DE19755531A1 - Lösbare Steckverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung zur lösbaren Befestigung eines zylindrischen Einsteckteils in einer Bohrung eines Aufnahmeteils.

Mit derartigen Steckverbindungen sollen zwei Bauteile rasch und einfach miteinander verbindbar und wieder voneinander lösbar sein. Zur Verbindung von Rohr- und Schlauchleitungen werden dazu hohlzylindrische Einsteck- und Aufnahmeteile verwendet.

Aus der WO 96/14536 ist eine Steckverbindung für den letztgenannten Anwendungszweck bekannt geworden, bei der eine sogenannte Ringbandfeder dafür sorgt, daß Einsteckteil und Aufnahmeteil in der Endposition axial gegeneinander fixiert sind und ohne Werkzeug nicht voneinander getrennt werden können. Als Ringbandfeder wird ein schraubenförmig gewickelter Stahldraht verwendet, wobei die Enden der Wicklung miteinander verbunden sind, so daß sich ein elastischer Ring ergibt. Zum Einstecken muß ein Führungswerkzeug benutzt werden, das dafür sorgt, daß der elastische Ring vom Einsteckteil bei der Einsteckbewegung bis in eine umlaufende Innennut des Aufnahmeteils mitgenommen werden kann. Bei weiterem Einschieben des Einsteckteils wird der elastische Ring radial aufgeweitet, so daß ein Bereich mit größerem Durchmesser des Einsteckteils hindurchgeschoben und der elastische Ring in einen in Einsteckrichtung dahinterliegenden Bereich des Einsteckteils mit geringerem Durchmesser zurückfedern kann.

Zum Lösen der Steckverbindung muß - wie bereits gesagt - der elastische Ring mit einem Werkzeug aufgeweitet werden, damit der Bereich größeren Durchmessers des Einsteckteils beim Herausziehen hindurchpaßt. Die Steckverbindung wird ergänzt durch zwei in Einsteckrichtung hintereinanderliegende, radial wirkende Dichtungen, sogenannte O-Ringe. Bei dieser Steckverbindung wird es als nachteilig angesehen, daß sowohl beim Einsetzen wie auch beim Herausziehen des Einsteckteils ein Werkzeug benutzt werden muß, damit die für die axiale Fixierung der beiden Kupplungsteile maßgebliche Ringfeder in die vorgesehene Position eingebracht und zum Lösen entsprechend aufgeweitet werden kann.

Aus der WO 96/18842 ist eine andere lösbare Steckverbindung für Rohr- und Schlauchleitungen bekannt geworden, bei der außer dem Aufnahmeteil und dem Einsteckteil noch ein hohlzylindrisches Innenteil mit einem umlaufenden Außenflansch vorgesehen ist. Am Aufnahmeteil und am Einsteckteil sind zwei diametral gegenüberliegende Rastverbindungen vorgesehen, die nach dem erstmaligen Kuppeln nicht mehr gelöst werden. Das Einsteckteil hintergreift mit zwei hakenartigen Vorsprüngen den umlaufenden Flansch des hohlzylindrischen Innenteils, wodurch dieses axial sowohl mit dem Einsteckteil wie auch mit dem Aufnahmeteil verbunden ist. Zum Lösen der Verbindung muß man auf zwei außen einander diametral gegenüberliegend, einstückig mit den nach innen weisenden hakenförmigen Vorsprüngen ausgebildeten Laschen drücken, wobei die hakenförmigen Vorsprünge eine Kippbewegung ausführen und den umlaufenden Flansch des hohlzylindrischen Innenteils freigeben. Das hohlzylindrische Innenteil kann danach herausgezogen und somit die Verbindung gelöst werden.

Das hohlzylindrische Innenteil kann bei Bedarf wieder eingesteckt werden, wobei die hakenartigen Vorsprünge vom umlaufenden Flansch radial nach außen gedrückt werden und radial nach innen zurückfedern, wenn der Flansch sie passiert hat. In dieser Position wird der Flansch von den hakenartigen Vorsprüngen hintergriffen und axial fixiert. Die Steckverbindung wird ergänzt durch einen Dichtungsring, der in axialer Richtung zwischen Aufnahmeteil und Einsteckteil angeordnet ist.

Bei dieser bekannten Steckverbindung werden zwar keine Montagewerkzeuge benötigt, es sind aber drei Hauptbauteile erforderlich, wobei Einsteck- und Aufnahmeteil verhältnismäßig kompliziert geformt sind und wobei maßgebliche Teile zur Herstellung und zum Lösen der Verbindung außen angeordnet sind und damit leicht beschädigt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die zuvor genannten Nachteile überwunden werden können, wobei insbesondere eine möglichst einfache Herstellung eine Handhabung ohne Werkzeuge und eine dauerhaft haltbare, jederzeit wieder lösbare Befestigung des zylindrischen Einsteckteils in der Bohrung des Aufnahmeteils angestrebt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß

• - in einer Ausnehmung des Einsteckteils ein gegen eine Rückstellkraft radial nach innen drückbares, axial verschiebliches und im nach innen gedrückten und axial verschobenen Zustand arretierbares Schnappelement angeordnet ist und
• - in der Bohrungswand des Aufnahmeteils eine Ausnehmung für den Eingriff des Schnappelements sowie ein erster, eingangsseitiger und ein zweiter, in Einsteckrichtung hinter der Ausnehmung angeordneter, sich in Einsteckrichtung auf den Durchmesser der Bohrungswand verjüngender Bereich zur radialen Führung des Schnappelements ausgebildet sind.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn zwischen Aufnahmeteil und Einsteckteil ein elastisches Element angeordnet wird, das in der Endposition auf das Einsteckteil eine entgegen der Einsteckrichtung wirkende Kraft ausübt. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Schnappelement permanent unter Vorspannung steht und sich auch bei dynamischer Belastung der Steckverbindung nicht lösen oder klappern kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Steckverbindung ist das Einsteckteil ein hohlzylindrisches Kupplungsteil einer Rohr- oder Schlauchleitung. Dazu korrespondierend ist das Aufnahmeteil ein hohlzylindrisches Anschlußteil, das an bzw. in der Wandung eines Fluidgehäuses ausgebildet ist. Der Erfindungsgedanke läßt sich selbstverständlich auch bei zwei hohlzylindrischen Kupplungsteilen einer Rohr- oder Schlauchleitung anwenden oder wenn sowohl Einsteckteil wie auch Aufnahmeteil an miteinander zu verbindenden Fluidgehäusen oder anderen Bauteilen ausgebildet sind.

Andere zweckmäßige Ausbildungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen 5 bis 14 beschrieben. Weitere Einzelheiten werden anhand der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, und zwar

Fig. 1a eine Steckverbindung in der Endposition im Teilschnitt,

Fig. 1b die gleiche Steckverbindung vor dem Einstecken und

Fig. 1c die gleiche Steckverbindung vor dem Lösen,

Fig. 2 eine hohlzylindrische Steckverbindung im Schnitt,

Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 abgewandelte hohlzylindrische Steckverbindung mit einer Halterung für einen Dichtring,

Fig. 4 eine hohlzylindrische Steckverbindung mit einem alternativ gestalteten Einsteckteil und

Fig. 5 eine Steckverbindung mit einem Sicherungselement.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist das zylindrische Einsteckteil 1 mit einer Ausnehmung 4 versehen, in der ein Schnappelement 5 angeordnet ist, das gegen eine Rückstellkraft radial nach innen drückbar und axial verschiebbar ist. Die Rückstellkraft kann aus der Eigenelastizität des Schnappelements gewonnen werden oder aber aus einem zusätzlichen elastisch verformbaren Bauteil, beispielsweise einer Feder. Einzelheiten sind in Fig. 1 nicht dargestellt.

Das Aufnahmeteil 3 hat eine auf den Außendurchmesser des Einsteckteils 1 abgestimmte Bohrung 2 mit einer Ausnehmung 6 und zwei Bereichen 7, 8 zur Führung des Schnappelements 5 bei der Einwärtsbewegung des Einsteckteils 1. Im Bohrungsgrund ist zweckmäßigerweise ein elastisches Element 9 angeordnet, das in der in Fig. 1a gezeigten Einsteckposition leicht komprimiert ist und auf das Einsteckteil 1 eine permanente, gegen die Einsteckrichtung wirkende Kraft ausübt. Auf diese Weise liegt das Schnappelement 5 in axialer Richtung unter Vorspannung in der Ausnehmung 6 an, wodurch auch bei dynamischer Belastung eine sichere Befestigung gewährleistet ist.

Beim Einstecken wird das Schnappelement vom eingangsseitigen Bereich 7 gegen die Rückstellkraft radial nach innen in die Ausnehmung 4 gedrückt, bis es nicht mehr weiter nach außen vorsteht, als die Innenwandung der Bohrung 2 im Aufnahmeteil. Anschließend kann das Einsteckteil weiter eingeschoben werden, bis das Schnappelement 5 in die Ausnehmung 6 des Aufnahmeteils einrastet.

Zum Lösen der Steckverbindung wird das Einsteckteil 1 gemäß Fig. 1c weiter in das Aufnahmeteil 3 hineingeschoben, wobei das Schnappelement durch den Bereich 8, wie zuvor für den Bereich 7 beschrieben, nach innen in die Ausnehmung 4 eingedrückt wird. Da das Schnappelement 5 durch Reibung infolge der Rückstellkraft gegen die Wand der Bohrung 2 gedrückt wird, kann das Einsteckteil anschließend herausgezogen werden, ohne daß das Schnappelement zunächst mitgenommen wird. Infolgedessen verschiebt sich das Schnappelement 5 axial relativ zum Einsteckteil 1, so daß der Vorsprung 4' der Ausnehmung 4 das Schnappelement 5 hintergreifen und in der nach innen gedrückten Position festhalten kann. Nunmehr kann das Einsteckteil zusammen mit dem Schnappelement herausgezogen werden, ohne daß das Schnappelement 5 sich radial nach außen bewegen und in die Ausnehmung 6 des Aufnahmeteils 3 eingreifen kann.

Wenn das Schnappelement beim Einschieben des Einsteckteils die Position gemäß Fig. 1c einnimmt, sorgen wiederum die Rückstellkraft und die Reibung dafür, daß es an der Wand der Bohrung festgehalten wird und sich in der Ausnehmung 4 relativ zum Einsteckteil 3 axial nach oben bewegen kann, bis es vom Vorsprung 4' der Ausnehmung 4 freigegeben wird. Demnach ist es gleichgültig, ob das Schnappelement beim Einschieben die Position gemäß Fig. 1b oder die Position gemäß Fig. 1c einnimmt. Es wird sich bei Erreichen der Ausnehmung 6 im Aufnahmeteil 3 immer selbsttätig radial nach außen expandieren und das Einsteckteil 1 gegen Herausziehen aus dem Aufnahmeteil 3 sichern.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 handelt es sich um ein hohlzylindrisches Kupplungsteil 10 und ein Anschlußteil 11 in der Wandung eines Fluidgehäuses, wobei eine Bohrung 12 über eine flach konische, ringförmige Anlagefläche 14 in einen ins Innere des Fluidgehäuses führenden Kanal 13 übergeht. Im Kupplungsteil 10 ist eine umlaufende Außennaht ausgebildet, in der als Schnappelement ein geschlitzter Federring 17 angeordnet ist, der einen L-förmigen Querschnitt mit einem ersten, radial innenliegenden, sich axial erstreckenden Schenkel 17a und einen zweiten sich am - in Einsteckrichtung gesehen - hinteren Ende des axialen Schenkels 17a radial nach außen erstreckenden Schenkel 17b hat.

Im Anschlußteil 11 ist eine umlaufende Innennut 20 ausgebildet und es sind konische Bohrungsteile 21 und 22 vorgesehen, die die gleichen Funktionen haben wie die Bereiche 7 und 8 im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. In diesem Fall wird die erforderliche radiale Rückstellkraft von dem als Schnappelement ausgebildeten geschlitzten Federring 10 ausgeübt. Beim Einschieben wird er über den konischen Bereich 21 radial nach innen zusammengedrückt, greift in der dargestellten Position in die Innennut 20 des Anschlußteils 11 ein und kann bei weiterem Einschieben des Einsteckelements über den konischen Bohrungsteil 22 zusammengedrückt und schließlich hinter dem Halterand 19 der Außennut 18 festgehalten werden.

Zwischen dem Kupplungsteil 10 und dem Anschlußteil 11 ist ein Dichtring 16 angeordnet, der sich an der flach konischen Anlagefläche 14 und dem gegenüberliegenden, ebenfalls flach konischen Ringbereich 15 abstützt. Der Dichtring dient einmal zur Fluiddichtung, zum anderen aber auch zur Erzeugung einer axialen Rückstellkraft, mittels der der Federring 17 unter Vorspannung in der Innenwand 20 gehalten wird.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 2 nur dadurch, daß das Kupplungsteil 10' stirnseitig mit einem kopfartigen Fortsatz 23 ausgebildet ist, der als Halterung für den Dichtring 16' dient. Weitere Erläuterungen sind zu Fig. 3 nicht erforderlich.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist das hohlzylindrische Kupplungsteil 10'' aus einem Rohrabschnitt 24 geformt, wobei die umlaufende Außennut 18' und der flach konische Ringbereich 15' durch Stauchen und Bördeln hergestellt sind. Der zwischen dem Kupplungsteil 10'' und dem Anschlußteil 11 eingespannte Dichtring 16 entspricht demjenigen in Fig. 2 und dient wiederum zur Erzeugung einer axialen Vorspannung zwischen Kupplungsteil 10'', Federring 17 und Anschlußteil 11.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 muß der Dichtring 16 bzw. 16' bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 2 bis 4 zum Lösen der Steckverbindung zunächst weiter zusammengedrückt werden, damit der Federring in der umlaufenden Nut 18 "eingefangen" werden kann.

Es ist noch darauf hinzuweisen, daß am Umfang des Einsteckteils ein Sicherungselement 25 vorgesehen werden kann. Dieses weist beispielsweise einen scheibenförmigen Querschnitt auf und wird vorzugsweise formschlüssig an dem Einsteckteil befestigt. Das Sicherungselement 25 dient dem Verhindern eines unbeabsichtigten Lösevorganges, indem es an eine Stirnfläche des Aufnahmeteils anschlägt, bevor es zu einer unbeabsichtigten Entriegelung durch nach axial innen drücken des Einsteckteils kommt. Das Sicherungselement 25 kann beispielsweise aus Metallblech, Draht oder Kunststoff ausgeführt sein und eine von Fig. 5 abweichende Form besitzen, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Selbstverständlich muß das Sicherungselement 25 zum Demontieren der Steckverbindung zuvor durch Abziehen in Richtung des in der Figur skizzierten Pfeiles entfernt werden.

Mit den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird eine Steckverbindung vorgeschlagen, für die beim Einstecken und Lösen keinerlei Werkzeug erforderlich ist, bei der die für die axiale Sicherung maßgeblichen Bauteile innenliegend angeordnet sind und die denkbar einfach herstellbar ist. Damit sind alle im Rahmen der Aufgabenstellung genannten Forderungen erfüllt.

Claims (14)

1. Steckverbindung zur lösbaren Befestigung eines zylindrischen Einsteckteils (1) in eine Bohrung (2) eines Aufnahmeteils (3), dadurch gekennzeichnet, daß

• - in einer Ausnehmung (4) des Einsteckteils (1) ein gegen eine Rückstellkraft radial nach innen drückbares, axial verschiebliches und im nach innen gedrückten und axial verschobenen Zustand arretierbares Schnappelement (5) angeordnet ist und
• - in der Bohrungswand des Aufnahmeteils (3) eine Ausnehmung (6) für den Eingriff des Schnappelements (5) sowie ein erster, eingangsseitiger und ein zweiter, in Einsteckrichtung hinter der Ausnehmung (6) angeordneter, sich in Einsteckrichtung auf den Durchmesser der Bohrungswand verjüngender Bereich (7, 8) zur radialen Führung dem Schnappelements ausgebildet sind.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Aufnahmeteil (3) und Einsteckteil (1) ein elastisches Element (9) angeordnet ist, das in der Endposition auf das Einsteckteil (1) eine entgegen der Einsteckrichtung wirkende Kraft ausübt.

3. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsteckteil (1) ein hohlzylindrisches Kupplungsteil (10) für eine Rohr- oder Schlauchleitung ist.

4. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (3) ein hohlzylindrisches Anschlußteil (11) an bzw. in der Wand eines Fluidgehäuses ist.

5. Steckverbindung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das hohlzylindrische Anschlußteil in der Wandung eines Fluidgehäuses ausgebildet ist und daß seine Bohrung (12) unstetig in einen ins Innere des Fluidgehäuses führenden Kanal (13) geringeren Durchmessers übergeht.

6. Steckverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Bohrung (12) und dem Kanal (13) eine flach konische, ringförmige Anlagefläche (14) ausgebildet ist.

7. Steckverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Stirnfläche des hohlzylindrischen Kupplungsteils (10) einen flach konischen Ringbereich (15) mit zur Anlagefläche (14) entgegengesetzter Konizität aufweist.

8. Steckverbindung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Anlagefläche (14) und dem Ringbereich (15) ein Dichtring (16) aus elastischem Material angeordnet ist, der in der Endposition auf das Kupplungsteil (10) eine entgegen der Einsteckrichtung wirkende Kraft ausübt.

9. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnappelement ein geschlitzter Federring (17) ist.

10. Steckverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (17) einen L-förmigen Querschnitt mit einem ersten, radial innenliegenden, sich axial erstreckenden Schenkel (17a) und einem zweiten, sich - in Einsteckrichtung gesehen - am hinteren Ende des axialen Schenkels (17a) radial nach außen erstreckenden Schenkel (17b) hat.

11. Steckverbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausnehmung im Kupplungsteil (10) eine umlaufende Außennut (18) vorgesehen ist, die einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit einem durch Hinterschneidung gebildeten Halterand (19) am - in Einsteckrichtung gesehen - vorderen Ende der Außennut (18) aufweist.

12. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschlußteil (11) als Ausnehmung eine umlaufende Innennut (20) mit im wesentlichen rechtigen Querschnitt vorgesehen ist und daß die Führungsbereiche (21, 22) aus konischen Bohrungsbereichen bestehen, die sich auf den Bohrungsdurchmesser verjüngen, eingangsseitig und direkt anschließend an das vordere Ende der Innennut (20) ausgebildet sind.

13. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das hohlzylindrische Kupplungsteil (10') stirnseitig mit einem einstückig angeformten, im Querschnitt hammerkopfartigen Fortsatz (23) als Halterung für einen Dichtring (16') ausgebildet ist.

14. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das hohlzylindrische Kupplungsteil (10'') aus einem Rohrabschnitt (24) besteht, an dem eine umlaufende Außennut (18') und als Stirnfläche ein flach konischer Ringbereich (15') durch Stauchen und Bördeln ausgebildet sind.