DE102004056648A1

DE102004056648A1 - Elektrisches Verbindungselement zum Verbinden von Versorgungsleitungen insbesondere in einem Flugzeug

Info

Publication number: DE102004056648A1
Application number: DE102004056648A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Otten
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2006-06-01
Also published as: CN101061608A; EP1815562A1; EP1815562B8; DE602005018814D1; WO2006056446A1; CN100588045C; US7547222B2; US20080102678A1; EP1815562B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Verbindungselement zum Verbinden von Versorgungsleitungen (11, 21) insbesondere in einem Flugzeug. Das Verbindungselement weist eine Steckerbuchse (10) und einen in die Steckerbuchse (10) einschiebbaren Stecker (20) auf, wobei der Stecker (20) in der Steckerbuchse (10) axial verdrehbar ist, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Stecker (20) und der Steckerbuchse (10) hergestellt wird. Eine unabhängige Lösung sieht vor, daß das Verbindungselement (70) einstückig ausgebildet ist und zwei Klemmaufnahmen (71, 72) für die Enden der zu verbindenden Versorgungsleitungen (73, 74) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Verbindungselement zum Verbinden von Versorgungsleitungen insbesondere in einem Flugzeug.

Zum Verbinden und Verzweigen elektrischer Versorgungsleitungen in einem Flugzeug ist die Verwendung von Verteilern mit einer Grundplatte und darauf angeordneten Gewindebolzen bekannt ( DE 41 02 318 C2 ). Die Enden der zu verbindenden Leitungen sind jeweils mit einer leitenden Öse verbunden. Die Ösen werden über den Gewindebolzen gelegt und mittels einer Gewindemutter befestigt, wodurch der elektrische Kontakt hergestellt wird. Zur Vermeidung von Kurzschlüssen ist eine Abdeckung vorgesehen. Die beschriebene Anordnung ist aufwendig, das Verbinden und Lösen von Stecker und Steckerbuchse ist umständlich und zeitaufwendig.

Die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung besteht darin, ein einfaches elektrisches Verbindungselement bereitzustellen, das ein schnelles und sicheres Verbinden und Lösen des Verbindungselements erlaubt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Mitteln der unabhängigen Ansprüche, insbesondere dadurch, daß das Verbindungselement eine Steckerbuchse und einen in die Steckerbuchse einschiebbaren Stecker aufweist, wobei der Stecker in der Steckerbuchse axial verdrehbar ist, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Stecker und der Steckerbuchse hergestellt wird. Durch die Drehbewegung läßt sich auf einfache Weise eine sichere kraftschlüssige Verbindung erreichen. Zum Herstellen der Verbindung wird lediglich der Stecker in die Steckerbuchse eingeschoben und axial verdreht, was den Montageaufwand verringert. Entsprechendes gilt für das Lösen der Verbindung. Der Verzicht auf einen Gewindebolzen erlaubt eine Verringerung des Aufwands und gegebenenfalls eine Gewichtsersparnis. Gegebenenfalls kann auf einen Träger für mehrere Verbindungselemente verzichtet werden.

Versorgungsleitungen sind Leitungen zur Versorgung insbesondere von Flugzeugkomponenten mit elektrischer Energie. Das erfindungsgemäße Verbindungselement ist daher abgegrenzt gegenüber elektrischen Verbindern für Signal- oder Steuerleitungen.

Das Verbinden von Versorgungsleitungen umfaßt auch die Verzweigung von Versorgungsleitungen. Im allgemeinen schließt die Erfindung die Verbindung einer beliebigen Anzahl von Versorgungsleitungen mit einer beliebigen Anzahl weiterer Versorgungsleitungen ein.

Besonders einfach und daher bevorzugt ist es, wenn die elektrische Kontaktierung mittels der kraftschlüssigen Verbindung von Stecker und Steckerbuchse erzeugt wird. Die Kontaktflächen zwischen Stecker und Steckerbuchse sind daher vorzugsweise elektrisch leitend, insbesondere metallisch.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen Stecker und Steckerbuchse konespondierende, sich radial verjüngende Kontaktflächen auf. Dies erlaubt die Erzeugung möglichst großer Kontaktflächen, und damit eines sicheren Kontakts, lediglich durch axiales Drehen des Steckers in der Steckerbuchse. Vorzugsweise beträgt die Anzahl der sich radial verjüngenden Kontaktflächen des Steckers bzw. der Steckerbuchse mindestens drei, um eine gleichmäßige mechanische Belastung des Steckers bzw. der Steckerbuchse zu gewährleisten. Andererseits kann durch eine geringe Anzahl von Kontaktflächen eine große Kontaktfläche erreicht werden. Die Anzahl der sich radial verjüngenden Kontaktflächen des Steckers bzw. der Steckerbuchse beträgt daher vorzugsweise höchstens fünf.

Eine unabhängige Lösung der Aufgabe besteht insbesondere darin, daß das Verbindungselement im wesentlichen einstückig ausgebildet ist und zwei Klemmaufnahmen für die Enden der zu verbindende Versorgungsleitungen aufweist. „Im wesentlichen" bedeutet abgesehen von für die Erfindung unbedeutenden Teilen und bezieht sich daher auf die Klemmaufnahmen und gegebenenfalls ein leitendes Zwischenstück. Zum Her stellen der elektrischen und mechanischen Verbindung werden lediglich die Versorgungsleitungen in die Klemmaufnahmen eingeführt und festgeklemmt. Der Verzicht auf einen Gewindebolzen erlaubt eine Verringerung des Aufwands und eine Gewichtsersparnis. Gegebenenfalls kann auf einen Träger für mehrere Verbindungselemente verzichtet werden.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigen:
1: einen Längsquerschnitt durch eine Steckerbuchse;
2: einen Längsquerschnitt durch einen Stecker;
3: einen Längsquerschnitt durch ein Verbindungselement;
4: einen Querschnitt durch ein Verbindungselement senkrecht zur Längsachse bei in die Steckerbuchse eingeschobenem Stecker;
5: einen Querschnitt durch ein fest verbundenes Verbindungselement senkrecht zur Längsachse;
6: einen Längsquerschnitt durch eine Einheit mit mehreren Steckerbuchsen; und
7: einen Längsquerschnitt durch ein im wesentlichen einstückiges Verbindungselement.
Ein elektrisches Verbindungselement 50 umfaßt eine Steckerbuchse 10 und einen Stecker 20. Die Steckerbuchse 10 ist mit einer elektrischen Versorgungsleitung 11 verbunden und weist eine zylindrische metallische Aufnahme 14 auf, die über ein metallisches Bodenteil 45 und ein metallisches Zwischenstück 46 mit der Versorgungsleitung 11 verbunden ist. Die Steckerbuchse 10 weist ein Gehäuse 12 auf mit einem Gehäuseteil 13 für die Aufnahme 14 und einem Gehäuseteil 15 für das Zwischenstück 46 auf. An dem Gehäuseteil 15 ist ein Betätigungselement 16 angebracht.
Der Stecker 20 umfaßt einen metallischen Kontaktstift 24, der über ein metallisches Zwischenstück 34 mit der Versorgungsleitung 21 leitend verbunden ist, sowie ein Gehäuseteil 25 mit einem Betätigungselement 26. Der Kontaktstift 24 weist in einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse L des Steckers 20 äußere metallische Kontaktflächen 27–29 auf. Die Kontaktflächen 27–29 des Kontaktstifts 24 verjüngen sich radial im Uhrzeigersinn, wie aus den 4, 5 ersichtlich: Ausgehend von der größten radialen Ausdehnung r1 verringert sich der Radius der Kontaktfläche 29 (s. 5) im Uhrzeigersinn kontinuierlich bis zur minimalen radialen Ausdehnung r2. Entsprechendes gilt für die Kontaktflächen 27, 28 des Kontaktstifts 24. Der Übergang von der minimalen zur maximalen radialen Ausdehnung der Kontaktflächen 27, 28, 29 wird jeweils von einem im wesentlichen radial verlaufenden Anschlag 30, 31, 32 gebildet.
Die Aufnahme 14 der Steckerbuchse 10 weist innere metallische Kontaktflächen 17–19 auf, die mit den äußeren Kontaktflächen 27–29 des Steckers 20 korrespondieren und sich daher ebenfalls radial im Uhrzeigersinn verjüngen. Der Übergang von der minimalen zur maximalen radialen Ausdehnung der Kontaktflächen 17, 18, 19 wird jeweils von einem im wesentlichen radial verlaufenden Anschlag 40, 41, 42 gebildet.
Zur Herstellung der mechanischen und elektrischen Verbindung wird der Kontaktstift 24 des Steckers 20 in die Aufnahme 14 der Steckerbuchse 10 eingeschoben. Der Kontaktstift 24 ist dabei zweckmäßigerweise so orientiert, daß die Anschläge 40–42 der Steckerbuchse 10 Führungen für die Anschläge 30–32 des Kontaktstifts 24 bilden. Wenn die Anschläge 40–42 der Steckerbuchse 10 in Kontakt mit den Anschlägen 30–32 des Steckers 20 sind, ist der Außenradius des Kontaktstifts 24 etwas geringer als der Innenradius der Aufnahme 14 der Steckerbuchse 10, so daß sich insgesamt ein Spiel von einigen mm, beispielsweise im Bereich von 0.5–2 mm ergibt. Dies ermöglicht ein unproblematisches Einführen des Kontaktstifts 24 in die Aufnahme 14 der Steckerbuchse 10.
In der vollständig eingeschobenen Position kann beispielsweise die Stirnseite 33 des Kontaktstifts 24 am Boden 43 der Aufnahme 14 der Steckerbuchse anschlagen. In dieser Position werden Steckerbuchse 10 und Stecker 20 im Uhrzeigersinn axial gegeneinander verdreht, d.h. um die Längsachse L des Steckers 20 bzw. der Steckerbuchse 10. Dies kann beispielsweise mittels an den Betätigungselementen 16, 26 angesetzten Werkzeugen geschehen. Auch eine Drehung per Hand ist möglich. Die Drehung erfolgt solange, bis aufgrund ihrer radialen Verjüngung die Kontaktflächen 27–29 des Kontaktstifts 24 in kraft- bzw. reibschlüssige Verbindung mit den Kontaktflächen 17–19 der Aufnahme 14 der Steckerbuchse 10 geraten. Der Schließwinkel, d.h. der Winkel zwischen Anschlag und Festsitz wie in 5 gezeigt, beträgt beispielsweise 20 bis 30°. Durch Festziehen des Kontaktstifts 24 in der Aufnahme 14 der Steckerbuchse 10 mit einem geeigneten Drehmoment kann eine mechanisch und elektrisch sichere Verbindung des Kontaktstifts 24 und der Steckerbuchse 10 erreicht werden. Aufgrund der gleichen Formung der Kontaktflächen 27–29 des Kontaktstifts 24 und der Kontaktflächen 17–19 der Aufnahme 14 der Steckerbuchse 10 kann eine großflächige Überlappung der Kontaktflächen (siehe 5), und daher ein sicherer Kontakt auch für hohe Ströme erreicht werden. Andererseits kann für gegebene Ströme die Baugröße des Verbindungselements 50 gering gehalten werden.
Zur Erhöhung der Bedienfreundlichkeit kann eine Rasteinrichtung vorgesehen sein, so daß der Stecker 20 in der geschlossenen Position (siehe 5) in der Steckerbuchse 10 einrastet. Zur Erhöhung der Sicherheit kann zusätzlich zu der kraftschlüssigen Verbindung von Stecker 20 und Steckerbuchse 10 eine Verriegelungseinrichtung vorgesehen sein, um den Stecker 20 in der geschlossenen Position in der Steckerbuchse 10 zu verriegeln.
Die Anzahl der Kontaktflächen 17–19 bzw. der Kontaktflächen 27–29 beträgt vorzugsweise mindestens drei, um eine gleichmäßige Belastung des Steckers 20 bzw. der Steckerbuchse 10 zu gewährleisten. Wie aus 5 ersichtlich, würde jedoch durch vier oder mehr Kontaktflächen pro Stecker 20 bzw. pro Steckerbuchse 10 bei gleichem Schließwinkel die Kontaktfläche insgesamt verringert werden. Die Anzahl der sich radial verjüngenden Kontaktflächen des Steckers bzw. der Steckerbuchse beträgt daher vorzugsweise höchstens fünf, vorzugsweise genau drei. Die Kontaktflächen 17–19 bzw. 27–29 sind aus Stabilitätsgründen vorzugsweise in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnet, beispielsweise 120° bei drei Kontaktflächen (siehe 4, 5).
Stecker 20 und Steckerbuchse 10 bilden ein lösbares Verbindungselement 50. Zum Lösen des Verbindungselements 50 wird der Stecker 20 in der Steckerbuchse 10 durch Drehung im Gegenuhrzeigersinn gelöst und gedreht, beispielsweise mittels an den Betätigungselementen 16, 26 angesetzten Werkzeugen, bis die Anschläge 30–32 an den Anschlägen 40–42 der Steckerbuchse 10 anschlagen. In dieser Position kann der Kontaktstift 24 mit Spiel aus der Aufnahme 14 der Steckerbuchse 10 herausgezogen werden, wobei die Anschläge 40–42 der Steckerbuchse 10 Führungen für die Anschläge 30–32 des Kontaktstifts 24 bilden.
Zwischen Stecker 20 und Steckerbuchse 10 kann eine Dichtung oder Dichtmittel 51 für Korrosionsschutz vorgesehen sein. Vorzugsweise ist das Gehäuse 13, 15 der Steckerbuchse 10 und das Gehäuse 25 des Steckers 20 isolierend. Aufgrund einer gegebenenfalls vollständigen Isolierung des Verbindungselements 50 im geschlossenen Zustand sind keine weiteren Maßnahmen zur Vermeidung von Kurzschlüssen und für Korrosionsschutz erforderlich. Zusätzlich kann als Korrosionsschutz bzw. als zusätzliche Drehsicherung eine Isolierung 52 für das gesamte Verbindungselement 50 vorgesehen sein, beispielsweise in Form eines Schrumpfschlauchs.
Bei der in 6 gezeigten Ausführungsform ist eine Buchseneinheit 60 für eine Mehrzahl von Steckeraufnahmen 14 zur Aufnahme jeweils eines Steckers 20 vorgesehen. Sämtliche Steckeraufnahmen 14 sind über eine gemeinsame elektrisch leitende Trägerstruktur 62 mit einer Versorgungsleitung 61 verbunden. Für die Trägerstruktur sind Isolierungen 63–65 vorgesehen. Hierdurch kann ein Verteiler, d.h. eine Verbindung einer Mehrzahl von mit Steckern 20 verbundenen Versorgungsleitungen mit einer Versorgungsleitung 61 realisiert werden.
Bei der in 7 gezeigten alternativen Ausführungsform ist ein einstückiges Verbindungselement vorgesehen, das zwei Klemmaufnahmen 71, 72 für die Enden zweier zu verbindender, mit Isolierung 75 versehender Versorgungsleitungen 73, 74 aufweist. Die Klemmaufnahmen 71, 72 sind mittels eines metallischen Zwischenstücks 76 einstückig leitend verbunden. Zur Herstellung einer festen elektrischen und mechanischen Verbindung werden die freien Enden der Versorgungsleitungen 73, 74 in die Klemmaufnahmen 71, 72 eingeführt und mit geeignetem Werkzeug festgeklemmt. Das Verbindungselement 70 wird daher vorzugsweise für die Einmal-Verbindung von Versorgungsleitungen eingesetzt, die über die Lebensdauer des Flugzeugs nicht wieder geöffnet werden müssen. Es kann eine übergreifende Isolierung 77 für das Verbindungselement 70 beispielsweise in Form eines Schrumpfschlauchs vorgesehen sein.

Claims

Elektrisches Verbindungselement zum Verbinden von Versorgungsleitungen (11, 21) insbesondere in einem Flugzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement eine Steckerbuchse (10) und einen in die Steckerbuchse (10) einschiebbaren Stecker (20) aufweist, wobei der Stecker (20) in der Steckerbuchse (10) axial verdrehbar ist, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Stecker (20) und der Steckerbuchse (10) hergestellt wird.
Elektrisches Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Kontaktierung mittels der kraftschlüssigen Verbindung von Stecker (20) und Steckerbuchse (10) erzeugt wird.
Elektrisches Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (20) und die Steckerbuchse (10) korrespondierende, sich radial verjüngende Kontaktflächen (27–29; 17–19) aufweisen.
Elektrisches Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der sich radial verjüngenden Kontaktflächen (27–29; 17–19) des Steckers bzw. der Steckerbuchse mindestens drei beträgt.
Elektrisches Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (20) mit radialem Spiel in die Steckerbuchse (10) einschiebbar ist.
Elektrisches Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (20) und die Steckerbuchse (10) korrespondierende, radial verlaufende Anschläge (30–32; 40–42) aufweisen.
Elektrisches Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (20) und die Steckerbuchse (10) Mittel (16; 26) zum Angreifen von Werkzeug aufweisen.
Elektrisches Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtung (51) zwischen dem Stecker (20) und der Steckerbuchse (10) vorgesehen ist.
Elektrisches Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (20) und die Steckerbuchse (10) ein isolierendes Gehäuse (25; 13, 15) aufweisen.
Elektrisches Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rast- oder Verriegelungseinrichtung zum Einrasten bzw. Verriegeln des Steckers (20) in der Steckerbuchse (10) in der geschlossenen Position vorgesehen ist.
Elektrisches Verbindungselement zum Verbinden von Versorgungsleitungen (73, 74) in einem Flugzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (70) im wesentlichen einstückig ausgebildet ist und zwei Klemmaufnahmen (71, 72) für die Enden der zu verbindende Versorgungsleitungen (73, 74) aufweist.