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Technisches Gebiet
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Verschiedene Aspekte der Erfindung betreffen eine Verdrehsicherung für einen Steckverbinder, insbesondere für einen Quick-Konnektor bzw. eine Schnellkupplung, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Aufnahme oder Abgabe von Medien oder Fluiden eingerichtet sind, z.B. an Heizern, Kühlgeräten oder auch Ladeluftführungen etc. Ferner betreffen Aspekte eine entsprechende Stutzenanordnung mit Verdrehsicherung, einen Quick-Konnektor aus Kupplung und Stutzenanordnung sowie ein Verfahren zur Montage einer Verdrehsicherung an einem solchen Stutzen.
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Technischer Hintergrund
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Es ist bekannt und üblich, Steckverbinder zum Verbinden von medienführenden Leitungen im Bereich Kühlwasser- und Heizungsleitungen sowie beim Einsatz bei Ladeluftsystemen insbesondere in Kraftfahrzeugen einzusetzen. Oftmals handelt es sich um Schläuche, die an entsprechende Geräte anzuschließen sind, so dass in diesem Fall von Schlauch- bzw. Schnellkupplungen die Rede ist. Sie ermöglichen ein schnelles und sehr zuverlässiges Anschließen und Auswechseln von Aggregaten und Geräten. Die jeweiligen Bauformen richten sich nach dem im Schlauch geförderten Medium sowie den im Schlauch vorliegenden Druckverhältnissen. Um die Handhabbarkeit für die Anwender zu vereinfachen und um eine breite Plattform für Anbieter zu schaffen, wurden vereinheitlichende Normen bereitgestellt wie etwa die Henn- oder VDA-Systeme für Schnellkupplungen.
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In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass in der Praxis unter „Schnellkupplung“ in einigen Fällen die Kupplung als das eine Teil des Steckverbinders betrachtet wird, in manch anderen Fällen dagegen bereits die Kombination aus Kupplung und dazu passenden Einsteckteil bzw. Stutzen. In dieser Anmeldung wird für den beide Teile (Kupplung und Einsteckteil) umfassenden Steckverbinder der Begriff „Quick-Konnektor“ verwendet, wenn die Kupplung eine Schnellkupplung ist.
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Eine Schnellkupplung bildet für einen Fluid- oder Medienanschluss eine Verbindung zwischen einem meist fest im Kraftfahrzeug verbauten, fluidführenden Gerät (Heizer, Kühler etc.) und einer im Regelfall flexibleren, fluid- oder medienführenden Leitung wie etwa einem Schlauch aus, der wiederum eine Verbindung mit einem weiteren Gerät ggf. zur Ausbildung eines Kreislaufs für das Fluid bzw. Medium ausbilden kann. Die Schnellkupplung als eigenständiges Bauteil wird zu diesem Zweck zunächst mit der fluid- oder medienführenden Leitung (z.B. dem Schlauch) verbunden, und dann an das betreffende Gerät im Kraftfahrzeug angeschlossen, indem es auf einen zu der Kupplung passenden Stutzen als Einsteckteil gesteckt und arretiert bzw. verrastet wird. Infolgedessen kann das Medium bzw. das Fluid vom Gerät über die fluid- oder medienführenden Leitung zu einer anderen Komponente des Kraftfahrzeugs geleitet werden, oder auch umgekehrt.
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Bauraumbedingt können Schnellkupplungen als Winkelverbinder ausgeführt werden, so dass sich die jeweils angeschlossene Leitung (Schlauch) zunächst im Winkel von z.B. 90° relativ zu dem betreffenden Stutzen der Steckverbindung erstreckt. Hierbei kann es wünschenswert sein, dass sich die fluid- oder medienführende Leitung bzw. der Schlauch z.B. in Richtung derjenigen Fahrzeugkomponente erstreckt, der das Fluid oder Medium zugeführt werden soll bzw. von der es dem betrachteten Gerät zugeführt werden soll, oder dass sie sich in einer bestimmten Richtung erstreckt, um ein Hindernis im Bauraum zu umgehen.
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Um nun eine verlässliche Festlegung der Ausrichtung der Schnellkupplung gegenüber dem Stutzen am Gerät und ggf. auch eine fehlerhafte Ausrichtung bei Montage oder eine nicht beabsichtigte Verdrehung während des Betriebs des Kraftfahrzeugs zu verhindern, kann daher bei der Schnellkupplung und dem dazu passenden Stutzen bzw. Einsteckteil am Gerät eine Verdrehsicherung vorgesehen sein.
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Eine solche Verdrehsicherung ist z.B. im Fall VDA-Quick-Konnektoren regelmäßig als vorspringendes Teil integral und direkt an dem zugehörigen Stutzen als Gußteil, Blech-Biegeteil, oder Dreh-Fräs-Teil angeformt. Das vorspringende Teil greift beim Herstellen der Steckverbindung in eine dazu passende Nut in der Schnellkupplung, so dass diese nicht mehr verdreht werden kann. Somit befindet sich nach dem Verbau eines Stutzens am betreffenden, das Fluid führenden Gerät die Verdrehsicherung in einer (gegenüber dem Gerät) festen, unveränderlichen Orientierung in Umfangsrichtung des Stutzens, die nur eine einzige Montageposition des Quick-Konnektors zulässt.
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Die Druckschrift
EP 1 697 674 B1 offenbart beispielsweise einen Steckverbinder für Medienleitungen, bestehend aus einem rohrstückförmigen Einsteckteil und einem Gehäuseteil mit einer Steckaufnahme zum mediendichten Einstecken des Einsteckteils. Darin sind Mittel zur Sicherung des eingesteckten Einsteckteils gegen Verdrehen um die Steckachse vorgesehen, die insbesondere für Winkelverbinder als wünschenswert erachtet werden. Diese Mittel sind als ein das Gehäuse der Steckaufnahme übergreifender Abschnitt des Einsteckteils mit einem Sechskant- oder Vielzahneingriff ausgebildet, d.h. integral mit dem Einsteckteil ausgeführt.
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Die Druckschrift
DE 10 2016 206 622 A1 offenbart ähnlich eine Verdrehsicherung, die als vorspringendes Bauteil an einer Fluidschnittstelle einer Schnellkupplung angeformt zu sein scheint.
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Die Druckschrift
EP 3 591 277 B1 offenbart eine Schnellkupplung zur Herstellung einer trennbaren Verbindung in einer Fluidleitung eines Kraftfahrzeuges. Die Schnellkupplung verfügt über einen Kupplungskörper, um dessen Kopfteil ein als Ringkorpus ausgebildeter Halter verläuft, der ein rohrförmiges Einsteckteil als Gegenstück in dem Kupplungskörper sichert. Das Einsteckteil verfügt über eine radiale Stauchung, die beim Einführen ein bewegliches Sicherungsteil in Zusammenwirkung mit dem Halter zunächst radial expandieren, dann aber zurückschnappen lässt. Das Sicherungsteil zeigt nach außen durch seine Stellung eine verlässlich geschlossene Verbindung an. Durch die genannte Zusammenwirkung wird eine Verdrehsicherung des Sicherungsteils gegenüber dem Halter erzielt. Eine Verdrehsicherung der Schnellkupplung gegenüber dem Einsteckteil ist allerdings nicht ersichtlich.
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Es ergeben sich bei den beschriebenen, angeformten Verdrehsicherungen aber einige Nachteile. Die Abhängigkeit der Einbaustellung der Geräte im Kraftfahrzeug je nach verschiedenem Typ und Hersteller erfordert die Ausbildung unterschiedlicher Orientierungen der Verdrehsicherung in Umfangsrichtung. Dies kann zu einer großen Anzahl von Varianten am Gerät bzw. der Komponente ggf. in einem sehr frühen Produktionsschritt führen, zu welchem das Gerät mit dem Einsteckteil bzw. Stutzen zu versehen ist. Dadurch kommt es dann sukzessive auch zu einer Variantenbildung bei den nachgelagerten Produktionsschritten, wodurch der Zeit- und Kostenaufwand erhöht wird, zumal es auch zu einer Variantenbildung bei den Produktionsanlagen und weiteren Aufwänden betreffend die Variantensteuerung kommen kann.
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Ferner ist die Orientierung der Verdrehsicherung in Umfangsrichtung und damit die Orientierung der aufgesteckten Kupplung mit Schlauch am einzelnen Gerät durch den Quick-Konnektor durch die Anformung fest vorgegeben und für Anwendungen mit alternativen Orientierungsanforderungen ohne Weiteres nicht mehr veränderbar.
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Außerdem sind bei den Standardprodukten Verdrehsicherungen auch bei solchen Anwendungen vorhanden, bei denen sie gegebenenfalls gar nicht benötigt werden bzw. nicht gefordert sind. Insgesamt ergibt sich somit durch die gängige Praxis wenig Flexibilität in der Auswahl und Festlegung einer Orientierung der Verdrehsicherung in Umfangsrichtung.
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Folglich besteht das Bedürfnis nach einer Einsparung von Kosten und einer Reduzierung des Aufwands für die Bereitstellung einer Verdrehsicherung für Quick-Konnektoren.
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Darstellung verschiedener Aspekte
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Die entsprechende Aufgabe kann durch Aspekte der Erfindung gelöst werden, die zum Beispiel in den beigefügten Ansprüchen angegeben sind, und denen zufolge die Verdrehsicherung als eigenständiges, vom Stutzen getrenntes Bauteil ausgeführt wird, das mit Vorteil erst zu einem vergleichsweise späten Zeitpunkt der Produktionsfortschritts oder sogar Fertigstellung eines Geräts mit angebrachten Stutzen montiert wird.
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Einige solcher Aspekte gehen dabei zunächst aus von einer Verdrehsicherung für einen Stutzen bzw. Einsteckteil eines Quick-Konnektors, der zur Aufnahme einer Kupplung eingerichtet ist. Es kann sich um einen fest an einem Gerät wie einen Heizer, einen Kühler etc. eines Kraftfahrzeugs eingerichteten Stutzen handeln, über den ein im Gerät aufbereitetes oder aufzubereitendes Fluid (bzw. Medium) in die anzukoppelnde Leitung abgegeben oder aus dieser bezogen wird. Diese Verdrehsicherung umfasst einen Hauptkörper mit wenigstens einem ersten Verdrehsicherungselement, das eingerichtet und bemessen ist, an dem Stutzen einen sich in einer in Bezug auf den Stutzen axialen Richtung erstreckenden Vorsprung auszubilden, der mit einer dazu passenden Ausnehmung in der Kupplung (Schnellkupplung) zusammenzuwirken eingerichtet ist. Vorzugsweise soll das Verdrehsicherungselement in der Lage sein, eine Verdrehung der Kupplung gegenüber dem Stutzen in einem gekuppelten Zustand des Quick-Konnektors zu verhindern, wenn es am Stutzen in Position gebracht ist. Wie oben beschrieben ist nun Aspekten der Erfindung zufolge der Hauptkörper mit dem wenigstens einen ersten Verdrehsicherungselement als ein von dem Stutzen getrenntes Bauteil ausgebildet.
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Die getrennte Ausführung ermöglicht es, die Anbringung zu einem beliebigen Zeitpunkt nach Bereitstellung des Stutzens vorzunehmen. Der Stutzen selber kann neutral, d.h. ohne Verdrehsicherung ausgeführt sein. Wenn die Schnellkupplung das passende Gegenstück zur Verdrehsicherung als Nut ausführt, kann dieser Stutzen dann auch für frei drehbare Steckverbindungen als Grundlage dienen. Ferner kann der anformungsfreie Stutzen eine weitere Variantenbildung unterbinden, weil es nur die eine Grundform gibt, die durch alle Produktionsschritte hindurch verwendet wird. Dadurch entsteht eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis bei der Auslegung der Produktionskette, die eventuelle, aber in jedem Fall nur geringfügige Mehrkosten aufgrund der Herstellung eines separaten Bauteils rechtfertigt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung besitzt der Hauptkörper der Verdrehsicherung eine Ringform mit einer Mittenachse. Diese kann vorzugsweise in einem auf dem Stutzen montierten Zustand der Verdrehsicherung mit dessen Mittenachse zusammenfallen. In der Praxis kann bei der Montage dieser Ring einfach über den Stutzen gestülpt und dadurch aufgesteckt werden. Der Ring kann dann am Fuß des Stutzens platziert und fixiert werden, wobei das wenigstens eine erste Verdrehsicherungselement in die beabsichtigte Position gebracht wird, womit eine Orientierung der Verdrehsicherung und damit einer angeschlossenen Schnellkupplung in Umfangsrichtung festgelegt wird.
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Einem Ausführungsbeispiel zufolge ist neben dem ersten ein zweites Verdrehsicherungselement vorgesehen. Beide Verdrehsicherungselemente können einander an dem ringförmigen Hauptkörper gegenüberliegen und sich von diesem in eine Richtung parallel zur Mittenachse erstrecken. Der praktische ringförmige Aufbau des Hauptkörpers gewährleistet einen sicheren Sitz und Stabilität der Orientierung.
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Der VDA-Quick-Konnektor-Norm entsprechend können die beiden Verdrehsicherungselemente vorzugsweise eine voneinander verschiedene Länge in axialer Richtung, Breite in Umfangsrichtung und/oder Tiefe in radialer Richtung besitzen. Dadurch kann in Zusammenwirkung mit entsprechend dimensionierten passenden Ausnehmungen in der Schnellkupplung eine alternative, um 180° verdrehte Kupplungsmöglichkeit ausgeschlossen werden, so dass die Festlegung der Schlauchorientierung nach Montage des Bauteils der Verdrehsicherung eindeutig ist und Fehler vermieden werden.
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Um die sichere Position z.B. am Fuß des Stutzens zu ermöglichen, kann einem Ausführungsbeispiel zufolge wenigstens ein Verrastungselement vorgesehen sein. Dies kann zum Beispiel an dem ringförmigen Hauptkörper angebracht sein. Ferner kann es eingerichtet sein, in eine regelmäßig am Fuß des Stutzens vorgesehene Nut einzugreifen, um die Verdrehsicherung in einer festgelegten Position nahe einem Grundbauteil des betreffenden Geräts in axialer Richtung zu fixieren. Weitergehenden Ausführungsbeispielen zufolge liegt der Hauptkörper dadurch auf dem Grundbauteil auf.
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Ein besonders interessanter Aspekt der Verdrehsicherung sieht vor, daran - als eigenständiger Abschnitt oder als Ausformung des Hauptkörpers selbst - einen Indexabschnitt einzurichten. Als Indexierung wird hier die Teilung eines Werkstücks in präzise Winkel oder Rotationsintervalle für einen Bearbeitungsvorgang bezeichnet (siehe z.B. Machinery's Handbook, 25 Auflage, Abschnitt Fräsmaschinen). Der Indexabschnitt besitzt folglich eine Unterteilung in Umfangsrichtung in durch diskrete Teilungspunkte getrennte Rotationsintervalle. Vorliegend ist bei dieser Abstraktion explizit der Fall eingeschlossen, dass nur ein Teilungspunkt vorliegt, das Rotationsintervall also 360° beträgt. An diesem oder diesen Teilungspunkt(en) des Indexabschnitts sind nachfolgend zu beschreibenden Ausführungsbeispielen zufolge jeweils Fixierungen vorgesehen, die mit einem Gegenstück (oder mehreren Gegenstücken) auf dem Grundbauteil des Geräts, nicht aber des Stutzens zusammenwirken. Diese Gegenstücke bilden ebenfalls einen Geräteseitigen Indexabschnitt. Dieser Aspekt sieht folglich vor, dass der Indexabschnitt der Verdrehsicherung mit einem entsprechenden Indexabschnitt auf dem Grundbauteil - vorzugsweise in einer Umgebung des Stutzens - in Formschluss zusammenwirkt. Dadurch ist die Verdrehsicherung in wenigstens einer festgelegten Position, idealerweise in mehreren Positionen entsprechend der Zahl der Teilungspunkte, nun auch in Umfangsrichtung fixiert.
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Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass der Indexabschnitt der Verdrehsicherung und/oder der Indexabschnitt an dem Grundbauteil des Geräts eine Vielzahl von definierten Teilungspunkten in Umfangsrichtung besitzen. Der Vorteil ist die verbesserte Auswahl der Orientierungsmöglichkeiten bei der nachträglichen Montage.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass der Indexabschnitt durch einen Vorsprung, der sich von dem ringförmigen Hauptkörper nach außen in radialer Richtung erstreckt, und durch einen sich von dem Vorsprung in im Wesentlichen axialer Richtung erstreckenden Stift ausgebildet wird, der eingerichtet ist, in eine Aussparung in einer Umgebung des Stutzens an dem Gerät einzurasten. Umgekehrt kann der Stift auch auf dem Grundbauteil des Geräts eingerichtet sein, während der Vorsprung eine Aussparung besitzt, in die der Stift einrastet bzw. eingreift.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, dass der Indexabschnitt durch einen Vorsprung, der sich von dem ringförmigen Hauptkörper nach außen in radialer Richtung erstreckt und als flacher Ring ausgebildet ist, und durch eine Anzahl von Aussparungen ausgebildet wird.
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Ein noch weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, dass der Indexabschnitt durch den ringförmigen Hauptkörper gebildet wird und als flacher Ring ausgebildet ist, in welchem eine Anzahl von Aussparungen ausgebildet ist.
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Wie oben beschrieben ist anzumerken, dass an dem oder den diskreten Teilungspunkt(en) die Anordnung von Stift und Aussparung wechselseitig austauchbar ist. Der Begriff „Stift“ ist hier auch weit zu fassen. Jede vorspringende geometrische Form, die in eine passende Aussparung einzugreifen oder einzurasten vermag, ist hier davon erfasst.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Hauptkörper mit dem oder den Verdrehsicherungselement(en) und, soweit vorhanden, mit dem oder den Indexabschnitt(en) und dem oder den Verrastungselement(en) einstückig ausgeführt ist, vorzugsweise aus einem Kunststoff-Spritzguss oder einem Blech-Umformteil. Dies stellt einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau bei gleichzeitig ausreichender, dauerhafter Beständigkeit bereit. Die Fixierung lässt sich dabei auch gegebenenfalls nachträglich wieder zerstörungsfrei oder - unter geringen Kosten - zerstörungsbehaftet lösen, was die Flexibilität noch einmal erheblich erhöht.
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Aspekte der Erfindung betreffen auch eine Stutzenanordnung für einen Quick-Konnektor, wobei die Stutzenanordnung zur Aufnahme einer Kupplung eingerichtet und an einem Grundbauteil eines Gerätes zur Abgabe oder Aufnahme flüssiger oder gasförmiger Medien in einem Kraftfahrzeug angebracht ist; umfassend
einen an dem Grundbauteil angebrachten Stutzen; und
die Verdrehsicherung gemäß einem der obigen Aspekte, Weiterbildungen oder Ausführungsbeispiele, wobei die Verdrehsicherung nach Fertigstellung des Geräts mit daran angebrachtem Stutzen an dem Stutzen montiert ist.
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Ein weiterer Aspekt betrifft einen entsprechenden Quick-Konnektor, der
die Stutzenanordnung mit der Verdrehsicherung gemäß einem der obigen Aspekte, Weiterbildungen oder Ausführungsbeispiele; und
eine Kupplung mit einer zum Verdrehsicherungselement der Verdrehsicherung passenden Ausnehmung umfasst.
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Die Schnellkupplung kann vorzugsweise als eine VDA-Kupplung bzw. der Quick-Konnektor als VDA-Quick-Konnektor ausgebildet sein, sodass sie normgerecht für viele Fahrzeugkomponenten wie etwa elektrische oder verbrennungsbasierte Heizgeräte, Kühler oder Ladeluftführungen verwendet werden kann.
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Ferner ist auch ein Verfahren zur Montage einer Stutzenanordnung für einen Quick-Konnektor vorgeschlagen, in welchem sich die oben genannten Vorteile widerspiegeln. Es umfasst die Schritte:
- Bereitstellen eines Geräts zur Abgabe oder Aufnahme flüssiger oder gasförmiger Medien in einem Kraftfahrzeug mit daran angebrachtem Stutzen;
- Bereitstellen der Verdrehsicherung wie oben beschrieben;
- Aufstecken der Verdrehsicherung über den Stutzen;
- Einrasten der Verdrehsicherung mit Hilfe eines an ihr ausgebildeten Verrastungselements in eine Nut am Fuß des Stutzens zur axialen Festlegung der Position der Verdrehsicherung am Stutzen;
- Einrasten der Verdrehsicherung mit Hilfe eines an ihr ausgebildeten Indexabschnitts in einen entsprechenden Indexabschnitt, der in einer Umgebung des Stutzens an einem Gerät angeordnet ist, um die Position der Verdrehsicherung in Umfangsrichtung festzulegen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der diversen Aspekte ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
- 1 in perspektivischer Ansicht eine Schnellkupplung;
- 2 wie 1, aber aus anderer Perspektive;
- 3 wie 1 und 2, aber aus noch anderer Perspektive;
- 4 in perspektivischer Ansicht einen Überblick eines Stutzens auf einem Grundbauteil mit Verdrehsicherung (rechts) gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 5 in vergrößerter perspektivischer Ansicht die Verdrehsicherung aus 4 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 6 in vergrößerter perspektivischer Ansicht den Stutzen auf dem Grundbauteil mit Verdrehsicherung aus 4 (zweites Ausführungsbeispiel);
- 7 in vergrößerter perspektivischer Ansicht einen Stutzen auf dem Grundbauteil mit einer Verdrehsicherung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
- 8 in vergrößerter perspektivischer Ansicht einen Stutzen auf dem Grundbauteil mit einer Verdrehsicherung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
- 9 in perspektivischer Ansicht einen Überblick eines Stutzens auf einem Grundbauteil mit der Verdrehsicherung aus 8 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel;
- 10 in perspektivischer Ansicht einen Überblick eines Stutzens auf einem Grundbauteil ohne Verdrehsicherung als Vergleichsbeispiel;
- 11 in vergrößerter perspektivischer Ansicht eine Verdrehsicherung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
- 12 in perspektivischer Ansicht einen Überblick eines Stutzens auf einem Grundbauteil mit der Verdrehsicherung aus 11 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel;
- 13 in perspektivischer Ansicht einen Überblick eines Stutzens (rechts) auf einem Grundbauteil mit einer angeformten Verdrehsicherung gemäß einem Vergleichsbeispiel;
- 14 in perspektivischer Ansicht den Stutzen aus 13 mit der angeformten Verdrehsicherung gemäß dem Vergleichsbeispiel in hervorgehobener Darstellung.
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Bevorzugte Ausführungsform(en) der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ist zu berücksichtigen, dass die vorliegende Offenbarung der verschiedenen Aspekte nicht auf die Details des Aufbaus und der Anordnung der Komponenten beschränkt ist, wie sie in der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren dargestellt sind. Die Ausführungsbeispiele können auf verschiedenen Wegen in die Praxis umgesetzt oder ausgeführt werden. Es ist des Weiteren zu berücksichtigen, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie lediglich zum Zweck der konkreten Beschreibung verwendet wird und diese sollten nicht durch den Fachmann als solche in einschränkender Weise ausgelegt werden. Ferner bezeichnen in nachfolgender Beschreibung gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ausführungsbeispielen oder Figuren gleiche oder ähnliche Merkmale oder Gegenstände, so dass in einigen Fällen auf eine wiederholte detaillierte Beschreibung derselben verzichtet wird, um die Kompaktheit und Übersichtlichkeit der Darstellung zu bewahren.
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Zunächst zeigen zum besseren Verständnis der Erfindung die 1-3 einen Überblick über eine als solche bekannte Schnellkupplung 90, wie sie in Bezug auf einen Stutzen mit Verdrehsicherungen gemäß Ausführungsbeispielen anwendbar ist. Ferner bildet die Kombination aus der in den 1-3 gezeigten Schnellkupplung mit den in den 4-9 und 11-12 gezeigten Verdrehsicherungen und dem zugeordneten Stutzen einschließlich etwaiger Indexabschnitte auf dem Grundbauteil einen Quick-Konnektor gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung aus. Die hier gezeigten Ausführungsbeispiele betreffen jeweils VDA-Quick-Konnektoren. Andere, hier nicht gezeigte Ausführungsbeispiele betreffen andere Typen oder anders genormte Quick-Konnektoren (z.B. Henn, etc.), beinhalten aber das ähnliche, in den Figuren gezeigte Grundprinzip.
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Die Schnellkupplung 90 ist als Winkelverbinder ausgestaltet und umfasst einen Endabschnitt 96, auf welchen ein zum Beispiel flexibler Schlauch (nicht gezeigt) dichtend aufgezogen werden kann. Der gegenüberliegende Endabschnitt umfasst die eigentliche Kupplungsmechanik. Der gegenüberliegende Endabschnitt wird durch eine Öffnung 98 ausgebildet, in deren Innenoberfläche zwei einander gegenüberliegende und als Nuten ausgebildete Verdrehsicherungen 91, 92 angeordnet sind. Diese Nuten erstrecken sich parallel und längs zu einer diese Öffnung 98 betreffenden Mittenachse der Schnellkupplung 90.
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In 4 ist auf der linken Seite ein Stutzen 10 (ohne Verdrehsicherung) zu erkennen, auf welchen die in den 1-3 gezeigte Schnellkupplung 90 gekoppelt werden kann. Der Stutzen 10 besitzt einen im wesentlichen röhrenförmigen Aufbau mit einer distalen Öffnung 18 und einem sich daran anschließenden ersten zylindrischen Abschnitt 14 mit geringerem Durchmesser, einem sich wiederum daran anschließenden, sich verjüngenden Abschnitt 15, einem sich daran anschließenden zweiten zylindrischen Abschnitt 17 mit größerem Durchmesser, einer sich ringförmig um eine Mittenachse des Stutzens 10 in dem zweiten zylindrischen Abschnitt 17 erstreckenden Ausnehmung 12 nahe dem sich verjüngen den Abschnitt 15, und einem den Fuß des Stutzens 10 auf einer ersten Grundfläche 61 eines Geräts 6 ausbildenden und sich ebenfalls ringförmig um die Mittenachse des Stutzens 10 erstreckenden Nutabschnitt 16, welcher sich an den zweiten zylindrischen Abschnitt 17 von der Öffnung 18 aus gesehen anschließt. Der Nutabschnitt 16 kann zylindrisch ausgebildet sein. Die Mittenachse des Stutzens 10 steht senkrecht auf einer ersten Grundfläche 61 eines Grundbauteils 63. Bei dem Grundbauteil 63 kann es sich ohne Beschränkung der Allgemeinheit um einen Wärmetauscher eines elektrischen Heizers (als Gerät 6) handeln.
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Wie in den 1-3 zu erkennen ist, besitzt die Schnellkupplung 90 als Kupplungsmechanik eine Klemme vorzugsweise aus Metall, die durch einen Zugabschnitt 95, zwei sich symmetrisch von dem Zugabschnitt 95 gabelartig erstreckende Federarme 93, sowie zwei entsprechend an den Enden der Federarme 93 vorgesehene Laschen 94 ausgebildet sind, die durch Biegung der Enden um z.B. 90° gebildet sind. Die beiden Federarme 93 sind nach innen vorgespannt. Der Zugabschnitt 95 befindet sich auf der Außenseite der Schnellkupplung 90, wobei sich die beiden Federarme 93 über Aussparungen in dem röhrenförmigen Körper der Schnellkupplung 90 jeweils durch einen Randbereich des Innenraums der Öffnung 98 erstrecken und dadurch die Öffnung 98 verengen. Die Laschen 94 an den Enden der Federarme 93 erstrecken sich durch jeweils gegenüberliegende Aussparungen in dem röhrenförmigen Körper der Schnellkupplung 90 und liegen unter mechanischer Spannung mit dem umgebogenen Ende ebenfalls auf der Außenoberfläche der Schnellkupplung 90 auf.
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Beim Koppeln der Kupplung 90 auf den Stutzen 10 treffen die sich durch den Innenraum der Öffnung 98 erstreckenden Federarme 93 nach ungehindertem Durchtritt des ersten zylindrischen Abschnitts 14 mit dem geringen Durchmesser auf den sich verjüngenden Abschnitt 15, welcher die beiden Federarme 93 nach und nach gegen deren Spannkraft auseinanderschiebt, bis diese unter nun vergrößerter mechanischer Spannung den zweiten zylindrischen Abschnitt 18 erreichen und in die rings umlaufende Ausnehmung 12 einrasten. Der erste zylindrische Abschnitt 14 ist in diesem Zustand bereits tief in die Schnellkupplung 90 eingedrungen und steht z.B. in Kontakt mit einem O-Ring, der von einem Haltering (beide der Einfachheit halber nicht in den Figuren gezeigt) im Innern der Öffnung 98 gehalten wird, so dass nun eine dichtende Verbindung zwischen einem medienführenden Schlauch und dem Gerät hergestellt ist.
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Zum Lösen der Verbindung kann der Zugabschnitt 95 der Schnellkupplung 90 beispielsweise mithilfe eines Werkzeugs von der Oberfläche der Schnellkupplung 90 weggezogen werden, so dass die gegenüberliegenden Laschen 94 an den Enden der Federarme 93 auf der Außenoberfläche gleitend und durch eine längliche Aussparung in der Oberfläche geführt eine Spreizung der Federarme 93 herbeiführen, wobei Letztere den Innenraum der Öffnung 98 freigegeben, wie durch die Pfeile in 3 zu sehen ist. Dadurch verlassen die Federarme 93 auch die ringsum laufende Ausnehmung 12 am Stutzen 10, so dass die Schnellkupplung 90 abgezogen werden kann.
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Die Schnellkupplung 90 kann zum Vergleich auch mit einem in den 13 und 14 gezeigten Stutzen 10a (auf der rechten Seite) zusammenwirken und somit einen Quick-Konnektor ausbilden. Die 13 und 14 zeigen ein Vergleichsbeispiel eines Stutzens 10a mit einer an diesem fest angeformten Verdrehsicherung 120. Stutzen 10a und Verdrehsicherung 120 sind einstückig ausgebildet (z.B. einheitlicher Spritzguss oder Ankleben/Anschweißen). Passend zu den als Aussparungen geformten Verdrehsicherungen 91, 92 auf Seiten der Schnellkupplung 90 umfasst die Verdrehsicherung 120 auf Seiten des Stutzens 10a zwei an einem zylindrischen Abschnitt 17 des Stutzens einander gegenüberliegend angeformte Verdrehsicherungselemente 122, 124. Die Schnellkupplung 90 wird solchermassen auf den Stutzen 10a aufgesteckt, dass die Verdrehsicherungselemente 122, 124 in den Aussparungen der Verdrehsicherungen 91, 92 platziert werden, so dass keine Drehung der Schnellkupplung 90 um die Achse des Stutzens 10a bzw. um die eigene Achse mehr möglich ist.
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Die beschriebene Funktion der Schnellkupplung 90 in Bezug auf einen Quick-Konnektor erstreckt sich aber auch auf die in den 4-12 gezeigten Ausführungsbeispiele.
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In der 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel und in den 5 und 6 ein ähnliches zweites Ausführungsbeispiel einer Verdrehsicherung 20 gezeigt, die als getrenntes Teil zum Beispiel auf den oben beschriebenen Stutzen 10 appliziert (und ggf. auch optional wieder entfernt) werden kann. Beide Varianten bzw. Ausführungsbeispiele werden nachfolgend zusammen beschrieben.
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Wie 5 in größerem Detail zeigt besitzt die Verdrehsicherung 20 einen im Wesentlichen ringförmigen Aufbau mit einem Hauptkörper 25, der eine Zylinderform aufweist. In dem Hauptkörper 25 sind auf zwei gegenüberliegenden Seiten Ausschnitte vorgenommen, in denen sich jeweils ein Verrastungselement 21 in axialer Richtung von dem Hauptkörper 25 nach oben (in dem am Stutzen montierten Zustand wie in 4 und 6 gezeigt in Richtung zu dessen Öffnung 18 und weg von der den Stutzen 10 umgebenden ersten Oberfläche 61 des Grundbauteils 63) erstreckt. Entsprechend der Dicke des Zylindermantels des Hauptkörpers 25, der Tiefe des Ausschnitts, sowie des verwendeten Materials (beispielsweise Kunststoff-Spritzguss oder einem Blech-Umformteil) kann das Verrastungselement 21 in radialer Richtung nach außen gebogen werden. Dies insbesondere deshalb, weil das Verrastungselement 21 in dem Ausführungsbeispiel einen radial nach innen vorstehenden und hier speziell spitz zulaufenden Abschnitt besitzt, welcher den Innendurchmesser des Hauptkörpers 25 verringert. Wie der 6 zu entnehmen ist, entspricht allerdings der Innendurchmesser des Hauptkörpers 25 ungefähr dem Außendurchmesser des zweiten zylindrischen Abschnitts 17 des Stutzens 10.
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Beim Montieren der Verdrehsicherung 20 an dem Stutzen 10 wird daher der ringförmige Hauptkörper 25 über den ersten zylindrischen Abschnitt 14 und den sich verjüngen Abschnitt 15 geschoben, um dann über den zweiten zylindrischen Abschnitt 17 diesen mehr oder weniger kontaktierend zu gleiten, bis der ringförmige Hauptkörper 25 auf der Grundfläche 61 des Grundbauteils 63 aufsetzt. Das Verrastungselement 21 wird bei diesem Vorgang durch den sich verjüngenden Abschnitt 15 nach außen gedrückt und gleitet ebenfalls auf dem zweiten zylindrischen Abschnitt 17, bis es den Nutabschnitt 16 am Fuß des Stutzens 10 erreicht, in welchen das Verrastungselement 21 einrastet. Entsprechend beträgt die Höhe des Verrastungselements 21 ungefähr die Höhe des Nutabschnitts 16 - oder der Toleranz halber geringfügig weniger. Infolgedessen ist die Verdrehsicherung 20 in axialer Richtung des Stutzens 10 nun sicher und verlässlich platziert.
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Wieder mit Bezug auf 5 erstreckt sich von dem ringförmigen Hauptkörper 25 auf einander gegenüberliegenden Seiten in axialer Richtung jeweils entsprechend ein erstes Verdrehsicherungelement 22 und ein zweites Verdrehsicherungselement 24. Um ein versehentlich um 180° versetztes Koppeln der Schnellkupplung 90 an den Stutzen 10 mit der Verdrehsicherung 20 zu vermeiden, sind die Länge in axialer Richtung, die Tiefe in radialer Richtung und die Breite in Umfangsrichtung zwischen den beiden Verdrehsicherungselementen 22, 24 verschieden gewählt. Entsprechendes gilt auch für die entsprechenden Nuten der Verdrehsicherungselemente 91 und 92 auf Seiten der Schnellkupplung 90. Das Verdrehsicherungselement 22 ist passend zum Verdrehsicherungselement 91 dimensioniert, und das Verdrehsicherungselement 24 ist passend zu dem Verdrehsicherungselement 92 an der Schnellkupplung 90 dimensioniert, so dass ein Vertauschen unmöglich wird.
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Eine Fixierung der Position der Verdrehsicherungselemente 22 und 24 in Umfangsrichtung wird durch einen Indexabschnitt 23 erzielt, der in dem ersten Ausführungsbeispiel (4) als im wesentlichen flacher dreieckförmiger Vorsprung ausgebildet ist, der sich in radialer Richtung von dem ringförmigen Hauptkörper 25 nach außen erstreckt.
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Bei der Variante gemäß 4 liegt der Indexabschnitt flach auf der ebenen Grundfläche 61 auf (kein Stift wie bei der nachfolgend beschriebenen zweiten Variante gemäß 5 und 6). Vielmehr ist der Indexabschnitt 23 hier formschlüssig in einen dreieckförmigen Raum zwischen zwei schräg zueinander auf der Grundfläche 61 angeordneten Wänden 13a, 13b platziert, die einen geräteseitigen Indexabschnitt mit lediglich einem Teilungspunkt darstellen. Durch den lediglich einen Vorsprung ist auch der Indexabschnitt 23 dieser Variante auf einen Teilungspunkt beschränkt.
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Bei der Variante gemäß 5 und 6 befindet sich hingegen an dem radial äußeren Ende des Vorsprungs ein sich in axialer Richtung nach unten (im montierten Zustand zu der Grundfläche 61 des Grundbauteils 63 hin) erstreckender Stift 26 welcher den einzigen Teilungspunkt des Indexabschnitts 23 darstellt.
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Wie in 6 zu sehen ist, greift dieser Stift 26 in eine Aussparung 65 in der ersten Grundfläche 61 des Grundbauteils 63 ein. Die Aussparung 65 in der ersten Grundfläche 61 des Grundbauteils 63 bildet einen geräteseitigen Indexabschnitt. Der Indexabschnitt 23 auf Seiten der Verdrehsicherung 20 und der geräteseitige Indexabschnitt sind aufeinander abgestimmt, indem die Abstände der jeweiligen Teilungspunkte von einer gemeinsamen Mittenachse des Stutzens 10 übereinstimmen, wobei in diesem speziellen Ausführungsbeispiel jeweils lediglich ein Teilungspunkt vorliegt. Weil hier auf beiden Seiten lediglich ein diskreter Teilungspunkt vorliegt, gibt es bei der Montage der Verdrehsicherung 20 auf dem Stutzen 10 lediglich eine einzige Auswahlmöglichkeit für eine Orientierung der Verdrehsicherung 20 in Umfangsrichtung. Dies kann gewollt sein, um Fehler zu vermeiden.
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Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in der 7 gezeigt. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich nur geringfügig von dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Indexabschnitt 23a der Verdrehsicherung 20a ist auch hier als im Wesentlichen dreieckiger Vorsprung ausgebildet, der sich in radialer Richtung von dem Hauptkörper 25 nach außen erstreckt. Er greift in diesem Ausführungsbeispiel allerdings weiter aus, um in eine Aussparung einzugreifen, die auf einer im Vergleich zur ersten Grundfläche 61 tiefer liegenden zweiten Grundfläche 62 ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme ist es möglich, einer nicht ausschließlich ebenen Oberflächenstruktur des Grundbauteils 63 Rechnung zu tragen.
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Ein viertes Ausführungsbeispiel ist in den 8-10 gezeigt. Die entsprechende Verdrehsicherung 20b ist dabei lediglich in den 8 und 9 gezeigt. Anders als in den obigen Ausführungsbeispielen besitzt der Indexabschnitt 23b hier eine größere Anzahl von Teilungspunkten, die sich in einem gemeinsamen Abstand von der Mittenachse des Stutzens 10 in äquidistanten Intervallen zueinander erstrecken. Vorliegend handelt es sich um 12 Teilungspunkte. Der Indexabschnitt 23b kann auch hier als radial von dem ringförmigen Hauptkörper 25 vorstehender Vorsprung betrachtet werden, der sich allerdings ringsum erstreckt. Die Teilungspunkte sind hier als Aussparungen 26b implementiert, insbesondere als Löcher. In diese kann ein auf der ersten Grundfläche 61 des Grundbauteils 63 des Geräts 6 aufrechtstehender Stift 66 eingreifen, um die Orientierung der Verdrehsicherung 20b in Umfangsrichtung festzulegen. Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht eine wahlweise Orientierung der Verdrehsicherung 20b aus einer Anzahl von hier z.B. 12 möglichen Platzierungen.
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In 9 Ist der zusammengebaute und -gekoppelte Quick-Konnektor 100 mit der Verdrehsicherung 20b gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Vergleich dazu zeigt die 10 den Fall, bei dem die Verdrehsicherung 20b einfach weggelassen (d.h. nicht montiert) wurde, beispielsweise um eine weiterhin freie Drehbarkeit des Konnektors in Bezug auf das Gerät 6 zu ermöglichen (das Grundbauteil 63 ist das gleiche wie in 9, also mit Stift 66). Diese Option bestand konventionell mit an dem Stutzen angeformter Verdrehsicherung nicht.
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Ein fünftes Ausführungsbeispiel ist in den 11 und 12 gezeigt. Das Ausführungsbeispiel ist ähnlich zu dem vierten Ausführungsbeispiel, unterscheidet sich von diesem jedoch unter anderem dadurch, dass der Indexabschnitt 23c mit den Aussparungen 26c für den Stift 66 einen flachen, scheibenförmigen Ring derart ausbildet, so dass dieser gleichzeitig den Hauptkörper 25 insgesamt zusammensetzt, d.h., es entfällt der zylindermantelfömige Aufbau des Hauptkörpers. Die Verrastungselemente 21 c erstrecken sich von dem flachen Ring des Indexabschnitts 23c in entsprechend geformten Einschnitten am Innenrand nach innen. Die Funktionsweise ist ähnlich wie oben beschrieben bei dem Verrastungselement 21 der ersten vier Ausführungsbeispiele.
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Die Aussparungen 26c sind hier nicht als Löcher sondern als halbkreisförmige Ausschnitte im Randbereich des flachen Rings des Indexabschnitts 23c ausgebildet. Im Übrigen ist die Anordnung der Aussparungen 26c analog zu den Aussparungen 26b des vierten Ausführungsbeispiels. Die 12 zeigt im Vergleich zum entsprechenden Quick-Konnektor 100 (rechts) gemäß dem Ausführungsbeispiel auf der linken Seite einen Quick-Konnektor 101 ohne Verdrehsicherung als Vergleichsbeispiel, wobei allerdings der Stift (perspektivisch nicht sichtbar) auf der Grundfläche als dort nicht genutztes Element bereitgestellt sein kann (das gilt allerdings nicht für den entsprechenden Stutzen 10 in den 4, 9 und 10, wo links kein Stift 66, keine Aussparung 65, kein Paar von Wänden 13a, 13b, o.ä. ausgebildet ist).
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In allen gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Verdrehsicherung mit Vorteil einstückig und als geschlossener Ring ausgebildet. Mehrteiligkeit ist aber nicht grundsätzlich ausgeschlossen.
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BEZUGSZEICHENLISTE :
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- 6
- Gerät (Heizer, Kühler, etc.)
- 10
- Stutzen
- 12
- Ausnehmung
- 13a, 13b
- Paar von Wänden
- 14
- erster zylindrischer Abschnitt
- 15
- sich verjüngender Abschnitt
- 16
- Nutabschnitt
- 17
- zweiter zylindrischer Abschnitt
- 18
- Öffnung (Stutzen)
- 20, 20a, 20b, 20c
- Verdrehsicherung
- 21, 21c
- Verrastungselement
- 22, 24
- Verdrehsicherungselemente
- 23, 23a, 23b, 23c
- Indexabschnitt
- 25
- ringförmiger Hauptkörper
- 26
- Stift
- 26b, 26c
- Aussparung
- 61
- erste Grundfläche
- 62
- zweite Grundfläche
- 63
- Grundbauteil
- 65
- Aussparung
- 66
- Stift
- 100
- Quick-Konnektor (Ausführungsbeispiel)
- 101
- Quick-Konnektor (Vergleichsbeispiel)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1697674 B1 [0008]
- DE 102016206622 A1 [0009]
- EP 3591277 B1 [0010]