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Die
Erfindung betrifft eine Steckverbindung der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 angegebenen Art. Steckverbindungen dieser Art werden zum Anschließen und
Verbinden von Rohr- und Schlauchleitungen, insbesondere bei Druckluftanlagen
in Kraftfahrzeugen verwendet. Sie sollen das Herstellen einer zuverlässigen und
druckdichten Verbindung schnell und einfach ermöglichen, im Falle einer Reparatur
aber auch lösbar
sein. Bei manchen Anwendungen kann auch gefordert sein, daß eine unzureichende
Verriegelung der Steckverbindung bei Druckbeaufschlagung feststellbar
ist, und nicht zu einer vollständigen
Trennung der Steckverbindung und verbunden damit zu einer Verletzungsgefahr
führen kann.
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Eine
Steckverbindung der angegebenen Art ist aus
DE 195 36 333 A1 bekannt.
Bei dieser Steckverbindung sind in einer oder zwei Ausnehmungen des
Steckzapfens nebeneinander zwei Halteelemente angeordnet, die nacheinander
in eine Ausnehmung im Außenteil
einrasten, wobei in Steckrichtung vordere Halteelement eine noch
undichte Vorraststellung und das dahinterliegende eine dichte Vollraststellung
bewirkt. Zum Lösen
der Steckverbindung kann das als Einschraubteil ausgebildete Außenteil von
dem Gehäuseteil
getrennt werden, eine Trennung von Steckzapfen und Außenteil
ist aber nicht ohne weiteres möglich.
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Aus
DE 197 05 167 C1 ist
eine Steckverbindung für
Rohrleitungen bekannt, bei der ein Innenteil mit einem Steckzapfen
in eine Öffnung
eines Außenteils
einsteckbar ist, wobei ein in einer Ausnehmung des Innenteils angeordnetes
Halteelement beim Steckvorgang in die Ausnehmung verdrängbar ist und
in der Verriegelungsstellung in einer Ausnehmung im Außenteil
einrastet. In dem Außenteil
ist in Steckrichtung hinter der Ausnehmung, in die das Halteelement
in der Verriegelungsstellung eingreift, eine Entriegelungskammer
vorgesehen, in die das Halteelement hineindrückbar ist, wenn der Steckzapfen über die
Verriegelungsstellung hinaus tiefer in die Öffnung des Außenteils
hinein bewegt wird. Befindet sich das Halteelement in der Entriegelungskammer, so
kann es, wenn der Steckzapfens zurückgezogen wird, durch die kegelige
Seitenwand der Ausnehmung im Steckzapfen radial nach außen verformt werden,
so daß der
Steckzapfen aus der Öffnung
des Außenteils
herausziehbar ist, wobei das Halteelement in der Entriegelungskammer
zurückbleibt.
Das Entriegeln des Steckzapfens ist daher ohne Abschrauben des Außenteils
möglich.
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Bei
einer aus
EP 0 226
689 B1 bekannten Steckverbindung sind in der den Steckzapfen
aufnehmenden Öffnung
des Außenteils
axial hintereinander zwei Ausnehmungen vorgesehen, in die das in einer
Ausnehmung des Steckzapfens angeordnete Halteelement beim Steckvorgang
nacheinander einrasten kann. Hierdurch wird der Steckzapfen im Außenteil
bereits vor Erreichen der Verriegelungsstellung durch das Halteelement
festgehalten, wobei er in dieser Stellung nicht gegenüber dem
Außenteil
abgedichtet ist. Bei Druckbeaufschlagung zeigt Entweichen von Druckmittel
an der undichten Stelle an, daß die
Steckverbindung nicht richtig geschlossen ist. Diese bekannte Steckverbindung
hat den Nachteil, daß der
Steckzapfen nach einem Steckvorgang nicht mehr von dem Außenteil
getrennt werden kann. Bei einer anderen in den
1 bis
4 der genannten Patentschrift dargestellten
Ausgestaltung einer Steckverbindung ist das Halteelement im Außenteil
angeordnet und durch eine radiale Öffnung aus dem Außenteil
herausziehbar, wodurch der Steckzapfen von dem Außenteil
gelöst
werden kann. Diese Ausgestaltung ist verhältnismäßig aufwendig und auf eine
Anordnung des Halteelements im Außenteil beschränkt. Kommt
es zu einem Bruch des Halteelements, zum Beispiel durch Ermüdung oder
Korrosion, so kann sich die Steckverbindung selbsttätig lösen.
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Aus
der
EP 0 059 877 B1 ist
eine Kupplung für
den Anschluß von
Druckluftleitungen an Organe einer Druckluftbremse eines Kraftfahrzeugs
bekannt, bei der ein in ein Gewindeloch einschraubbares Aufnahmeteil
an seinem, in Einsteckrichtung gesehen, vorderen Ende einen gewindelosen,
rohrförmigen Fortsatz
aufweist, auf dem ein elastisch spreizbarer, geschlitzter Haltering
befestigt ist, der in eine Außennut
des Steckteils eingreift und dadurch beide Teile in axialer Richtung
relativ zueinander fixiert. Nach dem Herausschrauben des Aufnahmeteils
aus dem Gewindeloch kann der Haltering so weit aufgeweitet werden,
daß er
aus der Außennut
des Steckteils heraustritt und dieses von dem Aufnahmeteil gelöst werden
kann. Bei dieser Steckverbindung wird als nachteilig angesehen,
daß nach
dem Einschrauben des Aufnahmeteils in das Gehäuse eines Bremsorgans ohne
besondere Hilfsmittel nicht mehr geprüft werden kann, ob der Haltering
richtig am Aufnahmeteil angebracht ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung der angegebenen
Art zu schaffen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist, eine
geringe Baulänge
hat und bei der das Innenteil auf einfache Weise von dem Außenteil
gelöst
werden kann, und die in hohem Maße gegen selbsttätiges oder
versehentliches Lösen
sicher ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Steckverbindung
ist die Ausnehmung im Außenteil,
in die das Halteelement in der Verriegelungsstellung eingreift in Steckrichtung
offen und Außenteil
und Steckzapfen sind so gestaltet, daß der Steckzapfen gegenüber dem
Außenteil
in Steckrichtung über
die Verriegelungsstellung hinaus in eine Lösestellung bewegt werden kann,
in der das Halteelement aus dem Außenteil heraustritt. In Betrieb
wird das Innenteil entgegen der Steckrichtung durch den Gehäuseinnendruck
beaufschlagt und dadurch in der Verriegelungsstellung gehalten.
Zusätzlich
kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung das Außenteil
an seinem in Steckrichtung hinteren Ende eine Ausnehmung aufweisen,
in der eine elastische Dichtung angeordnet ist, die an einer Schulter
des Innenteils anliegt und in der Verriegelungsstellung des Steckzapfens
entgegen der Steckrichtung eine axiale Kraft auf das Innenteil ausübt. Durch
die Dichtung wird die Steckverbindung axial verspannt.
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Die
erfindungsgemäße Steckverbindung
bietet auch Sicherheit gegen Lösen
des Steckzapfens bei unzureichender Verriegelun. Dies wird auf einfache
Weise dadurch erreicht, daß in
der Öffnung
des Außenteils,
in Steckrichtung gesehen, vor der einen Ausnehmung und im Abstand
von dieser eine zweite Ausnehmung vorgesehen ist, in die das Halteelement
vor Erreichen der Verriegelungsstellung durch elastisches Zurückverformen
eingreift und dadurch den Steckzapfen in dem Außenteil festhält, wobei
in dieser Stellung die Abdichtung des Steckzapfens in der Öffnung des
Außenteils
unvollständig
und daß die
zweite Ausnehmung so ausgebildet ist, daß durch tieferes Hineindrücken des
Steckzapfens in das Außenteil
der Steckzapfen mit dem Halteelement in die Verriegelungsstellung
bewegbar ist.
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Die
erfindungsgemäße Steckverbindung
hat den Vorteil, daß das
Lösen der
ineinander gesteckten Teile leicht möglich ist und zwar nur nach
dem Trennen des Außenteils
vom Gehäuseteil.
Solange das Außenteil
mit dem Gehäuseteil,
zum Beispiel durch Einschrauben in eine Gewindebohrung fest verbunden
ist, ist das Halteelement von außen nicht zugänglich und
daher ein versehentliches Lösen
der Steckverbindung nicht möglich.
Die Bohrung im Gehäuseteil
zur Aufnahme des Außenteils
unterliegt keinen besonderen Anforderungen oder Anpassungen. Es
ist keine besonders gestaltete Formbohrung erforderlich, sondern
es genügt,
wenn zum Beispiel die Bohrung mit einem Innengewinde versehen ist,
in welches das Außenteil
mit einem Außengewinde
eingeschraubt werden kann. Auch die axiale Länge der Bohrung im Gehäuseteil
kann daher vergleichsweise gering bemessen sein. Von Vorteil ist
weiterhin, daß das
Halteelement bei der erfindungsgemäßen Steckverbindung auf dem
Steckzapfen angeordnet ist, so daß vor der Montage des Steckzapfens
das Vorhandensein und der einwandfreie Zustand des Halteelements
kontrolliert werden kann.
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Die
Begrenzung der Einstecktiefe des Steckzapfens kann weiterhin mit
Hilfe eines lösbaren
Anschlagelements erreicht werden, das ein Verschieben des Steckzapfens
in die Lösestellung
verhindert. Das Anschlagelement kann erfindungsgemäß aus einem
durch einen Radialschlitz unterbrochenen elastisch verformbaren
Ring bestehen, der das Innenteil auf einem Umfangswinkel größer 180° umgreift.
Zur Befestigung kann der Ring in eine Außennut des Innenteils eingreifen
oder auf einem Ringbund des Innenteils angeordnet sein, der in eine
Ringnut in der Bohrungsfläche
des Rings eingreift.
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Nach
einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann auch die elastische
Dichtung zur axialen Verspannung der Steckverbindung das Anschlagelement
bilden, wobei sie so anzuordnen ist, daß sie in der Entriegelungsstellung
aus der Anschlagposition entfernt werden kann. Ist die elastische
Dichtung hingegen so angeordnet, daß sie in der Verriegelungsstel lung
des Steckzapfens von außen
nicht entfernt werden kann, so muß sie soweit elastisch verformbar angeordnet
und gegebenenfalls axial verschiebbar sein, daß der Steckzapfen durch Überwindung
der axialen Kraft in die Lösestellung
bewegbar ist. In der Lösestellung
ist die elastische Dichtung an einer zylindrischen oder hinterschnittenen
Fläche
im Außenteil
derart abgestützt,
daß der
Steckzapfen reib- oder formschlüssig festgehalten
wird. Hierdurch wird das Entnehmen des Halteelements erleichtert.
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Das
Halteelement kann bei der erfindungsgemäßen Steckverbindung ein radial
geschlitzter, radial verformbarer, kreisförmiger Ring sein, der einen rechteckigen
Querschnitt hat. Die Ringgestalt hat den Vorteil, daß die Einbaulage
des Rings beliebig sein kann und keine nennenswerten Radialkräfte auftreten.
Es können
aber auch Ringe anderer Querschnittsform, zum Beispiel Runddrahtringe,
als Halteelement verwendet werden. Die Ausnehmung im Steckzapfen
zur Aufnahme des Halteelements besteht erfindungsgemäß aus einer
Außennut
mit radialen Seitenflächen
für die
Abstützung
des Halteele ments. An die radiale Seitenfläche der Außennut, an der sich das Halteelement
in Steckrichtung abstützt, schließt sich
radial nach innen eine sich zur Nutmitte hin verjüngende Kegelfläche an.
Die Neigung der Kegelfläche
zur Längsachse
des Steckzapfens kann 30° bis
60° betragen.
Durch die Kegelfläche
wird das Halteelement in der Verriegelungsstellung radial nach innen
abgestützt
und ist dadurch zusätzlich
gegen Ausweichen radial nach innen gesichert.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das
in der Zeichnung dargestellt ist.
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Die
dargestellte Steckverbindung besteht aus einem Innenteil 1 und
einem Außenteil 2,
die durch ein Halteelement 3 miteinander verbindbar sind.
Das Innenteil hat die Form eines Rohres und weist an einem Ende
eine Tülle 4 zur
Befestigung einer Druckleitung auf. Das andere Ende des Innenteils 1 ist
als Steckzapfen 5 ausgebildet und trägt in im Abstand voneinander
angeordneten Außennuten
einen Dichtring 6 zur Innenabdichtung und einen Dichtring 7 zur
Außenabdichtung.
An seinem in Steckrichtung vorderen Ende ist der Steckzapfen 5 mit
einer durch eine Außenringnut
gebildeten Ausnehmung 8 versehen, in der das Halteelement 3 angeordnet
ist. Die Ausnehmung 8 hat eine zylindrische Bodenfläche 9, eine
radiale vordere Seitenfläche 10,
eine radiale hintere Seitenfläche 11 und
eine die vordere Seitenfläche 10 mit
der Bodenfläche 9 verbindende
Kegelfläche 12.
In der Ausnehmung 8 befindet sich das Halteelement 3,
das als ein von einem radialen Schlitz unterbrochener Ring aus Kunststoff
oder Metall ausgebildet ist, der einen rechteckigen Querschnitt
hat. Die Tiefe der Ausnehmung 8 ist gleich oder größer als
die radiale Dicke des Halteelements 3.
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Das
Außenteil 2 ist
als Einschraubstück
mit einem Außengewinde 13 und
einem Außensechskant 14 ausgebildet.
Es weist zur Aufnahme des Steckzapfens 5 eine durchgehende
Aufnahmebohrung 15 auf, deren Innendurchmesser an den Durchmesser
des Steckzapfens 5 angepasst ist. Die Einstecköffnung der
Aufnahmebohrung 15 ist durch zwei von einer kurzen Zylinderfläche 34 getrennte
Kegelflächen 16, 17 erweitert.
Die Kegelfläche 16 dient zum
radialen Zusammendrücken
des Halteelements 3 beim Steckvorgang. An der Kegelfläche 17 stützt sich
in der gezeigten Verriegelungsstellung der elastisch verformte Dichtring 7 ab,
wodurch eine axiale Kraft erzeugt wird, die entgegen der Steckrichtung auf
den Steckzapfen 5 einwirkt.
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In
der Aufnahmebohrung 15 ist durch eine eingestochene Nut
eine ringförmige
Ausnehmung 18 gebildet, deren Breite und radiale Tiefe
so groß bemessen
sind, daß das
Halteelement 3 etwa mit der Hälfte seines Ringquerschnitts
in die Ausnehmung 18 eindringen kann. Die Ausnehmung 18 wird
entgegen der Steckrichtung durch eine radiale Seitenfläche 19 und
in Steckrichtung durch eine sich in Steckrichtung verjüngende Kegelfläche 20 begrenzt.
Das in Steckrichtung vordere Ende des Außenteils 1 weist eine
Ausnehmung 23 auf, die sich bis zur Stirnfläche des
Außenteils 2 erstreckt
und entgegen der Steckrichtung durch eine radiale Seitenfläche 24 begrenzt wird.
Die Bohrungsfläche
der Ausnehmung 23 setzt sich aus einem an die Seitenfläche 24 angrenzenden zylindrischen
Abschnitt 35 und einer den Abschnitt 35 mit der
vorderen Begrenzungsfläche
des Außenteils 2 verbindenden
kegeligen Zentrierfläche 36 zusammen,
die sich in Steckrichtung erweitert.
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Zur
Begrenzung der Einstecktiefe des Steckzapfens 5 weist dieser
an seinem aus dem Außenteil 2 herausragenden
Ende einen nach außen
vorspringenden Ringbund 37 auf, an dem ein Anschlagelement 25 lösbar befestigt
ist. Das Anschlagele ment 25 besteht aus einem durch einen
radialen Schlitz 38 unterbrochenen Ring, der sich über einen
Umfangswinkel von etwa 235° erstreckt
und elastisch aufweitbar ist. In seiner Bohrungsfläche weist
der Ring eine mittige Ringnut 39 auf, in die der Ringbund 37 zur
axialen Lagesicherung eingreift.
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Die
Zeichnung zeigt die Steckverbindung in der Verriegelungsstellung,
in der der Steckzapfen 5 wirksam durch den Dichtring 6 in
der Bohrung 15 abgedichtet ist und in der der Dichtring 7 den
Steckzapfen 5 in axialer Richtung mit der Seitenfläche 10 gegen
das Halteelement 3 und dieses wiederum gegen die Seitenfläche 24 der
Ausnehmung 23 drückt.
Das Halteelement 3 liegt hierbei mit seiner zylindrischen Mantelfläche an dem
Abschnitt 35 der Bohrungsfläche der Ausnehmung 23 an.
Einer elastischen Verformung des Halteelements 3 radial
nach innen wirkt die Kegelfläche 12 entgegen.
In dieser Verriegelungsstellung ist der axiale Abstand zwischen
dem Außenteil 2 und
dem Anschlagelement 25 deutlich kleiner als die axiale
Länge der
Ausnehmung 23. Hierdurch wird gewährleistet, daß in der
Anschlagposition des Anschlagelements 25 sich das Halteelement 3 noch innerhalb
der Ausnehmung 23 befindet.
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Wird
beim Einstecken des Steckzapfens 5 in das Außenteil 2 die
in der Zeichnung gezeigte Verriegelungsstellung nicht erreicht,
so rastet das Halteelement 3 bei der Bewegung des Steckzapfens 5 entgegen
der Steckrichtung in die Ausnehmung 18 ein und verhindert
dadurch, daß der
Steckzapfen 5 aus dem Außenteil 2 heraustreten
kann. In der Stellung des Steckzapfens 5, in der das Halteelement 3 an
der Seitenfläche 19 der
Ausnehmung 18 anliegt, sind die Dichtringe 6 und 7 nicht
mehr wirksam. Das Druckmittel kann daher durch den Spalt zwischen
Steckzapfen 5 und Außenteil 2 austreten
und dadurch den fehlerhaften Steckvorgang hörbar oder sichtbar anzeigen.
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Zum
Lösen der
Steckverbindung muß das Außenteil 2 aus
dem angeschlossenen Gehäuseteil herausgeschraubt
werden und mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs dann das Anschlagelement 25 in radialer
Richtung von dem Ringbund 37 abgezogen werden, wobei es
elastisch aufgeweitet wird. Anschließend wird der Steckzapfen 5 unter
Verformung des Dichtrings 7 soweit in das Außenteil
hineingedrückt,
bis das Halteelement 3 frei liegt. In dieser Stellung des
Steckzapfens 5 befindet sich der Dichtring 7 etwa
zur Hälfte
innerhalb der Zylinderfläche 34 und
wird dadurch reibschlüssig
in dieser Lage gehalten. Das Halteelement 3 kann daher,
ohne daß es
zusätzlicher
Maßnahmen
zur Fixierung des Steckzapfens 5 bedarf, durch Aufweiten
von dem Steckzapfen 5 abgenommen werden. Danach kann der
Steckzapfen 5 aus dem Außenteil 2 herausgezogen
werden.
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Die
beschriebene Steckverbindung ist so gestaltet, daß auch ohne
Montage des Anschlagelements 25 die erforderliche Betriebssicherheit
gegeben ist. Zwar kann in diesem Fall der Steckzapfen 5 beim
Zusammenstecken der Steckverbindung bis zum Erreichen der Lösestellung
in das Außenteil 2 hineingedrückt werden.
Der Dichtring 6 dichtet aber auch in der Lösestellung
den Steckzapfen 5 wirksam gegenüber dem Außenteil 2 ab, so daß die Gefahr
einer Undichtigkeit nicht gegeben ist. Wird die Steckverbindung
dann im Betrieb mit Druck beaufschlagt, so sorgt die auf den Steckzapfen
einwirkende Druckkraft dafür,
daß der
Steckzapfen 5 in die Verriegelungsstellung zurück gedrückt wird,
in der er dann auch bei einer Unterbrechung der Druckbeaufschlagung
durch die Axialkraft des Dichtrings 7 festgehalten wird.
Beim Zurückbewegen
des Steckzapfens 5 von der Lösestellung in die Verriegelungsstellung sorgen
die Zentrierfläche 36 und
die Kegelfläche 12 dafür, daß das Halteelement 3 in
die in der Zeichnung dargestellte Verriegelungsposition gelangt.
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Zur
baulichen Vereinfachung der beschriebenen Steckverbindung kann auch
vorgesehen sein, daß die
elastische Dichtung 7 die Funktion des Anschlagelements 25 zusätzlich erfüllt. In
diesem Fall muß die
elastische Dichtung 7 so ausgestaltet und angeordnet sein,
daß sie
in der Verriegelungsstellung des Steckzapfens soweit demontierbar
ist, daß der Steckzapfen
in die Lösestellung
gebracht werden kann.