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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steckverbindung für
Druckmittelsysteme, wie sie durch den Oberbegriff des Anspruchs
1 definiert ist.
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Eine
solche Steckverbindung ist durch die Veröffentlichung
EP 0 913 618 B1 bekannt.
Diese bekannte Steckkupplung ist speziell mit einer Doppelrastung
ausgebildet, um das Steckerteil einerseits in einer unvollständig
gesteckten Vorraststellung und andererseits in einer vollständig
gesteckten Vollraststellung gegen Lösen zu arretieren.
Dazu ist ein Doppelhalteelement vorgesehen, welches zwei einzelne, axial
beabstandete Halteelemente aufweist. Beim Einstecken des Steckerteils
rasten diese Halteelemente nacheinander in die Haltenut am Steckerteil ein.
Jedes Halteelement besteht aus einem flachen Ring aus Federstahl,
so dass die zum Einrasten erforderliche Rastkraft durch die eigene
Federelastizität gewährleistet ist. Die bekannte
Steckkupplung hat sich im Wesentlichen gut bewährt, ist
allerdings nur bis zu einem relativ geringen Maximaldruck des über die
Kupplung geführten Mediums geeignet.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Steckverbindung
der genannten Art so zu verbessern, dass eine Verwendung auch im Hochdruckbereich
mit hoher Anwendungssicherheit möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird
dies durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Demnach
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Halteelement
zumindest im Betriebszustand mit innerer Druckbeaufschlagung mit
einer zusätzlichen, radial nach innen gerichteten Kraftkomponente
im Sinne einer Kraftverstärkung der radialen Rastkraft
beaufschlagt ist. Hierdurch wird das Halteelement vorteilhafterweise
auch bei hohen Drücken sicher in seiner eingerasteten Stellung
gehalten, wodurch für den in axialer Richtung bestehenden
Formschluss stets eine maximale radiale Überdeckung im Anlagebereich
des Halteelementes aufrechterhalten wird.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Halteelement
ringförmig ausgebildet, wobei es aus mindestens zwei radialbeweglichen Ringsegmenten
besteht oder durch einen an einer Umfangsstelle durchgehenden Schlitz
radialelastisch verformbar ausgebildet ist. Dabei wirkt das Halteelement
vorzugsweise derart über eine konische Außenfläche
mit einem Innenkonus in dem Aufnahmeteil zusammen, dass bei Axialbewegung
des Halteelementes in Richtung des Fixierbereiches die erfindungsgemäße
radiale Kraftkomponente über die zusammenwirkenden Konusflächen
erzeugt wird. Hierdurch kann vorteilhafterweise praktisch eine dynamische
Kraftverstärkung erreicht werden, wobei die radiale Kraftkomponente
umso größer ist, je höher der innere
Systemdruck ist, der das Steckerteil in Löserichtung mit
einer entsprechenden Kraft beaufschlagt. Dadurch kann sich das Halteelement
innerhalb des Fixierbereiches druckabhängig auf verschiedene
Fixierpositionen einstellen, wobei die radiale Kraftkomponente auch
eine druckabhängige radiale Klemmkraft zur festen Halterung
des Steckerteils bewirkt. Es ist aber auch möglich, eine
bestimmte Fixierposition durch einen Endanschlag für das
Halteelement innerhalb des Aufnahmeteils zu definieren, wobei der
Endanschlag schon im drucklosen Zustand durch eine vorzugsweise
direkte Beaufschlagung des Halteelementes mit einer z. B. federelastischen
Axialkraft oder ab einem bestimmten Wert des Mediendrucks erreicht
wird. Dabei kann die Axialkraft durch ein Federelement erzeugt werden,
das als Axialfeder unmittelbar axial zwischen dem Halteelement und
einem Widerlager innerhalb des Aufnahmeteils angeordnet sein kann.
Alternativ kann das Federelement auch als vorzugsweise ringförmige,
das Halteelement umschließende Radialfeder ausgebildet
sein, wobei seine radiale Federkraft über Konusflächen des
Halteelementes und des Aufnahmeteils in die Axialkraft umgewandelt
wird.
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Anhand
von mehreren in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispielen
soll die Erfindung im Folgenden genauer erläutert werden.
Dabei zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Steckverbindung im Axialschnitt mit eingestecktem Steckerteil,
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2 eine Ansicht ähnlich 1,
jedoch ohne Steckerteil, wobei in den beiden Figurenhälften a
und b zwei Ausführungsvarianten veranschaulicht sind,
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3 eine
Ausschnittvergrößerung im Bereich III gemäß 1,
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4 axiale
Ansichten auf das Halteelement
- a) in der Fixierposition
- b) in der Rastposition während des Verrastens mit dem
Steckerteil,
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5 eine
alternative Ausgestaltung des Halteelementes,
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6–8 jeweils
eine halbaxial geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführung
einer erfindungsgemäßen Steckverbindung in verschiedenen
Zuständen während des Steckvorgangs,
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9 einen
Halbaxialschnitt einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen
Steckverbindung,
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10 eine
gesonderte Perspektivansicht eines Halteelementes zur Ausführung
nach 9,
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11 eine
Ansicht eines Federelementes zu 9,
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12 eine
Alternative zu 11,
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13 ein
Federkraft-Diagramm zu 9 bis 12,
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14 eine
weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Steckverbindung im Halbschnitt,
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15 eine
geschnittene Perspektivansicht eines Halteelementes zu 14.
und
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16 eine
Ansicht eines Formteils als Zwischenprodukt für eine mögliche
Ausführung des Halteelementes.
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In
den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets
mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Eine
erfindungsgemäße Steckverbindung besteht aus einem
Aufnahmeteil 2 mit einer Aufnahmeöffnung 4,
in die ein Steckerteil 6 mit einem Steckerschaft 8 umfangsgemäß abgedichtet
einsteckbar ist. In einem radial erweiterten Bereich der Aufnahmeöffnung 4 ist
ein Halteelement 10 so gelagert, dass das Steckerteil 6 bzw.
sein eingesteckter Steckerschaft 8 in axialer Richtung
formschlüssig gegen Lösen arretierbar ist, indem
das Halteelement 10 durch eine radial nach innen gerichtete
Rastkraft FR radial in eine Haltenut 12 des
Steckerschaftes 8 einrastet.
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Wie
insbesondere anhand der 6 bis 8 erkennbar
ist, ist das Halteelement 10 in der Aufnahmeöffnung 4 derart
in axialer Richtung zwischen einem Fixierbereich (8)
und einem Rastbereich (7) bewegbar gelagert, dass beim
Einstecken des Steckerteils 6 durch Anlage des Steckerschaftes 8 das
Halteelement 10 zunächst in Steckrichtung (Pfeil 14)
aus dem Fixierbereich in den Rastbereich bewegt wird, in dem es
gemäß 7 zum Einrasten in die Haltenut 12 radial
nach außen beweglich bzw. spreizbar ist. Nach dem Einrasten
durch Bewegung des Halteelementes 10 radial nach innen werden
dann das Steckerteil 6 und das mit dem Steckerschaft 8 verrastete
Halteelement 10 gemeinsam in entgegengesetzter Richtung
(Löserichtung gemäß Pfeil 16)
zurück in den Fixierbereich bewegt (8), in dem
das Halteelement 10 gegen Radialbewegung kraft- und/oder
formschlüssig fixiert ist.
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Erfindungsgemäß ist
nun das Halteelement 10 zumindest im Betriebszustand mit
innerem Mediendruck mit einer zusätzlichen, radial nach
innen gerichteten Kraftkomponente Frad im
Sinne einer Kraftverstärkung der Rastkraft FR beaufschlagt.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wirkt dazu das Halteelement 10 derart über
eine konische, radial nach außen weisende Fläche 28 mit
einem Innenkonus 30 in dem Aufnahmeteil 2 zusammen,
dass bei Axialbewegung des Halteelementes 10 in Löserichtung 16 in
den Fixierbereich hinein die radiale Kraftkomponente Frad über
die zusammenwirkenden Konusflächen 28, 30 erzeugt
wird. Dabei kann zusätzlich auch anteilig die radiale Rastkraft
FR erzeugt werden. Vorzugsweise ist hierbei
das Halteelement 10 in Löserichtung 16 unmittelbar
mit einer federelastischen Axialkraft Fax beaufschlagt.
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Für
diese direkte Beaufschlagung des Halteelementes 10 mit
der Axialkraft Fax wird das Halteelement 10 vorzugsweise
unmittelbar von einem elastischen Federelement 18 beaufschlagt.
Wie bei den Ausführungen gemäß 1 bis 13 kann
das Federelement 18 als Axialfeder axial zwischen dem Halteelement 10 und
einem Widerlager 20 des Aufnahmeteils 2 angeordnet
sein. Für die Ausgestaltung des Widerlagers 20 gibt
es zahlreiche, grundsätzlich beliebige Möglichkeiten.
Gemäß 1 kann das Widerlager 20 durch
eine Art Feder- bzw. Sicherungsring gebildet sein, der in eine innere
Ringnut im unteren Endbereich der Aufnahmeöffnung 4 eingesetzt
ist. Gemäß 2b kann
es sich auch um einen radial nach innen ragenden Ringsteg einer
Einsatzhülse handeln. Gemäß 3 kann
ein Widerlagerelement auch über eine radiale Umbördelung 22 befestigt werden,
wobei die Umbördelung 22 mit einem geeigneten
Hilfswerkzeug 24 gebildet wird. Gemäß 6 bis 8 ist
das Widerlager 20 in Form eines Endringes von unten in
die Aufnahmeöffnung 4 des Aufnahmeteils 2 eingesetzt. Ähnliches
gilt auch für die Ausführung gemäß 9.
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Als
Axialfeder können beliebige geeignete Federelemente 18 verwendet
werden, beispielsweise Wellscheiben (Sinusfedern, einzeln oder als
Paket), Elastomerringe, Tellerfedern (einzeln oder als Paket), Schraubendruckfedern
oder auch Mehrfach-Tellerfedern. Wie in dem Diagramm gemäß 13 veranschaulicht
ist, sollte ein Federelement 18 mit möglichst
geringer Steigung bzw. flacher Kennlinie verwendet werden. Dies
bedeutet, dass mit steigendem Federweg s nur ein relativ geringer
Anstieg der Federkraft Fax auftritt. Dabei
kann in der Fixierposition eine Vorspannung Fv im
Bereich zwischen 0 und 50 N, und insbesondere um etwa 10 bis 20
N gewählt werden.
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Wie
beispielhaft in 4 und 5 veranschaulicht
ist, ist das Halteelement 10 im Wesentlichen ringförmig
ausgebildet, und es besteht in diesen Ausführungen aus
mehreren, beispielsweise zwei oder drei Ringsegmenten bzw. Ringsektoren.
Diese Einzelteile können miteinander verzahnt und/oder durch
einen separaten, nicht dargestellten Träger verbunden bzw.
geführt oder zentriert sein. Zudem können sie
zur zumindest anteiligen Erzeugung der radialen Rastkraft FR auch von einer Ringfeder umschlossen sein.
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Bei
der Ausführung gemäß 9 und 10 besteht
das Halteelement 10 aus einem an einer Umfangsstelle durchgehend
geschlitzten Ring, der hierdurch in radialer Richtung elastisch
ausgebildet ist, woraus zumindest anteilig die radiale Rastkraft
FR resultiert.
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Im
Falle der 1 bis 8 rastet
das Halteelement 10 mit einem wulstförmigen, ausgehend von
einer zylindrischen Innenfläche radial nach innen weisenden
Abschnitt 10a in die Haltenut 12 des Steckerschaftes 8 ein.
Dazu weist die Haltenut 12 eine korrespondierende, rillenartige
Ausgestaltung auf. Dabei kann der wulstförmige Abschnitt 10a im
Wesentlichen formschlüssig und axial und radial im Wesentlichen
spielfrei in die Haltenut 12 eingreifen. Alternativ ist
es auch möglich, in diesem Bereich den wulstförmigen
Abschnitt 10a mit geringerer Größe als die
Haltenut 12 auszubilden, so dass er die Haltenut 12 nicht
vollständig ausfüllt. Durch die erfindungsgemäße
radiale Kraftverstärkung wird dann aber der Steckerschaft 8 zusätzlich
im zylindrischen Anlagebereich des Halteelementes 10 beidseitig
neben der Haltenut 12 kraftschlüssig gehalten
(vgl. 1).
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Bei
der Ausführung gemäß 9 und 10 weist
das Halteelement 10 einen radial nach innen weisenden,
rechteckförmigen Abschnitt auf, der in eine rechteckförmige
Haltenut 12 einrastet.
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Bei
der Ausführung gemäß 14 und 15 ist
das Federelement 18 als ringförmige, das Halteelement 10 umfangsgemäß umschließende
und im Wesentlichen die radiale Rastkraft FR bewirkende Radialfeder
ausgebildet. Dabei wird die radial nach innen wirkende Rastkraft
FR anteilig über anliegende Konusflächen 26 des
Halteelementes 10 und des Aufnahmeteils 2 in die
Axialkraft Fax umgewandelt. Bei dieser Ausführung
wird vorteilhafterweise eine selbsttätige Sicherung des
Halteelementes 10 gegen Lösen von dem Aufnahmeteil 2 ohne
zusätzliche Haltemittel (Widerlager) erreicht.
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Bei
den Ausführungen gemäß 1 bis 8 ist
der Innenkonus 30 Bestandteil eines separaten, ringförmigen
Einsatzes 32, der in einen zylindrischen Innenraum des
Aufnahmeteils 2 eingesetzt ist. Dabei dient das Widerlager 20 auch
als Sicherung gegen Herausfallen des Einsatzes 32, und
zwar über das Halteelement 10 und das Federelement 18.
Bei der Ausführungsvariante gemäß 9 ist
der Innenkonus 30 unmittelbar in das Aufnahmeteil 2 eingeformt.
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Ergänzend
ist noch zu bemerken, dass insbesondere bei den Ausführungen
gemäß 1 bis 8 das Halteelement 10 in
der gesteckten Steckerposition in Löserichtung 16 grundsätzlich
noch weiter in Löserichtung 16 axial beweglich
wäre, so dass bei steigendem inneren Systemdruck sich innerhalb
des Fixierbereiches eine druckabhängige Fixierposition
einstellt, wobei die radiale Kraftkomponente Frad auch
eine entsprechend über die Konusflächen 28, 30 ansteigende
radiale Klemmkraft für den Steckerschaft 8 im
Sinne einer Kraftverstärkung bildet. Wie bei den Ausführungen
gemäß 9 und 14 dargestellt
ist, kann das Halteelement 10 aber auch ab einem bestimmten
Druck in einer bestimmten Fixierposition in Löserichtung 16 axial
an einem Endanschlag 33 innerhalb des Aufnahmeteils 2 zur
Anlage kommen.
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Das
Aufnahmeteil 2 ist bei allen dargestellten Ausführungen
als so genannte Überwurfschraube ausgeführt, die
mit einem Außengewinde in ein Innengewinde eines beliebigen
Gehäuseteils 34 einschraubbar ist. Hierzu wird
auf 14 verwiesen.
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Wie
sich weiterhin noch aus 6 bis 8 ergibt,
kann zwischen dem eingesteckten Steckerteil 6 und dem Aufnahmeteil 2 eine
Schmutzdichtung 36 vorgesehen sein. Dazu wird auch auf
die 9 und 14 verwiesen.
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Grundsätzlich
ist zu bemerken, dass als Umkehrprinzip auch eine Anordnung von
Halteelement, Federelement und Konus am Steckerteil 6 möglich wäre.
Ferner können Halteelement und Federelement auch einstückig
ausgeführt werden, wobei das Federelement auch aus Kunststoff
bestehen kann. Es kann sich auch um eine Metallfeder mit aus Kunststoff
umspritztem oder angespritztem Halteelement handeln. Halteelement
und Federelement können auf geeignete Weise zueinander
zentriert sein, um ein Verrutschen in radialer Richtung (Deaxieren)
des Halteelementes zu vermeiden.
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Die
bevorzugte Ausführung, bei der das Halteelement mit seinem
Außenkonus 28 in den Innenkonus 30 des
Aufnahmeteils 2 eingreift, führt durch die Beaufschlagung
mit der Axialkraft Fax ebenfalls zu dem
Vorteil einer selbsttätigen Zentrierung des Halteelementes.
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In 16 ist
noch eine weitere besondere Ausgestaltung des Halteelementes 10 anhand
eines noch nicht fertigen Zustandes als „Zwischenprodukt" veranschaulicht.
Das Halteelement 10 ist auch hier ringförmig und
mit mindestens zwei, wie dargestellt vier, einzelnen Ringsegmenten 10a ausgebildet. Hierbei
wird das Halteelement 10 mit seinen Ringsegmenten 10a zunächst
gemeinsam als einstückiges Formteil aus Kunststoff hergestellt,
wobei die Ringsegmente 10a noch über z. B. stegförmige
Sollbruchstellen 10b miteinander verbunden sind. Nach oder
während der Montage dieses Formteils durch Einsetzen in
das Aufnahmeteil 2 oder in einen nicht dargestellten, käfigartigen
Träger werden die Sollbruchstellen 10b zur Trennung
der Ringsegmente 10a zerstört (gecracked). Diese
Art der Herstellung führt zu einer vereinfachten Montage.
Die Ringsegmente 10a können hierbei ebenfalls – ähnlich
wie bei 14 und 15 – von
einem Federring umschlossen sein. Hierbei kann es sich um eine beliebige Rundfeder,
einen Drahtring, einen Federdraht, einen O-Ring oder einen Abschnitt
eines elastischen Schlauches handeln.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung
gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist die Erfindung
bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination
beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere
Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten
Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich
praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch
mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal
ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein
erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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