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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein selbstdichtendes Steckersystem mit einem
ersten inneren Steckerteil und einem zweiten äußeren
Steckerteil, wobei die beiden Steckerteile ineinander eingreifen.
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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Steckersystem nach der Gattung des
Hauptanspruchs. Solche Steckersysteme sind für Außenanwendungen sowie
für Automobilanwendungen gemeinhin weit verbreitet. Prinzipiell
werden solche Steckverbindungen immer dann verwendet, wenn für
die Anwendung eine gewisse Dichtigkeit des Steckersystems gefordert
ist. Die Dichtigkeit elektrischer und elektronischer Geräte
für Außenanwendungen ist in der DIN EN
60529 und für Automobilanwendungen in der ISO 20653 definiert.
Die Schutzart beginnt immer mit den Buchstaben ,IP', worauf eine
zweistellige Zahl folgt, die die Dichtigkeit der Geräte
angibt.
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Bei
bekannten Steckverbindern wird üblicherweise eine lamellenartige
Dichtung aus einem elastischen Material zwischen die Stecker eingebracht,
um eine dichte Steckverbindung zu erzeugen. Die Anzahl der Lamellen
hängt unter anderem von der geforderten Dichtigkeit der
Steckverbindung ab.
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Aus
der
US 6383003 B1 ist
z. B. eine Steckverbindung bekannt, die zur Abdichtung eine Dichtung
mit einer Lamelle
20 vorsieht, die in zusammengesteckten
Zustand mit einer Nut
22 so zusammenwirkt, dass eine dichte
Steckverbindung entsteht.
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Das
Problem bei diesen Steckverbindern ist aber, das für den
Steckvorgang beträchtliche Kräfte aufgewendet
werden müssen. Da die Dichtung üblicherweise aus
einem elastischen Material wie Gummi oder Silikon besteht, dass
beim Stecken durch den Gegenstecker auch noch zusammengepresst wird
und an seiner Innenseite entlangschleift, entsteht durch den ungünstigen
Reibkoeffizienten zwischen dem elastischen Dichtungsmaterial und
dem Steckermaterial eine sehr hohe Steckkraft. Die Lamellen der
Dichtung werden bei jedem Ein- und Ausstecken auch noch verbogen
oder umgeknickt, so dass sie bei häufigem Stecken ermüden
oder reißen können und eine sichere Abdichtung
der Steckverbindung nicht mehr gewährleistet werden kann.
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Aufgabe
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein selbstdichtendes Steckersystem mit
ineinander eingreifenden Steckerteilen mit einem ersten inneren
Steckerteil und einem zweiten äußeren Steckerteil
anzugeben, das die oben genannten Nachteile nicht mehr aufweist.
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Darstellung der Erfindung
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Die
Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
einem selbstdichtenden Steckersystem mit einem ersten inneren Steckerteil
und einem zweiten äußeren Steckerteil, wobei die
beiden Steckerteile ineinander eingreifen, und wobei zwischen dem ersten
Steckerteil und dem zweiten Steckerteil mindestens ein elastischer
Dichtungsring angeordnet ist, und dieser Dichtungsring beim Zusammenste cken und
Lösen der Steckerteile zwischen diesen Teilen in Steckrichtung
gerollt wird.
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Es
ist dabei von Vorteil, wenn der elastische Dichtungsring in seiner
Anfangsposition bei nicht gesteckten Steckerteilen und in seiner
Endposition bei gesteckten Steckerteilen in einer geeigneten umlaufenden
Rastnut fixiert ist. Dadurch erfolgt eine haptische Rückmeldung
des Steckvorganges was zu erhöhter Sicherheit der Steckverbindung
führt. Um diese haptische Rückmeldung weiter zu
verbessern, kann das erste Steckerteil eine geeignete Außenkontur
aufweisen und/oder das zweite Steckerteil eine geeignete Innenkontur
aufweisen. Die Außen- und/oder Innenkontur des Steckersystems
ist dabei so beschaffen, dass sie eine geforderte Dichtheit des Steckersystems
sicherstellt.
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Der
elastische Dichtungsring kann dabei bei nicht gestecktem Steckersystem
auf der Außenkontur des ersten Steckerteils angeordnet
sein. Der elastische Dichtungsring kann aber bei nicht gestecktem Steckersystem
auch in der Innenkontur des zweiten Steckerteils angeordnet sein.
Beide Varianten bieten je nach der mechanischen Ausführung
des Steckersystems entsprechend Vorteile.
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In
einer Ausführungsform sind zwei oder mehr Dichtungsringe
mit einem in Steckrichtung vorbestimmten Abstand auf dem ersten
Steckerteil und/oder in dem zweiten Steckerteil angeordnet. Dadurch
kann die Dichtigkeit des Steckersystems weiter gesteigert werden.
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Auch
hier ist es von Vorteil, wenn für jeden Dichtungsring in
seiner Anfangsposition bei nicht gesteckten Steckerteilen und in
seiner Endposition bei gesteckten Steckerteilen eine geeignete umlaufende Rastnut
vorhanden ist, um eine haptische Rückmeldung des Steckvorganges
zu gewährleisten. Bei manchen Steckergeometrien kann durch
leicht unsynchrones verdrehen oder rollen der Dichtungsringe die
haptische Rückmeldung beeinträchtigt sein, so dass
es von Vorteil ist, wenn lediglich für einen Dichtungsring
in seiner Anfangsposition bei nicht gesteckten Steckerteilen und
in seiner Endposition bei gesteckten Steckerteilen eine geeignete
umlaufende Nut vorhanden ist. Dabei kann natürlich ebenso
mindestens eine der Umlaufenden Nuten für einen ersten
Dichtungsring als Anfangsposition sowie für einen zweiten
Dichtungsring als Endposition dienen.
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Das
selbstdichtende Steckersystem funktioniert besonders gut, wenn der
Rollweg zwischen Anfangs- und Endposition des mindestens einen elastischen
Dichtungsringes ein ganzzahliges Vielfaches des Querschnittsumfanges
des Dichtungsringes beträgt.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Steckersystems ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen
und aus der folgenden Beschreibung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht eines erfindungsgemäßen Steckersystems.
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2a eine
Schnittansicht (Schnitt A-A in 1) des erfindungsgemäßen
Steckersystems in offenem Zustand.
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2b eine
Schnittansicht (Schnitt A-A in 1) des erfindungsgemäßen
Steckersystems in halb zusammengestecktem Zustand.
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2c eine
Schnittansicht (Schnitt A-A in 1) des erfindungsgemäßen
Steckersystems in zusammengestecktem Zustand.
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3a eine
Schnittansicht (Schnitt A-A in 1) des erfindungsgemäßen
Steckersystems mit zwei Dichtungsringen in offenem Zustand.
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3b eine
Schnittansicht (Schnitt A-A in 1) des erfindungsgemäßen
Steckersystems mit zwei Dichtungsringen in halb zusammengestecktem Zustand.
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3c eine
Schnittansicht (Schnitt A-A in 1) des erfindungsgemäßen
Steckersystems mit zwei Dichtungsringen in zusammengestecktem Zustand.
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Bevorzugte Ausführung
der Erfindung
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1 zeigt
eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Steckersystems
von der Seite des Steckers 10 aus. Die Leitungsausführung 101 ist
ebenfalls angedeutet. Es ist eine Schnittebene A-A angegeben, dessen
Schnittzeichnung in 2 gezeigt ist.
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Die 2 zeigt auf der linken Seite den Stecker 10 und
auf der rechten Seite die Buchse 12. Zwischen Stecker und
Buchse ist ein Dichtungsring 14 eingebracht.
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Bei
nicht gesteckten Steckern befindet sich der Dichtungsring 14 in
der ersten Nut 141, wie in 2a gezeigt.
Wird das erste Steckerteil 12, im folgenden Buchse genannt,
in das zweite Steckerteil 10, im folgenden Stecker genannt,
eingesteckt, so ,rollt' der Dichtungsring 14 die Kontur
zwischen Stecker 10 und Buchse 12 entlang, bis
er bei gestecktem System in der zweiten Nut 143 ,einrastet'.
Der Dichtungsring 14 verdreht sich bei der Rollbewegung
in sich selbst, da er ja einen geschlossenen Ring darstellt. Die
Innenkontur 103 des Steckers 10 und die Außenkontur 123 der
Buchse sind dabei so ausgeformt, dass die Abrollung bei jedem Einstecken
und bei jedem Ausstecken präzise und reproduzierbar stattfindet. 2b zeigt
das Steckersystem in einem halb zusammengesteckten Zustand. Der
Dichtungsring 14 wird etwas gequetscht, um die Reibung
zwischen dem Dichtungsring 14 und den Steckerteilen 10, 12 zu
erhöhen und eine sichere Abrollung zu gewährleisten.
Trotz der Quetschung des Dichtungsringes 14 bleiben die
Steckkräfte relativ gering. Die Nuten 143 und 145 sind
so ausgeformt, dass der Dichtring 14 bei zusammengestecktem
System derart zusammengepresst wird, dass die geforderte Dichtigkeit
erreicht wird.
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Die
erste Nut 141 des Steckers 10 ist so beschaffen,
dass der Dichtungsring 14 zwar leicht in Einsteckrichtung
aus ihr herausrollen kann, jedoch nicht in Aussteckrichtung aus
dem Stecker 10 selbst. Um das herausrollen in Einsteckrichtung
zu erleichtern, besitzt die Innenkontur eine Startschräge
SA1, die den Nutboden in einem flachen Winkel in die Innenkontur
führt. Für eine verlässliche Funktionsweise
weist die Außenkontur 123 der Buchse 12 eine Einführungskontur
SI1 auf, die im Zusammenwirken mit der Startschräge SA1
eine optimale Einstellung der Verformung des Dichtungsringes und
des Reibungskoeffizienten zwischen den Steckerteilen 10 und 12 und
dem Dichtungsring 10 gewährleistet, so dass der
Dichtungsring sicher in seine in sich verdrehende Rollbewegung versetzt
wird. Auf die Einführungskontur SI1 folgt auf der Außenkontur
der Buchse ein Rollweg SI2, der im Zusammenwirken mit dem entsprechenden
Teil der Innenkontur 103 des Steckers 10 die in
sich verdrehende Rollbewegung des Dichtungsringes sicher aufrecht
erhält. In 2b ist das Steckersystem in
halb zusammengestecktem Zustand gezeigt, wo sich der Dichtungsring
gerade in der Mitte des Rollweges SI2 befindet. Auf den Rollweg
SI2 folgt auf der Außenkontur 123 der Buchse 12 eine
Rastkontur SI3, die eine dritte Nut 145 für die Endlage
der Steckverbindung aufweist, die mit der bei gestecktem System
gegenüberliegenden zweiten Nut 143 zusammenwirkt,
um das Stecksystem in Endlage einrasten zu lassen und die Verbindung
abzudichten. Die Dichtigkeit wird dabei durch Quetschen des Dichtungsringes
in Rastposition erreicht. Das Steckersystem in ganz zusammengestecktem Zustand
zeigt 2c.
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Die
Rastkontur SI3 ist so beschaffen, dass sie bei erneutem Ausstecken ähnlich
wie beim Einstecken den Dichtungsring 14 führt,
so dass das Ausrasten aus den zwei gegenüberliegenden Nuten 143 und 145 sicher
bewerkstelligt wird. Dann wird auch beim Ausstecken der Rollweg
SI2 durchlaufen, bis der Dichtungsring 14 am Ende des Aussteckvorganges
rückwärts die Startschräge SA1 durchrollt
und in der ersten Nut 141 Einrastet. Die ist zur Aussteckseite
hin so geformt, dass der Dichtungsring 14 nicht herausspringen
kann.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Steckersystems. Diese Ausführungsform
weist neben dem ersten Dichtungsring 14 einen zweiten Dichtungsring 15 auf.
Der erste Dichtungsring 14 liegt bei offenem Steckersystem
in der ersten Nut 141, der zweite Dichtungsring 15 in der
vierten Nut 151. Wird der Stecker gesteckt, so wird zuerst
der erste Dichtungsring 14 erfasst und in seine in sich
verdrehende Rollbewegung versetzt. Der erste Dichtungsring 14 rollt
nun mit der Buchse 12 in Einsteckrichtung, bis der zweite
Dichtungsring 15 erfasst wird, wie in 3b gezeigt.
Ab diesem Zeitpunkt rollen beide Dichtungsringe in definiertem Abstand
nebeneinander, bis sie in die jeweilige Rastnut 143 beziehungsweise 153 einrasten.
Auch hier werden die Dichtungsringe in einer definierten Weise gequetscht,
um die geforderte Dichtigkeit erreichen zu können. Das
Stecksystem im zusammengesteckten Zustand zeigt 3c.
Um eine präzise haptische Rückmeldung des Steckvorganges
zu unterstützen, ist es von Vorteil, wenn nur einer der
Dichtungsringe am Endpunkt in einer Nut zu liegen kommt. Der andere
Dichtungsring kommt zwar im äußeren Steckerteil 10 in
einer Nut zu liegen, auf der Kontur der inneren Buchse ist allerdings
keine Nut, sondern lediglich eine Endlage 155 des zweiten
Dichtungsringes vorgesehen. Dadurch geht die haptische Rückmeldung nur
von einem Dichtungsring aus. Würden beide Dichtungsringe
in gesteckter Endlage in einer Nut zu liegen kommen, so könnte
ein leicht unsyn chrones Rollen der beiden Dichtungsringe die haptische Rückmeldung
stören. Für die Dichtigkeit in der Endlage ist
es unerheblich, ob die Dichtungsringe in einer Nut liegen oder auf
einer flachen Kontur. Die Dichtigkeit wird sogar erhöht,
wenn einer der Dichtungsringe 15 z. B. ohne Nut 153 leicht
gequetscht bleibt.
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In
einer anderen Ausgestaltung bewerkstelligt das Einrasten in die
Endlage ein anderer Dichtungsring als das Ausrasten in Ruhelage.
Bevorzugt jedoch besitzt jeder Dichtungsring 14, 15 eine
eigene Ausrastnut 141, 151 in Ruhelage, jedoch
nur einer dieser Ringe eine Einrastnut 145. Dies stellt
einen optimalen Kompromiss zwischen präziser Dichtringführung
und guter haptischer Rückmeldung dar.
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- 12
- erstes
Steckerteil
- 10
- zweites
Steckerteil
- 14
- erster
Dichtungsring
- 15
- zweiter
Dichtungsring
- 123
- Außenkontur
des ersten Steckerteils 12
- 103
- Innenkontur
des zweiten Steckerteils 10
- 141
- erste
Rastnut
- 143
- zweite
Rastnut
- 145
- dritte
Rastnut
- 151
- vierte
Rastnut
- 153
- fünfte
Rastnut
- 155
- Endlage
des zweiten Dichtringes
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - DIN EN 60529 [0002]
- - ISO 20653 [0002]