeaufschlagung im Wege der elastischen Verformung gleichsam zur Seite hin auszuweichen, ohne dass es zu einer Beschädigung der Dichtlippe 132, 134 kommt.
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Bezugnehmend auf die Detailansicht nach 10 liegt ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtungsgeometrie darin, dass Spritzwasser, welches von außen auf das Steckverbindungssystem 104 einwirkt, die elastisch verformte Dichtlippe 132, 134 gegen das jeweilige Dichtungsgegenstück drückt, wodurch die Dichtwirkung sogar noch erhöht wird. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass die Detailansicht nach 10 zwar auf die in 9 veranschaulichte Situation Bezug nimmt, in der das Dichtungsgegenstück durch den komplementären Verbindungsteil 104 gebildet ist. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die vorstehenden Erläuterungen in gleicher Weise für den Fall gelten, dass das Dichtungsgegenstück durch die Verschlussklappe 128 gebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Verbindungsteil
- 102
- Steckverbindungssystem
- 104
- komplementärer Verbindungsteil
- 106
- Kontaktelement
- 108
- Kontaktelement
- 110
- Kontaktelement
- 112
- Gehäuse
- 114
- Kontaktträger
- 116
- Kontaktstruktur
- 118
- Funktionseinheit
- 120
- Funktionseinheit
- 122
- Zentrieröffnung
- 124
- Aussparung
- 126
- Montagelöcher
- 128
- Verschlussklappe
- 130
- Dichtung
- 132
- Dichtlippe
- 134
- Dichtlippe
- 136
- Dichtungssitz
- 138
- Profilabschnitt
- 140
- Dichtkante
- 142
- erste Profilseite
- 144
- zweite Profilseite
- 146
- Fußpunkt
- 148
- Dichtungsnut
- 150
- erster Nutraum
- 152
- zweiter Nutraum
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008014285 A1 [0002]
- DE 102008014572 B4 [0002]
