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Die
vorliegende Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 eine Steckkupplung für Druckmittel-Leitungen,
bestehend aus zwei Kupplungsteilen, und zwar aus einem Gehäuseteil und
einem Steckerteil, wobei das Steckerteil mit einem Steckerschaft
umfangsgemäß abgedichtet in eine Aufnahmeöffnung
des Gehäuseteils einsteckbar und über eine Verriegelungseinrichtung
gegen Lösen arretierbar ist, wobei die Verriegelungseinrichtung derart
ausgebildet ist, dass eine teilgesteckte Vorraststellung und eine
ganz gesteckte Vollraststellung gewährleistet sind, wobei
in der Vorraststellung eine unvollständige, eine Leckage
des Druckmittels ermöglichende Abdichtung des Steckerschaftes
in der Aufnahmeöffnung vorliegt, während in der
Vollraststellung eine vollständige Abdichtung gegeben ist, wobei
die Verriegelungseinrichtung einerseits aus einer radialen, von
einer Halteflanke begrenzten Rastausnehmung des einen Kupplungsteils
und andererseits aus einem Doppelrastelement des anderen Kupplungsteils
besteht, wobei das Doppelrastelement zwei radial federelastische
und derart axial hintereinander angeordnete Rastelemente aufweist, dass
die Halteflanke der Rastausnehmung in der Vorraststellung von dem
ersten Rastelement und in der Vollraststellung von dem zweiten Rastelement
hintergriffen wird.
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Derartige
Steckkupplungen werden insbesondere in Kraftfahrzeug-Bremssystemen,
hauptsächlich bei LKW-Luftdruckbremsanlagen, eingesetzt.
Hierbei besteht das Problem, dass in manchen Fällen, vor
allem bei ungünstigen Platzverhältnissen bzw.
Einbausituationen, vom Monteur beim Stecken nicht sorgfältig
genug auf ein korrektes, vollständiges Stecken geachtet
wird, so dass in der Praxis Prüfvorgänge eingeschaltet
werden müssen, um zu verhindern, dass beim Aufbau des vollen
Bremsdruckes die Steckkupplung plötzlich ungewollt getrennt
wird. Dieser Fall könnte beispielsweise auftreten, wenn
das Steckerteil über einen zur Abdichtung vorhandenen Dichtring
(O-Ring) kraftschlüssig gehalten, das Rastelement aber
noch nicht eingerastet ist.
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Steckkupplungen
der eingangs definierten, gattungsgemäßen Art
sind beispielsweise in den Veröffentlichungen
DE 196 21 535 A1 ,
EP 0 813 017 A2 und
EP 0 913 618 A1 beschrieben.
Bei jeder dieser bekannten Steckkupplungen ist zur Vermeidung der beschriebenen
Probleme schon im noch nicht ganz korrekt gesteckten Zustand der
Kupplungsteile eine „Vorrastung” gewährleistet,
die es verhindert, dass bei voller Druckbeaufschlagung die Kupplung
ganz getrennt wird. Dabei ist in dieser Vorraststellung eine Undichtigkeit
derart gewährleistet, dass dieser Zustand z. B. akustisch
durch ein Leckagegeräusch wahrnehmbar ist, ohne dass es
zu einem vollständigen, plötzlichen Druckabfall
durch vollständiges Trennen der Kupplungsteile kommen kann.
Die Kupplung kann dann bei Auftreten des Leckagegeräusches
weiter in die korrekt abgedichtete und arretierte „Vollraststellung” überführt
werden. Bei jeder dieser bekannten Steckkupplungen ist innerhalb
der Aufnahmeöffnung des Gehäuseteils ein Doppelrastelement
mit zwei axial mit Abstand hintereinander angeordneten Rastelementen
angeordnet. Der Steckerschaft weist eine als in axialer Richtung
gesehen sehr breite Ringnut ausgebildete, radiale Rastausnehmung
auf, die einseitig derart von einer Halteflanke begrenzt wird, dass
in der Vorraststellung zunächst nur das erste Rastelement
radial in die Rastausnehmung einrastet und dabei die Halteflanke so
hintergreift, dass der Steckerschaft gegen Lösen gesichert
ist. Durch fortgesetztes Einstecken des Steckerschaftes rastet dann
nachfolgend in der Vollraststellung auch das zweite Rastelement
radial in die Rastausnehmung ein, so dass dann die Halteflanke von
dem zweiten Rastelement hintergriffen wird. Das erste Rastelement
ist dann auch noch innerhalb der Rastausnehmung angeordnet, allerdings
in einem axial von der Halteflanke entfernten Bereich, so dass das
erste Rastelement in der Vollraststellung keine Haltefunktion mehr
hat. Diese bekannte Art von Steckkupplung hat sich im praktischen
Einsatz recht gut bewährt. Allerdings kann es beim Einstecken
des Steckerschaftes zu einem Verkippen relativ zur Achse der Aufnahmeöffnung
kommen, wodurch das Einstecken beeinträchtigt werden kann.
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Außerdem
sind auch andere, nicht gattungsgemäße Steckkupplungen
bekannt, die zwar auch für eine „Doppelrastung” bzw.
Zweifach-Rastung in einer Vorraststellung und einer Vollraststellung
ausgelegt sind, allerdings nach anderen Funktionsprinzipien.
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Beispielsweise
beschreibt die
EP 0
226 689 B1 eine Kupplungsvorrichtung, die nur ein einzelnes Rastelement
in Form eines Verriegelungsrings aufweist, der nach Art eines Drahtsprengrings
aus einem im Querschnitt kreisförmigen Federdraht gebogen
ist. In einer ersten Ausführungsform ist der Verriegelungsring
in einer Aussparung des Gehäuseteils, dort „Mutterstück” genannt,
angeordnet und wirkt für Vor- und Vollraststellung nacheinander
mit zwei separaten, ringnutförmigen Ausnehmungen des Steckerteils,
dort „Gegenstück” genannt, zusammen. In
einer zweiten Ausführungsform ist der Verriegelungsring
auf dem Stecker (Gegenstück) angeordnet und wirkt mit zwei
ringnutförmigen Aussparungen im Gehäuseteil (Mutterstück)
zusammen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Steckkupplung
der speziellen gattungsgemäßen Art bezüglich
der Gebrauchseigenschaften weiter zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird
dies gemäß dem Anspruch 1 dadurch erreicht, dass
innerhalb der Rastausnehmung in einem Bereich, der in der Vollraststellung
axial zwischen den zwei Rastelementen liegt, radial vorstehende
Stützmittel angeordnet sind. Diese Stützmittel
bewirken gerade auch im Bereich der axial sehr breiten Rastausnehmung
eine verbesserte Führung des Steckerschaftes innerhalb
der Aufnahmeöffnung zur Reduzierung eines möglichen Kippwinkels
zwischen der Steckerachse und der Öffnungsachse.
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In
zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung sind
die Stützmittel und das erste Rastelement in Anpassung
aneinander derart ausgebildet, dass durch ihre Relativbewegung beim Überführen
von der Vorraststellung in die Vollraststellung das erste Rastelement
zwangsweise gegen seine radiale Federkraft radial und axial über
den Bereich der Stützmittel hinweg bewegt wird. Da somit
das erste Rastelement selbsttätig radial verdrängt
wird, ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass die Stützmittel
mit ihrem dem Doppelrastelement radial zugewandten Stützbereich
zumindest im umfänglichen Eingriffsbereich der Rastelemente
derart um einen radialen Versatz gegenüber der Halteflanke
der Rastausnehmung versetzt sind, dass während der Einsteckbewegung beim Überführen
zwischen Vor- und Vollraststellung zwischen dem ersten Rastelement
und der Halteflanke stets eine radiale Überdeckung gewährleistet bleibt.
Dadurch wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass beim Überführen
des Steckerteils von der Vorraststellung in die Vollraststellung
das erste Rastelement nicht so weit radial aus der Rastausnehmung bewegt
wird, dass im Falle einer eventuellen unabsichtlichen Freigabe des
Steckerteils auf Grund einer insbesondere druckbedingten Beschleunigung
und einer schnellen Bewegung in Löserichtung das erste Rastelement
so schnell nicht wieder radial in der Vorraststellung einrasten
könnte. Der Stecker würde dann praktisch über
die Vorraststellung „hinausschießen” und
sich vollständig aus dem Gehäuseteil lösen. Im
Gegensatz dazu wird durch die bevorzugte Ausgestaltung erreicht,
dass das erste Rastelement beim Überführen von
der Vorraststellung in die Vollraststellung zwar radial in Richtung
aus der Rastausnehmung hinaus, dabei aber nicht so weit radial bewegt wird,
wie beim anfänglichen Einstecken des Steckerteils bis zum
Hinterrasten der Halteflanke der Rastausnehmung. Deshalb besteht
auch während des Überführens aus der
Vorraststellung in die Vollraststellung stets eine zumindest geringfügige
radiale Flächenüberdeckung zwischen dem ersten
Rastelement und der Halteflanke der Rastausnehmung. Daraus resultiert
eine hohe Sicherheit gegen vollständiges Lösen,
auch wenn bei schon vorhandenem Druckmittel-Systemdruck das Steckerteil
beim Steckvorgang dann losgelassen werden sollte, wenn das zweite
Rastelement noch nicht die Raststufe hinterrastet hat; in diesem
Fall würde der Stecker jedenfalls durch den aus dem bevorzugten
Versatz resultierenden Überdeckungsbereich zwischen dem
ersten Rastelement und der Halteflanke gehalten („gefangen”)
werden.
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Im
Rahmen der Erfindung sind hinsichtlich der Anordnung des Doppelrastelementes
beide Ausführungsvarianten möglich, wie sie bezüglich
des einzelnen Rastelementes auch in dem Dokument
EP 0 226 689 B1 enthalten
sind. So kann das Doppelrastelement wahlweise innerhalb der Aufnahmeöffnung des
Gehäuseteils oder am Steckerschaft gelagert sein. Bei der
ersten Variante mit innerhalb der Aufnahmeöffnung gelagertem
Doppelrastelement ist die Rastausnehmung mit den erfindungsgemäßen
Stützmitteln am Steckerschaft gebildet. Bei der alternativen
Ausbildung mit am Steckerschaft gelagertem Doppelrastelement sind
die Rastausnehmung und die Stützmittel innerhalb der Aufnahmeöffnung
des Gehäuseteils gebildet.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen sowie in der folgenden Beschreibung enthalten.
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Anhand
von in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen
und bestimmten Ausführungsvarianten soll im Folgenden die
Erfindung genauer erläutert werden. Dabei zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Steckkupplung mit axial geschnittener Darstellung des Gehäuseteils
und nicht geschnittener Ansicht des Steckerteils in einer Stellung beim
Einstecken vor Erreichen der Vorraststellung,
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2 eine
Ansicht analog zu 1 in der Vorraststellung, wobei
nur ein Teil des Gehäuseteils dargestellt ist,
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3 eine
Ansicht wie in 2 in einer Zwischenstellung
beim Überführen von der Vorraststellung zur Vollraststellung,
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4 eine
weitere Darstellung analog zu 2 und 3 in
der Vollraststellung,
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5 u. 6 zur
Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung gegenüberstellende
Darstellungen einerseits einer aus dem Stand der Technik bekannten,
gattungsgemäßen Steckkupplung (5)
und andererseits einer erfindungsgemäßen Steckkupplung
(6),
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7 eine
alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Steckkupplung im Halbaxialschnitt des Gehäuseteils und
nicht geschnittener Halbansicht des Steckerteils in der Vorraststellung,
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8 die
Steckkupplung nach 7 in der Vollraststellung und
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9 eine
Ausführungsvariante zu 7 und 8 in
der Vollraststellung.
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In
den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets
mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der
Regel auch jeweils nur einmal beschrieben.
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Eine
erfindungsgemäße Steckkupplung 1 besteht
aus zwei Kupplungsteilen, und zwar aus einem Gehäuseteil 2 und
einem Steckerteil 4. Das Steckerteil 4 ist mit
einem Steckerschaft 6 in eine Aufnahmeöffnung 8 des
Gehäuseteils 2 einsteckbar und hierbei über
mindestens einen Umfangs-Dichtring 10 gegen die Aufnahmeöffnung 8 abgedichtet
sowie über eine Verriegelungseinrichtung 12 gegen
Lösen arretierbar.
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Die
Verriegelungseinrichtung 12 ist derart ausgebildet, dass
einerseits eine teilgesteckte Vorraststellung (s. 2 und 7)
und andererseits eine ganz gesteckte Vollraststellung gewährleistet sind
(s. 4, 8 und 9). In der
bereits gegen Lösen formschlüssig arretierten
Vorraststellung liegt eine derart unvollständige Abdichtung des
Steckerschaftes 6 in der Aufnahmeöffnung 8 vor,
dass im Falle einer Druckbeaufschlagung mit einem Druckmedium ein
Signal, insbesondere ein akustisch wahrnehmbares Leckagegeräusch,
erzeugt wird. In der Vollraststellung liegt demgegenüber
eine vollständige, druckdichte Abdichtung vor. Bei der
unvollständigen Abdichtung in der Vorraststellung handelt es
sich um eine definiert begrenzte Undichtigkeit, indem durch eine
bestimmte Anordnung des Dichtrings 10 zwischen dem Gehäuseteil 2 und
dem Steckerteil 4 bzw. dem Steckerschaft 6 ein
Leckagepfad 14 bzw. Drosselspalt gebildet ist, wodurch
das Druckmedium, insbesondere Druckluft, dosiert ausströmen
und dabei das Leckagegeräusch insbesondere als Pfeifen, Zischen
oder dergleichen erzeugen kann. Dies kann dann als Signal dafür
gewertet werden, dass noch nicht die korrekt gesteckte Vollraststellung
erreicht ist, so dass in diesem Fall ausgehend von der Vorraststellung
der Steckerschaft 6 durch weitergehendes Stecken in die
Vollraststellung überführt werden kann.
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Konstruktiv
besteht dazu die Verriegelungseinrichtung 12 einerseits
aus einer nutförmigen, radialen Rastausnehmung 16 des
einen Kupplungsteils 2 oder 4 und andererseits
aus einem Doppelrastelement 18 des anderen Kupplungsteils 4 oder 2.
Das Doppelrastelement 18 weist zwei einzelne, radial federelastische
und derart axial mit Abstand hintereinander angeordnete Rastelemente 20 und 22 auf, dass
beim Einstecken des Steckerschaftes 6 in die Aufnahmeöffnung 8 zunächst
in der Vorraststellung das erste Rastelement 20 durch radiale
Bewegung und durch seine Federkraft radial in die Rastausnehmung 16 einrastet
und dabei eine quer, insbesondere senkrecht zur Längsachse
ausgerichtete Halteflanke 24 formschlüssig hintergreift.
Bei fortgesetztem Einstecken in Pfeilrichtung 26 wird das
erste Rastelement 20 in der Rastausnehmung 16 axial
von der Halteflanke 24 entfernt, bis anschließend
in der Vollraststellung das zweite Rastelement 22 gleichartig durch
radiale Bewegung und durch seine Federkraft in die Rastausnehmung 16 einrastet
und die Halteflanke 24 formschlüssig hintergreift.
Dies lässt sich insbesondere anhand der beiden Stellungen
in 2 und 4 sowie in 7 und 8 nachvollziehen.
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Erfindungsgemäß ist
nun vorgesehen, dass innerhalb der Rastausnehmung 16 in
einem Bereich, der in der Vollraststellung (4, 8 und 9) axial
zwischen den zwei Rastelementen 20 und 22 liegt,
radial vorstehende Stützmittel 30 zur Abstützung
des Steckerschaftes 6 gegen Kippbewegungen bezüglich
seiner Längsachse 32 relativ zur Längsachse 34 der
Aufnahmeöffnung 8 angeordnet sind.
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Zur
weitergehenden Erläuterung wird auf die 5 und 6 verwiesen.
In 5 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte,
gattungsgemäße Steckkupplung veranschaulicht,
wobei die den übrigen Darstellungen der erfindungsgemäßen
Steckkupplung entsprechenden Bestandteile jeweils mit den gleichen,
aber mit dem Buchstaben „a” ergänzten
Bezugszeichen versehen wurden. Es ist eine Stellung des Steckerschaftes 6a dargestellt,
in der auf Grund der großen axialen Breite der Rastausnehmung 16a ein
großer Schwenkwinkelbereich α1 der Steckerachse 32a relativ
zur Öffnungsachse 34a möglich ist. Dieser
Winkel α1 kann beispielsweise bis zu 5° betragen.
Wie sich aus 6 ergibt, wird durch die erfindungsgemäßen
Stützmittel 30 eine deutliche Reduzierung des
möglichen Kippwinkels α2 erreicht. Konkret kann
die Reduzierung etwa 50% betragen, d. h. der Winkel α2
liegt in der Größenordnung zwischen 2, 5° und
3°.
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In
bevorzugter Ausgestaltung sind die Stützmittel 30 von
einem umfangsgemäß durchlaufenden, ringstegförmigen
oder wulstartigen Stützelement 36 gebildet. Alternativ
dazu ist es in einer nicht dargestellten Ausführung ebenfalls
möglich, als Stützmittel 30 mehrere über
den Umfang insbesondere radialsymmetrisch verteilt angeordnete Stützelemente
vorzusehen, z. B. in Form von kreisförmigen Erhebungen,
Noppen, Zähnen oder dergleichen.
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Die
Stützmittel 30 und das erste Rastelement 20 sind
dabei in Anpassung aneinander derart ausgebildet, dass durch ihre
Relativbewegung beim Überführen des Steckerschaftes 6 von
der Vorraststellung in die Vollraststellung das erste Rastelement 20 zwangsweise
gegen seine radiale Federkraft radial und axial über die
Stützmittel 30 hinweg bewegt wird. In der dargestellten
Ausführung ist dazu das Stützelement 36 als
Ringwulst mit einer in axialer Richtung konvex gekrümmten
Fläche ausgebildet, so dass bei der Relativbewegung des
Steckerschaftes 6 das erste Rastelement 20 über
diese konvexe Oberfläche hinweg automatisch radial gegen
seine Federkraft verdrängt wird und dann wieder durch seine
Federkraft radial nach innen zurückfedert.
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In
weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung sind die Stützmittel 30 mit
ihrem dem Doppelrastelement 18 radial zugewandten Stützbereich – zumindest
im umfänglichen Eingriffsbereich der Rastelemente 20, 22 – derart
um einen radialen Versatz X gegenüber der entsprechenden
Begrenzungskante der Halteflanke 24 der Rastausnehmung 16 versetzt, dass
während der Einsteckbewegung beim Überführen
zwischen Vorraststellung und Vollraststellung zwischen dem ersten
Rastelement 20 und der Halteflanke 24 stets eine
radiale Überdeckung gewährleistet bleibt. Dieser
radiale Versatz X ist in den Zeichnungen stark überhöht
veranschaulicht. Insofern sind die Zeichnungen nicht maßstäblich
zu verstehen, sondern der Versatz X ist in Wirklichkeit sehr viel
kleiner. Bezogen auf die radiale Breite der Halteflanke 24 bzw.
bezogen auf die radiale Tiefe der Rastausnehmung 16 sollte
der Versatz X etwa im Bereich von 15% bis maximal 50% liegen. Beispielsweise
kann bei einer bestimmten Ausführung die Halteflanke 24 einen äußeren
Durchmesser von 14,6 mm und einen inneren Durchmesser von 12,5 mm aufweisen.
Daraus resultiert eine radiale Breite von 1,05 mm. Hierbei kann
der Versatz X beispielsweise 0,2 mm bis 0,5 mm betragen. Diese Werte
sind lediglich beispielhaft zu verstehen und beschränken
die Erfindung nicht.
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In
der in 9 veranschaulichten Ausführungsvariante
bilden die Stützmittel 30 eine zusätzliche,
zweite Halteflanke 38, die in der Vollraststellung von
dem ersten Rastelement 20 hintergriffen wird. Bei dieser
Ausführung hat folglich das erste Rastelement 20 auch
in der Vollraststellung eine Haltefunktion zusätzlich zu
dem zweiten, die Halteflanke 24 hintergreifenden Rastelement 22.
Das Vorsehen einer gleichartigen zweiten Halteflanke im Bereich
der Stützmittel 30 ist natürlich analog
auch bei der Ausführung gemäß 1 bis 4 möglich.
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Bei
der ersten Ausführung gemäß 1 bis 4 und 6 ist
das Doppelrastelement 18 innerhalb der Aufnahmeöffnung 8 des
Gehäuseteils 2 gelagert, während die
Rastausnehmung 16 mit den Stützmitteln 30 am
Steckerschaft 6 gebildet ist.
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Als
eine Art von „kinematischer Umkehr” ist in der
Ausführung gemäß 7 bis 9 das
Doppelrastelement 18 am Steckerschaft 6 gelagert,
während die Rastausnehmung 16 mit den Stützmitteln 30 in
der Aufnahmeöffnung 8 des Gehäuseteils 2 gebildet
ist.
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Wie
sich weiterhin aus 1 bis 4 ergibt,
können die Rastelemente 20, 22 des Doppelrastelementes 18 mit
Vorteil in einem gemeinsamen käfigartigen Trägerelement 40 gelagert
sein. Das Trägerelement 40 besteht vorzugsweise
aus Kunststoff.
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Jedes
Rastelement 20, 22 ist bevorzugt als elastische
Federklammer insbesondere aus Federstahlblech mit zwei im Wesentlichen
kreisbogenförmigen Federarmen ausgebildet.
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Wie
sich noch insbesondere aus 1 ergibt,
besteht das Gehäuseteil 2 bevorzugt derart aus (mindestens)
zwei lösbar miteinander verbundenen Teilen, und zwar aus
einem Basisteil 42 und einem in eine Öffnung des
Basisteils 42 eingesetzten, im Wesentlichen hohlzylindrischen
Einsatzteil 44, dass das verrastete Steckerteil 4 durch
eine Demontage des Einsatzteils 44 lösbar ist.
Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, wenn das Einsatzteil 44 als
Einschraubteil ausgebildet und mit einem Außengewinde in
ein Innengewinde der Öffnung des Basisteils 42 eingeschraubt
ist.
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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 unabhängigen Anspruch
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 unabhängigen Anspruchs weggelassen bzw. durch mindestens
ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt
werden kann. Insofern sind die Ansprüche 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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- - DE 19621535
A1 [0003]
- - EP 0813017 A2 [0003]
- - EP 0913618 A1 [0003]
- - EP 0226689 B1 [0005, 0009]