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1. WO2020126422 - STECKVERBINDUNGSANORDNUNG

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]
Beschreibung

Titel

Steckverbindungsanordnung

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindungsanordnung, wie sie vorzugsweise Verwendung findet, um eine Kraftstoffleitung an eine kraftstoffführende Vorrich tung, beispielsweise einen Kraftstoffinjektor, anzuschließen.

Stand der Technik

Bei vielen kraftstoffführenden Vorrichtungen, beispielsweise bei Kraftstoffinjekto ren oder Kraftstoffpumpen, muss Kraftstoff, der in diesen Vorrichtungen als Le ckage oder als Steuermenge anfällt, zurück in einen Tank geleitet werden. Dazu sind diese Vorrichtungen über eine Steckverbindung mit einer Rücklaufleitung verbunden. Eine solche Steckverbindung ist beispielsweise aus der Offenle gungsschrift EP 0 886 065 Al bekannt. Die Steckverbindung umfasst dabei ei nen mit einer Leitung verbundenen Steckerkörper, der in eine entsprechende Aufnahmeöffnung der Vorrichtung eingeführt wird und der einen Kanal beinhaltet, durch den der abzuführende Kraftstoff in die Leitung abgeleitet wird. Der Stecker körper wird im Betrieb in der Aufnahmeöffnung arretiert, damit keine Undichtig keiten auftreten. Dazu ist aus der EP 0 886 065 Al bekannt, den Steckerkörper in die Aufnahmeöffnung einzudrücken und in der Endposition durch ein Siche rungselement zu fixieren. Dieses wird seitlich in eine entsprechende Aufnahme nut am Steckerkörper eingeführt und verhindert, dass der Stecker wieder aus der Aufnahmeöffnung unabsichtlich herausgleiten kann.

Das bekannte Sicherungselement ist als separates Bauteil ausgebildet, das senkrecht zur Einführungsrichtung des Steckerkörpers in der Ausnahmeöffnung eingeschoben werden muss und dadurch den Steckerkörper in der Aufnahmeöff nung fixiert. Da das Sicherungselement relativ klein ausgebildet sein muss, ist die Handhabung nicht immer einfach und auch der Löseprozess kann, wenn der Steckerkörper wieder aus der Vorrichtung entfernt werden soll, nicht immer ohne Werkzeug durchgeführt werden.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Steckverbindungsanordnung weist den Vorteil auf, dass eine einfache Montage eines Steckerkörpers in einer Aufnahmeöffnung einer kraftstoffführenden Vorrichtung möglich ist und dabei eine einfache Ausgestal tung des Steckers erreicht wird. Hierzu weist die Steckverbindungsanordnung ei nen Steckerkörper auf, in dem ein Kanal ausgebildet ist, der in eine mit dem Ste ckerkörper verbundene Leitung mündet. In der kraftstoffführenden Vorrichtung ist eine Aufnahmeöffnung zur dichtenden Aufnahme des Steckerkörpers ausgebil det, wobei der Steckerkörper in einer Einführrichtung in die Aufnahmeöffnung einführbar ist. In der Aufnahmeöffnung ist eine Rastfläche ausgebildet, die in Ein führrichtung gesehen einen Hinterschnitt bildet. Am Steckerkörper ist ein Fe derelement zur Arretierung des Steckerkörpers in der Aufnahmeöffnung angeord net, wobei das Federelement zwei Federarme umfasst, die sich bezüglich einer Längsachse des Federkörpers gegenüberliegen. An jedem Federarm ist ein Rasthaken ausgebildet, der mit der Rastfläche zur Arretierung des Steckerkör pers in der Aufnahmeöffnung zusammenwirkt.

Durch die Rasthaken, die an den Enden der Federarme ausgebildet sind, kommt das Federelement an der Rastfläche zur Anlage und arretiert dadurch den Ste ckerkörper in der Aufnahmeöffnung. Da die Rastfläche in Einführrichtung des Steckerkörpers gesehen einen Hinterschnitt bildet, ist der Steckerkörper in der Aufnahmeöffnung fixiert und bildet eine flüssigkeitsdichte Verbindung über den Kanal zur Ablaufleitung.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung sind die Federarme an einem Ende mit dem Steckerkörper verbunden und sind von diesem Ende aus gesehen nach außen weg von der Längsachse des Steckerkörpers gerichtet. Dadurch ist eine Flexibilität der Federarme gewährleistet und damit ein sicheres Einhaken an der Rastfläche. Die Rasthaken sind dabei in vorteilhafter Weise von der Längsachse des Federkörpers weg nach außen gerichtet.

Vorteilhafterweise sind beide Federarme Teil eines einzigen, durchgängigen Me tallelements. Dieses kann als Stanzbiegeteil einfach ausgestaltet und auf dem Steckerkörper montiert werden. Dabei sind die beiden Federarme durch einen Verbindungsabschnitt miteinander verbunden, wobei der Verbindungsabschnitt des Federelements am Steckerkörper anliegt. Über den Verbindungsabschnitt ist damit zum einen eine sichere Kraftübertragung von dem Rasthaken auf den Ste ckerkörper gewährleistet und andererseits erlaubt dieser Verbindungsabschnitt eine Fixierung des Federelements auf dem Steckerkörper, beispielsweise durch Kleben oder Verstemmen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Verbindungsabschnitt zwei Abwinklungen auf, die den Verbindungsabschnitt begrenzen und die eine Klemmverbindung mit dem Steckerkörper ausbilden. Dadurch lässt sich das Fe derelement einfach auf den Steckerkörper aufstecken, ohne dass weitere Fixie relemente notwendig sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an den Federarmen jeweils eine zur Längsachse geneigte Gleitfläche ausgebildet, durch die eine Kraft auf den Federarm zur Längsachse hin ausübbar ist. Durch eine entsprechende Ausge staltung dieser Gleitfläche werden die Federarme zur Längsachse des Stecker körpers gedrückt, wenn der Steckerkörper in die Aufnahmeöffnung eingeführt wird. Dadurch kann der Steckerkörper in der Aufnahmeöffnung fixiert werden, ohne dass die Federarme durch ein Werkzeug oder durch eine Person beim Montagevorgang nach innen gedrückt werden müssen.

In einer weiteren voreilhaften Ausgestaltung ist am Steckerkörper eine Anlageflä che ausgebildet, die mit einer Auflagefläche der Vorrichtung zur Begrenzung der Einführbewegung des Steckerkörpers in die Aufnahmeöffnung zusammenwirkt. Dabei sind die Rasthaken und die Rastfläche in vorteilhafterweise so ausgebil det, dass sie nur dann Zusammenwirken, wenn die Anlagefläche an der Auflage fläche anliegt. Durch diese Ausgestaltung ist gewährleistet, dass die Arretierung erst dann geschieht, wenn der Steckerkörper in seiner Endposition in der Aufnah meöffnung ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an den Federarmen eine Feder zunge ausgebildet, die nach innen in Richtung der Längsachse von dem jeweili gen Federarm übersteht, wobei auch mehrere Federzungen vorgesehen sein können. Dies erhöht die Kraft, die nötig ist, um die Federarme nach innen zu bie gen und dadurch die Rasthaken zu lösen, und entsprechend mindert dies die Ge fahr, dass sich der Stecker durch einen starken Zug unabsichtlich aus der Auf nahmeöffnung löst. Darüber hinaus wird durch die Federzungen das Zurückfe dern der Federarme in die Arretierstellung verbessert, indem die Federzungen die Federarme bei ihrer Bewegung zur Raststellung hin unterstützen.

Zur besseren Fixierung des Steckerkörpers in der Aufnahmeöffnung kann dar über hinaus ein Sicherungsbügel angebracht sein. Der Sicherungsbügel ist in U-Form ausgebildet, wobei an den Enden jeweils ein Stiftfortsatz ausgebildet ist, der senkrecht auf der durch die U-Form gebildeten Ebene steht. Die Stiftfortsätze können zwischen den Federarmen und den Steckerkörper eingeführt werden und blockieren dann die Einwärtsbewegung der Federarme. Dies verhindert ein ver sehentliches Lösen des Steckerkörpers, da die Lösekraft des Steckers dann nur noch durch die Elastizität der Rasthaken gegeben ist, die aufgrund ihrer Abmes sungen eine deutlich höhere Festigkeit aufweisen als der gesamte Federarm. Damit erhöht sich das notwendige Abzugsmoment beträchtlich, das notwendig ist, um den Steckerkörper unter Deformation der Federarme aus der Aufnahme öffnung zu ziehen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die kraftstoffführende Vorrichtung ein Kraftstoffinjektor.

Zeichnung

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Steckver bindungsanordnung dargestellt. Dazu zeigt

Figur 1 in schematischer Darstellung eine Steckverbindungsanord nung in Kontakt mit einer kraftstoffführenden Vorrichtung, hier in Form eines Injektors,

Figur la eine gegenüber Figur 1 um 90° gedrehte Darstellung des Ste ckerkörpers,

Figur 2 eine perspektivische Darstellung des Steckerkörpers mit dem

Federelement,

Figur 3 einen Längsschnitt durch den Steckerkörper und die entspre chende Aufnahmeöffnung an der kraftstoffführenden Vorrich tung,

Figur 4 eine Ausschnittsvergrößerung der Figur 3 in dem mit IV be- zeichneten Ausschnitt,

Figur 5a und 5b zwei Ausführungsbespiele des Federelements,

Figur 6 eine Ausschnittsvergrößerung des in Figur 5a bzw. 5b gezeig ten Federelements im Bereich des Rasthakens und

Figuren 7a und 7b ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Steckerkörpers mit einem Sicherungsbügel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Steckverbindungsanordnung für eine kraftstoffführende Vorrichtung 1 darstellt, hier in Form eines Kraftstoffinjektors, wie er beispielsweise Verwendung findet, um Kraftstoff unter hohem Druck in ei nen Brennraum einer Brennkraftmaschine einzuspritzen. An seinem brennraum seitigen Ende erzeugt der Kraftstoffinjektor 1 mehrere Einspritzstrahlen 9, die pe riodisch abgegeben werden können, indem eine in der Zeichnung nicht darge-

stellte Düsennadel im Inneren des Kraftstoff injektors Einspritzöffnungen abwech selnd öffnet und schließt. Dem brennraumseitigen Ende gegenüberliegend ist am Kraftstoffinjektor 1 ein Steckerkörper 2 angeordnet, der in eine Aufnahmeöffnung 20 am Injektor 1 eingeführt ist. In die Aufnahmeöffnung 20 mündet ein im Injektor ausgebildeter und in der Zeichnung nicht dargestellter Ablaufkanal, über den Kraftstoff, der im Injektor als Leckage oder als Steuermenge anfällt, abgeführt wird. Am Steckerkörper 2 ist ein Nippel 6 ausgebildet, über den eine Leitung 3 geschoben ist, wie in Figur la in einer gegenüber Figur 1 um 90° gedrehte Dar stellung des Steckerkörpers 2 gezeigt ist. Damit wird eine flüssigkeitsdichte Ver bindung der Leitung 3 zu einem Kanal 4 gebildet, der im Steckerkörper 2 verläuft und der in die Aufnahmeöffnung 20 mündet, wo er die in die Ablauföffnung einge leitete Leckage- bzw. Steuermenge des Kraftstoffs aufnimmt.

In Figur 2 ist der Steckerkörper 2 nochmals vergrößert und in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Steckerkörper 2 weist einen Anschlussstutzen 5 mit einer Längsachse 7 auf, der in die Aufnahmeöffnung 20 eingeführt wird und an dem zur Abdichtung der Verbindung zum Kanal 4, der im Steckerkörper 2 ausgebildet ist, ein Dichtring 24 angeordnet ist. Der im Wesentlichen zylindrische mittlere Be reich des Steckerkörpers 2 weist zwei nutförmige Ausnehmungen 8 auf, die ei nander gegenüber liegen. Im rechten Winkel zum Anschlussstutzen 5 ist am Ste ckerkörper 2 der Nippel 6 ausgebildet, über den die Leitung 3, die aus einem fle xiblen Material gefertigt ist, geschoben werden kann, so dass eine flüssigkeits dichte Verbindung zum Kanal 4 gebildet wird.

Am mittleren Bereich des Steckerkörpers 2 ist ein Federelement 10 angeordnet, das als durchgängiges Blechbiegeteil ausgebildet ist und das zwei Federarme 11 ausbildet, die in die Ausnehmungen 8 hineinragen. An ihrem Ende weisen die Federarme 11 ist jeweils einen Rasthaken 12 auf, der nach außen gerichtet ist und damit weg von der Längsachse 7. Die beiden Federarme 11 sind durch ei nen Verbindungsabschnitt 15 verbunden, der auf dem Steckerkörper 2 aufliegt. Der Verbindungsabschnitt 15 wird von zwei Abwinklungen 16 begrenzt, so dass dadurch eine Klemmverbindung am Steckerkörper 2 gebildet wird, die das Fe derelement 10 am Steckerkörper 2 hält. Reicht die Klemmwirkung des Federele ments 10 nicht aus, das Federelement 10 auf dem Steckerkörper 2 zu fixieren, so kann alternativ oder zusätzlich der Verbindungsabschnitt 15 mit dem Stecker körper 2 verbunden werden, beispielsweise durch Kleben.

In Figur 3 ist ein Längsschnitt durch die Steckverbindungsanordnung im Bereich der Aufnahmeöffnung 20 der kraftstoffführenden Vorrichtung 1 gezeigt. In der Aufnahmeöffnung 20 ist eine Rastfläche 21 ausgebildet, die im Wesentlichen ko nisch ausgebildet ist und die bezüglich einer Einführrichtung 22, in der der Ste ckerkörper 2 in die Aufnahmeöffnung 20 eingeführt wird, einen Hinterschnitt bil det. Die Federarme 11 mit ihren Rasthaken 12 sind dabei so ausgebildet, dass bei Einführen des Steckerkörpers 2 in die Aufnahmeöffnung 20 die Rasthaken 12 an der Rastfläche 21 einhaken und dadurch den Steckerkörper 2 in der Aufnah meöffnung 20 fixieren. Der Steckerkörper 2 weist zur Begrenzung dieser Einführ bewegung in die Aufnahmeöffnung 20 eine Anlagefläche 26 auf, mit der der Ste ckerkörper 2 an einer Auflagefläche 27 der kraftstoffführenden Vorrichtung 1 zur Anlage kommt. Das Federelement 10 ist dabei so dimensioniert, dass die Rast haken 12 erst dann an der Rastfläche 21 eingreifen um den Steckerkörper 2 in seiner Endposition in der Aufnahmeöffnung 20 zu fixieren, wenn die Anlagefläche 26 an der Auflagefläche 27 anliegt. Der Dichtring 24 dient dazu, den Ringspalt zwischen dem Steckerkörper 2 und der Wand der Aufnahmeöffnung 20 abzu dichten, so dass der in die Aufnahmeöffnung 20 einfließende Kraftstoff nur über den Kanal 4 ablaufen kann.

Figur 4 zeigt eine Vergrößerung des Rasthakens 12, also des mit IV bezeichne-ten Ausschnitts der Figur 3. Der Rasthaken 12 ist von der Längsachse 7 gesehen nach außen gerichtet und weist eine Gleitfläche 13 auf, die so gerichtet ist, dass die Federarme 11 beim Einführen des Steckerkörpers 2 in die Aufnahmeöffnung 20 nach innen gedrückt werden, indem sie auf dem Rand der Aufnahmeöffnung 20 abgleiten. Dadurch kann der Steckerkörper 2 - ohne die Federarme 11 durch ein Werkzeug oder durch eine Person nach innen zu drücken - in die Aufnahme öffnung 20 gedrückt werden. Die Rasthaken 12 rasten in der Endposition, also wenn die Anlagefläche 26 an der Auflagefläche 27 anliegt, an der Rastfläche 21 ein. Alternativ können natürlich die Federarme 11 auch durch ein Werkzeug oder durch eine Person zusammengedrückt werden und der Steckerkörper 2 dann in die Aufnahmeöffnung 20 eingeführt werden. Nachdem die Federarme 11 freige geben werden, rasten die Rasthaken 12 wiederum an der Rastfläche 21 ein.

Um den Steckerkörpers 2 aus der Aufnahmeöffnung 20 zu entfernen, werden die Federarme 11 durch ein Werkzeug oder auch durch eine Person nach innen in Richtung der Längsachse 7 gedrückt, wodurch die Rasthaken 12 nach innen von der Rastfläche 21 weggedrückt werden und der Steckerkörper 2 aus der Ausnah meöffnung 20 problemlos entfernt werden kann.

In Figur 5a ist eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Federelements 10 gezeigt. In dieser Ausgestaltung weist das Federelement 10 zusätzlich zwei Federzungen 18 auf, die durch Ausstanzungen an den Federarmen 11 gebildet sind und die nach innen in Richtung der Längsachse 7 des Steckerkörpers 2 wei sen. Die Federzungen 18 verhindern, dass sich der Steckerkörper 2 durch einen Zug unabsichtlich aus der Aufnahmeöffnung 20 löst, da die Federzungen 18 die Kraft erhöhen, die notwendig ist, um die Federarme 11 nach innen zu verbiegen. Gleichwohl erlauben sie nach wie vor ein Lösen des Steckerkörpers 2, indem die Federarme 11 mit entsprechend großer Kraft nach innen verformt werden. Dar über hinaus verbessern die Federzungen 18 durch die zusätzliche, nach außen gerichtete Kraft das zuverlässige Einrasten der Rasthaken 12. Alternativ zeigt Figur 5b eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Federelements 10, bei dem die Federzungen 18' im Bereich der Rasthaken 12 ausgebildet sind, die aber die gleiche Wirkung wie die Federzungen 18 der Figur 5a haben. Es kann auch vorgesehen sein, die Federzungen 18 auch in anderer Weise auszubilden, solange sie die beschriebene Kraft auf die Federarme 11 ausüben.

Figur 6 zeigt in einer vergrößerten Darstellung nochmals den Rasthaken 12 mit seiner Gleitfläche 13, die so gerichtet ist, dass sie beim Einführen des Stecker körpers 2 am Rand der Aufnahmeöffnung 20 abgleitet und so die Federarme 11 nach innen drücken, bis die Federarme 11 in der Aufnahmeöffnung in ihrer End position wieder nach außen federn und sich an der Rastfläche 21 verhaken.

Da das Federelement 10 vorzugsweise als durchgängiges Stanzbiegeteil ausge bildet ist, ist ein problemloser Austausch der Steckverbindung möglich. Da das Federelement 10 auch unabhängig vom Steckerkörper 2 getauscht werden kann,

kann der Steckerkörper 2 auch dann weiterverwendet werden, wenn das Fe derelement 10 bei der Demontage des Steckerkörpers 2 verbogen oder beschä digt werden sollte, so dass es nicht mehr funktionstüchtig ist.

In Figur 7a ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ste ckerkörpers gezeigt. Die Federarme 11 sind hier in einer eckigen Form ausge führt, so dass der über die Ausnehmung hinausragende Teil der Federarme 11 eine ebene Fläche bildet und soweit über die Ausnehmung 8 hinausragt, dass eine schlaufenartige Öffnung gebildet wird. Ein Sicherungsbügel 30 ist in U-Form ausgebildet, wobei an den Enden jeweils ein Stiftfortsatz 31 ausgebildet ist, der senkrecht zu der durch die U-Form gebildeten Ebene ausgerichtet ist. Die Stift fortsätze 31 sind so geformt, dass sie in die Öffnung zwischen dem Sicherungs bügel 11 und dem Steckerkörper 2 eingeführt werden können, wie dies in Figur 7a dargestellt ist. Der Sicherungsbügel 30 verhindert, dass die Federarme 11 versehentlich einwärts gedrückt werden und den Steckerkörper 2 lösen. Das Ab zungsmoment, um den Steckerkörper aus der Aufnahmeöffnung 20 zu ziehen, ist dann nur durch die Festigkeit der Rasthaken 12 festgelegt, die aufgrund ihrer Ab messungen eine deutlich höhere Festigkeit aufweisen als der gesamte, relativ flexible Federarm 11. Soll der Steckerkörper 2 - absichtlich - gelöst werden, wird der Sicherungsbügel 30 in Richtung der Sicherungsfortsätze 31 abgezogen, wie dies in Figur 7b dargestellt ist. Der Sicherungsbügel 30 ist vorzugsweise aus Metall gefertigt, kann aber auch aus einem Kunststoff gefertigt sein, da er in der Regel keine großen Kräfte aufnehmen muss.