DE10200574C1 - Steckverbindung für den Anschluß von Rohrleitungen - Google Patents

Abstract

Bei einer Steckverbindung, bei der das Innenteil (1) mit einem Steckzapfen (5) in eine Öffnung eines Außenteils (2) einsteckbar und dort über ein in radialer Richtung elastisch verformbares Halteelement (3) verriegelbar ist, das in einer Ringnut (9) in der Mantelfläche des Steckzapfens (5) angeordnet ist und in der Verriegelungsstellung in eine ringförmige Ausnehmung (19) in der Öffnung des Außenteils (2) eingreift, ist das Halteelement (3) als Blechformteil ausgebildet und weist wenigstens zwei Abschnitte (32, 33) auf, die durch einen elastisch verformbaren Steg (31) miteinander verbunden sind. Jeder der Abschnitte (32, 33) des Halteelements (3) besteht aus einem in Steckrichtung vorderen zylindrischen Wandbereich (34) von kleinerem Radius, einem in Steckrichtung hinteren, zylindrischen Wandbereich (35) von größerem Radius und einem sich zwischen den zylindrischen Wandbereichen (34, 35) erstreckenden konischen Wandbereich (36) und auf der in Steckrichtung hinteren Seite hat das Halteelement an wenigstens zwei Stellen sich radial nach innen erstreckende Abbiegungen, die in die Ringnut (9) des Steckzapfens (5) eingreifen und das Halteelement (3) beim Steckvorgang entgegen der Steckrichtung am Steckzapfen (5) abstützen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung für den Anschluß von Rohrleitungen mit einem Innenteil und einem Außenteil, die miteinander verbindbar sind, wobei das Innenteil mit einem Steckzapfen in eine Öffnung des Außen­ teils einsteckbar und dort über ein in radialer Richtung elastisch verformbares Halteelement verriegelbar ist, das in einer Ringnut in der Mantelfläche des Steckzapfens teilweise aus der Ringnut herausragend angeordnet ist und beim Einführen des Steckzapfens in die Öffnung des Außen­ teils durch radiale elastische Verformung in die Ringnut hinein-drängbar ist und das, wenn der Steckzapfen in der Öffnung in die Verriegelungsstellung gelangt, durch ela­ stisches Zurückverformen in eine ringförmige Ausnehmung in der Öffnung des Außenteils eingreift und sich entgegen der Steckrichtung an einer Schulter der ringförmigen Ausneh­ mung derart abstützt, daß der Steckzapfen gegen Herauszie­ hen aus der Öffnung durch das Halteelement verriegelt ist, wobei das Halteelement wenigstens zwei Abschnitte auf­ weist, die durch einen elastisch verformbaren Steg mitein­ ander verbunden sind.

Bei einer aus EP 0665402 B1 bekannten Steckverbindung der angegebenen Art ist das Haltelement als Formfederklammer mit zwei endseitig über einen Schlitz getrennten und über einen dem Schlitz diametral gegenüberliegenden, federnden Ringbereich verbundenen Federarmen ausgebildet und weist zur Selbstzentrierung in der äußeren Ringnut des Stecker­ schaftes eine mit dem Boden der Ringnut zusammenwirkende Dreipunktanlage auf. Hierbei entspricht die Formfederklam­ mer in ihrem beim Steckvorgang radial nach innen in die Ringnut des Steckerschafts hinein elastisch verformten Zustand im Längs- und Querschnitt gesehen zumindest annä­ hernd der Längs- und Querschnittskontur der Ringnut, so daß die Formfederklammer beim Steckvorgang die Ringnut zumindest über zwei diametral gegenüberliegende Umfangsbe­ reiche von jeweils etwa 120° bis 160° ausfüllt. Das Halte­ element ist hierbei einstückig aus Kunststoff hergestellt.

Aus DE 37 28 898 A1 ist eine drehbare, dichtende Verbin­ dung bekannt, die mittels Sprengring als Schnappsitz erreicht wird und die zur Verbindung von Heißwasserleitun­ gen geeignet ist. Der Sprengring hat eine konische Form und greift in gegenüberliegende Nuten zweier ineinander­ steckbarer, zylindrischer Teile ein, wobei die tragenden Kanten in den Nuten und ebenso die tragenden Kanten des Sprengrings rechtwinklig zur Drehachse ausgebildet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckver­ bindung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein­ fach und zuverlässig zu handhaben ist, hohe Axialkräfte aufnimmt und geringe Steckkräfte erfordert und die sich durch eine hohe Temperaturbeständigkeit auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein als Blech­ formteil ausgebildetes Halteelement gelöst, wobei jeder der Abschnitte des Halteelements einen in Steckrichtung vorderen, zylindrischen Wandbereich von kleinerem Radius, einen in Steckrichtung hinteren, zylindrischen Wandbereich von größerem Radius und einen sich zwischen den zylindri­ schen Wandbereichen erstreckenden konischen Wandbereich aufweist und wobei das Halteelement auf der in Steckrich­ tung hinteren Seite an wenigstens zwei Stellen sich radial nach innen erstreckende Abbiegungen aufweist, die in die Ringnut des Steckzapfens eingreifen und das Halteelement beim Steckvorgang entgegen der Steckrichtung am Steckzap­ fen abstützen.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Halteelements wird eine Steckverbindung geschaffen, die sich zur Auf­ nahme hoher Axialkräfte eignet und die sehr unempfindlich gegenüber Temperaturbelastungen ist. Die Steckverbindung eignet sich daher beispielsweise auch für Anwendungen in heißen Zonen des Motorraums von Automobilen. Die Formge­ staltung des Halteelements hat weiterhin den Vorteil, daß die Radialkräfte zum Hineindrängen des Halteelements in die Ringnut des Steckzapfens relativ klein sind und beim Steckvorgang durch relativ kleine Axialkräfte überwunden werden können. Das Stecken des Steckzapfens ist daher von Hand leicht möglich. Durch die geringe radiale Wandstärke und den konischen Wandbereich läßt sich das Halteelement leicht montieren und die radiale Tiefe der ringförmigen Ausnehmung im Außenteil kann klein gehalten werden, was dem verfügbaren Strömungsquerschnitt zugute kommt. Der konische Wandbereich bewirkt außerdem eine ausreichende Zentrierung des Halteelements beim Einführen des Steckzap­ fens in die Öffnung des Außenteils, so daß auf besondere Mittel zum Zentrieren verzichtet werden kann. Gleichwohl kann zusätzlich die Zentrierung des Halteelements durch einen zwischen diesem und dem Boden der Ausnehmung im Steckzapfen angeordneten Gummiring unterstützt werden.

Die zylindrischen Wandbereiche des Halteelements sorgen für eine sichere Abstützung an den Wänden der Ringnut und der ringförmigen Ausnehmung und tragen zur Vermeidung scharfer Kanten an den stirnseitigen Rändern des Halteelements bei. Der hintere zylindrische Wandbereich von größerem Radius bewirkt durch seine Mantelfläche außerdem, daß die Bohrungsfläche des Außenteils, an der das Halteelement beim Steckvorgang entlang gleitet, nicht beschädigt wird. Die Bohrungsfläche kann daher ohne Nach­ teil auch als Anlagefläche für eine auf dem Steckzapfen angeordnete Dichtung dienen. Bei Verwendung in hydrauli­ schen Leitungssystemen ist weiterhin von Vorteil, daß das Halteelement durch seine aus konischen und zylindrischen Wandbereichen gebildeten Abschnitte eine geringe Elastizi­ tät in axialer Richtung aufweist, die zur Dämpfung von Druckstößen geeignet ist. Das Halteelement der erfindungs­ gemäßen Steckverbindung ist nur funktionsfähig, wenn der zylindrische Wandbereich von kleinerem Radius in Steck­ richtung gesehen vorne liegt. Wird das Haltelement verse­ hentlich umgekehrt in die Ringnut im Steckzapfen einge­ setzt, so verhindern die zylindrischen Wandbereiche von größerem Radius das Einführen des Steckzapfens in die Auf­ nahmebohrung des Außenteils. Eine versehentliche Fehlmon­ tage des Halteelements wird daher zuverlässig vermieden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbei­ spiele, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Steckverbindung im Halb­ schnitt,

Fig. 2 eine Ansicht des Halteelements der Steckverbin­ dung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt des Halteelements gemäß Fig. 2 entlang der Linie III/III,

Fig. 4 einen Teilschnitt des Halteelements gemäß Fig. 3 entlang der Linie IV/IV,

Fig. 5 eine Ansicht einer weiteren Ausgestaltung des Halteelements,

Fig. 6 einen Teilschnitt des Halteelements gemäß Fig. 5 entlang der Linie VI/VI.

Die in Fig. 1 gezeigte Steckverbindung weist ein Innen­ teil 1, ein Außenteil 2 und ein Halteelement 3 auf. Das Innenteil 1 ist rohrförmig und mit einer Durchgangsbohrung 4 versehen und bildet mit seinem vorderen Ende einen Steckzapfen 5, der eine kegelige Stirnfläche 6 und eine zylindrische Mantelfläche 7 hat. Das hintere Ende 8 des Innenteils 1 ist zum Anschließen einer Rohr- oder Schlauchleitung bestimmt. In der Mantelfläche 7 des Steck­ zapfens 5 sind im Abstand voneinander drei Ringnuten 9, 10, 11 vorgesehen. Die der Stirnfläche 6 benachbarte Ring­ nut 9 dient zur Aufnahme des Halteelements 3. Die Ringnu­ ten 10 und 11 enthalten Dichtringe 12, 13 zur Abdichtung des Steckzapfens 5 gegenüber dem Außenteil 2.

Das Außenteil 2 besteht aus einem Gehäuseteil 14 und einem Einschraubstück 15, welches in eine mehrfach gestufte und mit einem Innengewinde versehene Bohrung 16 des Gehäuse­ teils 14 eingeschraubt ist. Das Einschraubstück 15 hat eine durchgehende Aufnahmebohrung 17, deren Innendurchmes­ ser an den Durchmesser der Mantelfläche 7 des Steckzapfens 5 angepaßt ist. Die Aufnahmebohrung 17 weist an ihrem äußeren Ende eine Fase 18 und an ihrem inneren Ende eine ringförmige Ausnehmung 19 auf, die von einer zylindrischen Innenfläche 20 und einer radialen Schulter 21 begrenzt wird. Der Ausnehmung 19 benachbart, jedoch von dieser getrennt, befindet sich in der Aufnahmebohrung 17 eine zweite nutförmige Ausnehmung 22, die von einer zylindri­ schen Innenfläche 23, einer radialen Schulter 24 und einer der Schulter 24 gegenüberliegenden Kegelfläche 25 begrenzt wird. Die Innenflächen 20, 23 haben den gleichen Radius.

Das in den Fig. 2 bis 4 näher dargestellte Halteelement 3 ist aus einem Blech aus Federstahl oder Federbronze her­ gestellt. Es hat die Form eines offenen Ringes und erstreckt sich über einen Winkel von etwa 270°. In der Mitte seiner Umfangserstreckung weist es einen elastisch verformbaren Steg 31 auf, der das Halteelement 3 in zwei symmetrische Abschnitte 32, 33 unterteilt. Beide Abschnitte 32, 33 haben zylindrische Wandbereiche 34 von kleinerem Radius und zylindrische Wandbereiche 35 von grö­ ßerem Radius. Die Wandbereiche 34, 35 haben eine gemein­ same Mittelachse und der Radius der Wandbereiche 35 ist im wesentlichen gleich dem Radius der Innenflächen 20, 23 des Einschraubstücks 15. Die Wandbereiche 34 haben einen Außendurchmesser, der höchstens gleich vorzugsweise aber kleiner ist als der Außendurchmesser der Mantelfläche 7 des Steckzapfens 5. Zwischen den zylindrischen Wandberei­ chen 34, 35 erstreckt sich ein konischer Wandbereich 36. Der Neigungswinkel α des konischen Wandbereichs 36 beträgt etwa 35°. Im Bereich des Steges 31 und an den freien Enden der Abschnitte 32, 33 sind die zylindrischen Wandbereiche 35 und der konische Wandbereich 36 soweit radial nach innen abgebogen, daß die Innenfläche der Wandbereiche 35, 36 an den abgebogenen Stellen die Projektion der Innenflä­ che des zylindrischen Wandbereichs 34 berührt. Durch die Abbiegungen erhält der Steg 31 eine auf die Dicke des zur Herstellung des Halteelements 3 verwendeten Blechs redu­ zierte radiale Abmessung und damit ein geringeres, die radialen Verformungskräfte bestimmendes Widerstandsmoment. Zudem werden durch die Abbiegungen an dem Steg 31 und an den Enden 37, 38 auf der den Wandbereichen 34 entgegenge­ setzten Stirnseite des Halteelements 3 Anlageflächen 39 zur axialen Abstützung des Halteelements 3 an der in Steckrichtung hinteren Seitenwand der Ringnut 9 des Steck­ zapfens 5 gebildet.

Die Abbiegung des zylindrischen Wandbereichs 35 und des konischen Wandbereichs 36 im Bereich des Steges 31 kann, wie in Fig. 2 gezeigt, die Form einer gerundeten Kerbe haben. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Abbie­ gung so zu gestalten, daß der Steg 31 und die beiderseits an diesen angrenzenden Übergangsbereiche eine ebene Fläche bilden, die in einer zu dem Wandbereich 34 tangentialen Ebene liegt.

In den Fig. 5 und 6 ist eine Abwandlung des Halteele­ ments 3 gezeigt, bei welcher der äußere, zylindrische Wandbereich 35 im Bereich des Steges 31 durch Scherung oder einen in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz von dem konischen Wandbereich 36 getrennt und zur Bildung einer Anlagefläche 39 radial nach innen abgebogen ist. In der durch die Abbiegung des zylindrischen Wandbereichs 35 gebildeten Einsenkung weist der konische Wandbereich 36 eine Trennfläche 40 auf, die in Fig. 5 sichtbar ist. Der konische Wandbereich 36 ist hierbei auch im Bereich der Einsenkung unverändert vorhanden, wodurch sich dort im Vergleich zu der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsform des Halteelements 3 eine etwas höhere Biegesteifigkeit ergibt.

Das Halteelement 3 wird vor dem Einführen des Steckzapfens 5 in die Aufnahmebohrung 17 des Außenteils 2 in die Ring­ nut 9 des Steckzapfens 5 so eingesetzt, daß der zylindri­ sche Wandbereich 34 in Steckrichtung vorne liegt. Das Ein­ setzen folgt in der Weise, daß das Halteelement 3 über die kegelige Stirnfläche 6 und das sich daran anschließende Ende der Mantelfläche 7 bis zum Einrasten in die Ringnut 9 geschoben wird, wobei es sich zunächst radial elastisch aufweitet und nach dem Eintritt in die Ringnut 9 in die Ursprungslage zurück verformt, in welcher der Radius der zylindrischen Wandbereiche 35 dem Radius der Innenflächen 20, 23 entspricht. Die Anlageflächen 39 des Steges 31 und der Abbiegungen an den Enden 37, 38 greifen hierbei in die Ringnut 9 ein und stützen das Halteelement 3 entgegen der Steckrichtung an der Seitenwand der Ringnut 9 ab.

Nach der Montage des Halteelements 3 auf dem Steckzapfen 5 kann dieser in die Aufnahmebohrung 17 des Außenteils 2 eingeführt werden. Bei diesem Steckvorgang gelangt zunächst der konische Wandbereich 36 in Kontakt mit der Fase 18, wodurch das Halteelement 3 radial nach innen zusammengedrückt und bei Eintritt der Wandbereiche 35 in die Aufnahmebohrung 17 vollständig in die Ringnut 9 ver­ drängt wird. Im weiteren Verlauf des Steckvorgangs gleitet das Halteelement 3 an der Aufnahmebohrung 17 entlang, bis es unter Zurückverformung in seine ursprüngliche Lage in die Ausnehmung 22 einrastet. In dieser Zwischenstellung, die der eigentlichen Verriegelungsstellung vorausgeht, ist der Steckzapfen 5 durch das sich an der Schulter 24 abstützende Halteelement 3 bereits gegen Lösen gesichert. Der Steckzapfen 5 kann daher auch bei Druckbeaufschlagung der Steckverbindung nicht mehr aus der Aufnahmebohrung 17 des Außenteils 2 entweichen, wenn die Zwischenstellung erreicht ist. Dies dient der Sicherung gegen selbständiges Lösen des Steckzapfens bei nicht ordnungsgemäß verriegel­ ter Steckverbindung. Daß sich der Steckzapfen in der Zwi­ schenstellung befindet, läßt sich daran erkennen, daß sich in dieser Stellung der Dichtring 13 noch außerhalb der Aufnahmebohrung 17 befindet. Durch eine nach hinten ver­ setzte Anordnung der Ausnehmung 22 läßt sich auch errei­ chen, daß die Steckverbindung in der Zwischenstellung undicht ist, so daß bei pneumatischen Systemen anhand des Leckgeräuschs leicht festgestellt werden kann, daß die Steckverbindung nicht richtig verriegelt ist.

Um von der Zwischenstellung in die in Fig. 1 gezeigte Verriegelungsstellung zu gelangen, wird der Steckzapfen 5 tiefer in das Außenteil 2 hineingedrückt. Hierbei gleitet das Halteelement 3 an der Kegelfläche 25 entlang, wobei es radial nach innen verformt und in die Ringnut 9 verdrängt wird, und gelangt durch die Aufnahmebohrung 17 in die ringförmige Ausnehmung 19 am Ende des Einschraubstücks 15, wo es sich wieder entspannt und mit den zylindrischen Wandbereichen 35 an die Innenfläche 20 der Ausnehmung 19 anliegt. Der Steckzapfen 5 dringt bei diesem Vorgang mit seiner Stirnfläche 6 in eine in der Bohrung 16 angeordnete Gummifeder 40 ein, die sich hierbei axial verformt und den Steckzapfen 5 nach dem Loslassen entgegen der Steckrich­ tung soweit zurückbewegt, bis sich der Steckzapfen 5 über das Halteelement 3, wie Fig. 1 zeigt, an der Schulter 21 der Ausnehmung 19 abstützt. Auf diese Weise ist das Innen­ teil 1 mit dem Steckzapfen 5 in dem Außenteil 2 fest ver­ riegelt und spielfrei gehalten. Beide Dichtringe 12, 13 greifen in die Aufnahmebohrung 17 ein und dichten sowohl nach innen als auch nach außen ab.

Soll die Steckverbindung gelöst werden, so muß zuerst das Einschraubstück 15 aus dem Gehäuseteil 14 herausgeschraubt werden. Anschließend kann der Steckzapfen soweit in das Einschraubstück 15 hineingedrückt werden, bis das Ende 8 an der Außenseite des Einschraubstücks 15 anliegt. Das Halteelement 3 wird hierbei aus der Ausnehmung 19 heraus­ gedrückt und kann nun mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs aufgeweitet und von dem Steckzapfen 5 abgenommen werden. Anschließend kann der Steckzapfen 5 aus dem Einschraub­ stück 15 herausgezogen werden.

Neben der beschriebenen Ausgestaltung kann die Erfindung auch auf andere vorteilhafte Weise verwirklicht werden. So kann beispielsweise das geringere Widerstandsmoment eines die Abschnitte des Halteelements verbindenden Steges durch eine den Querschnitt verringernde Ausnehmung in einem der Wandbereiche bewirkt werden. Weiterhin können die Abbie­ gungen, die das Halteelement entgegen der Steckrichtung an dem Steckzapfen abstützen, aus sich axial erstreckenden Vorsprüngen bestehen, die radial nach innen umgebogen wer­ den.

Claims (5)

1. Steckverbindung für den Anschluß von Rohrleitungen mit einem Innenteil und einem Außenteil, die mitein­ ander verbindbar sind, wobei das Innenteil mit einem Steckzapfen in eine Öffnung des Außenteils einsteck­ bar und dort über ein in radialer Richtung elastisch verformbares Halteelement verriegelbar ist, das in einer Ringnut in der Mantelfläche des Steckzapfens teilweise aus der Ringnut herausragend angeordnet ist und beim Einführen des Steckzapfens in die Öffnung des Außenteils durch radiale elastische Verformung in die Ringnut hineindrängbar ist und das, wenn der Steckzapfen in der Öffnung in die Verriegelungsstel­ lung gelangt, durch elastisches Zurückverformen in eine ringförmige Ausnehmung in der Öffnung des Außen­ teils eingreift und sich entgegen der Steckrichtung an einer Schulter der ringförmigen Ausnehmung derart abstützt, daß der Steckzapfen gegen Herausziehen aus der Öffnung durch das Halteelement verriegelt ist, wobei das Halteelement wenigstens zwei Abschnitte aufweist, die durch einen elastisch verformbaren Steg miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (3) als Blechformteil ausgebil­ det ist und jeder der Abschnitte (32, 33) des Halte­ elements (3) einen in Steckrichtung vorderen zylin­ drischen Wandbereich (34) von kleinerem Radius, einen in Steckrichtung hinteren, zylindrischen Wandbereich (35) von größerem Radius und einen sich zwischen den zylindrischen Wandbereichen (34, 35) erstreckenden konischen Wandbereich (36) aufweist und daß das Hal­ teelement auf der in Steckrichtung hinteren Seite an wenigstens zwei Stellen sich radial nach innen erstreckende Abbiegungen aufweist, die in die Ringnut (9) des Steckzapfens (5) eingreifen und das Halteele­ ment (3) beim Steckvorgang entgegen der Steckrichtung am Steckzapfen (5) abstützen.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Bildung des elastisch verformbaren Ste­ ges (31) die in Steckrichtung hinteren zylindrischen Wandbereiche (35) an einer Stelle ihrer Umfangs­ erstreckung radial nach innen abgebogen sind, wodurch eine sich radial nach innen erstreckende Einsenkung gebildet ist, deren radiale Tiefe der Differenz der Radien der in Steckrichtung vorderen und der in Steckrichtung hinteren zylindrischen Wandbereiche (34, 35) entspricht.

3. Steckverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zusammen mit den in Steckrichtung hinteren zylindrischen Wandbereichen (35) an einer Stelle ihrer Umfangserstreckung auch die konischen Wandbe­ reiche (36) radial nach innen abgebogen sind.

4. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Aus­ nehmung in der Öffnung des Außenteils (2) eine zylin­ drische Innenfläche (20) aufweist, daß das Halteele­ ment (3) sich mit den Mantelflächen der in Steckrich­ tung hinteren zylindrischen Wandbereiche (35) an der Innenfläche (20) der Ausnehmung (19) abstützt, wobei der Radius der genannten Mantelflächen (35) dem Radius der genannten Innenfläche (20) entspricht.

5. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der konischen Wandbereiche (36) 45° oder weniger, insbesondere 35° beträgt.