-
Die
Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung, die dazu bestimmt
ist, die Verbindung zwischen zwei komplementären elektrischen Anschlusselementen
einer Steckverbindungseinheit, wie zum Beispiel eines Steckverbinders
und eines Steckers aufrecht zu erhalten. Genauer genommen betrifft
die Erfindung eine Verriegelungsvorrichtung, die zwei Stabilisierungsgrade
der Verbindung aufweist, wobei der zweite Stabilisierungsgrad allmählich am
Ende der Montage der Verriegelungsvorrichtung um Anschlusselemente
erzielt wird.
-
Die
erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung
findet Anwendungen insbesondere in dem Gebiet der Luftfahrt- und
Automobilanschlusstechnik. Bei diesen Anwendungen können nämlich starke Schwingungen
einen Verlust der Verbindung zwischen den komplementären Anschlusselementen nach
sich ziehen. Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung
erlaubt es, die Verbindung zwischen den Anschlusselementen aufrechtzuerhalten, sogar
wenn sie starken Schwingungen ausgesetzt sind. Vorzugsweise ist
die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung
eine Verriegelungsvorrichtung mit Präponderanz, die dazu bestimmt
ist, auf ein Anschlusselement geschraubt zu werden. Unter Verriegelung
mit Präponderanz
versteht man, dass das Drehmoment zum Aufschrauben der Vorrichtung
größer ist
als das Drehmoment, das zu ihrem Schrauben erforderlich ist.
-
Man
kennt aus dem Dokument
FR 2 696
049 einen Verriegelungsring, der mit Verriegelungsmitteln mit
Präponderanz
versehen ist. Der Verriegelungsring ist fest mit einem ersten elektrischen
Anschlusselement verbunden und ist mit einem Innengewinde versehen,
das dazu bestimmt ist, mit einem Außengewinde eines zweiten elektrischen
komplementären Anschlusselements
zusammenzuarbeiten. Die Verriegelungsmittel mit Präponderanz
umfassen Zähne mit
unsymmetrischer Form. Die Zähne
der Verriegelungsmittel mit Präponderanz
wirken mit Zähnen
des zweiten elektrischen Anschlusselements zusammen, die ebenfalls
unsymmetrische Form haben. Die Präponderanz wird erzielt, indem
für jede
der Verzahnungen Zähne
verwendet werden, die ein schwaches Gefälle in die Schraubrichtung
und ein starkes Gefälle
in die Aufschraubrichtung im Vergleich zu der Umfangsrichtung haben.
Beim Schrauben kommen die jeweiligen Verzahnungen gegeneinander
zum Anschlagen, bis eine Endposition erreicht ist, in der die Anschlusselemente
und der Verriegelungsring völlig fest
gestellt sind. Dieses totale Feststellen wird erzielt, wenn das
Schrauben der Gewindeteile maximal ausgeführt wird. Die Gegenwart dieser
Verriegelungsmittel mit Präponderanz
erhöht
das Drehmoment, das zum Aufschrauben des Rings erforderlich ist,
beträchtlich
und hält
gleichzeitig ein geringes Schraubdrehmoment zum mühelosen
Schrauben dieses Rings aufrecht.
-
Die
Verriegelungsmittel des Stands der Technik haben jedoch den Nachteil,
dass sie während
des Schraubens eine konstante Verriegelungs- und Entriegelungskraft
erfordern.
-
Bei
der Erfindung wird danach gestrebt, Verriegelungsmittel zu liefern,
die komplementäre
Elemente einer Steckverbindungseinheit miteinander auch unter extremen
Einsatzbedingungen halten können.
-
Dazu
schlägt
die Erfindung Verriegelungsmittel vor, die zusätzlich zu einer gegebenen Verriegelungskraft
während
des Schraubens am Ende des Schraubens eine Überkraft erfordern, um das
maximale Schrauben zu erlauben. Diese Überkraft am Ende des Schraubens
erlaubt es, ein höheres
Blockierniveau zu erzielen, das das Halten der Verbindung der Verbindungselemente
unter allen Einsatzbedingungen und insbesondere bei starken Schwingungen
garantiert.
-
Genauer
genommen schlägt
die Erfindung vor, einen Verriegelungsring mit einem Stößel zu verwenden,
wobei der Stößel nur
am Ende des Wegs aktiv ist, das heißt am Ende des Schraubens des Rings
auf ein elektrisches Anschlusselement. Während des Schraubens arbeitet
die unsymmetrische oder nicht unsymmetrische Verzahnung des Verriegelungsrings
mit der komplementären
Verzahnung des elektrischen Anschlusselements zusammen, was bedingt,
dass eine gleiche und konstante Verriegelungskraft geliefert wird.
Im Laufe des Schraubens gleitet der Stößel in Richtung der Verzahnungen.
Am Wegende, das heißt
während
der letzten Schraubdrehungen des Verriegelungsrings, komprimiert
der Stößel die
zwei Verzahnungen gegeneinander. Es ist daher zum Fortsetzen des
Schraubens erforderlich, eine größere Verriegelungskraft
zu liefern. Um den Verriegelungsring aufzuschrauben, ist es ebenso
erforderlich, eine Überkraft
zu liefern, bis der Stößel freigegeben
ist und die zwei Verzahnungen nicht mehr komprimiert. Um das Aufschrauben
fortzusetzen, braucht man nur eine gleiche und konstante Aufschraubkraft
anzulegen. Ferner weiß der
Benutzer, dass er am Ende des Verriegelungswegs ankommt, denn er
muss eine Überkraft
ausüben.
Der Benutzer wird daher über
die gute Verriegelung des Rings informiert. Ferner kann ein solcher
Verriegelungsring vorteilhaft mit den Anschlusselementen des Stands der
Technik verwendet werden.
-
Die
Erfindung hat daher eine Verriegelungsvorrichtung zur Aufgabe, die
dazu bestimmt ist, die Verbindung zwischen einem Steckanschlusselement und
einem Buchsenanschlusselement aufrechtzuerhalten, wobei die Verriegelungsvorrichtung
einen Stutzen mit einem Innengewinde aufweist, das dazu bestimmt
ist, mit einem Außengewinde
des Buchsenanschlusselements zusammen zu arbeiten, und Einrastmittel,
die in dem Stutzen aufgenommen sind, wobei die Einrastmittel dazu bestimmt
sind, mit dem Steckanschlusselement zusammenzuwirken und beim Schrauben
der Verriegelungsvorrichtung auf das Buchsenanschlusselement eingerastet
zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Kompressionsvorrichtung
aufweist, die in dem Stutzen gleitend installiert ist und einen
Berührungsdruck zwischen
den Einrastmitteln am Ende des Schraubens erhöhen kann.
-
Unter
Berührungsdruck
versteht man das Komprimieren der Einrastmittel, die das Einrasten bindender
macht. Aufgrund der Tatsache, dass die Einrastmittel gegeneinander
komprimiert werden, wird die Berührung
zwischen den verschiedenen Elementen der Einrastmittel gesteigert,
was das Schrauben schwieriger macht.
-
Gemäß Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung
ist es möglich, alle
oder einen Teil der folgenden zusätzlichen Merkmale vorzusehen:
- – Die
Verriegelungsvorrichtung weist ein elastisches Rückholelement auf, das zwischen
der Kompressionsvorrichtung und den Einrastmitteln angeordnet ist.
Das elastische Rückholmittel
erlaubt es, einen Berührungsdruck
zwischen den Einrastmitteln während
des gesamten Schraubens aufrechtzuerhalten.
- – Die
Kompressionsvorrichtung weist einen Kompressionsring auf, der dazu
bestimmt ist, zwischen der Innenwand des Stutzens und der Außenwand
des Steckanschlusselements gehalten zu werden, und mindestens einen
Vorsprung, der mit dem Kompressionsring fest verbunden und dazu
bestimmt ist, mit dem Buchsenanschlusselement am Ende des Schraubens
so zusammenzuwirken, dass die Kompressionsvorrichtung in Richtung
der Einrastmittel gleitet. Vorzugsweise weist die Kompressionsvorrichtung
vier Vorsprünge
auf. Vorteilhafterweise liegen die vier Vorsprünge einander gepaart diametral
gegenüber, so
dass die Kompressionsvorrichtung eine ausge wogene Auflage auf dem
Buchsenanschlusselement hat. Allgemeiner sind die Vorsprünge ferner vorzugsweise
regelmäßig über den
ganzen Umfang des Kompressionsrings verteilt, so dass ein ausgewogenes
Gleiten der Kompressionsvorrichtung im Laufe des Schraubens des
Buchsenanschlusselements erlaubt wird.
- – Die
Einrastmittel weisen eine äußere Zahnscheibe
auf, die dazu bestimmt ist, auf der Außenwand des Steckanschlusselements
befestigt zu werden, und eine innere Zahnscheibe, die fest mit der
Innenwand des Stutzens verbunden ist.
- – Die äußere und
die innere Zahnscheibe sind mit Zähnen versehen, deren Gefälle das
Schrauben der Verriegelungsvorrichtung begünstigen und sich dem Aufschrauben
der Vorrichtung widersetzen kann. Die Verriegelungsvorrichtung hat
daher eine Verriegelung mit Präponderanz.
- – Die
Verriegelungsvorrichtung ist mit einer zentripetalen Umfangsverzahnung
versehen, wobei die Kompressionsvorrichtung in Verschiebung zwischen
der zentripetalen Umfangsverzahnung und den Einrastmitteln gehalten
wird.
-
Die
Erfindung betrifft auch eine Steckverbindungseinheit, die ein Buchsenanschlusselement,
ein Steckanschlusselement und eine erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung
aufweist, die die Verbindung zwischen den Steck- und Buchsenanschlusselementen
aufrecht erhält.
-
Gemäß Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Steckverbindungseinheit
ist es möglich,
einen Teil oder alle der folgenden zusätzlichen Merkmale vorzusehen:
- – Das
Buchsenelement ist ein Steckverbinder und das Steckelement ist ein
Stecker. Die Verriegelungsvorrichtung wird vorzugsweise frei in
Drehung auf dem Stecker montiert und auf die Steckverbindung geschraubt.
- – Ein
Rückhalte-Circlips
hält die
Verriegelungsvorrichtung axial entlang des Steckanschlusselements.
-
Die
Erfindung wird besser bei der Lektüre der folgenden Beschreibung
und Prüfung
der sie begleitenden Figuren verstanden. Diese werden beispielhaft
und in keiner Weise für
die Erfindung einschränkend
präsentiert.
Die Figuren stellen Folgendes dar:
-
– 1:
eine auseinander gezogene Darstellung der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung,
-
– 2:
eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Steckverbindungseinheit,
deren Verriegelungsvorrichtung noch nicht ganz auf die Steckverbindung
geschraubt ist.
-
In 1 sind
die verschiedenen nicht montierten Elemente einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung 1 dargestellt.
-
Die
Verriegelungsvorrichtung 1 oder der Ring 1 weist
einen zylindrischen röhrenförmigen Stutzen 2 auf,
in dessen Innerem die verschiedenen Ringe und Scheiben des Rings 1 montiert
sind.
-
Eine
Kompressionsvorrichtung 3 oder Stößel, versehen mit einem Kompressionsring 4 und
vier Vorsprüngen 5 (in 1 sind
nur zwei sichtbar) ist in dem Stutzen 2 untergebracht.
Die Kompressionsvorrichtung 3 ist in dem Stutzen 2 so
ausgerichtet, dass der Kompressionsring 4 zu den Einrastmitteln 6, 7 der
Verriegelungsvorrichtung 1 gewandt ist, während die
Vorsprünge 5 zu
dem entgegen gesetzten Ende des Stutzens 2 zeigen. Der
Außendurchmesser
des Kompressionsrings 4 ist strikt kleiner als der Innendurchmesser
des Stutzens 2, so dass der Kompressionsring 4 entlang
der Innenwand 10 des Stutzens 2 gleiten kann.
-
Eine
elastische Scheibe 8 ist zwischen der Kompressionsvorrichtung 3 und
den Einrastmitteln 6, 7 angeordnet. Die elastische
Scheibe ist dazu bestimmt, zwischen der Kompressionsvorrichtung 3 und
den Einrastmitteln 6, 7 beim Schrauben der Verriegelungsvorrichtung 1 auf
ein Anschlusselement komprimiert zu werden.
-
Die
Einrastmittel 6, 7 gemäß der in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform
weisen eine erste Zahnscheibe 6 und eine zweite Zahnscheibe 7 auf,
die zueinander so angeordnet sind, dass sich ihre jeweiligen Verzahnungen
gegenüber liegen.
Die Verzahnungen der zwei Zahnscheiben 6, 7 sind
komplementär
und dazu bestimmt, ineinander einzugreifen. Der Außendurchmesser
der zwei Zahnscheiben 6, 7 ist im Wesentlichen
gleich dem Innendurchmesser des Stutzens 2.
-
Die
erste Zahnscheibe 6 oder Innenscheibe ist auf einem äußeren Umfang
mit radialen Überständen 9 versehen,
die nach außen
gerichtet sind. Diese radialen Überstände 9 sind
dazu bestimmt, mit entsprechenden Aufnahmen zusammenzuarbeiten,
die auf der Innenwand 10 des Stutzens 2 eingerichtet sind,
so dass die innere Zahnscheibe 6 in Drehung und in Verschiebung
in dem Stutzen 2 fest gestellt ist. Umgekehrt ist die zweite
Zahnscheibe 7 oder äußere Scheibe
mit radialen zentripetalen Überständen 11 versehen,
das heißt,
die ins Innere gerichtet sind. Diese radialen Überstände 11 sind dazu bestimmt, mit
entsprechenden Aufnahmen zusammenzuwirken, die in der Außenwand 13 des
Steckers 12 (2) eingerichtet sind, auf dem
die Verriegelungsvorrichtung montiert werden soll. Die äußere Scheibe 7 wird
daher in Drehung und in Verschiebung auf dem Stecker 12 festgestellt.
-
Die
Innenscheibe 6 ist dazu bestimmt, in Bezug auf die Außenscheibe 7 beim
Schrauben des Stutzens 2 der Verriegelungsvorrichtung 1 auf
einer Steckverbindung 14 (2) die zu
dem Stecker 12 komplementär ist, zu drehen. Dazu ist
der Stutzen 2 auf seiner Innenwand 10 mit einem
Innengewinde 15 versehen, das mit dem Außengewinde 16 der
Steckverbindung 14, das auf der Außenwand 17 der Steckverbindung 14 eingerichtet
ist, zusammenwirken kann.
-
Um
die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung 1 auf
einer Steckverbindungseinheit 12, 14 zu verwenden,
beginnt man damit, die Kompressionsvorrichtung 3 über das
vordere Ende des Stutzens 2 (auf den Figuren rechts) in
den Stutzen 2 einzufügen,
wobei die Vorsprünge 5 zu
dem hinteren Ende des Stutzens 2 (auf den Figuren links)
gerichtet sind. Man schiebt die Kompressionsvorrichtung 3 in Richtung
des hinteren Endes, bis der Kompressionsring 4 gegen eine
zentripetale Umfangsverzahnung 18 zum Anliegen kommt, die
auf einem Umfang der Innenwand 10 des Stutzens 2 eingerichtet
ist. Die Länge
der Verzahnung 18 reicht, um als Träger für den Kompressionsring zu dienen,
hält jedoch
die Vorsprünge 5 nicht
zurück.
Unter Länge
der Verzahnung 18 versteht man das Maß der Verzahnung, das sich radial
in Bezug auf die Längsachse
A der Steckverbindungseinheit erstreckt. Der Kompressionsring 4 ist
daher in einem vorderen Teil des Stutzens 2 aufgenommen,
während
die Vorsprünge 5,
die von der Verzahnung 18 nicht zurückgehalten werden, in dem hinteren
Teil des Stutzens liegen, wobei die zwei Teile des Stutzens 2 jeweils
von der Umfangsverzahnung 18 abgegrenzt werden.
-
Vor
und nach dem Einführen
der Kompressionsvorrichtung 3 in den Stutzen 2 installiert
man die elastische Scheibe 8 auf der Vorderseite des Kompressionsrings 4,
der Seite des Rings 4 entgegengesetzt, die mit der zentripetalen
Umfangsverzahnung 18 in Berührung ist.
-
Dann
führt man
die innere Zahnscheibe 6 in den Stutzen 2 ein,
indem man die Überstände 9 in
die entsprechenden Aufnahmen des Stutzens 2 einfügt. Eine
ursprüngliche
Entfernung d, die nach Bedarf festgelegt wird, trennt die Kompressionsvorrichtung 3 von
der inneren Zahnscheibe 6. Die Kompressionsvorrichtung 3 kann
frei verschoben werden und kann daher zwischen der Umfangsverzahnung 18 und
der inneren Zahnscheibe 6 gleiten.
-
Dann
befestigt man die äußere Zahnscheibe 7 auf
der Außenwand 13 des
Steckers 12, indem man die Überstände 11 in die entsprechenden
Aufnahmen der Außenwand 13 des
Steckers 12 montiert.
-
Dann
montiert man die Einheit bestehend aus Stutzen 2, Kompressionsvorrichtung 3,
elastischer Scheibe 8 und innerer Zahnscheibe 6 auf
den Stecker 12, von dem Ende des Steckers 12 her,
das dem entgegengesetzt ist, das mit der äußeren Zahnscheibe 7 versehen
ist. Man schiebt die Einheit entlang der Innenwand 13 des
Steckers 12 in Richtung der äußeren Zahnscheibe 7,
bis man die zwei Zahnscheiben 6, 7 miteinander
in Berührung
bringt.
-
Um
das axiale Halten der Verriegelungsvorrichtung 1 auf dem
Stecker 12 zu steigern, ist es möglich, einen Circlips 20 oder
Rückhaltering
vorzusehen. Der Circlips 20 besteht zum Beispiel aus Federstahl
und hat die Form eines Spaltrings. Der Circlips 20 ist
teilweise in einer Umfangskerbe 21, die auf der Außenwand 13 des
Steckers 12 eingerichtet ist, stromaufwärts von der äußeren Zahnscheibe 7 aufgenommen.
Unter aufgenommen versteht man, dass ein Innenumfang des Circlips 20 in
der Kerbe 21 teilweise aufgenommen ist, so dass er auf
der Außenwand 13 des
Steckers 12 stationär
ist, dass sich ein Außenumfang
des Circlips jedoch von der Außenwand 13 vorstehend
so erstreckt, dass die äußere Zahnscheibe 7 gegen
den Circlips 20 zum Anschlagen kommt. Die Zahnscheiben 6, 7 und
die Kompressionsvorrichtung 3 werden daher in dem Stutzen 2 zwischen
der Umfangsverzah nung 18 und dem Circlips 20 gehalten.
-
Bei
einer besonderen Ausführungsform
kann die äußere Zahnscheibe 7 als
Staubabdeckung dienen, weil sie das Innere des Stutzens 2 vor
Verschmutzungen schützt,
indem sie das Durchgehen von Staub verhindert.
-
Der
Stecker 12 und die Verriegelungsvorrichtung 1 werden
gemeinsam auf die Steckverbindung 14 montiert, so dass
der Stecker 12 in der Hauptöffnung 19 der Steckverbindung 14 aufgenommen
ist, während
der Stutzen 2 die Außenwand 17 der
Steckverbindung 14 umgibt. Das Innengewinde 15 des Stutzens 2 wirkt
mit dem Außengewinde 16 der Steckverbindung 14 zusammen.
-
Man
kann daher mit dem Schrauben der Verriegelungsvorrichtung 1 auf
die Steckverbindung 14 beginnen, so dass der Stecker 12 in
der Steckverbindung 14 gehalten wird. Das Schrauben des
Stutzens 2 um die Steckverbindung 14 und den Stecker 12 erlaubt
das Eingreifen der Einrastmittel 6, 7. Vorzugsweise
sind die Gefälle
der Verzahnungen der Zahnscheiben 6, 7 in die
Schraubrichtung gering und in die Aufschraubrichtung groß. Das Schrauben
ist daher einfach, während
das Aufschrauben eine vergleichsweise größere Kraft erfordert.
-
Nach
einer bestimmten Anzahl Schraubumdrehungen kommt das vordere Ende 22 der
Steckverbindung 14 (in 2 rechts),
mit dem der Stecker 12 eingeführt wurde, mit den Vorsprüngen 5 in
Berührung.
Die Vorsprünge 5 haben
alle die gleiche Größe, so dass
sie alle gleichzeitig mit dem vorderen Ende 22 der Steckverbindung 14 in
Berührung
kommen. Vorzugsweise sind die Vorsprünge 5 regelmäßig auf dem
Umfang des Druckrings 4 verteilt, so dass die Berührung zwischen
der Kompressionsvorrichtung 3 und der Steckverbindung 14 ausgewogen
ist und dass die Kompressionsvorrichtung 3 in der Achse
A in der Steckverbindungseinheit während ihrer Verschiebung bleibt.
Beim Fortsetzen des Schraubens schiebt das vordere Ende 22 die
Vorsprünge 5 und daher
auch den Kompressionsring 4 in Richtung der Zahnscheiben 6, 7.
Die Entfernungen d zwischen der Kompressionsvorrichtung 3 und
den Einrastmitteln 6, 7 wird daher kleiner, bis
sich die elastische Scheibe 8 gegen die innere Zahnscheibe 6 anfügt. Je weiter man
schraubt, desto stärker
wird die elastische Scheibe 8 gegen die innere Zahnscheibe 6 komprimiert,
die selbst wiederum von der stationären äußeren Zahnscheibe 7 auf
dem Stecker 12 komprimiert wird. Da die Verzahnungen der
Scheiben 6, 7 immer mehr ineinander verschachtelt
sind, wird es immer schwieriger, das Schrauben fortzusetzen. Es
ist erforderlich, eine größere Kraft
im Vergleich zu der Kraft anzuwenden, die zu Beginn des Schraubens
erforderlich war. Das Ende des Schraubens ist von einem Ratschengeräusch begleitet,
das jeder Passage von Zähnen
entspricht. Dieses Ratschengeräusch erlaubt
es, den Benutzer zu informieren, dass er am Ende des Wegs ankommt,
und dass das maximale Verriegeln ausgeführt ist.
-
Wenn
man aufschrauben will, ist es natürlich ebenfalls erforderlich,
eine Überkraft
zu Beginn des Schraubens anzulegen. Sobald das vordere Ende 22 der
Steckverbindung 14 nicht mehr mit den Vorsprüngen 5 der
Kompressionsvorrichtung 3 in Berührung ist, ist die zu liefernde
Aufschraubkraft kleiner.
-
Die
Entfernung d, die ursprünglich
die Kompressionsvorrichtung von den Einrastmitteln trennt, kann
je nach Anwendung unterschiedlich sein. Ebenso kann die ursprüngliche
Entfernung zwischen den Vorsprüngen 5 und
dem freien Ende 22 der Steckverbindung 14 mehr
oder minder groß sein.
Je nachdem, ob man einen Kontakt zwischen der Steckverbindung 14 und
der Kompressionsvorrichtung 3 mehr oder minder früh im Laufe
des Schraubens und/oder einen mehr oder minder langen Schraubweg
erzielen will, passt man die Entfernungen entsprechend problemlos
an.