CH703180A1 - Steckverbindung für die Übertragung elektrischer Energie. - Google Patents

Abstract

Eine Steckverbindung umfasst ein buchsenseitiges Gehäuse (1) mit einem den elektrischen Strom leitenden Buchsenelement (3), ein stiftseitiges Gehäuse (2) mit einem den elektrischen Strom leitenden Stiftelement (4) und mindestens ein Kontaktelement (5) zur Vermittlung eines elektrischen Kontaktes zwischen dem Buchsenelement (3) und dem Stiftelement (4). Das Buchsenelement (3) und das Stiftelement (4) erstrecken sich im Wesentlichen entlang einer Mittelachse. Das buchsenseitige Gehäuse (1) und das stiftseitige Gehäuse (2) und somit das Buchsenelement (3) und das Stiftelement (4) sind über eine Steckbewegung (S) miteinander verbindbar, und es wird im verbundenen Zustand ein elektrischer Kontakt zwischen dem Buchsenelement (3) und dem Stiftelement (4) vermittelt. Das Kontaktelement (5) setzt der Steckbewegung eine erste Widerstandskraft entgegen. Die Steckverbindung umfasst weiterhin ein sich selbstständig verriegelndes Verriegelungselement (6) zur Verriegelung der Steckverbindung, welches Verriegelungselement (6) der Steckbewegung (S) eine zweite Widerstandskraft entgegensetzt. Zwischen dem buchsenseitigen Gehäuse (1) und dem stiftseitigen Gehäuse (2) sind Führungselemente vorhanden, die derart ausgebildet sind, dass über ein Aufbringen eines Drehmomentes auf mindestens eines der beiden Gehäuse (1, 2) eine Unterstützungskraft in Richtung der Steckbewegung (S) resultiert, so dass mindestens ein Teil der Widerstandskräfte durch diese Unterstützungskraft überwindbar ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steckverbindung für die Übertragung von elektrischer Energie mit einer Buchsenseite und einer Stiftseite nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

STAND DER TECHNIK

[0002] Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Steckverbindungen zur Verbindung von Kabeln im Bereich der Energietechnik bekannt. Solche Steckverbindungen dienen beispielsweise der Verbindung zwischen einem Notstromaggregat und der Einspeisestelle des Energieunternehmens in einem Gebäude im Falle eines Stromausfalles.

[0003] Typischerweise werden über derartige Energiekabel Ströme im Bereich von einigen hundert Ampere übertragen. Hierfür weist der elektrische Leiter typischerweise einen Querschnitt im Bereich von 40 mm<2> bis 600 mm<2> auf. Derartige Querschnitte sind aufgrund ihrer Grösse für den Benutzer, welche die Steckverbindung herzustellen hat, eher unhandlich.

[0004] Die aus dem Stand der Technik bekannten Steckverbindungen weisen jeweils ein Stiftteil bzw. ein Steckerteil und ein Buchsenteil auf, wobei diese miteinander verbindbar sind. Zwischen dem elektrischen Leiter des Buchsenteils und demjenigen des Steckerteils ist ein Kontaktelement, wie beispielsweise eine Kontaktlamelle vorgesehen. Ferner ist zwischen dem Buchsenteil und dem Steckerteil typischerweise ein Dichtelement angeordnet, welches verhindert, dass Feuchtigkeit, Staub oder gar Wasser in den Bereich des Kontaktelements gelangen kann.

[0005] Bei der Herstellung der Steckverbindung zwischen Buchsenteil und Steckerteil muss der Benutzer eine verhältnismässig grosse Kraft bereitstellen, um das Steckerteil in das Buchsenteil einzuschieben, wobei entsprechende axiale Widerstandskräfte zu überwinden sind. Die maximale Widerstandskraft setzt sich typischerweise aus verschiedenen Widerstandskräften zusammen. Als erste Widerstandskraft ist die Kraft zu nennen, welche aufgebracht werden muss, um den Widerstand des Kontaktelementes zwischen Steckerteil und Buchsenteil zu überwinden. Eine weitere Widerstandskraft muss aufgebracht werden, um den Widerstand eines allfälligen Dichtungselementes zu überwinden. Folglich muss der Benutzer eine axiale Kraft aufbringen, um die genannten Widerstandskräfte zu überwinden.

[0006] Zusammenfassend ist es für den Benutzer, welcher eine Steckverbindung herstellen will, sehr nachteilig, dass er eine verhältnismässig grosse Kraft in Richtung der Mittelachse aufbringen muss, um eine Verbindung zwischen Stecker und Buchse herzustellen. Besonders in Notsituation, wie beispielsweise beim Anschliessen einer Notstromgruppe an ein Spital, verzögert das Verbinden von Stiftseite und Buchsenseite eine Inbetriebnahme der Notstromgruppe und kann sich dabei sehr nachteilig, im schlimmsten Fall mit einem Personenschaden, auswirken.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0007] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung eine Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere soll eine Steckverbindung für eine elektrische Verbindung angegeben werden, welche die aufzubringende Kraft zur Herstellung der Steckverbindung in axiale Richtung reduziert, so dass es für den Benutzer einfacher wird, das Buchsenteil mit dem Steckerteil zu verbinden.

[0008] Eine solche Aufgabe löst ein Steckverbindergehäuse nach Anspruch 1. Demgemäss umfasst eine Steckverbindung ein buchsenseitiges Gehäuse mit mindestens einem den elektrischen Strom leitenden Buchsenelement, ein stiftseitiges Gehäuse mit mindestens einem den elektrischen Strom leitenden Stiftelement und mindestens ein Kontaktelement zur Vermittlung eines elektrischen Kontaktes zwischen dem Buchsenelement und dem Stiftelement. Das Buchsenelement und das Stiftelement erstrecken sich im Wesentlichen entlang einer Mittelachse. Das buchsenseitige Gehäuse und das stiftseitige Gehäuse und somit das Buchsenelement und das Stiftelement sind über eine Steckbewegung miteinander verbindbar, und es wird im verbundenen Zustand ein elektrischer Kontakt zwischen dem Buchsenelement und dem Stiftelement vermittelt. Das Kontaktelement setzt der Steckbewegung eine erste Widerstandskraft entgegen, welche zum Herstellen der Steckverbindung überwunden werden muss. Die Steckverbindung umfasst weiterhin ein sich selbstständig verriegelndes Verriegelungselement zur Verriegelung der Steckverbindung, welches Verriegelungselement der Steckbewegung eine zweite Widerstandskraft entgegensetzt. Zwischen dem buchsenseitigen Gehäuse und dem stiftseitigen Gehäuse sind Führungselemente vorhanden, die derart ausgebildet sind, dass über ein Aufbringen eines Drehmomentes auf mindestens eines der beiden Gehäuse eine Unterstützungskraft in Richtung der Steckbewegung resultiert, so dass mindestens ein Teil der Widerstandskräfte durch diese Unterstützungskraft überwindbar ist.

[0009] Weil der Benutzer ein Drehmoment aufbringen kann, ist es für ihn ergonomischer die Steckverbindung herzustellen.

[0010] Besonders bevorzugt wird eine einpolige Verbindung mit einem einzigen Buchsenelement und einem einzigen Stiftelement eingesetzt. Es ist aber auch eine mehrpolige Verbindung denkbar, wobei dann mehrere Buchsenelement und mehrere Stiftelement vorzusehen sind.

[0011] Vorzugsweise ist zwischen dem buchsenseitigen Gehäuse und dem stiftseitigen Gehäuse weiterhin ein Dichtelement angeordnet, welches den Spalt zwischen dem buchsenseitigen Gehäuse und dem stiftseitigen Gehäuse gegenüber Fluiden, wie Wasser oder Luft, abdichtet, wobei das Dichtelement eine dritte Widerstandskraft gegen die Steckbewegung entgegensetzt.

[0012] Die Widerstandskräfte wirken je nach Bauart meist in axialer Richtung, also in Richtung der Mittelachse.

[0013] Vorzugsweise sind die Führungselemente derart ausgebildet, dass die Steckbewegung über einen ersten Abschnitt entlang einer Translationsbewegung parallel zur Mittelachse verläuft, und über einen zweiten Abschnitt über eine Drehbewegung oder einer Kombination aus Drehbewegung und Translationsbewegung verläuft.

[0014] Vorzugsweise bestehen die Führungselemente aus der Paarung Führungskanal und Führungskamm, welcher in den Führungskamm einragt. Dabei ist der Führungskanal am einen Gehäuse angeordnet, also beispielsweise am buchsenseitigen oder stiftseitigen Gehäuse, und der Führungskamm ist am anderen Gehäuse angeordnet, also am stiftseitigen oder buchsenseitigen Gehäuse.

[0015] Vorzugsweise verfügt das Verriegelungselement über einen Anschlag, an welchem bei der Steckbewegung das eine Gehäuse anschlägt, wobei über diesen Anschlag das Verriegelungselement translatorisch mit dem einen Gehäuse verschoben wird und wobei die zweite Widerstandskraft dann der Steckbewegung entgegen wirkt, wenn über das Gehäuse das Verriegelungselement verschoben wird.

[0016] Vorzugsweise ist das Führungselement derart ausgebildet, dass dieses im verbundenen Zustand die beiden Gehäuse gegen eine axiale Verschiebung sichert, während das Verriegelungselement eine Verdrehung der beiden Gehäuse zueinander verhindert.

[0017] Vorzugsweise wird das Verriegelungselement beim Erreichen des verbundenen Zustandes gegen die Steckrichtung selbsttätig von dem Gehäuse, an welchem das Verriegelungselement anliegt, zum anderen Gehäuse hin bewegt. Dabei stellt das Verriegelungselement eine Verriegelung gegen Drehung der Gehäuse zueinander bereit, wobei die Verriegelung insbesondere durch den Anschlag bereitgestellt wird, der in eine Rastausnehmung einragt.

[0018] Vorzugsweise ist das Verriegelungselement so angeordnet, dass die Unterstützungskraft dann wirkt, wenn auch die zweite Widerstandskraft zu überwinden ist und/oder, dass das Dichtelement so angeordnet ist, dass die Unterstützungskraft dann wirkt, wenn auch die dritte Widerstandskraft zu überwinden ist. Wenn diese beiden oder eine der beiden Kräfte wirkt, ist die gesamte Widerstandskraft verglichen mit der ersten Widerstandskraft noch höher. Insofern ist es besonders vorteilhaft, dass die Kompensation über das Drehmoment dann eingesetzt werden kann, wenn die Widerstandskraft am höchsten ist.

[0019] Vorzugsweise umfassen die Führungselemente einen Führungskanal und mindestens einen in den Führungskanal eingreifenden Führungskamm, wobei der Führungskanal über einen ersten Abschnitt parallel zur Steckbewegung und über einen zweiten Abschnitt winklig zur Steckbewegung verläuft.

[0020] Vorzugsweise steht das Verriegelungselement entweder mit dem buchsenseitigen Gehäuse oder dem stiftseitigen Gehäuse in axial zum jeweiligen Element verschiebbar in Verbindung, wobei eine Feder die zweite Widerstandskraft aufbringt.

[0021] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0022] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen: <tb>Fig. 1<sep>eine perspektivische Ansicht der Buchsenseite einer Steckverbindung; <tb>Fig. 2<sep>eine Seitenansicht nach Fig. 1; <tb>Fig. 3<sep>eine Schnittansicht nach Fig. 1; <tb>Fig. 4<sep>eine perspektivische Ansicht der Stiftseite einer Steckverbindung; <tb>Fig. 5<sep>eine Seitenansicht nach Fig. 4; <tb>Fig. 6<sep>eine Schnittansicht nach Fig. 4; und <tb>Fig. 7<sep>eine Schnittansicht der Steckverbindung, wobei die Buchsenseite nach Fig. 1 bis 3 mit der Stiftseite nach Fig. 4 bis 6 in Verbindung steht; <tb>Fig. 8<sep>eine perspektivische Darstellung der Stiftseite und der Buchsenseite kurz vor der Verbindung; und <tb>Fig. 9<sep>eine schematische Darstellung des Kraftverlaufes während des Steckvorganges.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0023] Die Fig. 1 bis 8 zeigen Teile einer Steckverbindung für die Vermittlung eines elektrischen Kontaktes zwischen zwei Energiekabeln. Typischerweise weisen die Kabel einen Querschnitt von 40 bis 600 mm<2>, bevorzugterweise von 100 bis 450 mm<2>, auf und dienen zur Übertragungen von elektrischer Energie, wobei die Bemessungsspannung in der Grössenordnung von 1000 V AC oder 1500 V DC ist. Andere Spannung sind ebenfalls möglich.

[0024] Die Steckverbindung umfasst im Wesentlichen eine Buchsenseite mit einem buchsenseitigen Gehäuse 1 und mit einem den elektrischen Strom leitenden Buchsenelement 3, eine Stiftseite mit einem stiftseitigen Gehäuse 2 und einem den elektrischen Strom leitenden Stiftelement 4, sowie mindestens ein Kontaktelement 5 zur Vermittlung eines elektrischen Kontaktes zwischen dem Buchsenelement 3 und dem Stiftelement 4. Wenn die Buchsenseite vollständig mit der Stiftseite in Verbindung steht, so befindet sich die Steckverbindung im verbundenen Zustand, wobei dann der elektrische Kontakt zwischen dem Buchsenelement 3 und dem Stiftelement 4 vermittelt wird. Im verbundenen Zustand ist demnach das buchsenseitige Gehäuse 1 mit dem stiftseitigen Gehäuse 2 verbunden und das Buchsenelement 2 steht mit dem Stiftelement 3 in Verbindung.

[0025] Über ein Verriegelungselement 6 kann die Verbindung zwischen dem buchsenseitigen Gehäuse 1 und dem stiftseitigen Gehäuse 2 verriegelt werden, so dass eine unerwünschte Trennung der Steckverbindung verhindert wird. Folglich nimmt das Verriegelungselement 6 ein in axialer Richtung wirkende Kraft auf.

[0026] In den Fig. 1 und 2 wird das buchsenseitige Gehäuse 1 gezeigt. Das buchsenseitige Gehäuse 1 erstreckt sich entlang einer Mittelachse M und ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet, wobei eine Seitenwand 10 einen Innenraum 11 begrenzt. Im Innenraum 11 ist das elektrisch leitende Buchsenelement 3 angeordnet, so wie dies mit Hilfe der Schnittzeichnung von Fig. 3untenstehend erläutert wird.

[0027] Das buchsenseitige Gehäuse 1 umfasst einen Führungsabschnitt 12, welcher dazu dient das stiftseitige Gehäuse 2 zu führen. Nach vorne hin ist der Führungsabschnitt 12 durch eine Fläche 16 begrenzt. Dem Führungsabschnitt 12 schliesst sich ein Lagerungsabschnitt 13 an, welcher der Lagerung des Verriegelungselementes 6 dient. Dem Lagerungsabschnitt 13 schliesst sich ein Kabelaufnahmeabschnitt 14 an, welcher mit einem Kabel, das in den Innenraum 11 durch den Kabelaufnahmeabschnitt 14 geführt wird, eine Klemmverbindung zur Zugentlastung eingehen kann. Das in den Innenraum 11 geführte Kabel wird im Innenraum 11 mit dem Buchsenelement 3 elektrisch leitend verbunden, so dass ein elektrisch leitender Kontakt zwischen dem Buchsenelement 3 und dem oder den Leitern des Kabels hergestellt wird.

[0028] Im Bereich des Führungsabschnittes 12 umfasst das buchsenseitige Gehäuse 1 Führungselemente 7, die zur Führung des stiftseitigen Gehäuses beim Steckvorgang dienen. Die Führungselemente 7 haben hier die Gestalt von einem ersten Führungskanal 70 und einem zweiten Führungskanal 75, in welche ein Führungskamm 71, der am anderen Gehäuse 2 angeordnet ist, eingreifen kann.

[0029] Die Führungskanäle 70, 75 weisen, wie in der Fig. 1 gut erkannt werden kann, eine ersten Abschnitt 72 auf, der sich entlang der Mittelachse M erstreckt. Dem ersten Abschnitt 72 schliesst sich ein zweiter Abschnitt 73 an, welcher winklig zur Mittelachse M steht. Vorzugsweise ist der Winkel zwischen dem ersten Abschnitt 72 und dem zweiten Abschnitt 73 im Bereich von 30° bis 60°, besonders bevorzugt im Bereich von 45°. Dem zweiten Abschnitt 73 schliesst sich in der Folge ein dritter Abschnitt 74 an, welcher ebenfalls winklig zum ersten Abschnitt 72 steht. Vorzugsweise steht der dritte Abschnitt 74 senkrecht zum ersten Abschnitt 72.

[0030] In der Fig. 3 wird das buchsenseitige Gehäuse 1 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Anhand dieser Darstellung wird nun das Buchsenelement 3 und dessen Anordnung im Innenraum 11 des Gehäuses 1 erläutert. Das Buchsenelement 3 umfasst eine Buchsenöffnung 30, in welcher im verbundenen Zustand das Stiftelement 4 zu liegen kommt. Die Buchsenöffnung 30 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch mit einem kreisrunden Querschnitt ausgebildet. In der Buchsenöffnung 30 ist eine umlaufende Nut 31 angeordnet, welche der Aufnahme des Kontaktelementes 5, das hier die Gestalt einer Kontaktlamelle aufweist, dient. Ebenfalls in der Buchsenöffnung 30 ist ein Führungsdorn 32 angeordnet, welcher sich vorzugsweise durch die gesamte Buchsenöffnung 30 hindurch erstreckt und besonders bevorzugt aus der Buchsenöffnung 30 hinausragt. Dieser Führungsdorn 32 dient der Führung des Stiftelementes 4 im verbundenen Zustand bzw. während der Herstellung der Verbindung. Im vorderen Bereich ist der Führungsdorn mit einer Isolationskappe 35 umhüllt, welche aus einem den elektrischen Strom nicht leitenden Material ist, so dass der Benutzer nicht mit elektrisch leitenden Elementen in Berührung kommen kann.

[0031] Der Buchsenöffnung 30 gegenüberliegend ist ein Kontaktabschnitt 33 angeordnet, welcher in den Bereich des Kabelaufnahmeabschnittes 14 zu liegen kommt. Der Kontaktabschnitt 33 dient im Wesentlichen der Aufnahme des elektrischen Leiters des Kabels, wobei dieser beispielsweise über eine Crimpverbindung mit dem Kontaktabschnitt 33 und somit mit dem Buchsenelement 3 elektrisch leitend verbunden wird.

[0032] In der Fig. 3 kann auch gut erkannt werden, dass das Buchsenelement 3 im Innenraum 11 des buchsenseitigen Gehäuses 1 angeordnet ist. Dabei ist das Buchsenelement 3 so angeordnet, dass es von aussen durch einen Benutzer nicht berührt werden kann. Ferner ist zwischen dem Kontaktelement 3 und dem Gehäuse 1 ein Dichtelement 34 angeordnet, welches hier die Gestalt eines O-Ringes hat, und den Zwischenraum zwischen Innenraum 11 und Buchsenelement 3 abdichtet, sodass keine Feuchtigkeit vom Kabelaufnahmeabschnitt 14 in den Bereich des Kontaktelementes 5 gelangen kann.

[0033] Auf der Aussenseite hinter dem Führungsabschnitt 12 ist hier ein Dichtelement 8 angeordnet, welches den Zwischenraum zwischen buchsenseitigem Gehäuse 1 und stiftseitigem Gehäuse 2 abdichtet. Das Dichtelement 8 hat hier die Gestalt eines O-Ringes, welcher in einer Nut 80 liegt, die sich in das buchsenseitige Gehäuse 1 hinein erstreckt.

[0034] Im Bereich des Lagerungsabschnitt 13 ist das Verriegelungselement 6, wobei sich das Verriegelungselement 6 vollständig um das buchsenseitige Gehäuse 1 herum erstreckt, angeordnet. Vorzugsweise wird das Verriegelungselement 6 durch eine Manschette 63 umgeben, über welche der Benutzer das Verriegelungselement 6 gut ergreifen kann. Das Verriegelungselement 6 dient im Wesentlichen der Verriegelung des stiftseitigen Gehäuses 1 zum buchsenseitigen Gehäuse 2 im verbundenen Zustand, wobei die Verriegelung insbesondere eine Verdrehung der beiden Gehäuse 1, 2 zueinander verhindert. Das buchsenseitige Gehäuse 1 umfasst im Bereich des Lagerungsabschnittes 13 eine ringförmige Anschlagsfläche 15, auf welcher eine Druckfeder 61 aufliegt, die das Verriegelungselement 6 von dieser Anschlagsfläche 15 gegen den Führungsabschnitt 12 drückt. Das Verriegelungselement 6 ist dabei so mit dem stiftseitigen Gehäuse 1 verbunden, dass es eine begrenzte Bewegung von einer verriegelnden Stellung in eine freigebende Stellung entlang der Mittelachse M ausführen kann. Das Verriegelungselement wird durch die Druckfeder 61 immer nach vorne in Richtung Führungsabschnitt 12 gedrückt, was der verriegelnden Stellung entspricht. Während des Steckvorganges wird die Druckfeder komprimiert, das heisst das Verriegelungselement 6 wird in der Fig. 3 entlang des Pfeils P nach rechts geschoben. Sobald sich das buchsenseitige Gehäuse 1 und das stiftseitige Gehäuse 2 in der Endposition, also im verbunden Zustand befinden, bewirkt die Feder 61, dass sich das Verriegelungselement 6 wieder gegen die Richtung P in die ursprüngliche Stellung bewegt. Aufgrund der Anordnung der Feder 61 kann auch von einem selbsttätigen Verrieglungselement gesprochen werden.

[0035] Das Verriegelungselement 6 umfasst weiterhin ein Abschlusselement 62. Das Abschlusselement 62 ist drehbar im Verriegelungselement 6 angeordnet und kann um die eigene Achse um 180 Grad gedreht werden. Somit steht das Abschlusselement 62 an einer Abschlusskante 17 am buchsenseitigen Gehäuse 1 an. Folglich kann das Verriegelungselement dann nicht mehr relativ in Richtung des Pfeils P zu diesem verschoben werden.

[0036] Über eine in den Figuren nicht dargestellte Führung wird das Verriegelungselement 6 so zum buchsenseitigen Gehäuse 1 geführt, dass keine Verdrehung zwischen Gehäuse 1 und Verriegelungselement 6 zugelassen wird.

[0037] In den Fig. 4 bis 6 wird das stiftseitige Gehäuse 2 gezeigt. Das stiftseitige Gehäuse 2 umfasst eine Seitenwand 20, welche einen Innenraum 21 begrenzt. Im Innenraum 21 ist das Stiftelement 4 angeordnet. Der Innenraum 21 weisst dabei eine Form auf, dass diese den Führungsabschnitt 12 des buchsenseitigen Gehäuses 1 aufnehmen kann. Das Stiftelement 4 erstreckt sich durch den Innenraum 21 und ragt im verbundenen Zustand in die Buchsenöffnung 30 ein. Weiter umfasst das stiftseitige Gehäuse 2 einen Kabelaufnahmeabschnitt 22, welcher in analoger Weise zum Kabelaufnahmeabschnitt 14 des buchsenseitigen Gehäuses 1 zur Aufnahme des Kabels, mit welchem das Stiftelement 4 in einem elektrischen Kontakt steht, dient. Das stiftseitige Gehäuse 2 wird weiter durch eine Manschette 29 umgeben, über welche der Benutzer das Gehäuse 2 ergreifen kann.

[0038] Das Stiftelement 4, welches in der Fig. 6gut erkannt werden kann, umfasst einen zylindrischen Stiftabschnitt 40, welcher in die Buchsenöffnung 30 zu liegen kommt. Nach hinten schliesst sich den Stiftabschnitt 40 einen Kontaktabschnitt 43 an, welcher zur elektrischen Kontaktierung mit dem Kabel dient. Der Stiftabschnitt 40 umfasst weiterhin eine zentrale Führungsöffnung 42, welche zur Aufnahme des Führungsdornes 32 des Buchsenelementes 3 dient. Im vorderen Bereich umfasst der Stiftabschnitt 40 zudem ein Schutzelement 45, welches vorzugsweise aus einem den elektrischen Strom nicht leitenden Material ist. Das Stiftelement 4 ist im Bereich des Stiftabschnittes 40 vollständig durch das stiftseitige Gehäuse 2 umgeben. Ebenfalls zeigt die Fig. 6, dass eine Dichtung 24, hier in der Gestalt eines O-Ringes den Spalt zwischen Gehäuse 2 und Kontaktelement 4 gegenüber Fluiden abdichtet.

[0039] In der Fig. 6 kann auch gut erkannt werden, dass im Innenraum 21 ein Führungskamm 71 angeordnet ist. Pro Führungskanal 70, 75 ist dabei vorzugsweise je ein Führungskamm 71 angeordnet. Der Führungskamm 71 ragt während der Herstellung der Steckverbindung und im verbundenen Zustand in den entsprechenden Führungskanal ein. Über der Paarung Führungskanal 70, 75, insbesondere über den dritten Abschnitt 74 und Führungskamm 71 kann eine axiale Sicherung zwischen den beiden Gehäusen 1, 2 bereitgestellt werden.

[0040] In der Fig. 7 wird die Steckverbindung im verbundenen Zustand gezeigt, wobei hier gut erkannt werden kann, wie die Buchsenseite mit der Stiftseite verbunden wird. Die Ausdrucksweise Stiftseite und Buchsenseite bezieht sich auf die elektrisch leitenden Teile, also auf das Buchsenelement 3 und das Stiftelement 4.

[0041] In der Fig. 9 wird eine schematische Darstellung des typischen Kraftverlaufes während eines Steckvorganges gezeigt. Während des Steckvorganges wird das buchsenseitige Gehäuse 1 mit dem stiftseitigen Gehäuse zusammengeführt, so dass zwischen dem Buchsenelement 3 und dem Stiftelement 4 eine elektrisch leitende Verbindung entsteht.

[0042] Der Steckvorgang erfolgt typischerweise über eine Steckbewegung, wobei das buchsenseitige Gehäuse 1 und das stiftseitige Gehäuse 2 gegeneinander verschoben werden. Während der Herstellung und während der Trennung des Steckverbundes sind diese in axialer Richtung entgegenstehenden Widerstandskräfte zu überwinden, so dass die beiden Gehäuseteile 1, 2 gegeneinander verschoben werden können. Während des Steckvorganges müssen also diverse Widerstandskräfte überwunden werden, um die beiden Gehäuseteile 1, 2 zusammenzuführen.

[0043] In der Fig. 9 werden die zu überwindenden Widerstandskräfte bezüglich des Steckvorganges gezeigt. Auf der X-Achse ist der Steckweg abgebildet und auf der Y-Achse die entsprechende Widerstandskraft.

[0044] Über eine erste Wegstrecke bis zu SR ist lediglich eine zu den anderen Widerstandskräften sehr geringe Reibungskraft FR zwischen den beiden Gehäusen 1, 2, dem Buchsenelement 2 und dem Stiftelement 4, sowie dem Führungsdorn 32 und der Führungsöffnung 25 zu überwinden.

[0045] Sobald das Stiftelement 4 soweit vorgeschoben wird, dass es mit dem Kontaktelement 5 in Verbindung kommt, wird durch das Kontaktelement 5 ein erste axiale Widerstandskraft F1 gegen die Steckbewegung entgegengesetzt. Über die Strecke SR bis S1 wirkt so im Wesentlichen die Widerstandskraft F1, welche durch den Benutzer überwunden werden muss, um die Steckbewegung weiter auszuführen.

[0046] In einem nächsten Schritt kommt das Gehäuse, je nach Anordnung, entweder mit dem gefederten Verriegelungselement 6 und/oder dem Dichtelement 8 in Verbindung, wobei diese beiden ebenfalls eine Widerstandskraft bereitstellen. Diese beiden axialen Widerstandskräfte sind in der Fig. 9durch die zweite Widerstandskraft F2 und die dritte Widerstandskraft F3 dargestellt. Die zweite Widerstandskraft F2 wird per Definition durch das Verriegelungselement 6 und die zweite Widerstandskraft F3 durch das Dichtelement 8 bereitgestellt. Es ist dabei denkbar, dass das Dichtelement 8 in Steckrichtung gesehen vor Verriegelungselement 6 angeordnet ist, wobei dann die dritte Widerstandskraft F3 vor der zweiten zu überwinden ist. Eine umgekehrte Anordnung ist auch denkbar. Zudem ist es möglich, dass Dichtelement 8 und Verriegelungselement 6 auf der gleichen Höhe angeordnet sind, so dass diese zum selben Zeitpunkt überwunden werden müssen.

[0047] Die Fig. 9 verdeutlicht, dass der Benutzer eine grosse Widerstandskraft, welche sich in der Summe im Wesentlichen aus den Widerstandskräften F1, F2 und F3 zusammensetzt, überwinden muss, um die Steckverbindung herzustellen. Mit dieser Kraft muss der Benutzer die beiden Gehäuse 1, 2 zusammenführen.

[0048] Nachfolgend werden nun die Vorgänge beim Herstellen der Steckverbindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1bis 8erläutert. In der Fig. 8stehen die beiden Steckerteile in der Ausgangsposition.

[0049] In einem ersten Schritt bei der Herstellung der Verbindung wird das buchsenseitige Gehäuse 1 und das stiftseitige Gehäuse 2 gegeneinander entlang der Steckbewegung S in Richtung der Mittelachse M verschoben. Dabei greifen die Führungskämme 71 in den jeweiligen Führungskanal 70, 75 ein. Weiter kommt das Kontaktelement 5 im Buchsenelement 3 mit dem Stiftelement 4 in Kontakt, wobei die Steckkraft erhöht werden muss, um die erste Widerstandskraft F2 des Kontaktelementes 5 zu überwinden.

[0050] Sobald nun das stiftseitige Gehäuse 2 am Anschlagselement 60 des Verriegelungselement 6 ansteht, steht die zweite Widerstandskraft F2 des Verriegelungselementes 6 der Bewegung entgegen. Die Führungskämme 71 stehen dann im Bereich des zweiten Abschnittes 73 der Führungskanäle 70, 75. Über eine Drehbewegung des Gehäuses 1, an welchem die Führungskämme 71 angeordnet sind, zu dem Gehäuse, an welchem die Führungskanäle 70, 75 angeordnet sind, bewegen sich die Führungskämme 71 dann entlang den winklig Abschnitten 73, wobei das Drehmoment durch diese winklige Anordnung in eine Unterstützungskraft in Richtung der Steckrichtung umgelenkt wird. Für die Drehbewegung muss der Benutzer also ein Drehmoment, das relativ zwischen den beiden Gehäusen 1, 2 wirkt, aufbringen. Die Führungselemente 7 sind demnach derart ausgebildet, dass über ein Aufbringen eines Drehmomentes auf mindestens eines der beiden Gehäuse 1, 2 eine Unterstützungskraft in Richtung der Steckbewegung S resultiert, so dass mindestens ein Teil der Widerstandskräfte F1, F2 und F3 durch diese Unterstützungskraft überwindbar ist. Vorzugsweise werden aber, wie in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt, die ganzen Widerstandskräfte im letzten Abschnitt der Bewegung durch die Unterstützungskraft und folglich durch das Drehmoment überwunden.

[0051] Die Drehbewegung hat den grossen Vorteil, dass es dem Benutzer leichter fällt, über eine Drehbewegung die axialen Widerstandskräfte zu überwinden, als durch eine Längsbewegung. Insofern ist die Drehbewegung ergonomischer und entspricht besser dem Bewegungsablauf.

[0052] Die Drehbewegung bzw. das Drehmoment kann dann weiter aufrechterhalten werden, so dass die Führungskämme 71 in den dritten Abschnitt 74 zu liegen kommen. In dieser Position steht die Ausnehmung 23 des stiftseitigen Gehäuses 2 und das Anschlagselement 60 derart zueinander, dass das Anschlagselement 60 in die Ausnehmung 23 zu liegen kommt. Aufgrund der Anordnung der Feder 61 wird also das Verriegelungselement 6 in Richtung des stiftseitigen Gehäuses 2 geschoben, so dass das Anschlagselement 60 in die Rastausnehmung 23 an der Seitenwand 20 einrastet. Diese Rastverbindung verhindert, dass das buchsenseitige Gehäuse 1 zum stiftseitigen Gehäuse 2 verdreht werden kann. Da die Verdrehung verhindert wird, wird auch sichergestellt, dass die Führungskämme 71 in der senkrecht zur Mittelachse M verlaufenden Führungsbahnabschnitten 74 verharren, wobei so sichergestellt wird, dass die beiden Gehäuse 1, 2 nicht in Richtung der Mittelachse M voneinander weg gezogen werden.

[0053] Wenn nun die Steckverbindung wieder getrennt werden soll, muss das Verriegelungselement 6 gegen die Federkraft der Feder 61 nach hinten, also vom stiftseitigen Gehäuse 2 weg, bewegt werden, so dass die beiden Gehäuse 1, 2 gegeneinander verdreht werden können. Sobald der Rasteingriff zwischen Anschlagselement 60 und Rastausnehmung 23 gelöst ist, wirkt die Rückstellkraft der Feder 61 auf das Verriegelungselement 6, welches seinerseits über den Anschlag 60 auf das stiftseitige Gehäuse 2 wirkt, was das Lösen der Verbindung unterstütz. Die Führungskämme 71 werden aufgrund der Federkraft gegen den zweiten Abschnitt 72 gedrückt. Beim Trennen der Verbindung muss somit die erste Widerstandskraft F1 des Kontaktelementes 5 und die dritte Widerstandskraft F3 des Dichtelementes 8 überwunden werden, wobei die Federkraft der Druckfeder 60 unterstützend wirkt. Zudem wird über die Drehbewegung zwischen den beiden Gehäusen 1, 2 wiederum eine Unterstützungskraft, wie oben beschrieben bereitgestellt, wobei diese hier den Trennungsvorgang unterstützt.

[0054] Optional kann nach dem erfolgreichen Herstellen der Steckverbindung das Abschlusselement betätigt werden, so dass die Steckverbindung gegen nicht vorgesehenes Trennen gesichert ist. Hierfür wird das Abschlusselement 62 vorzugsweise um 180° verdreht. Wenn der Benutzer die Steckverbindung trennen will, so wird das Abschlusselement 62 wiederum um 180° zurückgedreht, um die Verriegelung freizugeben.

[0055] An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Führungskanäle 70, 75 auch am stiftseitigen Gehäuse 2 angeordnet werden können und die Führungskämme 71 am buchsenseitigen Gehäuse 1, wobei so die gleiche Wirkung erzielt wird.

[0056] Im Bereich des ersten Abschnittes 72 kann der Führungskanal 70 noch eine seitliche Ausnehmung 76 umfassen, welche beispielsweise als Betätigungselement in einigen Anwendungen dienen kann.

[0057] Das buchsenseitige Gehäuse 1 und auch das stiftseitige Gehäuse 2 sind vorzugsweise vollständig aus einem den elektrischen Strom nicht leitenden Material, wie einem Kunststoff. Besonders bevorzugt wird ein Kunststoff aus der Gruppe der Polyamide eingesetzt.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0058] <tb>1<sep>buchsenseitiges Gehäuse <tb>2<sep>stiftseitiges Gehäuse <tb>3<sep>Buchsenelement <tb>4<sep>Stiftelement <tb>5<sep>Kontaktelement <tb>6<sep>Verriegelungselement <tb>7<sep>Führungselemente <tb>8<sep>Dichtelement <tb>10<sep>Seitenwand <tb>11<sep>Innenraum <tb>12<sep>Führungsabschnitt <tb>13<sep>Lagerungsabschnitt <tb>14<sep>Kabelaufnahmeabschnitt <tb>15<sep>Anschlagsfläche <tb>16<sep>Fläche <tb>17<sep>Abschlusskante <tb>20<sep>Seitenwand <tb>21<sep>Innenraum <tb>22<sep>Kabelaufnahmeabschnitt <tb>23<sep>Rastausnehmung <tb>24<sep>Dichtung <tb>29<sep>Manschette <tb>30<sep>Büchsenöffnung <tb>31<sep>Nut <tb>32<sep>Führungsdom <tb>33<sep>Kontaktabschnitt <tb>34<sep>Dichtelement <tb>35<sep>Isolationskappe <tb>40<sep>Stiftabschnitt <tb>42<sep>Führungsöffnung <tb>43<sep>Kontaktabschnitt <tb>45<sep>Schutzelement <tb>60<sep>Anschlag <tb>61<sep>Feder <tb>62<sep>Abschlusselement <tb>63<sep>Manschette <tb>70<sep>erster Führungskanal <tb>71<sep>Führungskamm <tb>72<sep>erster Abschnitt <tb>73<sep>zweiter Abschnitt <tb>74<sep>dritter Abschnitt <tb>75<sep>zweiter Führungskanal <tb>76<sep>Ausnehmung <tb>80<sep>Nut <tb>M<sep>Mittelachse <tb>S<sep>Steckbewegung <tb>F1<sep>erste Widerstandskraft (Kontaktelement) <tb>F2<sep>zweite Widerstandskraft (Verrieglungselement) <tb>F3<sep>dritte Widerstandskraft (Dichtelement)

Claims (11)

1. Steckverbindung umfassend ein buchsenseitiges Gehäuse (1) mit mindestens einem den elektrischen Strom leitenden Buchsenelement (3), ein stiftseitiges Gehäuse (2) mit mindestens einem den elektrischen Strom leitenden Stiftelement (4) und mindestens ein Kontaktelement (5) zur Vermittlung eines elektrischen Kontaktes zwischen dem Buchsenelement (3) und dem Stiftelement (4), wobei sich das Buchsenelement (3) und das Stiftelement (4) im Wesentlichen entlang einer Mittelachse (M) erstrecken, und wobei das buchsenseitige Gehäuse (1) und das stiftseitige Gehäuse (2) und somit das Buchsenelement (3) und das Stiftelement (4) über eine Steckbewegung (S) miteinander verbindbar sind und im verbundenen Zustand ein elektrischer Kontakt zwischen dem Buchsenelement (3) und dem Stiftelement (4) vermittelt wird, wobei das Kontaktelement (5) der Steckbewegung eine erste Widerstandskraft (F1) entgegensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindung weiterhin ein sich selbstständig verriegelndes Verriegelungselement (6) zur Verriegelung der Steckverbindung umfasst, welches Verriegelungselement (6) der Steckbewegung (S) eine zweite Widerstandskraft (F2) entgegensetzt, und dass zwischen dem buchsenseitigen Gehäuse (1) und dem stiftseitigen Gehäuse (2) Führungselemente (7) vorhanden sind, die derart ausgebildet sind, dass über ein Aufbringen eines Drehmomentes auf mindestens eines der beiden Gehäuse (1, 2) eine Unterstützungskraft in Richtung der Steckbewegung (S) resultiert, so dass mindestens ein Teil der Widerstandskräfte (F1, F2) durch diese Unterstützungskraft überwindbar ist.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem buchsenseitigen Gehäuse (1) und dem stiftseitigen Gehäuse (2) weiterhin ein Dichtelement (8) angeordnet ist, welches den Spalt zwischen dem buchsenseitigen Gehäuse (1) und dem stiftseitigen Gehäuse (2) gegenüber Fluiden, wie Wasser oder Luft, abdichtet, wobei das Dichtelement (8) eine dritte Widerstandskraft (F3) gegen die Steckbewegung entgegensetzt.

3. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (7) derart ausgebildet sind, dass die Steckbewegung über einen ersten Abschnitt entlang einer Translationsbewegung parallel zur Mittelachse (M) verläuft, und über einen zweiten Abschnitt über eine Drehbewegung oder einer Kombination aus Drehbewegung und Translationsbewegung verläuft.

4. Steckverbindung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (6) über einen Anschlag (60) verfügt, an welchem bei der Steckbewegung (S) das eine Gehäuse (1, 2) anschlägt, wobei über diesen Anschlag, das Verriegelungselement (6) translatorisch mit dem einen Gehäuse (1, 2) verschoben wird und wobei die zweite Widerstandskraft (F2) dann der Steckbewegung entgegen wirkt, wenn über das Gehäuse (1, 2) das Verriegelungselement (6) verschoben wird.

5. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (6) beim Erreichen des verbundenen Zustandes gegen die Steckrichtung (S) selbsttätig von dem Gehäuse (1,2), an welchem das Verriegelungselement (6) anliegt, zum anderen Gehäuse (2, 1) hin bewegt wird, und dabei eine Verriegelung gegen Drehung der Gehäuse (1, 2) zueinander bereitstellt, wobei die Verriegelung insbesondere durch den Anschlag (60) bereitgestellt wird, der in eine Rastausnehmung (23) am anderen Gehäuse (2, 1) einragt.

6. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (6) so angeordnet ist, dass die Unterstützungskraft dann wirkt, wenn auch die zweite Widerstandskraft (F2) zu überwinden ist und/oder, dass das Dichtelement (8) so angeordnet ist, dass die Unterstützungskraft dann wirkt, wenn auch die dritte Widerstandskraft (F3) zu überwinden ist.

7. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (7) einen Führungskanal (70) und mindestens einen in den Führungskanal (70) eingreifenden Führungskamm (71) umfasst, wobei der Führungskanal (70) über einen ersten Abschnitt (72) parallel zur Steckbewegung und über einen zweiten Abschnitt (73) winklig zur Steckbewegung verläuft.

8. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (6) entweder mit dem buchsenseitigen Gehäuse (1) oder dem stiftseitigen Gehäuse (2) in Verbindung steht, und dass eine Feder (61) die zweite Widerstandskraft (F2) aufbringt.

9. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (6) die Gestalt einer Hülse (61) hat, wobei das Verriegelungselement (6) entweder mit dem buchsenseitigen Gehäuse (1) oder dem stiftseitigen Gehäuse (2) in Verbindung steht und das jeweilige Gehäuse (1, 2) im Wesentlichen vollständig umgibt.

10. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (6) gegen eine Verdrehung relativ zum entsprechenden Gehäuse (1, 2) gesichert ist.

11. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschlusselement (62) angeordnet ist, mit welchem das Verriegelungselement (6) gegen unerwünschte Verdrehung abschliessbar ist.