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Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder zum lösbaren Verbinden
eines Anschlusskabels mit einem Gegensteckverbinder, mit einem das
Anschlusskabel umschließenden
Griffkörper,
mit einem Kontaktträger
und mit einer drehbar sowie begrenzt axial verschiebbar auf dem
Kontaktträger
angeordneten Überwurfhülse, wobei
die Überwurfhülse ein
Außengewinde
oder ein Innengewinde aufweist und mit einer ein korrespondierendes
Gewinde aufweisenden Hülse
des Gegensteckverbinders verschraubbar ist.
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Elektrische
Steckverbindungen bestehen im wesentlichen aus zwei Teilen, dem
elektrischen Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder. Sowohl
der Steckverbinder als auch der Gegensteckverbinder weisen jeweils
einen Kontaktträger
mit entsprechenden Kontakten auf, bei denen es sich entweder um
Kontaktstifte oder um die korrespondierenden Buchsen handelt. In
Abhängigkeit
davon, ob in dem jeweiligen Kontaktträger die Kontaktstifte oder die
Buchsen angeordnet sind, wird das zugehörige Verbindungsteil auch als
Stecker oder als Buchse bezeichnet. In der Praxis ist es zumeist
so, dass der Steckverbinder, dessen Kontaktträger die Kontaktstifte aufweist,
d. h. der Stecker, eine Überwurfschraube
mit einem Außengewinde
als Überwurfhülse und
der Steckverbinder, in dessen Kontaktträger die Buchsen angeordnet
sind, d. h. die Buchse, eine Überwurfmutter
mit einem Innengewinde als Überwurfhülse aufweist.
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Derartige
elektrische Steckverbindungen bzw. Steckverbinder werden als Industriestecker
in der Automatisierungstechnik sowohl in Schaltschränken als
auch bei Feldgeräten
in unterschiedlichen Ausführungsformen
eingesetzt. Weite Verbreitung haben dabei insbesondere die Bauformen
M8 und M12 mit 3, 4, 5, 6 oder auch 8 Kontakten gefunden. Die elektrischen
Steckverbinder bzw. die Gegensteckverbinder werden dabei sowohl
in gerader als auch in um 90° abgewinkelte
Ausführung
angeboten, wobei bei der um 90° abgewinkelten
Ausführung
der Griffkörper
des elektrischen Steckverbinders um 90° abgewinkelt ist, so dass zwischen
der Längsrichtung des
aufgenommenen Anschlusskabels und der Längsrichtung der Kontakte ein
Winkel von 90° besteht.
Derartige elektrische Steckverbinder können entweder frei konfektionierbar oder
bereits fertig verdrahtet sein, wobei dann der Kontaktträger und
das Anschlusskabel von dem Griffkörper umspritzt sind.
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Elektrische
Steckverbinder werden häufig zur
elektrischen Verbindung eines Sensors oder Aktors mit einer übergeordneten
Steuerung verwendet, wobei das Anschlusskabel dann an beiden Enden bereits
mit einem Steckverbinder verbunden sein kann, so dass ein Steckverbinder
an den Sensor bzw. Aktor und der andere Steckverbinder an einer
sogenannten Sensor-Aktor-Box oder Verteilerbox angeschlossen wird.
Sensor-Aktor-Boxen dienen zum elektrischen Anschluss von Sensoren
bzw. Aktoren an eine übergeordnete
Steuerung mittels eines Stammkabels oder eines Busses. In der Sensor-Aktor-Box
sind dann mehrere Steckplätze
ausgebildet, in die bzw. auf die jeweils ein elektrischer Steckverbinder
ein- bzw. aufgeschraubt werden kann.
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Nachfolgend
wird, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt sein soll, stets angenommen,
dass die als Steckplätze
in der Sensor-Aktor-Box angeordneten Gegensteckverbinder als Buchsen
ausgebildet sind und eine Hülse
mit einem Innengewinde aufweisen, in die dann ein als Stecker ausgebildeter
elektrischer Steckverbinder mit einer ein Außengewinde aufweisenden Überwurfschraube
einschraubbar ist.
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Da
elektrische Steckverbinder ebenso wie die zuvor beschriebenen Sensor-Aktor-Boxen häufig in
relativ rauhen Industrieumgebunden eingesetzt werden, in denen sie
insbesondere erhöhter
Feuchtigkeit oder direktem Spritzwasser ausgesetzt sein können, ist
es seit langem bekannt, dass am Steckverbinder oder am korrespondierenden
Gegensteckverbinder ein Dichtelement vorgesehen ist, welches die
sichere Abdichtung der Kontakte gewährleistet und in der Regel
als Dichtring ausgebildet ist. Das Dichtelement ist dabei zumeist
auf dem die Buchsen aufweisenden Kontaktträger so angeordnet, dass das
Dichtelement im montierten Zustand von Steckverbinder und Gegensteckverbinder
zwischen einem am Kontaktträger
ausgebildeten Bund und der Stirnseite des Gegensteckverbinders zusammengedrückt ist.
Bei den zuvor beschriebenen Sensor-Aktor-Boxen ist somit in der
Regel das Dichtelement auf dem in der Sensor-Aktor-Box angeordneten
buchsenartigen Kontaktträger
montiert.
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Dies
führt dazu,
dass beim Einschrauben der Überwurfschraube
des Steckverbinders in die in der Sensor-Aktor-Box angeordneten
Hülse des
Gegensteckverbinders eine relativ große axiale Kraft aufgebracht
werden muss, damit die vorgeschriebene Dichtigkeit gewährleistet
ist. Erschwerend kommt hierbei hinzu, dass gerade bei Sensor-Aktor-Boxen mehrere
Steckverbinder räumlich
eng benachbart nebeneinander aufgeschraubt werden müssen, was die
Zugänglichkeit
der Überwurfschraube
des Steckverbinders beim Einschrauben zusätzlich erschwert.
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In
der Praxis werden daher verschiedene Werkzeuge angeboten, welche
ein sicheres Verschrauben von Steckverbinder und Gegensteckverbinder
bzw. von Überwurfschraube
und Hülse
gewährleisten
sollen. Hierbei handelt es sich um speziell ausgebildete Drehmomentenschlüssel, die
eine spezielle Aufnahme zum Umgreifen der Überwurfschraube bzw. der Überwurfmutter
aufweisen. Bei einem von der Firma Murrelektronik GmbH vertriebenen
Drehmomentenschlüssel
ist die Aufnahme dabei als Maulschlüssel ausgebildet, so dass es
zum sicheren Festschrauben erforderlich ist, dass auch die Überwurfhülse des
Steckverbinders eine entsprechende Schlüsselfläche aufweisen muss. Ein ähnlicher
Drehmomentenschlüssel
wird auch von der Firma Weidmüller
GmbH & Co. KG
unter der Bezeichnung ”Screwty” vertrieben.
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Ein ähnliches
Spezialwerkzeug, welches im wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist und über den festzuschraubenden
Steckverbinder sowie das daran angeschlossene Kabel aufgeschoben
wird, ist aus der
WO
2005/101585 A1 bekannt. Dieses Werkzeug weist an seinem
dem Steckverbinder zugewandten Ende eine Innenverzahnung auf, die
in Rillen eingreift, die am Außenumfang
der Überwurfmutter
des Steckverbinders ausgebildet sind.
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Die
US 3,641,848 A offenbart
eine spezielle Mutter und einen speziellen Maulschlüssel, wobei
die Mutter am Außenumfang
mehrere axial verlaufende Rillen und der Maulschlüssel mindestens
einen korrespondierenden Bolzen aufweist, der in eine Rille der Überwurfmutter
eingreifen kann.
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Den
bekannten Werkzeugen ist gemeinsam, dass sie den elektrischen Steckverbinder
seitlich umgreifen, so dass sie nur dann eingesetzt werden können, wenn
die einzelnen in einer Sensor-Aktor-Box angeordneten Gegensteckver binder
einen ausreichenden Abstand voneinander haben bzw. ein einzuschraubender
Steckverbinder mit Hilfe des Werkzeugs zugänglich ist. Letzteres kann
insbesondere dann schwierig sein, wenn bereits mehrere Steckverbinder
montiert sind und die Anschlusskabel seitlich weggeführt werden
oder wenn Steckverbinder in um 90° abgewinkelte
Ausführung
eingesetzt werden sollen. Darüber
hinaus haben die bekannten Werkzeuge den Nachteil, dass es sich
hierbei um Spezialwerkzeuge handelt, so dass es erforderlich ist,
dass der jeweilige Monteur vor Ort gerade ein solches Werkzeug zur
Verfügung
hat.
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Aus
der
DE 198 52 288
C1 ist eine Kabelanschlusseinrichtung zum Anschluss eines
mehradrigen Kabels an ein elektrisches Gerät, mit einem ein Außengewinde
aufweisenden Anschlussbauteil und einer ein Innengewinde aufweisenden Überwurfmutter
zum Aufschrauben auf das Anschlussbauteil bekannt. Um ein ungewolltes
Losschrauben der Überwurfmutter
vom Anschlussbauteil zu verhindern, ist in der Überwurfmutter ein Arretiermittel
angeordnet, dessen Schneidkanten in das Außengewinde des Gewindedoms
eingreifen. Zur Halterung des Arretiermittels ist dabei bei einem
Ausführungsbeispiel
am Außenumfang
der Überwurfmutter
ein das Arretiermittel übergreifender
Bügel ausgebildet.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen
Steckverbinder zur Verfügung
zu stellen, bei welchem auf einfache Art und Weise ein festes und
damit ausreichend dichtes Verschrauben des Steckverbinders mit einem
entsprechenden Gegensteckverbinder auch dann möglich ist, wenn der elektrische
Steckverbinder benachbart zu anderen Steckverbindern oder anderen
Geräten angeordnet
ist. Dabei soll auf die Notwendigkeit der Verwendung eines Spezialwerkzeugs
zum Festschrauben der Überwurfhülse verzichtet
werden können.
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Diese
Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen elektrischen Steckverbinder
dadurch gelöst,
dass am Außenumfang
der Überwurfhülse mindestens
eine Aufnahme zum Einstecken der Spitze eines Schraubendrehers angeordnet
ist, dass die Aufnahme als in Einsteckrichtung unten geschlossene
Tasche oder offene Öse
ausgebildet ist, so dass die Überwurfhülse mittels
der in die Aufnahme eingesteckten Spitze eines Schraubendrehers
mit der Hülse
des Gegensteckverbinders festgeschraubt werden kann, wobei sich
durch die zur Rotati onsachse seitlich versetzte Anordnung der Aufnahme
ein Hebelarm ergibt, so dass der erforderliche Kraftaufwand beim
Festschrauben gering ist.
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Durch
die Ausbildung der Aufnahme an der Überwurfhülse kann somit auf die Verwendung
eines Spezialwerkzeugs zum Festschrauben der Überwurfhülse verzichtet werden. Darüber hinaus
vergrößern sich
die Außenabmessungen
des elektrischen Steckverbinders durch die Anordnung der Aufnahme
am Außenumfang
der Überwurfhülse nur
sehr gering, so dass ein derartiger elektrischer Steckverbinder
auch dann sicher festgeschraubt werden kann, wenn mehrere elektrische
Steckverbinder räumlich
eng benachbart auf eine Sensor-Aktor-Box
auf- bzw. eingeschraubt werden müssen.
Durch die zur Rotationsachse seitlich versetzte Anordnung der Aufnahme
ergibt sich ein Hebelarm, so dass der erforderliche Kraftaufwand
beim Festschrauben gering ist.
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Zur
Verbesserung des Haltes der Spitze eines Schraubendrehers in der
Aufnahme ist diese als in Einsteckrichtung unten geschlossene Tasche
ausgebildet. Alternativ dazu kann die Aufnahme jedoch auch als durchgehende Öffnung ausgebildet
sein, in die ein entsprechender Schraubendreher selbstklemmend eingesteckt
werden kann.
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Auch
wenn grundsätzlich
die Möglichkeit
besteht, die Aufnahme als von der Überwurfhülse separates Bauteil auszubilden,
welches dann mit der Überwurfmutter
fixiert, beispielsweise verrastet werden müsste, ist vorteilhafter Weise
vorgesehen, dass die Überwurfhülse und
die Aufnahme einstückig
ausgebildet sind.
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Um
das schnelle Ein- bzw. Aufschrauben der Überwurfhülse in bzw. auf die korrespondierende Hülse des
Gegensteckverbinders zu erleichtern, ist am Außenumfang der Überwurfhülse – wie im
Stand der Technik üblich – eine Rändelung
ausgebildet, wobei sich die axiale Erstreckung der Aufnahme und
der Rändelung
vorzugsweise überdecken,
so dass sich die axialen Abmessungen des elektrischen Steckverbinders
durch die Ausbildung der Aufnahme gegenüber herkömmlichen Steckverbindern nicht
vergrößert.
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Bei
dem erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinder
kann die Überwurfhülse – wie eingangs
bereits ausgeführt – sowohl
als Überwurfschraube
als auch als Überwurfmutter
ausgebildet sein. Dient der elektrische Steckverbinder zum elektrischen
und mechanischen Anschluss eines Anschlusskabels an einen in einer
Sensor-Aktor-Box angeordneten Gegensteckverbinder, so ist die Überwurfhülse des
Steckverbinders zumeist als Überwurfschraube
ausgebildet, die dann in die ein Innengewinde aufweisende Hülse des
in der Sensor-Aktor-Box
angeordneten Gegensteckverbinders eingeschraubt wird.
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Im
Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinder
auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits
auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits
auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
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1 einen
Teil einer Sensor-Aktor-Box mit zwei angeschlossenen elektrischen
Steckverbindern und
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2 drei
verschiedene Ausführungsvarianten
einer Überwurfhülse eines
erfindungsgemäßen elektrischen
Steckverbinders.
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1 zeigt
zwei elektrische Steckverbinder 1 zum lösbaren Verbinden jeweils eines
Anschlusskabels 2 mit jeweils einem Gegenstekverbinder 3.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Gegensteckverbinder in einer – nur teilweisen dargestellten – Sensor-Aktor-Box 16 angeordnet.
Mit Hilfe einer derartigen Sensor-Aktor-Box 16, welche beispielsweise
acht Gegensteckverbinder 3 aufweisen kann, können dann
eine entsprechende Anzahl an Sensoren oder Aktoren mit Hilfe der
an einem Ende der Anschlusskabel 2 angeorndeten elektrischen
Steckverbinder 1 an eine über ein Stammkabel oder einen
Bus mit der Sensor-Aktor-Box 16 verbundene übergeordnete
Steuereinheit angeschlossen werden.
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Der
elektrische Steckverbinder 1 weist einen das Anschlusskabel 2 umschließenden Griffkörper 4, einen
hier nicht dargestellten Kontaktträger und eine drehbar sowie
begrenzt axial verschiebbar auf dem Kontaktträger angeordnete Überwurfhülse auf,
wobei die Überwurfhülse entweder
als Überwurfschraube 5 (rechter
Steckverbinder in 1) oder als Überwurfmutter 6 (linker
Steck verbinder in 1) ausgebildet ist. Ist die Überwurfhülse als Überwurfschraube 5 ausgebildet,
so weist sie ein Außengewinde 7 auf, das
in eine, ein korrespondierendes Innengewinde 8 aufweisende
Hülse 9 des
Gegensteckverbinders 3 einschraubbar ist.
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Ebenso
wie die elektrischen Steckverbinder 1 weisen auch die in
der Sensor-Aktor-Box 16 angeordneten
Gegensteckverbinder 3 jeweils einen Kontaktträger 10 auf,
wobei der Kontaktträger
des elektrischen Steckverbinders 1 mehrere Kontaktstifte
und der Kontaktträger 10 des
Gegensteckverbinders 3 korrespondierende Buchsen aufweist,
so dass der elektrische Steckverbinder 1 auch als Stecker
und der Gegensteckverbinder 3 als Buchse der durch den elektrischen
Steckverbinder 1 und den Gegensteckverbinder 3 gebildeten
elektrischen Steckverbindung bezeichnet werden kann.
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Zur
Gewährleistung
einer sicheren Abdichtung der elektrischen Verbindung zwischen dem elektrischen
Steckverbinder 1 und dem Gegensteckverbinder 3 ist
auf dem Grund des Kontaktträgers 10 des
Gegensteckverbinders 3 ein Dichtring angeordnet, der im
montierten Zustand von Steckverbinder 1 und Gegensteckverbinder 3 durch
die Stirnseite des eingeschraubten Steckverbinders 1 zusammengedrückt ist.
Um die vorgeschriebene Dichtigkeit zu gewährleisten, ist es jedoch erforderlich,
dass die Überwurfschraube 5 vollständig und
fest in die korrespondierende Überwurfmutter 6 eingeschraubt
wird. Durch den am Grund des Kontaktträgers 10 angeordneten
Dichtring muss hierfür
eine axiale Kraft auf den elektrischen Steckverbinder 1 aufgebracht
werden, was aufgrund der relativ geringen Abmessungen des elektrischen
Steckverbinders 1 – insbesondere
bei M8-Steckverbindern – und
des sehr begrenzten Abstandes zwischen benachbarten Gegensteckverbindern 3 von
Hand nur schwer erreichbar ist.
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Erfindungsgemäß ist nun
vorgesehen, dass am Außenumfang
der Überwurfschraube 5 bzw.
der Überwurfmutter 6 eine
Aufnahme 11 zum Einstecken der Spitze 12 eines
Schraubendrehers 13, angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, wie
in 1 dargestellt, die Spitze 12 eines Schraubendrehers 13 in
die Aufnahme 11 einzustecken und so durch Drehen des Schraubendrehers 13 den
festen Sitz des elektrischen Steckverbinders 1 zu gewährleisten.
Der 1 kann dabei auch entnommen werden, dass sich
die radialen Abmessungen des elektrischen Steckverbinders 1 durch
die Ausbildung der Aufnahme 11 nur geringfügig vergrößern. Dadurch
kann die Spitze 12 des Schraubendrehers 13 auch
dann leicht in die Aufnahme 11 eingesteckt werden, wenn
bereits mehrere elektrische Steckverbinder 1 nebeneinander auf
einer Sensor-Aktor-Box 16 montiert sind.
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Die 2 zeigt
verschiedene Ausführungsformen
der auf dem Kontaktträger
des elektrischen Steckverbinders angeordneten Überwurfhülse, wobei in 2a eine Überwurfmutter 6 und
in den 2b und 2c zwei
verschiedene Varianten einer Überwurfschraube 5 dargestellt
sind. Bei der in 2a gezeigten Überwurfschraube 6,
welche ein hier nicht dargestelltes Innengewinde aufweist, ist die Aufnahme 11 als
in Einsteckrichtung unten geschlossene Tasche ausgebildet. Die Aufnahme 11 weist
somit einen Boden 14 auf, welcher als Anschlag für die Spitze 12 eines
eingesteckten Schraubendrehers 13 dient.
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Im
Unterschied dazu sind bei den beiden in den 2b und 2c dargestellten Überwurfschrauben 5 die
Aufnahmen 11 als auch nach unten offene Ösen ausgebildet.
Eine Fixierung der Spitze 12 des Schraubendrehers 13 in
der Aufnahme 11 wird hier durch die zulaufende Form der
Spitze 12 und die dadurch erreichte Klemmung in der Aufnahme 11 erreicht.
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Allen
Ausführungsformen
der Überwurfhülse ist
gemeinsam, dass am Außenumfang
auch eine Rändelung 15 ausgebildet
ist. Die Rändelung 15 dient
dabei als Hilfe beim Ein- bzw. Aufschrauben der Überwurfschraube 5 bzw.
der Überwurfmutter 6 von Hand
in bzw. auf die entsprechende Hülse 9 des
Gegensteckverbinders 3. Das Einstecken der Spitze 12 des
Schraubendrehers 13 in die Aufnahme 11 ist somit
nur zum Festziehen der Schraubverbindung zwischen dem elektrischen
Steckverbinder 1 und dem Gegensteckverbinder 3 erforderlich.
Dabei sind die Aufnahme 11 und die Rändelung 15 so angeordnet, dass
sie sich in Längsrichtung
des elektrischen Steckverbinders 1 überlappen, so dass sich die Längserstreckung
der Überwurfschraube 5 bzw.
der Überwurfmutter 6,
und damit die Längserstreckung des
elektrischen Steckverbinders 1 insgesamt, durch die Ausbildung
der Aufnahme 11 nicht vergrößert.
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In 2c)
ist eine Variante einer Überwurfschraube 5 dargestellt,
bei der insgesamt drei, gleichmäßig über den
Umfang verteilte Aufnahmen 11 an der Überwurfschraube 5 ausgebildet
sind. Hierdurch ist es möglich,
die Spitze 12 eines Schraubendrehers 13 wahlweise
in die Aufnahme 11 einzustecken, welche am leichtesten
zugänglich
ist. Insgesamt wird ein elektrischer Steckverbinder 1 zur
Verfügung
gestellt, welcher problemlos mit herkömmlichen Gegensteckverbindern 3 verbunden
werden kann. Zur sicheren und festen Verschraubung der Überwurfhülse des elektrischen
Steckverbinders 1 mit der korrespondierenden Hülse 9 des
Gegensteckverbinders 3 kann einfach die Spitze 12 eines
normalen Schraubendrehers 13 in die dafür am Außenumfang der Überwurfhülse ausgebildete
Aufnahme 11 eingesteckt werden; die Verwendung eines Spezialwerkzeuges
ist somit nicht erforderlich.