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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung, mit einem Steckverbinder
und mit einem Gegensteckverbinder, wobei der Steckverbinder einen
Kontaktträger
mit mehreren Kontaktstiften und eine Überwurfschraube und der Gegensteckverbinder
einen Kontaktträger
mit mehreren Buchsen und eine Überwurfmutter
aufweist. Das Außengewinde der Überwurfschraube
weist mehrere Gewindebereiche und mehrere in Steck- bzw. Aufschraubrichtung vorgesehene
gewindefreie Bereiche und das Innengewinde der Überwurfmutter eine der Anzahl
der Gewindebereiche bzw. der gewindefreien Bereiche entsprechende
Anzahl an Innengewinde-Bereichen und an gewindefreien Bereichen
auf, wobei die Gewindebereiche der Überwurfschraube unsymmetrisch
am Umfang verteilt angeordnet und die Innengewinde-Bereiche der Überwurfmutter
entsprechend unsymmetrisch am Umfang verteilt angeordnet sind. Der
Gegensteckverbinder kann dabei durch Aufstecken und Aufschrauben
der Überwurfmutter
auf die Überwurfschraube
mit dem Steckverbinder verbunden werden, wobei die Überwurfmutter
mit ihren Innengewinde-Bereichen
in die gewindefreien Bereichen des Außengewindes der Überwurfschraube einsteckbar
und die Innengewinde-Bereiche mit den Gewindebereichen verschraubbar
sind.
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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.
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Bei
derartigen Steckverbindungen ist es bekannt, den Steckverbinder
und den Gegensteckverbinder dadurch miteinander zu verbinden, daß beispielsweise
am Steckverbinder eine Überwurfmutter angeordnet
ist, die auf die Überwurfschraube
des Gegensteckverbinders aufgeschraubt wird. Die Überwurfmutter
weist dazu ein zu dem Gewinde des Gegensteckverbinders korrespondieren des
Innengewinde auf. 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 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. Gegensteckverbinder sind sowohl in gerader als
auch in um 90° abgewinkelte
Ausführung
bekannt. Bei letzterer ist der Griffkörper des elektrischen Steckverbinders
um 90° abgewinkelt,
so daß zwischen
der Längsrichtung des
aufgenommenen Anschlußkabels
und der Längsrichtung
der Kontakte ein Winkel von 90° besteht.
Die Steckverbinder dienen dabei zum Anschluß von Anschlußkabeln
mit einer entsprechenden Anzahl an Adern, wobei die einzelnen Adern
jeweils aus einem Leiter und einer den Leiter umgebenden Aderisolation
bestehen und gemeinsam von einer Kabelisolation umgeben sind. Derartige
elektrische Steckverbinder bzw. elektrische Steckverbindungen 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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In
der Praxis kommt es häufig
vor, daß der elektrischen
Steckverbinder an einem elektrischen Gerät befestigt werden muß, in dem
dann der Gegensteckverbinder angeordnet ist. Bei einem solchen elektrischen
Gerät kann
es sich beispielsweise um eine Verteilerbox, insbesondere eine sogenannte Sensor-Aktor-Box handeln.
mit deren Hilfe mehrere Sensoren oder Aktoren an einen gemeinsamen
Bus angeschlossen werden können.
Derartige Sensor-Aktor-Boxen
weisen an ihrer Oberseite mehrere Kontaktträger auf, auf die zum Anschluß eines
mit einem Sensor oder Aktor verbundenen elektrischen Kabels der
Kontaktträger
eines Steckverbinders aufgesteckt werden muß. Die Überwurfschraube des Steckverbinders
wird dabei in eine im elektrischen Gerät angeordnete, den Kontaktträger umgebende Überwurfmutter
eingeschraubt, wobei die Überwurfmutter
dann fest, d. h. nicht drehbar im Gehäuse des Ge räts angeordnet ist. Derartige
Sensor-Aktor-Boxen zum Anschluß mehreren
Sensoren oder Aktoren sind beispielsweise in dem Prospekt "Industriestecker
PLUSCON 2005", Seiten
56–59
der Phoenix Contact, Blomberg, dargestellt.
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Elektrische
Steckverbindungen bzw. Steckverbinder werden seit Jahren in der
Praxis umfangreich verwendet. Da sie häufig in relativ rauhen Industrieumgebungen
eingesetzt werden, wobei sie sowohl Erschütterungen und Vibrationen als
auch Feuchtigkeit oder direktem Spritzwasser ausgesetzt sein können, ist
es seit langem bekannt, die Steckverbinder bzw. Gegensteckverbinder
mit einer entsprechenden Rüttelsicherung
zu versehen, die ein unbeabsichtigtes Lösen der Überwurfmutter verhindern sollen.
Darüber
sind am Steckverbinder bzw. am korrespondierenden Gegensteckverbinder
häufig Dichtelemente
in Form O-Ringen vorgesehen, die eine sichere Abdichtung der Kontakte
gegen Feuchtigkeit gewährleisten.
Ein entsprechender elektrischer Steckverbinder mit einer Rüttelsicherung
ist beispielsweise aus der
DE
43 01 503 C2 oder der
DE 198 30 659 C1 bekannt. Die einzelnen Steckverbinder
unterscheiden sich unter anderem dadurch, ob die Rüttelsicherung
als axiale oder als radiale Verzahnung ausgebildet ist, wobei die
Verzahnung in der Regel zwischen der Überwurfmutter und dem Kontaktträger realisiert
ist.
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Ein
Nachteil bei den bekannten elektrischen Steckverbindungen besteht
darin, daß die
benötigte Zeit
zum Befestigen oder Lösen
der Steckverbindungen, d. h. zum Aufschrauben der Überwurfmutter
auf die Überwurfschraube,
relativ lang ist. Dieser Nachteil wird bei der eingangs beschriebenen
elektrischen Steckverbindung dadurch vermieden, daß sowohl das
Außengewinde
der Überwurfschraube
als auch das Innengewinde der Überwurfmutter
bereichsweise unterbrochen ist, d. h. mehrere in Steck- bzw. Aufschraubrichtung
vorgesehene gewindefreie Bereiche aufweist. Dadurch ist es möglich, den
Gegensteckverbinder mit der Überwurfmutter
zunächst
auf die Überwurfschraube
des Steckverbinders aufzustecken, wobei dann zur sicheren Befestigung
von Steckverbinder und Gegensteckverbinder die Überwurfmutter bzw. die Überwurfschraube
um weniger als eine volle Umdrehung gegeneinander verdreht werden
müssen.
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Eine
derartige elektrische Steckverbindung bzw. die dazugehörigen Steckverbinder
und Gegensteckverbinder werden von der Anmelderin in der Praxis unter
der Produktbezeichnung "SPEEDCON" vertrieben (vgl.
Prospekt "Industriestecker
PLUSCON 2005", Seiten
58 und 59 der Phoenix Contact, Blomberg). Durch diese Steckverbindung,
die auch in der
DE
102 33 075 B4 beschrieben ist. kann die Anschlußzeit wesentliche
verkürzt
werden. Dabei besteht der Vorteil, daß ein entsprechend ausgebildeter Steckverbinder
bzw. Gegensteckverbinder auch mit einem herkömmlichen Gegensteckverbinder
bzw. Steckverbinder verbunden werden kann, die Steckverbindung somit
100% kompatibel zu den herkömmlichen
Steckverbindungen ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die eingangs
beschriebene elektrische Steckverbindung bzw. deren Komponenten,
d. h. den Steckverbinder und den Gegensteckverbinder, so weiterzubilden,
daß sich
dessen Handhabung in der Praxis weiter verbessert. Insbesondere
soll das Zusammenfügen
von Steckverbinder und Gegensteckverbinder weiter erleichtert werden.
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Diese
Aufgabe ist bei der erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung
zunächst
dadurch gelöst,
daß am
Steckverbinder eine erste Positionierungshilfe und am Gegensteckverbinder
eine zweite Positionierungshilfe angeordnet sind, wobei die erste Positionierungshilfe
die Überwurfschraube
derart relativ zum Kontaktträger
des Steckverbinders in einer definierten radialen Position und die
zweite Positionierungshilfe die Überwurfmutter
relativ zum Kontaktträger
des Gegensteckverbinders in einer definierter radialen Position
fixiert, daß bei
zueinander korrespondierender radialer Ausrichtung des Kontaktträgers bzw.
der Kontaktstifte des Steckverbinders zum Kontaktträger bzw.
den Buchsen des Gegensteckverbinders die Innengewinde-Bereiche der Überwurfmutter
zu den gewindefreien Bereichen der Überwurfschraube und die Gewindebereiche
der Überwurfschraube
zu den gewindefreien Bereichen der Überwurfmutter radial ausgerichtet
sind, so daß die Überwurfmutter
auf die Überwurfschraube
aufsteckbar bzw. die Überwurfschraube
in die Überwurfmutter einsteckbar
ist.
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Aufgrund
der Tatsache, daß die
Gewindebereiche unsymmetrisch am Umfang der Überwurfschraube und die Innengewinde-Bereiche
entsprechend unsymmetrisch am Umfang der Überwurfmutter verteilt angeordnet
sind, ist ein Aufstecken der Überwurfmutter
auf die Überwurfschraube
bzw. ein Einstec ken der Überwurfschraube
in die Überwurfmutter
nur dann möglich,
wenn die Überwurfschraube
und die Überwurfmutter
radial so zueinander angeordnet sind, daß die Gewindebereiche der Überwurfschraube
zu den gewindefreien Bereichen der Überwurfmutter und damit auch
die Innengewinde-Bereiche der Überwurfmutter
zu den gewindefreien Bereichen der Überwurfschraube ausgerichtet sind.
Bei der aus der Praxis bekannten elektrischen Steckverbindung muß diese
Zuordnung zunächst durch
Drehen der Überwurfschraube
oder der Überwurfmutter
gefunden werden. Durch die erfindungsgemäße Verwendung und Anordnung
einer Positionierungshilfe am Steckverbinder bzw. am Gegensteckverbinder
kann das Suchen der "richtigen" radialen Position
der Überwurfschraube
bzw. der Überwurfmutter
entfallen.
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Bei
elektrischen Steckverbindungen ist es allgemein üblich, daß der Kontaktträger des
Steckverbinders und der Kontaktträger des Gegensteckverbinders
nur bei einer bestimmten radialen Ausrichtung miteinander verbunden
werden können. Dies
ist erforderlich, damit die einzelnen Adern eines anzuschließenden Leiters
richtig angeschlossen werden, d. h. die einzelnen Kontaktstifte
in die richtigen Buchsen eingesteckt werden. Die Gewährleistung der
richtigen Zuordnung der Kontaktstifte des Steckverbinders zu den
Buchsen des Gegensteckverbinders kann entweder durch eine unsymmetrische
Anordnung der Kontaktstifte und der Buchsen oder durch die Ausbildung
einer entsprechenden Codiereinrichtung zwischen dem Kontaktträger des
Steckverbinders und dem Kontaktträger des Gegensteckverbinders
sichergestellt werden. Selbstverständlich können auch beide Maßnahmen
miteinander kombiniert werden. Dabei weist in der Praxis der Kontaktträger des
Steckverbinders häufig
eine Codierrippe und der Kontaktträger des Gegensteckverbinders eine
korrespondierende Codiernut auf.
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Durch
die erfindungsgemäße Anordnung
der Positionierungshilfe wird somit die Überwurfschraube bzw. die Überwurfmutter
in einer definierten radialen Position zum Kontaktträger fixiert,
wobei durch die zuvor beschriebene erforderliche radiale Ausrichtung der
Kontaktträger
zueinander dann auch sichergestellt ist, daß die Überwurfschraube und die Überwurfmutter
derart zueinander ausgerichtet sind, daß die Überwurfmutter auf die Überwurfschraube
aufgesteckt bzw. die Überwurfschraube
in die Überwurfmutter
eingesteckt werden kann.
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Da
zur endgültigen
Verbindung des Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder die Überwurfschraube
und/oder die Überwurfmutter
drehbar auf dem jeweiligen Kontaktträger angeordnet sein müssen, muß die Fixierung
der Überwurfschraube bzw.
der Überwurfmutter
in der definierten radialen Position auch wieder leicht lösbar sein.
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Dies
ist gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung
dadurch gelöst,
daß die
erste Positionierungshilfe und die zweite Positionierungshilfe jeweils einen
Federring aufweisen, daß die
beiden Federringe mit der Überwurfschraube
bzw. mit der Überwurfmutter
verbindbar sind und beide Federringe mindestens einen Raststift
aufweisen, wobei im Kontaktträger
des Steckverbinders und im Kontaktträger des Gegensteckverbinders
jeweils eine Vertiefung ausgebildet ist, in die der Raststift eines
Federrings in der definierten radialen Position einrastet. Gemäß der bevorzugten
Ausgestaltung sind die erste Positionierungshilfe und die zweite
Positionierungshilfe somit als separate Bauteile ausgebildet, die
jedoch derart an dem Steckverbinder bzw. an dem Gegensteckverbinder
angeordnet werden können,
daß die
erste Positionierungshilfe mit der Überwurfschraube und die zweite
Positionierungshilfe mit der Überwurfmutter verbunden
ist, so daß sich
die jeweilige Positionierungshilfe beim Verdrehen der Überwurfmutter
bzw. der Überwurfschraube
mit dieser mitdreht.
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Durch
die Ausbildung von vorzugsweise zwei zueinander im wesentlichen
parallel verlaufenden federnden Raststiften am Federring der Positionierungshilfen
und die Ausbildung einer Vertiefung im Kontaktträger des Steckverbinders und
im Kontaktträger
des Gegensteckverbinders kann durch Einrasten der Spitzen der Raststifte
in der Vertiefung die Positionierungshilfe – und damit auch die zugeordnete Überwurfschraube
bzw. Überwurfmutter – in einer definierten
radialen Position zum jeweiligen Kontaktträger fixiert werden. Vorzugsweise
weist dabei die Vertiefung im Kontaktträger des Steckverbinders bzw.
im Kontaktträger
des Gegensteckverbinders eine Breite auf, die maximal so groß ist, wie
der Abstand A der äußeren Anlageflächen der
beiden Raststifte. Ist die Breite der Vertiefung etwas kleiner als der
Abstand A, so können
die Raststifte aufgrund ihrer federnden Eigenschaft dennoch in der
Vertiefung einrasten. Hierdurch ist gleichzeitig eine Spielfreiheit der
Positio nierung gewährleistet.
Durch eine entsprechende Dimensionierung der Raststifte, insbesondere
durch die Ausbildung einer entsprechenden Schräge am freien Ende der Raststifte
und durch eine Dimensionierung der Vertiefung in den Kontaktträgern kann
die zur Überwindung
der Positionierung benötigte
Kraft eingestellt werden, so daß gewährleistet
ist, daß trotz
der Positionierungshilfe das Gewollte und zur vollständigen Verbindung
von Steckverbinder und Gegensteckverbinder erforderliche Verdrehen
von Überwurfschraube
und/oder Überwurfmutter
nach wie vor möglich
ist.
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Die
zuvor beschriebene Verbindung der beiden Positionierungshilfen bzw.
der beiden Federringe mit der Überwurfschraube
und der Überwurfmutter erfolgt
vorzugsweise dadurch, daß die
beiden Federringe mindestens ein Rastelement, insbesondere mindestens
eine Rastnase, und die Überwurfschraube
und die Überwurfmutter
jeweils mindestens ein korrespondierendes Gegenrastelement, insbesondere
mindestens eine Rastausnehmung, aufweisen. Darüber hinaus ist vorzugsweise
vorgesehen, daß die Überwurfschraube
und die Überwurfmutter
jeweils eine Öffnung
aufweisen, durch die hindurch die Raststifte der beiden Federringe
in die Vertiefung im Kontaktträger
des Steckverbinders bzw. im Kontaktträger des Gegensteckverbinders
einrastbar sind. Hierdurch ist eine insbesondere in axialer Länge sehr kompakte
Ausbildung des Steckverbinders bzw. des Gegensteckverbinders möglich, so
daß sich
durch die Anordnung der Positionierungshilfe die Länge des
Steckverbinders bzw. des Gegensteckverbinders nicht vergrößert.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung übernehmen
die beiden Positionierungshilfen nicht nur eine radiale Positionierung
sondern auch eine axiale Positionierung der Überwurfschraube bzw. der Überwurfmutter.
Hierzu weist die Positionierungshilfe ein axial wirkendes Federelement
auf, wobei die Überwurfschraube
bzw. die Überwurfmutter
durch das Federelement in Richtung des stirnseitigen Endes des Steckverbinders bzw.
des Gegensteckverbinders, d. h. jeweils in Steckrichtung, gedrückt wird.
Die Überwurfschraube wird
somit durch das Federelement der ersten Positionierungshilfe in
Richtung des dem Gegensteckverbinder zugewandten Endes des Steckverbinders
und die Überwurfmutter
durch das Federelement der zweiten Positionierungshilfe in Richtung
des dem Steckverbinder zugewandten Endes des Gegensteckverbinders
geschoben.
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Wie
zuvor ausgeführt
worden ist, ist bei einer entsprechenden radialen Ausrichtung von Überwurfschraube
und Überwurfmutter
zueinander aufgrund der Ausbildung der gewindefreien Bereiche an
der Überwurfschraube
und an der Überwurfmutter
ein axiales Aufstecken der Überwurfmutter
auf die Überwurfschraube
bzw. ein axiales Einstecken der Überwurfschraube
in die Überwurfmutter
möglich.
Hierzu sind bei der eingangs beschriebenen elektrischen Steckverbindung
beim Zusammenstecken des Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder
die Überwurfschraube
und die Überwurfmutter
von Hand in Steckrichtung vorzuschieben. Erst danach ist eine vollständige Verbindung
von Steckverbinder und Gegensteckverbinder durch Verdrehen der Überwurfmutter
und/oder der Überwurfschraube
möglich.
Dadurch, daß gemäß der zuvor
beschriebenen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Positionierungshilfe
auch ein axial wirkendes Federelement aufweist, ist ein Vorschieben
der Überwurfmutter bzw.
der Überwurfhülse in Steckrichtung
von Hand nicht mehr oder nur noch begrenzt notwendig. Hierdurch
wird somit die Anschlußzeit
der Steckverbindung nochmals weiter reduziert und die Handhabung weiter
vereinfacht.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung sind der Federring und das axial wirkende
Federelement der ersten Positionierungshilfe bzw. der zweiten Positionierungshilfe
einstückig
miteinander verbunden. Vorzugsweise weist dazu das Federelement
einen kreisringförmigen
oder kreisringsegmentförmigen
Abschnitt und mindestens einen Federschenkel auf, wobei der kreisringförmige oder
kreisringsegmentförmige
Abschnitt über
den Federschenkel mit dem Federring verbunden ist. Im montierten
Zustand der Positionierungshilfe liegt somit die Positionierungshilfe
einerseits mit dem Federring an der Überwurfschraube bzw. der Überwurfmutter
und andererseits mit dem kreisringförmigen oder kreisringsegmentförmigen Abschnitt
an einem am Griffkörper
des Steckverbinders bzw. des Gegensteckverbinders ausgebildeten
Bund an.
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Gemäß einer
letzten vorteilhaften Ausgestaltung, die hier kurz noch erläutert werden
soll, weist das Federelement mindestens zwei Federschenkel auf,
die schräg
zur Längsachse
des Steckverbinders bzw. des Gegensteckverbinders angeordnet sind. Hierdurch
ist gewährleistet,
daß die
Federschenkel auch beim mehrmaligen axialen Zusammendrücken von
Federring und kreisringförmigen
oder kreissegmentförmigen
Abschnitt nicht beschädigt
werden, ins besondere dann, wenn die Federschenkel ebenso wie vorzugsweise
die gesamte Positionierungshilfe aus Kunststoff hergestellt sind.
Die einzelnen Federschenkel sind dabei vorzugsweise so ausgebildet, daß sie alle
die im wesentlichen gleiche Federkennlinie aufweisen. Hierdurch
wird ein Verkanten der Überwurfschraube
bzw. der Überwurfmutter
relativ zur Längsachse
des Steckverbinders bzw. des Gegensteckverbinders und damit auch
zur Längsachse der
Kontaktträger
verhindert.
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Neben
der zuvor beschriebenen elektrischen Steckverbindung betrifft die
vorliegende Erfindung auch die einzelnen Komponenten der Steckverbindung,
d. h. einen Steckverbinder und einen Gegensteckverbinder. Der erfindungsgemäße elektrische Steckverbinder
bzw. der erfindungsgemäße elektrische
Gegensteckverbinder sind dabei jeweils so ausgebildet, wie dies
zuvor im einzelnen im Zusammenhang mit der elektrischen Steckverbindung
beschrieben ist. Insbesondere ist der elektrische Steckverbinder
dadurch gekennzeichnet, daß am
Steckverbinder eine Positionierungshilfe angeordnet ist, die die Überwurfschraube
relativ zum Kontaktträger
in einer definierten radialen Position fixiert. Entsprechend ist der
elektrische Gegensteckverbinder dadurch gekennzeichnet, daß am Gegensteckverbinder
eine Positionierungshilfe angeordnet ist, die die Überwurfmutter
relativ zum Kontaktträger
in einer definierten radialen Position fixiert.
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Wie
eingangs bereits ausgeführt
worden ist, ist die elektrische Steckverbindung "SPEEDCON", von der die Erfindung ausgeht, auch
mit herkömmlichen
Steckverbindern bzw. Gegensteckverbindern kompatibel. Entsprechend
kann auch ein erfindungsgemäßer elektrischer
Steckverbinder mit einem herkömmlichen
Gegensteckverbinder bzw. ein erfindungsgemäßer elektrischer Gegensteckverbinder mit
einem herkömmlichen
Steckverbinder verbunden werden. Darüber hinaus ist insbesondere
dann, wenn ein elektrischer Steckverbinder an ein elektrisches Gerät angeschlossen
werden soll, in dem dann der Gegensteckverbinder angeordnet ist,
die in dem Gehäuse
des Geräts
angeordnete Überwurfmutter – oder gegebenenfalls
auch eine entsprechend angeordnete Überwurfschraube – fest,
d. h. nicht drehbar angeordnet. In diesem Fall entfällt somit
die radiale Ausrichtung der in dem Gehäuse des Geräts angeordneten Überwurfmutter
bzw. Überwurfschraube. Die
im einzelnen zuvor beschriebene Positionierungshilfe ist in einem
solchen Fall somit nur bei einem der beiden Verbinderteile, d. h.
beim Steckverbinder oder beim Gegensteckverbinder, vorzusehen. Die
Erfindung ist somit nicht darauf beschränkt, daß sowohl der Steckverbinder
als auch der Gegensteckverbinder eine entsprechende Positionierungshilfe aufweisen.
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Im
einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung
bzw. den erfindungsgemäßen elektrischen
Steckverbinder oder den erfindungsgemäßen elektrischen Gegensteckverbinder
auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf
die den Patentansprüchen
1, 19 und 24 nachgeordneten Patentansprüche, als auch auf die nachfolgende
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung
mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
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1 eine
elektrische Steckverbindung gemäß dem Stand
der Technik,
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2 eine
erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung,
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3 eine
Positionierungshilfe einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung,
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4 eine Überwurfschraube
und eine Überwurfmutter
einer erfindungsgemäßen elektrischen
Steckverbindung, jeweils mit einer Positionierungshilfe,
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5 eine Überwurfschraube
und eine Überwurfmutter
einer erfindungsgemäßen elektrischen
Steckverbindung, jeweils mit einem Kontaktträger und einer Positionierungshilfe
und
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6 einen
erfindungsgemäßen elektrischen
Steckverbinder, im Querschnitt.
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Die 1 und 2 zeigen
eine elektrische Steckverbindung, bestehend aus einem elektrischen Steckverbinder 1 und
einem korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinder 2.
Dabei zeigt die 1 eine elektrische Steckverbindung
bzw. einen elektrischen Steckverbinder 1 und einen elektrischen Gegensteckverbinder 2 gemäß dem Stand
der Technik, während
die 2 ei ne erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung
bzw. einen erfindungsgemäßen elektrischen
Steckverbinder 1 und einen erfindungsgemäßen elektrischen
Gegensteckverbinder 2 darstellt.
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Sowohl
im Stand der Technik, als auch bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform
weist der elektrische Steckverbinder 1 einen in der Regel
aus Kunststoff bestehenden Kontaktträger 3 mit mehreren
Kontaktstiften 4 und eine drehbar sowie begrenzt axial
verschiebbar auf dem Kontaktträger 3 angeordnete Überwurfschraube 5 auf.
Der Gegensteckverbinder 2 weist einen korrespondierenden,
ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Kontaktträger 6 mit mehreren
Buchsen 7 und einer drehbar sowie begrenzt axial verschiebbar
auf den Kontaktträger 6 angeordneten Überwurfmutter 8 auf.
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Zur
Verringerung der Anschlußzeit
der elektrischen Steckverbindung weist das Außengewinde der Überwurfschraube 5 mehrere – im vorliegenden Fall
drei – Gewindebereiche 9, 9' und 9'' und eine entsprechende Anzahl
an in Steck- bzw. Aufschraubrichtung vorgesehenen gewindefreien
Bereiche 10, 10', 10'' und das Innengewinde der Überwurfmutter 8 eine
der Anzahl der Gewindebereiche 9, 9' 9'' entsprechende
Anzahl an Innengewinde-Bereichen 11, 11', 11'' und an gewindefreien Bereichen 12, 12', 12'' auf. Dadurch ist es möglich, daß beim Verbinden
von Steckverbinder 1 und Gegensteckverbinder 2 die Überwurfmutter 8 zunächst auf
die Überwurfschraube 5 aufgesteckt
und dann zur endgültigen
Befestigung lediglich um weniger als eine volle Umdrehung mit der Überwurfschraube 5 verschraubt werden
muß.
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Sowohl
bei der bekannten Ausführungsform gemäß 1,
als auch bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform
gemäß 2,
sind die Gewindebereiche 9, 9', 9'' der Überwurfschraube 5 unsymmetrisch
am Umfang verteilt angeordnet und unterschiedlich lang ausgebildet.
Korrespondierend dazu sind auch die Innengewinde-Bereiche 11, 11', 11'' der Überwurfmutter 8 unsymmetrisch
am Umfang verteilt angeordnet und unterschiedlich lang ausgebildet. Hieraus
ergibt sich zunächst,
daß die Überwurfmutter 8 nur
dann auf die Überwurfschraube 5 aufgesteckt bzw.
die Überwurfschraube 5 in
die Überwurfmutter 8 eingesteckt
werden kann, wenn die Innengewinde-Bereiche 11, 11', 11'' der Überwurfmutter 8 zu
den gewindefreien Bereichen 10, 10', 10'' der Überwurfschraube 5 und
damit auch die Gewindebereiche 9, 9', 9'' der Überwurfschrau be 5 zu
den gewindefreien Bereichen 12, 12', 12'' der Überwurfmutter 8 radial ausgerichtet
sind. Bei dem in 1 dargestellten bekannten elektrischen
Steckverbindungen muß dazu die Überwurfschraube 5 und
die Überwurfmutter 8 von
Hand entsprechend gedreht werden.
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Dieses
manuelle Drehen bzw. Aufsuchen der "richtigen" radialen Position der Überwurfschraube 5 bzw.
der Überwurfmutter 8 kann
bei der erfindungsgemäßen elektrischen
Steckverbindung dadurch entfallen, daß am Steckverbinder 1 eine
erste Positionierungshilfe 13 und am Gegensteckverbinder 2 eine zweite
Positionierungshilfe 14 angeordnet ist. Die erste Positionierungshilfe 13 ist
dabei derart angeordnet und ausgebildet, daß sie die Überwurfschraube 5 relativ
zum Kontaktträger 3 des
Steckverbinders 1 in einer definierten – richtigen – radialen
Position fixiert bzw. hält.
Entsprechend ist die zweite Positionierungshilfe 14 so
angeordnet und ausgebildet, daß sie die Überwurfmutter 8 relativ
zum Kontaktträger 6 des Gegensteckverbinders 2 ebenfalls
in einer definierten – richtigen – radialen
Position fixiert.
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Die
zuvor genannte definierte – richtige – radiale
Position der Überwurfschraube 5 bzw.
der Überwurfmutter 8 relativ
zum jeweiligen Kontaktträger 3 bzw. 6 ist
dadurch gekennzeichnet, daß in
dieser definierten Position die Überwurfmutter 8 auf
die Überwurfschraube 5 aufgesteckt
werden kann, da in dieser radialen Position von Überwurfschraube 5 und Überwurfmutter 8 die
gewindefreien Bereiche 10, 10', 10'' der Überwurfschraube 5 zu
den Innengewinde-Bereichen 11, 11', 11'' der Überwurfmutter 8 und damit
auch die Gewindebereiche 9, 9', 9'' der Überwurfschraube 5 zu
den gewindefreien Bereichen 12, 12', 12'' der Überwurfmutter 8 ausgerichtet
sind.
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Damit
der Steckverbinder 1 und der Gegensteckverbinder 2 miteinander
verbunden werden können,
ist es darüber
hinaus erforderlich, daß der Kontaktträger 3 bzw.
die Kontaktstifte 4 des Steckverbinders 1 radial
zum Kontaktträger 6 bzw.
den Buchsen 4 des Gegensteckverbinders 2 ausgerichtet
sind. Ist diese radiale Ausrichtung des elektrischen Steckverbinders 1 zum
elektrischen Gegensteckverbinder 2 gegeben, so ist durch
die beiden Positionierungshilfen 13, 14 gleichzeitig
gewährleistet,
daß auch
die Überwurfschraube 5 zur Überwurfmutter 8 radial
ausgerichtet ist. Ein manuelles Verdrehen der Überwurfschraube 5 oder
der Überwurfmutter 8 ist
somit nicht mehr erforderlich.
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3 zeigt
eine bevorzugte Ausgestaltung einer Positionierungshilfe 13,
wobei – wie
zuvor bereits ausgeführt – die Positionierungshilfe 13 wahlweise
mit dem Steckverbinder 1 oder dem Gegensteckverbinder 2 verbunden
werden kann. Die Positionierungshilfe 13 weist zunächst einen
offenen Federring 15 auf. an dem parallel zur Symmetrieachse zwei
Raststifte 16, 17 ausgebildet sind, die in eine
im Kontaktträger 3 bzw. 6 ausgebildete
Vertiefung 18 einrasten können, wodurch der Federring 15 und
damit die Positionierungshilfe 13 in ihrer radialen Position
relativ zum Kontaktträger 3 bzw. 6 festgelegt
ist. Die Raststifte 16, 17 und die Vertiefung 18 sind
dabei so ausgelegt, daß sie
eine spielfreie, jedoch leicht zu überwindende Verrastung bilden.
Hierzu sind die beiden Raststifte 16, 17 derart
elastisch mit dem Federring 15 verbunden, daß sie aufeinanderzu
federn können.
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Darüber hinaus
weisen die beiden Raststifte 16, 17 an ihrem freien
Ende jeweils eine Schräge 19 auf,
wodurch die Raststifte 16, 17 leichter in die
Ausnehmung 18 hineingleiten bzw. aus der Ausnehmung 18 auch
wieder herausgedreht werden können. Durch
eine nichtsymmetrische Gestaltung der Schrägen 19 kann dabei
bedarfsweise das zur Überwindung
der Verrastung benötigte
Drehmoment in Abhängigkeit
von der Drehrichtung des Federringes 15 unterschiedlich
eingestellt werden. Zur Erreichung der gewünschten Spielfreiheit der Verrastung
weist die Vertiefung im Kontaktträger 3 bzw. 6 eine
Breite auf, die maximal so groß ist,
wie der Abstand A der äußeren Anlageflächen der
beiden Raststifte 16, 17.
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Durch
die zuvor beschriebene Verrastung zwischen den am Federring 15 angeformten
Raststiften 16, 17 und der im Kontaktträger 3 bzw. 6 ausgebildeten
Vertiefung 18 kann die Positionierungshilfe 13 bzw. 14 relativ
zum Kontaktträger 3 bzw. 6 radial festgelegt
werden. Damit dadurch gleichzeitig auch eine radiale Festlegung
der Überwurfschraube 5 bzw.
der Überwurfmutter 8 relativ
zum Kontaktträger 3 bzw. 6 erfolgt.
ist die Positionierungshilfe 13 bzw. 14 formschlüssig mit
der Überwurfschraube 5 bzw. der Überwurfmutter 8 verbindbar.
Hierzu sind bei der in 3 dargestellten Positionierungshilfe 13 an
den beiden freien Enden des offenen Federrings 15 jeweils
eine Rastnase 20 als Rastelement und in der Überwurfschraube 5 bzw.
der Überwurfmutter 8 zwei dazu
korrespondierende Rastausnehmungen 21 ausgebildet. Damit
die am Federring 15 angeformten Raststifte 16, 17 in
die Vertiefung 18 im Kon taktträger 3 bzw. 6 eingreifen
können,
ist in der Überwurfschraube 5 bzw.
der Überwurfmutter 8 eine Öffnung 22 ausgebildet,
durch die sich die Raststifte 16, 17 des Federrings 15 hindurch
erstrecken, so daß die Raststifte 16, 17 mit
ihren Enden in der Vertiefung 18 im Kontaktträger 3 bzw. 6 verrasten
können.
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Wie
insbesondere aus den 4 und 5 ersichtlich
ist, weisen die Überwurfschraube 5 und die Überwurfmutter 8 an
ihrem Außenumfang
jeweils einen Abschnitt mit einer Rändelung 23 als Betätigungsabschnitt
auf. An diesen Abschnitt schließt
der Federring 15 im montierten Zustand unmittelbar an, wobei
der Federring 15 ebenfalls eine Rändelung 24 aufweist,
so daß ein
Teil des Betätigungsabschnitts bzw.
der Grifffläche
der Überwurfschraube 5 bzw.
der Überwurfmutter 8 von
dem Federring 15 gebildet wird. Da in der Regel die Überwurfschraube 5 und
die Überwurfmutter 8 beide
aus Metall bestehen und die Positionierungshilfe 13 bzw. 14 und
somit auch der Federring 15 vorzugsweise als Kunststoff-Spritzteil hergestellt
ist, ergibt sich durch die bessere Griffigkeit der aus Kunststoff
bestehenden Rändelung 24 des Federrings 15 eine
verbesserte Haptik beim Verschrauben von Überwurfschraube 5 und Überwurfmutter 8.
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Die
in 3 im Detail dargestellte Positionierungshilfe 13 wirkt
jedoch nicht nur zur radiale Positionierung sondern auch zur axialen
Positionierung der Überwurfschraube 5 bzw.
der Überwurfmutter 8. Wie
aus den 1 und 2 ersichtlich
ist, weisen der Steckverbinder 1 und der Gegensteckverbinder 2 jeweils
einen Griffabschnitt 25 auf, der ebenfalls aus Kunststoff
besteht und einstückig
mit dem Kontaktträger 3 bzw. 6 verbunden
ist. Am Griffkörper 25 ist
ein radialer Bund 26 ausgebildet, der als ein Anschlag
für die
begrenzte axiale Verschiebbarkeit der Überwurfschraube 5 bzw.
der Überwurfmutter 8 dient.
Ein zweiter Anschlag wird durch einen in der Regel am Kontaktträger 3 bzw. 6 ausgebildeten
zweiten Bund realisiert, wobei dieser Bund zusammen mit einer entsprechenden
Ausgestaltung der Stirnseite der Überwurfschraube 5 bzw.
der Überwurfmutter 8 eine axial
wirkende Rüttelsicherung
für die Überwurfschraube 5 bzw.
die Überwurfmutter 8 bilden
kann.
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Beim
Verbinden des aus dem Stand der Technik bekannten Steckverbinders 1 mit
dem bekannten Gegensteckverbinder 2 müssen die Überwurfschraube 5 und
die Überwurfmutter 8 nicht
nur radial zueinander ausgerichtet werden, sondern darüber hinaus
beim Aufstecken der Überwurfmutter 8 auf
die Überwurfschraube 5 auch
in Steckrichtung axial von Hand ein Stück vorgeschoben werden. Dadurch,
daß die
Positionierungshilfe 13 auch eine axiale Positionierung
der Überwurfschraube 5 bzw.
der Überwurfmutter 8 vornimmt,
kann dieses Vorschieben von Hand in Steckrichtung bei der erfindungsgemäßen Steckverbindung
entfallen.
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Hierzu
weist die Positionierungshilfe 13 einen aus zwei Teilabschnitten 27, 28 bestehenden kreisringsegmentförmigen Abschnitt
und mehrere Federschenkel 29, 29', 29'' auf,
wobei die beiden kreisringsegmentförmigen Teilabschnitte 27, 28 jeweils über die
Federschenkel 29, 29', 29'' mit
dem Federring 15 verbunden sind. Im montierten Zustand der
Positionierungshilfe 13 stützen sich die beiden Teilabschnitte 27, 28 am
Bund 26 des Griffkörpers 25 ab,
wodurch die mit dem Federring 15 verrastete Überwurfschraube 5 bzw.
die Überwurfmutter 8 durch
die Federschenkel 29, 29', 29'' in
Richtung des stirnseitigen Endes des Steckverbinders 1 bzw.
des Gegensteckverbinders 2, und damit in Steckrichtung, gedrückt wird.
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Der
aus den beiden Teilabschnitten 27, 28 bestehende
kreisringsegmentförmige
Abschnitt und die Federschenkel 29, 29', 29'' bilden somit das axial wirkende
Federelement der Positionierungshilfe 13, während der
Federring 15 der radialen Positionierung dient. Durch die
Aufteilung des kreisringsegmentförmigen
Abschnitts in zwei Teilabschnitte 27, 28 wird
dabei die federnde Eigenschaft der Positionierungshilfe 13 verbessert,
so daß auch
bei Ausbildung einer axial wirkenden Rüttelsicherung zwischen einem
an der Stirnseite des Griffkörpers 3 ausgebildeten
Bund und der Stirnseite der Überwurfschraube 5.
die Überwurfschraube 5 durch
das Federelement der Positionierungshilfe 13 stets gegen
den Bund an der Stirnseite des Kontaktträgers 3 gedrückt wird. Gleichzeitig
ist jedoch ein radiales Verdrehen der Überwurfschraube 5 beim
Verschrauben von Steckverbinder 1 und Gegensteckverbinder 2 weiterhin möglich.
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Die
eingangs der Figurenbeschreibung erwähnte zueinander korrespondierende
radiale Ausrichtung des Kontaktträgers 3 bzw. der Kontaktstifte 4 des
Steckverbinders 1 zum Kontaktträger 6 bzw. den Buchsen 7 des
Gegensteckverbinders 2, welche die richtige Zuordnung der
an den Kontaktstiften 4 bzw. den Buchsen 7 angeschlossenen
Leiter gewährleistet,
wird vorzugsweise durch die Ausbildung einer Codierrippe 30 am
Kontaktträger 3 des
Steckverbinders 1 und eine korrespondierende Codiernut 31 im
Kontaktträger 6 des
Gegensteckverbinders 2 sichergestellt.
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Sind
der elektrische Steckverbinder 1 und der elektrische Gegensteckverbinder 2 so
zueinander radial ausgerichtet, daß die Codierrippe 30 in
die Codiernut 31 eingreifen kann, so ist bei eingerasteter Positionierungshilfe 13 bzw. 14 gleichzeitig
gewährleistet,
daß die Überwurfschraube 5 und
die Überwurfmutter 8 so
zueinander ausgerichtet sind, daß die Überwurfmutter 8 auf
die Überwurfschraube 5 aufgesteckt
bzw. die Überwurfschraube 5 in
die Überwurfmutter 8 eingesteckt
werden kann. Dabei ist weder ein radiales Verdrehen der Überwurfschraube 5 oder
der Überwurfmutter 8 noch
ein axiales Vorschieben von Überwurfschraube 5 oder Überwurfmutter 8 in
Steckrichtung erforderlich. Zur sicheren Verbindung von Steckverbinder 1 und
Gegensteckverbinder 2 muß nach dem Aufstecken der Überwurfmutter 8 auf
die Überwurfschraube 5 die Überwurfschraube 8 lediglich
um eine halbe Umdrehung gedreht werden.
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Durch
die zuvor beschriebene Ausgestaltung der Positionierungshilfe 13 bzw. 14 kann
diese darüber
hinaus sowohl relativ einfach als Kunststoff-Spritzteil hergestellt
werden, als auch durch radiales Aufrasten mit der Überwurfschraube 5 bzw. der Überwurfmutter 8 verbunden
werden. Vorteilhaft ist dabei auch, daß die für den Steckverbinder 1 benötigte Positionshilfe 13 und
die für
den Gegensteckverbinder 2 benötigte Positionierungshilfe 14 baugleich
ausgebildet sind, so daß für beide
Verbindungsteile dasselbe Bauteil verwendet werden kann. Alternativ
kann die Positionierungshilfe 13 bzw. 14 auch aus
Metall hergestellt werden, wobei dann zum radialen Aufrasten der
Positionierungshilfe 13 bzw. 14 auf die Überwurfschraube 5 bzw.
die Überwurfmutter 8 die Öffnung des
Federrings 15 entsprechend groß gewählt werden muß.
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Ein
leichtes gewolltes Verdrehen der Überwurfschraube 5 bzw.
der Überwurfmutter 8 aus
der durch die Positionshilfe 13 bzw. 14 fixierten
definierten radialen Position kann zusätzlich auch noch dadurch gewährleistet
werden, daß der
Federring 15 kreisrund ausgebildet ist, während die
korrespondierende Anlagefläche
an der Überwurfschraube 5 bzw. der Überwurfmutter 8 leicht
oval ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich ein Flankenspiel, so
daß sich
der Federring 15 beim Verdrehen geringfügig verformen kann, wodurch
die freien Enden der Raststifte 16, 17 leichter
aus der Vertiefung 18 im Kontaktträger 3 bzw. 6 herausgleiten
können.
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Grundsätzlich besteht
außerdem
die Möglichkeit,
die Positionierungshilfe auf dem Kontaktträger zu fixieren und dann eine
spielfreie, leicht zu überwindende
Verrastung zwischen der Positionierungshilfe und der Überwurfschraube
bzw. der Überwurfmutter
vorzusehen. In diesem Fall würde
der Federring dann nach außen
ragende Rastspitzen aufweisen, die in eine entsprechende Vertiefung
in der Überwurfschraube
bzw. der Überwurfmutter
einrasten könnten.