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Die
Erfindung betrifft einen Elektrischen Steckverbinder mit einem Kontaktträger
und einem Gewindeteil, welches in einer Ausgestaltung als Überwurfmutter
oder Überwurfschraube mit einem Gegengewindeteil eines
Gegensteckverbinders verschraubbar ist, wobei ein elastisches Dichtelement zusammengedrückt
wird, wobei dem Gewindeteil eine Betätigungshülse
zugeordnet ist, auf die ein Drehmoment aufbringbar ist und die mit
dem Gewindeteil drehgekuppelt ist.
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Ein
derartiger elektrischer Steckverbinder ist aus der
DE 10 2004 028 060 A1 vorbekannt.
Dort wird ein Steckerelement einer elektrischen Steckverbindung
beschrieben, bei dem das Gewindeteil als Überwurfmutter
bzw. Überwurfschraube ausgebildet ist. Das Gewindeteil
wird von Federzungen ausgebildet, die radial einwärts ragende
Gewindegangabschnitte aufweisen. Diese Gewindegangabschnitte können
in den Gewindegang eines Gegengewindeteils eines Gegensteckers eingesteckt
werden. Um auf diese das Gewindeteil ausbildenden Federzungen ein
Drehmoment auszuüben, ist eine Betätigungshülse
vorgesehen, die drehfest mit den das Gewindeteil ausbildenden Federzungen
gekoppelt ist. Auf einer Stufe eines Kontaktträgers liegt
ein von einem Gummi-O-Ring gebildetes Dichtelement auf. Gegen dieses
Dichtelement wird die Stirnrandkante einer topfförmigen
Einstecköffnung für den Kontaktträger
gepresst, so dass die elektrische Steckverbindung im Wesentlichen
wasserdicht hergestellt werden kann.
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Aus
der
DE 196 13 228
B4 ist ebenfalls ein elektrischer Steckverbinder vorbekannt,
bei dem das Gewindeteil entweder als Überwurfmutter oder Überwurfschraube
ausgebildet sein kann. Auch hier liegt auf einer vom Kontaktträger
ausgebildeten Stufe ein O-Ring auf, der beim Zusammenschrauben von Steckverbinder
und Gegensteckverbinder komprimiert wird.
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Die
DE 10 2005 056 563
B3 setzt sich mit dem Problem auseinander, dass ein von
einem O-Ring ausgebildetes Dichtelement nur um ein zulässiges
Maß komprimiert werden darf, damit es beim Verbinden von
Steckverbinder mit Gegensteckverbinder nicht beschädigt
wird. Bei der dort beschriebenen Lösung läuft
die vom Gegensteckverbinder ausgebildete Randkante einer Einstecköffnung
beim Verschrauben von Gewindeteil mit Gegengewindeteil gegen eine
Stufe, die den Verlagerungsweg des Gegengewindeteiles beschränkt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes
Steckerelement gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden und insbesondere
Maßnahmen anzugeben, mit denen wirksam eine Beschädigung
des Dichtelementes vermieden ist.
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Gelöst
wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen gegebene Erfindung,
wobei jeder Anspruch grundsätzlich eine eigenständige
Lösung der Aufgabe darstellt und mit einem anderen Anspruch
kombinierbar ist.
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Zunächst
und im Wesentlichen ist ein elastisches Wirkelement vorgesehen.
Dieses verformt sich beim Zusammendrücken des Dichtelementes
derart, dass bei Überschreiten einer Grenzverformung des elastischen
Wirkelementes eine Drehkupplung zwischen Betätigungshülse
und Gewindeteil aufgehoben ist. Zu Beginn einer Verschraubung eines
Steckverbinders mit einem Gegensteckverbinder steht die Betätigungshülse
in Drehmitnahme mit dem Gewindeteil. Wird die Betätigungshülse
gedreht, so dreht sich das Gewindeteil mit. Es kann zunächst
so weit mit einem Gegengewindeteil eines Gegensteckverbinders verschraubt
werden, bis die Stirnrandkante einer Einstecköffnung für
den Kontaktträger des Steckverbinders das Dichtelement
beaufschlagt. Bei einem Weiterdrehen der Betätigungshülse,
wird das Gewindeteil drehmitgeschleppt. Wegen des Widerstandes,
den das Dichtelement auf das Gegengewindeteil ausübt, verformt
sich beim Weiterdrehen das elastische Wirkelement. Die dadurch auf
das Gewindeteil ausgeübte Axialkraft wird auf das Gegengewindeteil übertragen
mit der Folge, dass das Dichtelement in Achsrichtung beaufschlagt
und infolgedessen verformt wird. Beim Weiterdrehen der Betätigungshülse
steigt die Spannkraft an und damit auch die Verformung des Dichtelementes.
Die Drehkupplung zwischen Betätigungshülse und
Gewindeteil wird aufgehoben, wenn sich das Gewindeteil gegenüber
der Betätigungshülse um ein gewisses Maß verlagert
hat. Das sich im Zuge dieser Axialverlagerung gespannte elastische
Wirkelement drückt das elastische Dichtelement um einen
gewissen Betrag zusammen, so dass die Drehkupplung zwischen Betätigungshülse
und Gewindeteil dann aufgehoben ist, wenn das elastische Dichtelement
einen vorgegebenen Kompressionsweg erreicht hat, der im Wesentlichen
von den elastischen Eigenschaften des Wirkelementes und des Dichtelementes
sowie einer weiter unten noch zu beschreibenden Drehkupplung zwischen
Betätigungshülse und Gewindeteil abhängt. Nach
Aufheben der Drehkupplung kann die Betätigungshülse
weitergedreht werden, ohne dass das Gewindeteil drehmitgenommen
wird. Die Drehkupplung lässt sich aber wiederherstellen,
um das Gewindeteil vom Gegengewindeteil zu lösen. In einer
ersten Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drehkupplung
bei Überschreiten eines vorgegebenen Kompressionsweges
des Dichtelementes außer Eingriff tritt. Bevorzugt ist
dabei, das Gewindeteil gegen die elastische Rückstellkraft
des Wirkelementes in Richtung auf den Gegensteckverbinder verlagerbar.
Es ist zum einem gegenüber dem Kontaktträger verlagerbar,
zum anderen soll es aber auch gegenüber der Betätigungshülse
verlagerbar sein. Bei Erreichen eines Grenzverlagerungsweges soll
eine Formschluss-Drehmitnahme-Verbindung zwischen Betätigungshülse
und Gewindeteil außer Eingriff treten. Das elastische Wirkelement
kann eine Druckfeder sein. Es kann aber auch eine Wellfederscheibe
sein. Beim Zusammenschrauben von Gewindeteil und Gegengewindeteil
wird diese normalerweise bestehende Drehkupplung aufgehoben. Dies
erfolgt durch eine Axialverlagerung des Gewindeteiles gegenüber der
Betätigungshülse. Die Betä tigungshülse
kann insbesondere gegen die Rückstellkraft eines Federelementes
gegenüber dem Kontaktträger bzw. dem Gewindeteil
axial verlagerbar sein, um die Drehkupplung, und insbesondere die
Formschluss-Drehmitnahme-Verbindung wiederherzustellen, wenn das Gewindeteil
mit dem Gegengewindeteil in den vorschriftsmäßigen
Eingriff unter Kompression des Dichtelementes gebracht worden ist.
Die Formschluss-Dichtmitnahme-Verbindung kann von ineinandergreifenden
Zähnen ausgebildet sein. Hierzu können Gewindeteil
und Betätigungshülse Radialverzahnungen ausbilden,
die in der Grundstellung des Steckverbinders in Eingriff stehen.
Beim Verschrauben des Gewindeteiles mit dem Gegengewindeteil eines
Gegensteckverbinders verlagert sich das Gewindeteil auf den Gegengewindeteil,
bis die Anlage an das Dichtelement erfolgt. Wird das Gewindeteil
durch Aufbringen eines Drehmomentes auf die Betätigungshülse
weiter verdreht, wird das Dichtelement komprimiert. Infolge einer
gleichzeitig damit einhergehenden Kompression des elastischen Wirkelementes,
welches ansonsten das Gewindeteil in einer Axialposition gegenüber
dem Kontaktträger fesselt, verlagert sich das Gewindeteil
in Richtung des Gegengewindeteiles, wobei das elastische Wirkteil
komprimiert wird. Im Zuge dieser Axialverlagerung des Gewindeteiles,
die auch gegenüber der Betätigungshülse
erfolgt, tritt nach Überschreiten des Grenzverlagerungsweges
die Formschluss-Drehmitnahme-Verbindung außer Wirkung.
Um die Formschlussdrehmitnahme-Verbindung wieder herzustellen, kann
die Betätigungshülse in Achsrichtung gegenüber
dem Gewindeteil verlagert werden. Hierzu ist die Betätigungshülse
vorzugsweise ebenfalls mit einer Wellfederscheibe abgefedert. Die
Federsteifigkeit des elastischen Wirkelementes ist so gewählt, dass
eine vorschriftsmäßige Verformung des insbesondere
von einem O-Ring gebildeten Dichtelementes möglich ist.
Der O-Ring stützt sich bevorzugt auf einem Ringbund des
Kontaktträgers ab. Das Gewindeteil weist bevorzugt ein
Innengewinde auf und ist bereichsweise von der Betätigungshülse
umgeben. Das elastische Wirkelement, bei dem es sich bevorzugt um
eine Wellfederscheibe handelt, kann sich auf der Rückseite
des Ringbundes abstützen. Es liegt dann zwischen der von
der Rückseite des Innengewindes ausgebildeten Stufe und
einer Abstützfläche des Gewindeteiles. Die Wellfederscheibe,
die die Betätigungshülse abfedert, kann einen
geringeren Durchmesser aufweisen als die Wellfederscheibe, die das
elastische Wirkelement ausbildet. Dieses von einer kleineren Wellfederscheibe
ausgebildete Federelement kann sich insbesondere unter Zwischenlage
einer Unterlegscheibe ebenfalls auf einer Stufe des Kontaktträgers
abstützen. In einer bevorzugten Ausgestaltung, die eigenständigen
Charakter besitzt, kann das Gewindeteil zweiteilig ausgebildet sein.
Ein erstes Teil bildet ein Zahnteil. Es besitzt die Radialverzahnung
und kann mit einem zweiten Teil, welches das Gewinde ausbildet,
verknüpft sein. Die Radialverzahnung im Bereich des Bodens
der Höhlung der Betätigungshülse besitzt
axial verlaufende Zahnflanken. Diese Innenverzahnung tritt in eine
korrespondierende Außenverzahnung des Gewindeteiles ein.
Auch hier verlaufen die Zähne in Achsrichtung, so dass
bei der Zahnflankenanlage die bei der Drehmoment-Beaufschlagung
auftretenden Kräfte in Flächennormalrichtung wirken.
Bevorzugt entsteht bei der Drehmoment-Übertragung von der
Betätigungshülse auf das Gewindeteil keine auf
das Gewindeteil wirkende Axialkraft-Komponente.
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In
einer Variante der Erfindung, die ebenfalls eigenständige
Bedeutung aufweist, kann vorgesehen sein, dass die Drehkupplung
zwischen dem Gewindeteil und der Betätigungshülse
bei Überschreiten eines Grenz-Drehmomentes aufgehoben ist.
Bei dieser Lösung können Mitnahmenocken vorgesehen sein,
die sägezahnartig gestaltet sind. Diese Mitnahmenocken
bilden Schrägflanken aus. An den Schrägflanken
stützen sich vom elastischen Wirkelement beaufschlagte
Mitnahmeglieder ab. Bei Überschreiten des Grenz-Drehmomentes überlaufen
die Mitnahmeglieder die Mitnahmenocken. Die Mitnahmeglieder können
von den Enden von Federzungen ausgebildet sein, wobei die Federzungen
dann das elastische Wirkelement ausbilden. Die Federzungen können
von einem radial außen von der Betätigungshülse
und radial innen vom Gewindeteil umgebenen Ringfederelement gebildet
sein. Dieses Ringfederelement kann Fenster ausbilden, aus denen
die blattfederartigen Federzungen freigeschnitten sind. Die Federzungen
können somit in Radialrichtung ausweichen und bei Überschreiten
des Grenzdrehmomentes die Schrägflanken überlaufen.
In Gegenrichtung, also in Öffnungsdrehrichtung des Gewindes
liegen die Ende der Federzungen vor Steilflanken der Mitnahmenocken,
so dass in dieser Drehrichtung größere Drehmomente
aufgebracht werden können. Die Mitnahmenocken sind bevorzugt
dem Gewindeteil zugeordnet. Das Ringfederelement ist dann vorzugsweise
drehfest mit der Betätigungshülse verbunden. Betätigungshülse
und Gewindeteil sind im Wesentlichen axial unverschieblich dem Kontaktträger
zugeordnet. Sie können sich aber gegenüber dem
Kontaktträger verdrehen, damit das Gewindeteil mit dem Gegengewindeteil
verschraubt werden kann.
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In
einer weiteren Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mitnahmeglieder,
die mit den Mitnahmenocken zusammenwirken, ebenfalls eine sägezahnförmige
Gestalt aufweisen. Die beiden sägezahnförmigen
Glieder bzw. Nocken können dabei ineinander greifen. Sie
können derart ineinander greifen, dass an eine Schrägflankenanlage
erzielt wird. Die Mitnahmeglieder werden in der Anlagestellung zu
den Mitnahmenocken vom elastischen Wirkelement beaufschlagt. Die
Betätigungshülse kann bei dieser Ausgestaltung
vorzugsweise in Achsrichtung gegenüber dem Gewindeteil
verlagerbar sein, wobei bei einer derartigen Verlagerung das elastische
Wirkelement gespannt wird. Das elastische Wirkelement besitzt bei
diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt die Gestalt eines
Druckfederelementes und hält die axial ineinandergreifenden
Zähne von Mitnahmegliedern und Mitnahmenocken in Eingriff.
Bei Erreichen der Grenzverlagerung überlaufen die Mitnahmeglieder die
Mitnahmenocken.
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In
einer weiteren Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die bei Überschreitung
eines Grenzdrehmomentes aufhebbare Drehkupplung zwischen Gewindeteil
und Betätigungshülse von Rastfedern gebildet ist.
Die Rastfedern können entweder dem Gewindeteil oder der
Betätigungshülse zugeordnet sein. Sie bilden eine
Rastverbindung mit vom jeweils anderen Teil ausgebildeten Rastnischen.
Bevorzugt werden die Rastfedern von einem Hülsenteil des
Gewindeteils gehalten. Hierzu bildet dieses Hülsenteil
Lageraussparungen aus. Die Lageraussparungen sind der Außenmantelfläche
dieses Hülsenteils zugeordnet und bilden Schlitze mit hinterschnittenen
Rändern. In diesen Hinterschneidungen liegen die Endabschnitte
der von V-förmig gebogenen Blattfedern ausgebildeten Rastfedern.
Der mittlere Bereich ragt radial vom Hülsenteil ab und
bildet einen gerundeten Scheitel, der in der Drehkupplungsstellung
in der Rastnische der Betätigungshülse einliegt. Die
Betätigungshülse besitzt auf ihrer Innenmantelfläche
eine Vielzahl von gerundeten Rastnischen, die insgesamt eine wellenartige
Struktur ausbilden. Beim Überschreiten des Grenzdrehmomentes
können die Blattfedern in Radialeinwärtsrichtung
aus den Rastnischen austauchen. Die Enden der Blattfedern liegen deshalb
mit einem entsprechenden Bewegungsspiel in den Hinterschneidungen
der Lageraussparungen ein. Insgesamt sind drei in gleichmäßiger
Umfangsverteilung angeordnete Rastfedern vorgesehen. Um sicherzustellen,
dass in Drehöffnungsrichtung auch Drehmomente von der Betätigungshülse
auf das Gewindeteil übertragen werden können,
die höher sind als das Grenzdrehmoment, ist in einer Variante
der Erfindung ein Freilaufgesperre vorgesehen. Das Gesperre wirkt
in der Art eines Klinkengesperres. Es sind Sperrfedern vorgesehen,
die in Eingriffsnischen eingreifen. Die Sperrfedern können
der Betätigungshülse oder dem Gewindeteil zugeordnet
sein. Die Eingriffsnischen, die Sperrstufen ausbilden, sind dann
dem jeweils anderen Teil zugeordnet. Bevorzugt werden die Sperrfedern
materialeinheitlich von einem aus Kunststoff gefertigten Hülsenteil
des Gewindeteils ausgebildet. Die Sperrfedern bilden federeleastisch
radial abragende Zungen, die in die Eingriffsnischen derart eingreifen,
dass die Enden der Zungen in Drehöffnungsrichtung gegen
Sperrstufen stoßen, um so ein Drehmoment von der Betätigungshülse
auf das Gewindeteil zu übertragen. Bevorzugt liegen das
Gesperre und die Drehkupplung in verschiedenen Axialebenen, wobei
die bei den Axialebenen aber zueinander benachbart sind. Wird beim Verschließen
der Schraubverbindung das Grenzdremoment überschritten,
so überlaufen die Sperrfedern die Sperrstufen in Gegenrichtung.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels;
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2 in
einer vergrößerten Darstellung den Längsschnitt
durch Betätigungshülse und Gewindeteil sowie Kontaktträger
des Ausführungsbeispiels gemäß 1 in
einer Grundstellung;
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2a den
vergrößerten Ausschnitt IIa-IIa in 2;
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3 eine
Darstellung gemäß 2 mit eingeschraubtem
Gegenge windeteil, wobei das Gewindeteil 2 von der Betätigungshülse 6 entkoppelt
ist;
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3a den
vergrößerten Ausschnitt IIIa-IIIa in 3;
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4 eine
Darstellung gemäß 3, wobei durch
eine Axialverlagerung der Betätigungshülse 6 die
Formschlussdrehmitnahmeverbindung zwischen Betätigungshülse 6 und
Gewindeteil 2 wiederhergestellt ist;
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4a den
vergrößerten Ausschnitt IVa-IVa in 4;
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5 eine
dreidimensionale explosionsartige Darstellung der beiden das Gewindeteil 2 bildenden
Teile;
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6 eine
explosionsartige Darstellung sämtlicher Teile des Steckverbinders;
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7 fragmentarisch
ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer
perspektivischen Darstellung;
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8 eine
Darstellung des Fragmentes gemäß 7 in
einer axialen Draufsicht;
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9 eine
Schnittdarstellung gemäß 2 eines
dritten Ausführungsbeispiels,
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10 den
Zahneingriff von Betätigungshülse 6 und
Gewindeteil 2 in einem Ausschnitt,
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11 eine
Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels,
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12 einen
Längsschnitt gemäß der Linie XII-XII
in 11,
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13 einen
Querschnitt gemäß der Linie XIII-XIII in 11,
und
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14 einen
Querschnitt gemäß der Linie XIV-XIV in 11.
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Die 1 zeigt
in der Ansicht einen elektrischen Steckverbinder, der mit einem
elektrischen Gegensteckverbinder zusammengesteckt werden kann. Der
elektrische Steckverbinder sitzt an einem Kabel 23. Das
Ende des Kabels 23 ist mit einer Kunststoffumspritzung 22 umspritzt.
Die Kunststoffumspritzung 22 umgibt nicht nur einen Teilbereich
eines aus einem härteren Kunststoff bestehen den Kontaktträgers 1,
sondern auch Teile der innerhalb eines Kabelmantels angeordneten
Adern, die mit nicht dargestellten Kontaktelementen verbunden sind,
die dem Kontaktträger 1 zugeordnet sind und die
im zusammengesteckten Zustand mit Kontaktelementen des Gegensteckers
in elektrischer Leitverbindung stehen.
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Auf
dem Kontaktträger 1 sitzt eine Betätigungshülse 6,
die von Hand oder mittels eines Werkzeuges gedreht werden kann.
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Die
Betätigungshülse 6 kapselt in ihrem Inneren
ein Gewindeteil 2. Das Gewindeteil 2 ist, wie insbesondere
den 5 und 6 zu entnehmen ist, zweiteilig
ausgebildet. Es besitzt ein Gewindeteil 17, welches aus
Kunststoff besteht und welches ein Innengewinde 12 ausbildet.
Dieses hülsenartige Gewindeteil 17 kann mit einem
Zahnteil 16 verklipst werden. Die Verklipsung ist axial
und drehfest. Hierzu greifen Hakenarme 18 des Zahnteiles 16 in
Eingriffsvertiefungen 19 der art ein, dass die Hakenenden 18 in
Taschen 19' der Eingriffsvertiefung 19 einrasten. Im
zusammengebauten Zustand, wie er insbesondere der 2 zu
entnehmen ist, liegt innerhalb eines Hohlraumes zwischen einer Abstützfläche 25 des Zahnteiles 16 und
der Stirnrandkante des Gewindeteiles 17 eine Wellfederscheibe 7,
die das zuvor erörterte elastische Wirkelement ausbildet.
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Die
Wellfederscheibe 7 stützt sich auf einer rückwärtigen
Stufe 13 eines Ringbundes 11 des Kontaktträgers 1 unter
einer gewissen Vorspannung ab.
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Der
Ringbund 11 bildet auch auf seiner anderen, zum Gegenstecker
hinweisenden Seite eine Stufe aus. Auf dieser Stufe sitzt ein ein
Dichtelement ausbildender, aus Gummi gefertigter O-Ring 9.
Das Innengewinde 12 des Gewindeteiles 2 umgibt
dabei einen zylinderförmigen Abstand des Kontaktträgers 1,
welcher – wie in der 3 dargestellt – in
eine Einstecköffnung eines Gegensteckverbinders 3 eingesteckt
werden kann.
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Die
Außenwandung der Einstecköffnung des Gegensteckverbinders 3 bildet
ein Gegengewindeteil 4 mit einem Außengewinde
aus, auf das Innengewinde 12 des Gewindeteiles 2 derartig
aufgeschraubt werden kann, dass die Stirnrandkante des Gegengewindeteiles 2 den
O-Ring 5 beaufschlagt.
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Die
zum Kabel 23 hinweisende Stirnseite des Gewindeteiles 2,
die vom Zahnteil 16 ausgebildet wird, bildet eine Radialverzahnung 8,
mit in Achsrichtung steil verlaufenden Zahnflanken aus. Die Betätigungshülse 6 bildet
eine zu dieser Radialverzahnung 8 korrespondierende Gegenverzahnung 9 aus.
Diese Radialverzahnung 9 befindet sich im Inneren der Betätigungshülse 6 und
dort unmittelbar benachbart zu einer Abstützfläche 24 für
eine kleinere Wellfederscheibe 10, die sich einerseits
ebenfalls unter einer Vorspannung einer Abstützfläche 24 und
andererseits an einer Unterlegscheibe 14 abstützt.
Die Unterlegscheibe 14 liegt auf einer Stufe 15 des
Kontaktträgers 1 auf. Sowohl die Wellfederscheibe 7,
als auch die Wellfederscheibe 10 sind innerhalb des Gewindeteiles 2 bzw.
der das Gewindeteil 2 umgebenden Betätigungshülse 6 gekapselt.
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Das
Gewindeteil 2 lässt sich unter Zusammendrücken
der eine gewisse Vorspannung aufweisenden Wellfederscheibe 7 in
Achsrichtung in Richtung des freien Endes des Kontaktträgers 1,
weg vom Kabel 23, verlagern. Dabei gleitet die Radialverzahnung 8 in
der Radialverzahnung 9. Das Gewindeteil 2 lässt
sich derart weit gegenüber der Betätigungshülse 6 in
Achsrichtung verlagern, dass die Radialverzahnung 8 aus
der Radialverzahnung 9 austritt. Die beiden Radialverzahnungen 8, 9 bilden
eine Formschluss-Drehmitnahme-Verbindung, die nach einer entsprechenden
Verlagerung des Gewindeteiles 2 gegenüber der
Betätigungshülse 6 außer Eingriff
tritt, aber durch eine Axialverlagerung der Betätigungshülse 6 gegen
die Kraft der Wellfederscheibe 10 wiederherstellbar ist,
indem die Radialverzahnung 9 in die Radialverzahnung 8 gebracht
wird.
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Im
Ausführungsbeispiel ist das Druckfederelement 10 als
Wellfederscheibe ausgebildet. Es kann aber auch von einer Wendelgang-Druckfeder
ausgebildet sein. In entsprechender Weise kann auch die größere
Wellfederscheibe 7 durch eine entsprechend geschaltete
Wendelgang-Druckfeder ausgetauscht werden.
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Die
Funktionsweise des elektrischen Steckverbinders ist die folgende:
Ausgehend von der in 2 dargestellten Grundstellung
wird das Gewindeteil 2 durch Drehen der Betätigungshülse 6 auf
ein Gegengewindeteil 4 aufgeschraubt, bis die Stirnrandkante
des Gegengewindeteils 4 den O-Ring 5 druckbeaufschlagt.
Sobald diese Stellung erreicht ist, führt das Weiterdrehen
der Betätigungshülse 6 zu einer weiteren
Drehmitnahme des Gewindeteiles 2. Zufolge des axialen Wiederstandes,
dem der sich komprimierende O-Ring 5 dem Gewindeteil 2 entgegensetzt,
verlagert sich das Gewindeteil 2 im Zuge eines weiteren
Aufschraubens in Richtung auf den Gegensteckverbinder 3.
Dies erfolgt unter gleichzeitiger Erhöhung der Spannung
der Wellfederscheibe 7 und einer Axialverlagerung des Gewindeteiles 2 gegenüber der
Betätigungshülse 6. Die Drehmitnahme
erfolgt so lange, bis eine Grenzverlagerung erreicht ist, bei der die
Wellfederscheibe 7 eine Endspannung eingenommen hat, die
die Kompressionskraft, mit der der O-Ring 5 zusammengedrückt
ist, liefert. Diese Grenzverlagerung ist in den 3, 3a dargestellt
und in der 3a mit S bezeichnet. Das Gewindeteil 2 kann
in dieser Stellung kurz vor einer Anschlagstellung an den Kontaktträger 1 liegen,
diese wird aber nicht erreicht. In dieser Stellung ist die Radialverzahnung 8 des
Gewindeteiles 2 aus der Gegenverzahnung 9 der
Betätigungshülse 6 ausgetreten, so dass
die oben erwähnte Formschluss-Drehmitnahme-Verbindung aufgehoben
ist.
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Soll
der Steckverbinder vom Gegensteckverbinder gelöst werden,
so reicht ein ledigliches Zurückdrehen der Betätigungshülse 6 in
Gegendrehrichtung nicht aus. Die Betätigungshülse 6 muss
vielmehr zuvor geringfügig axial gegen die Rückstellkraft der
Wellfederscheibe 10 verlagert werden, bis die Radialverzahnung 9 in
die Radialverzahnung 8 eingreift und eine Formschluss-Drehmitnahme-Verbindung
hergestellt ist (siehe 4, 4a). In
der 4a ist mit S der Verlagerungsweg bezeichnet, um
den die Betätigungshülse 6 gegenüber
dem Gewindeteil 2 verlagert werden muss, damit die Verzahnung 9 in
die Verzahnung 8 eintreten kann. Dann kann das Gewindeteil 2 in Öffnungsrichtung
mitgeschleppt werde, bis es sich so weit axial gegenüber dem
Kontaktträger 1 verlagert hat, dass die Radialverzahnungen 8, 9 auch
ohne Kompression der Druckfeder 10 bzw. einer Axialverlagerung
der Betätigungshülse 6 ineinander greifen.
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Die
beiden weiteren, in den 7 bis 10 dargestellten
Ausführungsbeispiele weisen ebenfalls eine Betätigungshülse
und ein davon getrenntes, aber in Drehmitnahme stehendes Gewindeteil
auf. In den Zeichnungen sind aber nur die wesentlichen Elemente
dargestellt. Die 7 und 8 zeigen
lediglich einen Bereich des Gewindeteiles 2 und einen, das
Gewindeteil 2 umgebenden Federring 29.
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Beim
zweiten Ausführungsbeispiel besitzt das Gewindeteil 2 an
seiner Zylindermantelaußenfläche radial vorstehende
Mitnahmenocken 26. Jeder der in gleichmäßiger
Umfangsverteilung angeordnete Mitnahmenocken 26 besitzt
auf seiner einen Seite eine Schrägflanke 27 und
auf seiner anderen Seite eine Steilflanke 28. Zwischen
der Betätigungshülse 6 und dem Gewindeteil 2 liegt
eine Ringfeder 29 ein, die aus einem Federstahl gefertigt
ist. Aus der Umfangsrandung der Ringfeder 29 sind unter
Ausbildung von Fenstern 35 Federzungen 30 freigeschnitten,
die radial einwärts ragen. Die freien Enden 31 der
Federzungen 30 bilden Mitnahmeglieder aus. Hierzu sind
sie verrundet. Die Ringfeder 29 ist drehfest mit der Betätigungshülse 6 verbunden.
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Wird
die Betätigungshülse 6 in Drehrichtung des
Innengewindes 12 gedreht, so kann sich das Gewindeteil 2 auf
das Gegengewindeteil eines Gegensteckverbinders aufschrauben, so
dass die Stirnrandante des Gegengewindeteiles den auch beim zweiten
Ausführungsbeispiel vorgesehenen O-Ring 5 beaufschlagt.
Bei einer bestimmten Auflagekraft überlaufen die von den
Enden der Federzunge ausgebildeten Mitnahmeglieder, die ansonsten
von den Schrägflanken 27 liegen, die Mitnahmenocken,
so dass ein Anziehen des Gewindeteiles 2 nur bis zu einem
gewissen Grenzdrehmoment möglich ist.
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Soll
die Steckverbindung gelöst werden, so muss die Betätigungshülse 6 in
Gegenrichtung gedreht werden. Dann stützen sich die Mitnahmeglieder 31,
die von den Enden der Federzungen 30 gebildet sind, auf
den Steilflanken 28 der Mitnehmernocken 26 ab,
so dass größere Öffnungsdrehmomente erreichbar
sind.
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Bei
dem dritten, fragmentarisch in den 9 und 10 dargestellten
Ausführungsbeispiel erfolgt die Drehmitnahme des Gewindeteiles 2 durch
die Betätigungshülse 6 ebenfalls über
Mitnahmenocken 26. Diese stehen aber jetzt nicht in Radialrichtung
vom Gewindeteil 2, sondern in Achsrichtung vom Gewindeteil 2 ab.
Auch hier besitzen die Mitnahmenocken 26 Schrägflanken 27 und
Steilflanken 28. Vor der Schrägflanke 17 des
Mitnahmenockens 26 liegt eine Schrägflanke 32 eines
Mitnahmegliedes 31, welches ebenfalls die Form eines Nocken
besitzt und welches der Betätigungshülse 6 zugeordnet
ist. Das Mitnahmeglied 31 besitzt ebenfalls eine Steilflanke 33.
Diese Steilflanke 33 liegt vor der Steilflanke 28 des
Mitnahmenocken 26. Die Betätigungshülse 6 kann
gegen die Rückstellkraft eines hier von einer Druckfeder 34 ausgebildeten
elastischen Wirkelement axial verlagert werden, wobei die Mitnahmeglieder 31 aus
den Zwischenräumen zwischen den Mitnahmenocken 26 austreten.
Ein derartiger Austritt der Mitnahmeglieder 31 aus de Zwischenräumen
zwischen den Mitnahmenocken 26 tritt ein, wenn ein Grenzdrehmoment
von der Betätigungshülse 6 auf das Gewindeteil 2 zu übertragen
ist, welches beispielsweise erreicht wird, wenn das Gegengewindeteil 4 den
auch hier vorhandenen O-Ring 5 beaufschlagt. Dann wandert
die Betätigungshülse 6 in Achsrichtung
gegen die Rückstellkraft der Druckfeder 34, bis
die Schrägflanken 27, 32 einander überlaufen
haben.
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Wird
die Betätigungshülse 6 in Gegenrichtung,
also in Öffnungsrichtung der Verschraubung gedreht, so
liegt die Steilflanke 28 des Mitnahmenocken 26 an
der Steilflanke 33 des Mitnahmegliedes 31 an.
Es tritt eine verminderte Axialkraft auf, so dass höhere
Drehmomente aufbringbar sind.
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Bei
den zuvor erörterten Ausführungsbeispielen können
darüber hinaus Rüttelsicherungen vorgesehen sein,
die verhindern, dass sich das Gewindeteil 2 unbeabsichtigt
vom Gegengewindeteil löst. Beispielsweise zeigt die 6 eine
zahnradartige Gestaltung des Ringbundes 11. Dort kann ein nicht
dargestellter Federsteg oder dergleichen des Gewindeteiles 2 oder
der Überwurfmutter 6 einrasten.
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Das
in den 11 bis 14 dargestellte vierte
Ausführungsbeispiel besitzt ein Gewindeteil 2 mit
einem Außengewinde. Der Kontaktträger 1 trägt Kontaktstifte 46,
die in eine Einstecköffnung 45 hineinragen, in
welche ein Kontaktträger eines entsprechenden Gegensteckerteils
eingesteckt werden kann. Das Gegensteckerteil besitzt ein Einschraubgewinde,
in welches das Außengewinde des Gewindeteils 2 eingeschraubt
werden kann. Der Kontaktträger 1 sitzt in einer
Kunststoffumspritzung 22, welche das Anschlusskabel 23 umgibt.
Die Adern des Anschlusskabels 23 sind mit den Kontaktstiften 46 elektrisch
leitend verbunden.
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Der
Kontaktträger 1 ist im Axialabschnitt, der die
Einstecköffnung 45 ausbildet, von einer Gewindehülse 38 umgeben.
Die Gewindehülse 38 besteht aus Metall und besitzt
ein Außengewinde. Die Gewindehülse 38 ist
drehfest und axialfest mit einem Hülsenteil 39 aus
Kunststoff verbunden. Das Hülsenteil 39 kann auf
dem rückwärtigen Abschnitt der Gewindehülse 39 aufgespritzt
sein. Gewindehülse 38 und Hülsenteil 39 können
auch einstückig gefertigt sein. So ist es möglich,
dieses Teil als Spritzgussteil aus Kunststoff oder aus Zinkdruckguss
zu fertigen. Im letzteren Fall müssten die Sperrfedern 40 separat ausgebildet
werden.
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In
einer ersten Axialebene, die sich unmittelbar an die Gewindehülse 38 anschließt,
bildet das Hülsenteil 39 eine Nut 42 aus,
in die ein Fortsatz 43 einer ebenfalls aus Kunststoff bestehenden
Betätigungshülse 6 derart eingreift,
dass die Betätigungshülse 6 axialfest,
aber drehbar, an das Hülsenteil 39 gekoppelt ist.
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In
einer sich unmittelbar daran anschließenden zweiten Axialebene
sind insgesamt drei in Umfangsrichtung gleich verteilt angeordnete
Rastfedern 36 vorgesehen. Die Rastfedern 36 werden
von metallischen Blattfedern ausgebildet, die im Wesentlichen eine
V-Form besitzen. Die Enden 36'' der Rastfeder 36 liegen
in Hinterschneidungen 44' ein. Diese Hinterschneidungen 44' werden
von Rändern einer Lageraussparung 44' des Hülsenteils 39 ausgebildet. Die
Enden 36'' liegen mit Bewegungsspiel in den Hinterschneidungen 44' ein.
In der Mitte zwischen den beiden Enden 36'' bildet die
Rastfeder 36 einen gerundeten Federscheitel 36' aus.
Dieser Federscheitel 36' ragt in Radialrichtung über
die Mantelfläche des Hülsenteils 39 bis
in eine Rastnische 37 der Betätigungshülse 6.
Auf ihrer Innenwandung bildet die Betätigungshülse 6 im
Bereich der zweiten Axialebene in wellenförmiger Anordnung
eine Vielzahl von Rastnischen 37 aus, in die die insgesamt
drei Scheitel 36' der Rastfedern 36 eintauchen
können.
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In
einer dritten Axialebene, die sich an die zweite Axialebene anschließt,
ist ein Gesperre angeordnet. Bei diesem Gesperre 40, 41,
handelt es sich um eine Art Klinkengesperre, welches in der Festdrehrichtung
der Betätigungshülse 6 eine Freilauffunktion
und in Gegenrichtung eine Drehmitnahmefunktion ausübt.
Vom Hülsenteil 39 ragen spiralförmig
Sperrfedern 40 ab. Die Enden 40' der Sperrfedern 40 können
in Eingriffsnischen 41 der Innenwandung der Betätigungshülse 6 eingreifen.
Die Eingriffsnischen 41 sind so gestaltet, dass eine dem
Ende 41' gegenüberliegende Wandung eine Sperrstufe 41' ausbildet.
Der Boden der Eingriffsnische 41 geht ansonsten glattwandig
in die Innenwandung der Betätigungshülse 6 über.
Wird die Betätigungshülse 6 in Festdrehrichtung,
in 13 also im Gegenuhrzeigersinn, gedreht, so entfernt
sich das Ende 40' der Sperrfeder 40 von der Sperrstufe 41'.
Die Sperrstufen 41' werden somit von der Sperrfeder 40 überlaufen.
Dies entspricht der Freilaufrichtung des Gesperres. Wird die Betätigungshülse 6 in
Gegenrichtung, also im Uhrzeigersinn, gedreht, so stoßen
die Sperrstufen 41' gegen die in die Eingriffsnische 41 eingreifenden
Enden 40' der Sperrfeder 40, so dass eine Drehkupplung
zwischen Betätigungshülse 6 und Hülsenteil 39 erzielt
ist.
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Bei
dem zuvor beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel kann
das Hülsenteil 39 auch mit einer ein Innengewinde
aufweisenden Gewindehülse 38 verbunden sein. Es
ergibt sich folgende Funktionsweise: Bei der Verbindung zweier Steckerteile
einer Steckverbindung wird die Betätigungshülse 6 in Festdrehrichtung
des Gewindes gedreht. Die Gewinde von Steckerteil und Gegensteckerteil
greifen ineinander, da die Gewindehülse 38 zufolge
des Eingriffs der Rastfeder 36 in die Rastnische 37 mitgeschleppt
wird. Das aufzubringende Drehmoment erhöht sich, wenn die
Stirnfläche des Kontaktträgers 1 gegen
einen Dichtring stößt, um Letzteren zu komprimieren.
Der Dichtring wird bis zum Überschreiten eines Grenzdrehmomentes
komprimiert. Das Grenzdrehmoment wird im Wesentlichen durch die
Federsteifigkeit und die Form der Rastfeder 36 be stimmt. Es
ist erreicht, wenn die insgesamt drei Rastfedern 36 aus
den jeweiligen Rastnischen 37 heraustreten. Dann dreht
sich die Betätigungshülse 6 gegenüber dem
Hülsenteil 39, was durch die Freilauffunktion
des Gesperres 40, 41 ermöglicht ist.
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Zum
Lösen der Verschraubung können höhere
Drehmomente als das Grenzdrehmoment aufgebracht werden. Muss ein
höheres Drehmoment aufgebracht werden, so treten zwar zunächst
die Rastfedern 36 aus den ihnen zugeordneten Rastnischen 37,
so dass zunächst die Drehkopplung zwischen Betätigungshülse 6 und
Hülsenteil 39 aufgehoben ist. Die Drehkopplung
ist aber wiederhergestellt, sobald die Sperrstufen 41' gegen
die Enden 40' der Sperrfedern 40 treten. Dann
wird bei der Drehung der Betätigungshülse 6 in
Löserichtung das Hülsenteil 39 und damit
auch das drehfest mit dem Hülsenteil 39 verbundene
Gewindeteil 38 mitgeschleppt.
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Alle
offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich.
In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt
der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004028060
A1 [0002]
- - DE 19613228 B4 [0003]
- - DE 102005056563 B3 [0004]