TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine elektrische Kupplung des in dem Oberbegriff
von Anspruch 1 und der DE-C-42 02 849 dargelegten Typs. Diese werden
in Fahrzeugen vorzugsweise dazu verwendet, Leitungen, die zwischen dem
Motorraum und dem Fahrgastraum durch eine Öffnung in der
Karosseriewand verlaufen, elektrisch und mechanisch zu verbinden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Nach dem Stand der Technik sind zu diesem Zweck flexible Rohre
verwendet worden, die in der Wandöffnung der Karosserie angeordnet werden
und durch welche die Leitungen von dem Fahrgastraum geführt sind. Die
miteinander in Eingriff tretenden Kupplungsteile sind in dem Motorraum
und damit tatsächlich in einem Bereich des Fahrzeugs angeordnet, der
nicht leicht zugänglich ist. Eine Sicht zum Kuppeln der beiden Teile ist
stark beschränkt. Es ist eine schwierige und aufwendige Vorgehensweise,
die beiden Kupplungsteile zusammen zu bringen, und aufgrund der
beeinträchtigten Sicht ist es noch schwieriger, die Kupplungsteile beim
Kuppeln zu zentrieren. Es besteht die Gefahr, daß ein Kupplungsteil in den
Fahrgastraum zurückgedrückt wird, wenn diese ineinander eingesetzt
werden.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kupplung des in dem
Oberbegriff von Anspruch 1 dargelegten Typs zu entwickeln, dessen beide
Kupplungsteile schnell und zuverlässig ineinander eingesetzt werden
können. Erfindungsgemäß wird dies durch die in dem kennzeichnenden
Abschnitt von Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen erreicht, die die
folgende spezielle Bedeutung aufweisen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß ist das Gehäuse des ersten Kupplungsteiles in der
Wandöffnung auf eine stationäre Art und Weise angeordnet, wobei es aus
diesem Grunde nachfolgend mit "stationäres Gehäuse" abgekürzt wird.
Das Gehäuse des anderen Kupplungsteiles ist lose und wird nach der
Befestigung des stationären Gehäuses in dieses eingesetzt und somit
nachfolgend als "Einsetzgehäuse" abgekürzt. Erfindungsgemäß weist das
stationäre Gehäuse einen axialen Mantel auf, der zumindest bereichsweise
das Feld umfaßt, das dort für Kontaktteile angeordnet ist, die mit
elektrischen Leitungen verbunden sind, was nachfolgend als "Kammerfeld"
abgekürzt ist. Im Falle der Befestigung liegt dieser Mantel an der Innenwand
der Wandöffnung. Auslegerfedern mit radialen Schnappvorsprüngen, die
mit der Wandöffnung in Eingriff stehen, sind in diesem Mantel integriert,
während in dem Befestigungsfalle axiale Anschläge an dem stationären
Gehäuse an der Innenfläche der Wand vorgesehen sind. Durch dieses
Mittel wird die Position des stationären Gehäuses sowohl axial als auch
radial bestimmt.
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Der Kupplungsvorgang wird entscheidend durch eine Mantelverlängerung
erleichtert, die aus dem an der Wand fixierten stationären Gehäuse
vorragt. Das Einsetzgehäuse weist einen Kragen auf, der das Kammerfeld
dort umgibt. Bei dem Kupplungsvorgang wird das Einsetzgehäuse anfänglich
radial bezüglich des statischen stationären Gehäuses bewegt, bis sein
Kragen an die Mantelverlängerung anstößt. Damit ist anschließend
definitiv eine axiale Ausrichtung der beiden Gehäuse vorhanden, die dann
eine axiale Einsetzbewegung der Kupplungsteile ohne Probleme zuläßt. Die
Mantelverlängerung wirkt daher als eine Führungsfläche für das
Einsetzgehäuse. Erfindungsgemäß findet eine kombinierte radiale/axiale
Kupplungsbewegung statt. Der Mantel mit seiner Verlängerung einerseits
und dem Kragen andererseits gelangt schließlich in axial offene Spalte
und/oder Kanäle, die in den beiden Gehäusen wechselseitig vorgesehen
sind. Erfindungsgemäß ist der Kupplungsvorgang sehr einfach. Er kann
genau und schnell und im Grunde genommen "mit geschlossenen Augen"
ausgeführt werden.
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Ferner wird die Fixierungsposition des stationären Gehäuses in der
Wandöffnung sichergestellt. Dies läßt sich darauf zurückführen, daß der Kragen
von dem Einsetzgehäuse zumindest hinter eine Auslegerfeder gelangt, die
in dem Mantel des stationären Gehäuses angeordnet ist und dieses
aussteift. Dies bedeutet, daß die Auslegerfeder nicht mehr elastisch verformt
werden kann, und somit ist ein Ausrücken ihres Schnappvorsprunges, der
mit der Wandöffnung in Eingriff steht, grundsätzlich ausgeschlossen.
ZEICHNUNGSKURZBESCHREIBUNG
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Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung sind aus den
Unteransprüchen, der Beschreibung und den angefügten Zeichnungen ersichtlich.
Die Erfindung wird nachfolgend nur beispielhaft anhand einer
Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben, in welchen:
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Fig. 1 eine Draufsicht auf das stationäre Gehäuse des einen
Kupplungsteiles gemäß der Erfindung zeigt,
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Fig. 2 und 3 Seitenansichten des stationären Gehäuses unter einem
rechten Winkel zueinander in der Richtung der Pfeile II und
III von Fig. 1 zeigen,
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Fig. 4 einen Schnitt durch das stationäre Gehäuse entlang der
versetzten gestrichelten Linie IV-IV von Fig. 1 zeigt.
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In einer Fig. 4 entsprechenden Ansicht zeigt Fig. 5 eine Draufsicht auf das
komplementäre Einsetzgehäuse des anderen Kupplungsteiles.
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Analog zu den Fig. 2 und 3 zeigen die Fig. 6 und 7 zwei Seitenansichten
des Einsetzgehäuses in der Betrachtungsrichtung der Pfeile VI und VII
von Fig. 5.
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Analog zu Fig. 4 zeigt Fig. 8 einen Schnitt durch das Einsetzgehäuse
entlang der Linie VIII-VIII von Fig. 5.
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In einem Schnitt entsprechend zu Fig. 4 bzw. Fig. 8 zeigt Fig. 9
Bruchstücke der beiden Kupplungsteile im Verlaufe ihres Kupplungsvorgangs.
Ähnlich zu Fig. 9 zeigt Fig. 10 Teile der beiden Kupplungsteile, nachdem
eine Kupplung fertiggestellt worden ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Wie Fig. 9 zu entnehmen ist, umfaßt die elektrische Kupplung gemäß der
Erfindung zwei Kupplungsteile 10, 20. Die beiden Kupplungsteile
umfassen jeweils ein Gehäuse 11, 21, deren Ausgestaltung in den verschiedenen
Ansichten der Fig. 1 bis 4 einerseits und den Fig. 5 bis 8 andererseits
gezeigt ist. Beide Gehäuse 11, 21 umfassen ein Zentralfeld 12 und/oder 22
mit einer Anordnung paralleler Kammern 13 und/oder 23, die jeweils
einander komplementäre Kontaktteile 14 und/oder 24 aufnehmen und diese
auf eine axial befestigte Art und Weise positionieren, wie in Fig. 9 gezeigt
ist. Die einzelnen Kontaktteile 14, 24 sind jeweils mit elektrischen
Leitungen 15, 25 verbunden, die von den einander gegenüberliegenden Enden
der beiden Gehäuse 11, 21 verlaufen. Wie bereits eingangs erwähnt,
werden diese Felder 12, 22 nachfolgend als "Kammerfelder" bezeichnet. Das
eine Kontaktteil 14 ist beispielsweise ein Sockel, während das andere
Kontaktteil 24 durch einen Verbinder gebildet wird.
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Derartige Kupplungsteile 10, 20 werden normalerweise axial ineinander
eingesetzt, wie in Fig. 9 durch den Pfeil 52 gezeigt ist. Bei der Erfindung
stellt diese axiale Richtung 52 jedoch nur die letzte Phase des
Kupplungsvorganges dar, dessen vollständige Bewegungsfolge durch einen Pfeil 30 in
Fig. 9 gezeigt ist. Diese Gesamtbewegung 30 kann in zwei
Bewegungsphasen 31, 32 unterteilt werden, zu welchen abgesehen von der axialen
Einsetzbewegung 32, die durch einen Pfeil 32 markiert ist, eine
vorausgehende radiale Ausrichtungsbewegung 31 gehört, die durch Anschläge
bestimmt ist und auch durch einen Pfeil in Fig. 9 markiert ist. Zu diesem
Zweck besitzen die beiden Gehäuse 11, 21 einen speziellen Aufbau.
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Der Zweck der Kupplung, die die beiden Kupplungsteile 10, 20 umfaßt,
besteht darin, zwei Kammern 41, 42, die voneinander durch eine Wand 40
getrennt sind, über eine Wandöffnung 43 mit elektrischen Leitungen 15,
25 zu verbinden. Bei einer gezeigten Ausführungsform sind dies Leitungen
15, 25 eines Fahrzeugs, die zwischen einem Fahrgastraum 41 und einem
Motorraum 42 durch eine Wandöffnung 43 einer Karosserie 40 gelegt
sind. In diesem Fall besteht die Karosseriewand 40 aus Blech und ist
daher in ihrer Wandöffnung 43 durch eine röhrenförmige Schulter 44
abgegrenzt, die durch das Blech ausgebildet ist. Das eine Gehäuse 11 ist an
dieser Karosseriewand 40 befestigt, wobei aus diesem Grunde dieses
Gehäuse 11 auch das "stationäre Gehäuse" ist, wie bereits erwähnt wurde.
Demgemäß ist das andere Gehäuse 21 das eingangs erwähnte
"Einsetzgehäuse", das mit dem statischen stationären Gehäuse 11 mittels der
zweiphasigen Bewegung 30 gekuppelt wird, wie oben beschrieben wird.
Die Einsetzrichtung, die durch den Pfeil 52 markiert ist, ist nachfolgend
als "axiale Richtung" bezeichnet und kommt rechtwinklig zu der
Zeichnungsebene in den Draufsichten der Fig. 1 und/oder 5 der beiden
Gehäuse 11 und/oder 21 zu liegen.
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Das in den Fig. 1 bis 4 in verschiedenen Ansichten und Schnitten gezeigte
stationäre Gehäuse 11, das eingangs erwähnt wurde, umfaßt einen
Mantel 16, der in der axialen Richtung verläuft und das Zentralkammerfeld 12
des stationären Gehäuses 11 auf allen Seiten umgibt, wie am besten in
Fig. 1 gesehen werden kann. In diesem Fall weist der Mantel 16 daher in
der Tat eine Hülsenform, aber, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, mit
verschiedenen axialen Höhen 33 und/oder 34 auf, die dadurch erreicht
werden, daß bereichsweise der Mantel 16 eine Verlängerung aufweist, die
sich um die Höhe 35 erstreckt und nachfolgend als "Mantelverlängerung"
bezeichnet ist. Diese Mantelverlängerung 36 ist in den Fig. 1 bis 3 durch
gestrichelte Linien dargestellt. Der Mantel 16 weist eine abgerundete
rechtwinklige Kontur auf, und die Mantelverlängerung 36 ist, wie in Fig. 1
gezeigt ist, in einem Eckbereich 37 des stationären Gehäuses 11
angeordnet. Zwischen dem Kammerfeld 12 und dem Mantel 16 und/oder seiner
Mantelverlängerung 36 ist ein Spalt 17 angeordnet, der in diesem Fall
ringförmig geschlossen und axial offen ist.
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Ein weiteres spezielles Merkmal des stationären Gehäuses 11 liegt in der
Tatsache, daß Auslegerfedern 18, 18', die auswärts zeigende radiale
Schnappvorsprünge 19, 19' aufweisen, in dem Mantel 16 integriert sind.
In dem Falle der Befestigung gemäß Fig. 9 treten die Schnappvorsprünge
19' mit der Wandöffnung an dem Ende der rohrförmigen Rohrschulter 44
in Eingriff, während ein Teilstück des Mantels 16 mit seiner
Umfangsfläche an der Innenfläche der Wandöffnung 43 zu liegen kommt. In dem
Falle der Befestigung gemäß Fig. 9 kommen axiale Anschläge 38, die an
dem Gehäuse vorgesehen sind, an der Innenfläche 45 der Karosseriewand
40 zu liegen. Die Position der Karosseriewand bezüglich des stationären
Gehäuses 11 ist in den Fig. 1 bis 4 auch mit gestrichelten Linien gezeigt.
Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, entstehen die axialen Anschläge 38 mittels
gegenüberliegender, mit Schultern versehener Stufen in dem stationären
Gehäuse 11. In den Stufenflächen 38 sind Federelemente 39 integriert,
die, wie am besten dem teilweisen Schnitt in Fig. 2 zu entnehmen ist, an
die Schnappvorsprünge 19, 19' der Auslegerfeder 18, 18' gerichtet sind.
Diese Federelemente 39 sind dazu bestimmt, Toleranzen der Blechdicken
und/oder der ringförmigen Schulter 44 auszugleichen und
sicherzustellen, daß die Karosseriewand 40 unter Vorspannung zwischen den
Schnappvorsprüngen 19, 19' einerseits und den axialen Anschlägen 38
andererseits geklemmt ist.
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An Stellen des Mantels 16 mit verschiedenen axialen Höhen 33, 34 um
seinen Umfang herum ist dieses mit Unterbrechungen 46 versehen, die in
Fig. 2 gezeigt sind, und die an diesem Punkt die Auslegerfedern 18
praktisch aus einem Teilstück des Mantels 16 herstellen. Dies bedeutet, daß
die Auslegerfeder 18 bei dem Befestigungsprozeß des Gehäuses 11 in der
Wandöffnung 43 solange elastisch gebogen werden kann, bis, wie bereits
erwähnt ist, sein Schnappvorsprung 19 mit der Wandöffnung 43 in
Eingriff tritt. Die radial einwärts gerichtete Bewegung der Auslegerfeder 18,
die durch einen gekrümmten Pfeil 47 in Fig. 4 gezeigt ist, ist dafür
erforderlich. Dasselbe gilt auch für die Auslegerfeder 18', wenngleich diese
auch anders ausgebildet ist, wie nachfolgend erklärt wird.
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Wie am besten in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Auslegerfeder 18' in dem
Bereich der Mantelverlängerung 36 angeordnet. Dies kommt daher, daß zwei
Schlitze 48, die um einen Querabstand beabstandet verlaufen, in den
Mantel 16 geschnitten werden, so daß diese Auslegerfeder 18' aus dem
dazwischenliegenden Mantelstück gebildet wird. Aus Fig. 2 ist auch
ersichtlich, daß das äußere axiale Blattende 49 wiederum in den
Außenbereich der Mantelverlängerung 36 übergeht und daher in diesem Ausmaß
in einem Stück ausgebildet ist. Während die Auslegerfeder 18 ähnlich
eines einseitig gespannten Biegearmes verformt wird, wenn das Gehäuse 11
an der Karosseriewand 40 befestigt wird, verformt sich die Auslegerfeder
18' ähnlich eines zweiseitig gespannten Federträgers.
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In den oben erwähnten Ansichten und Schnitten zeigen die Fig. 5 bis 8
das zugehörige Einsetzgehäuse 21 des anderen Kupplungsteiles 20 von
Fig. 9. Das Einsetzgehäuse 20 umfaßt einen mit einer Schulter
ausgebildeten Kragen 26, der das Kammerfeld 22 dort ringförmig umgibt. Dieser
Kragen 26 wird von einem ringförmigen Kanal 27 umgeben, wie am besten
in den Fig. 5 und 8 gezeigt ist. Der Kragen 26 muß in dem gesamten
ringförmigen Bereich keine konsistente axiale Höhe aufweisen. Vielmehr kann,
wie in Fig. 7 gezeigt ist, der Kragenrand 28 auf eine gekrümmte Art und
Weise verlaufen und daher in ringförmigen Zonen eine differierende axiale
Höhe 29 besitzen.
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Fig. 9 zeigt eine Zwischenphase des Kupplungsvorganges der beiden Teile
10, 20. Wie bereits erwähnt ist, ragt, wenn ein Kupplungsteil 10 mit
seinem stationären Gehäuse 11 an der Karosseriewand 40 auf eine
stationäre Art und Weise befestigt ist, was in der Regel von dem Fahrgastraum 41
erfolgt, das stationäre Gehäuse 11 niemals, wie in Fig. 9 gezeigt ist, mit
einem wesentlichen Teil seines Mantels 16 in den Motorraum 42. In jedem
Falle befindet sich seine Mantelverlängerung 36 in dem Motorraum 42.
Wie bereits erwähnt ist, muß bei dem Kupplungsvorgang nur das lose
Kupplungsteil 20 mit einem Einsetzgehäuse 21 gehandhabt werden und
zwar tatsächlich in dem Sinne der speziellen Kombinationsbewegung 30,
die bereits worden ist und nachstehend ausgeführt wird.
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In der Praxis kann das stationäre Gehäuse 11, das in dem Motorraum 42
befestigt ist, nur von der Seite her und tatsächlich nur in der Richtung
gesehen werden, die durch Pfeil 50 in Fig. 9 angezeigt ist. Aufgrund
weiterer Komponenten in dem Motorraum 42 ist das befestigte stationäre
Gehäuse 11 sowohl unzugänglich als auch kann es von seiner Vorderseite,
d. h.
in der axialen Richtung 52, die durch Pfeil 52 angegeben ist, nicht
eingesehen werden. Nur die eine schmale axiale Zone 53 vor dem
befestigten Kupplungsteil 10 ist zugänglich, und diese ist nur von der radialen
Richtung 50 her erreichbar. Das Einsetzgehäuse 21, das mit seinen
Leitungen 25 verbunden ist, ist anfänglich mit einem erheblichen Abstand
von dem befestigten stationären Gehäuse 11, nämlich etwa an dem
Startpunkt 51, der in Fig. 9 betont ist, in seitlicher Stellung angeordnet.
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Die erste Bewegungsphase der kombinierten Kupplungsbewegung 30, in
Fig. 9 radial, erfolgt zuerst und sie endet, wenn das Einsetzgehäuse 21 mit
seinem Kragen 26 an der Innenfläche der Mantelverlängerung 36 des
statischen stationären Gehäuses 11 in der Richtung des Pfeiles 31 für radiale
Bewegung anstößt. Diese Grenzposition 20' des Kupplungsteiles ist in Fig.
9 in gestrichelten Linien verdeutlicht. Wenn diese Stopposition 20' erreicht
wird, liegt eine axiale Ausrichtung des Kragens vor, wobei anschließend
die Position 26' mit dem ringförmigen Spalt 17 des stationären Gehäuses
11 angenommen wird. Anschließend folgt dann die zweite
Bewegungsphase der kombinierten Kupplungsbewegung 30, die durch den axialen Pfeil
32 von Fig. 9 gezeigt ist, und welche praktisch "blind" ausgeführt werden
kann. Dieser Endzustand ist in Fig. 10 gezeigt.
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Gemäß der beiden Bewegungsphasen 31, 32 liegt das spezielle Merkmal
der Kupplungsbewegung 30 gemäß der Erfindung in einer
Winkelbewegung, die an die Handhabung eines sogenannten "Bajonettverschlusses"
oder "Eingriffsverschlusses" erinnert. Bevor die von sich aus bekannte
axiale Einsetzbewegung 32 stattfindet, muß die radiale einleitende
Bewegung 31 so lange stattfinden, bis die Komponenten 26, 36 stoppen. Dies
kann mittels der vorliegenden Erfindung sehr schnell und zuverlässig
ausgeführt werden.
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Fig. 10 zeigt den Kupplungsmantel 20" des zweiten Kupplungsteiles, wobei
gemäß der entsprechend markierten Position 26" des Kragens dieser
vollständig in den ringförmigen Spalt 17 des stationären Gehäuses 11
eingeführt ist. Im Gegensatz dazu steht der Mantel 16, der zu dem stationären
Gehäuse 11 gehört, auch vollständig mit dem Kanal 27" in Eingriff, der zu
dem Einsetzgehäuse 21 gehört, wie in Fig. 10 gezeigt ist, und in der Tat
die vorausgehende Mantelverlängerung 36 umfaßt, die zu dem stationären
Gehäuse 11 gehört. Es kann gesehen werden, daß mit Hilfe der
Auslegerfeder 18', die in Fig. 10 gezeigt ist, dieses durch den Kragen 26" des
vollständig gekuppelten Teiles 20" in Eingriff gebracht und dadurch
ausgesteift wird. Es ist daher unmöglich, die Auslegerfeder 18' radial einwärts in
der Richtung des gekrümmten Pfeiles 54 von Fig. 10 zu verformen, um
den zugehörigen Schnappvorsprung 19' aus dem Eingriff von der
rohrförmigen Schulter 44 der Wandöffnung freizugeben. Diese sichere
Befestigung des stationären Gehäuses 11 erfolgt bereits zu Beginn der zweiten
Bewegungsphase 32 von Fig. 9. Dadurch wird bei dem Kupplungsvorgang
30 von Fig. 9 die Position des ersten Kupplungsteiles 10, das an der
Karosseriewand 40 befestigt ist, sichergestellt. Ein Herausdrücken des
stationären Gehäuses 11 in den Fahrgastraum 11 hinein ist ausgeschlossen.
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Es sind Codierungen 55, 56 vorgesehen, so daß die beiden Kupplungsteile
10, 20 stets auf eine drehsichere Art und Weise ineinander eingeführt
werden können. In diesem Fall umfassen diese Nuten 55 an dem
stationären Gehäuse gemäß Fig. 1 und Rippen 56 an dem Einsetzgehäuse, wie in
Fig. 5 gezeigt ist.