DE102009060564A1 - Steckerverbindungsanordnung für feuchtigkeitsgeschützte elektrische Steckverbindung - Google Patents
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Abstract
Steckerverbindungsanordnung für feuchtigkeitsgeschützte elektrische Steckverbindung mit zumindest einem Stecker, der einen Grundkörper (1) mit einem vorderseitigen Befestigungsflansch (4) und einem an diesem angeordneten elastischen Dichtelement (7) sowie ein rückwärtig aus dem Grundkörper (1) heraustretendes elektrisches Leitungskabel (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Grundkörper (1) ein Kontaktträger (5) formschlüssig eingesetzt ist, der elektrische Kontakte (6) aufnimmt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Steckerverbindungsanordnung für feuchtigkeitsgeschützte elektrische Steckverbindungen beziehungsweise einen entsprechenden Stecker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Ein derartiger Stecker ist aus der
DE 197 37 884 A1 bekannt. Dabei bildet das elastische Dichtelement den Steckerkopf aus, in dem die elektrischen Kontakte über eine spezielle Führung geführt und gelagert sind. Je nachdem, welche Art von Stecker hergestellt werden soll und wie dementsprechend die elektrischen Kontakte angeordnet sind, werden unterschiedliche Dichtelemente und unterschiedliche Führungen benötigt. Da das Dichtelement bei den vorbekannten Steckern Hauptbauteil ist, müssen eine Vielzahl unterschiedlicher Teile auf Lager gehalten werden, um verschiedene Steckervarianten zu bauen. - Derartige Steckersysteme werden insbesondere für die Steuerung von komplexen Wasserspielen verwendet und müssen daher eine hohe Anforderung an Dichtigkeit aufweisen. Bevorzugt sollen diese sogar der Klasse IP68 genügen und unter Wasser einsetzbar sein.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine vorbekannte Steckerverbindungsanordnung derart zu verbessern, dass bei optimierter Dichtigkeit der Herstellungsaufwand verringert wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steckerverbindungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Durch das formschlüssige Einsetzen eines die elektrischen Kontakte aufnehmenden Kontaktträgers in den Grundkörper wird der Kontaktträger, neben den elektrischen Kontakten selbst, variierbares Bauelement des Steckers bei verschiedenen Steckervarianten. Auch können sich der Grundkörper und die elektrischen Kontakte wegen der formschlüssigen Führung nicht zueinander verschieben, so dass derartige Stecker mit hoher Präzision herstellbar sind. Bevorzugt sind dabei sowohl der Grundkörper als auch der Kontaktträger aus einem starren Material, insbesondere Hartkunststoff, gefertigt, die eine exakte Positionierung aneinander sicherstellen.
- Neben den Steckern der
DE 197 37 884 A1 sind aus der Praxis Stecker bekannt, die mit einem starren Flansch über Schraubverbindungen gegen das umlaufende Arial einer Steckerbuchse gepresst werden. An der Steckerbuchse ist dazu eine Dichtung angeklebt. Diese Verbindung kann eine gute Dichtigkeit erreichen, ist jedoch nicht fehlbedienungssicher, da je nach Anziehen der Schraubverbindung der Stecker verkantet oder gekippt werden kann. Wird eine Seite der Verschraubung zu eng angezogen, entsteht an der flexiblen Dichtung zwangsläufig auf der gegenüberliegenden Seite ein Spalt, der zu Undichtigkeiten führt. - Der erfindungsgemäße Stecker kann in einer bevorzugten Ausführungsform demgegenüber Abhilfe schaffen, indem der Befestigungsflansch einen starren Anlagebereich zur Anlage an einer Steckerbuchse aufweist und das Dichtelement eine Flächendichtung und auf einer Teilfläche davon eine erhöhte Formdichtung hat. Das Dichtelement ist dabei bevorzugt so auszubilden, dass die Flächendichtung im unverbundenen Zustand des Steckers mit der Steckerbuchse den Anlagebereich des Grundkörpers geringfügig überragt. Beim Einstecken des Steckers in die Steckerbuchse und der Verspannung dieser gegenüber, beispielsweise durch eine Verschraubung, wird das Dichtelement mit seiner Flächendichtung dann soweit gequetscht, dass der Anlagebereich des Befestigungsflansches an der Steckerbuchse zur Anlage kommt. Die erhöhte Formdichtung wird dabei noch stärker gequetscht und stellt die absolute Dichtigkeit sicher. Die Formdichtung sollte sich daher vorzugsweise vollständig um die elektrischen Kontakte herum erstrecken. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform hat der Grundkörper an der Rückseite des Dichtelementes einen etwa der Form der Formdichtung entsprechenden Vorsprung, so dass gerade auf den Bereich der Formdichtung ein erhöhter Druck ausgeübt wird.
- Es ist weiter von Vorteil, wenn das Dichtelement lösbar am Grundkörper festgelegt ist. Da das Dichtelement dem höchsten Verschleiß unterliegt, kann dieses dann unproblematisch getauscht werden, ohne dass der ganze Stecker unbrauchbar wird.
- Insgesamt lässt sich eine besonders gute Dichtigkeit des Steckers erreichen, wenn dieser im Grundkörper einen Hohlraum aufweist, der komplett mit einer Vergussmasse gefüllt wird. Dadurch wird eine Kapilarsperre erreicht. Dies ist insbesondere mit einer dünnflüssigen Vergussmasse möglich, die bevorzugt über eine vorderseitige Öffnung des Kontaktträgers in den Hohlraum des Grundkörpers eingefüllt werden kann, wozu die Öffnung des Kontaktträgers sich bis in diesen Hohlraum hinein erstrecken muss. Damit die Vergussmasse nicht am hinteren Ende aus dem Stecker wieder herausläuft und keine vorherige Sicherung mit einer dickflüssigen Vergussmasse von hinten nötig ist, hat der Stecker bevorzugt eine rückseitige Dichtung im Austrittsbereich des Leitungskabels, die das Leitungskabel umschließt. Diese rückseitige Dichtung kann vorzugsweise konisch ausgeformt sein und von hinten in den Grundkörper hineingedrückt sein. Sie sollte ebenfalls aus einem elastischen Material bestehen.
- Bei bevorzugten Ausführungsformen hat das Kontaktelement einen oder mehrere Kodierungsvorsprünge und/oder Kodierungsausnehmungen, die mit entsprechenden Vorsprüngen oder Ausnehmungen der jeweiligen Steckerbuchse zusammenwirken. Dadurch können verschiedene Leistungsstecker oder auch verschiedene Steuerstecker unterscheiden werden, und es wird vermieden, dass Fehlbenutzungen auftreten. Insbesondere werden dadurch bei der Spannungsversorgung Verpolungen vermieden.
- Zur Vereinfachung der Montage des Steckers, bevor dieser vergossen wird, ist es vorteilhaft, das Kontaktelement mit zumindest einem Führungsvorsprung zu versehen, wodurch dieses sicher geführt in den Grundkörper eingesetzt werden kann. Auch ein Auflageflansch des Kontaktelementes ist sinnvoll, mit dem dieses an einem definierten Anschlag des Grundkörpers zur Auflage kommt, so dass stets bei der Montage eine exakte Positionierung der elektrischen Kontakte erfolgt.
- Die Erfindung befasst sich auch mit einer Steckerverbindungsanordnung, die einen elektrischen Verteiler aufweist, wobei dieser Verteiler dadurch gekennzeichnet ist, dass er zumindest mit einem elektrischen Leitungskabel fest verbunden ist, an dessen Ende sich ein vorbeschriebener erfinderischer Stecker befindet.
- In der Praxis sind bisher lediglich so genannte Verteiler- oder Verbindungsboxen im Einsatz, die entweder mit separaten Kabeln und Steckern verbunden werden, wobei an den Verbindungsstellen Undichtigkeiten auftreten können oder bei denen die Kabel vor Ort in der Verteilerbox angeklemmt werden müssen, was zu Fehlern bei der Montage führen kann. Zudem war die Ausfallwahrscheinlichkeit durch Undichtigkeiten bei dem Verschließen der Verteilerboxen sehr hoch. Das wird durch den erfindungsgemäßen Verteiler mit festem Kabel und Stecker vermieden. Bevorzugt ist der erfindungsgemäße Verteiler ebenfalls komplett vergossen, so das eine absolute Dichtigkeit gewährleistet ist.
- Bevorzugt ist eine Steckerverbindungsanordnung aus Verteilern mit zwei fest verbundenen Leitungskabeln aufgebaut, bei denen eines der Leitungskabel ein Leistungskabel mit Leistungsstecker für die Stromversorgung ist und das andere ein Steuerkabel mit Steuerkontaktstecker für die Steuerung des Systems, insbesondere durch ein BUS-System. Mehrere derartiger Verteiler können dadurch in Reihe geschaltet werden, wobei sowohl die Energieversorgung als auch die Steuersignale durch die einzelnen Verteiler zu dem jeweils nächsten durchgeschleift werden. Jeder Verteiler kann dann einen entsprechenden Verbraucher, beispielsweise eine Pumpe, eine Wasserspieldüse oder dergleichen steuern.
- Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich neben den Unteransprüchen aus einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im folgenden beschrieben wird; es zeigen:
-
1 einen erfindungsgemäßen Stecker in perspektivischer Ansicht, -
2 einen Schnitt durch den Gegenstand aus1 , -
3 eine Explosionsdarstellung der wesentlichen Steckerelemente mit unterschiedlichen Kontaktträgern, -
4 den Gegenstand aus2 , in eine Steckerbuchse eingesteckt, -
5 eine Draufsicht auf die Steckerbuchse ohne Stecker, -
6 den Gegenstand aus5 im Schnitt, -
7 ein Bauelement mit mehreren Steckerbuchsen, -
8 zwei elektrische Verteilerboxen mit einer bzw. zwei Steckerbuchsen und -
9 schematisch zwei Verteilersysteme mit Verteilerboxen. - Der in den
1 und2 dargestellte Stecker hat einen Grundkörper1 , aus dem rückseitig ein ummanteltes elektrisches Leitungskabel2 herausführt. Die Abdichtung an der Rückseite erfolgt durch einen elastischen Dichtstopfen3 . Der Grundkörper hat vorderseitig einen Befestigungsflansch4 . In dem Grundkörper ist ein Kontaktträger5 bzw. Steckereinsatz formschlüssig eingesetzt. Der Kontaktträger5 trägt die elektrischen Kontaktstifte6 , die mit dem Leitungskabel2 verbunden sind. - Der Befestigungsflansch
4 hat einen starren Anlagebereich14 zur Anlage an einer Steckerbuchse, wie später noch anhand4 beschrieben wird. Am Befestigungsflansch4 bzw. in diesem ist ein elastisches Dichtelement7 aufgenommen, das eine Flächendichtung17 und eine nach vorne hervorspringende erhöhte Formdichtung27 aufweist. - Die Montage der erfindungsgemäßen Stecker wird anhand
3 beschrieben. Dazu wird der Kontaktträger5 mit den elektrischen Kontakten6 und dem Leitungskabel2 versehen und in den Grundkörper1 eingeführt. Dazu hat der Kontaktträger wie dargestellt bevorzugt Führungsvorsprünge15 , die das exakte Einführen in eine entsprechende Öffnung des Grundkörpers1 erleichtern. Außerdem hat das Kontaktelement5 einen umlaufenden Auflageflansch25 , der im Montagezustand an einem definierten Anschlag11 des Grundkörpers1 zur Anlage gelangt. Damit ist der Kontaktträger5 exakt positioniert. Der Flansch25 ist bevorzugt nicht kreisringförmig, sondern an zwei Seitenbereichen abgeflacht, so dass Stecker mit einem geringeren Platzbedarf verwendet werden können und mehrere Stecker auf einfache Weise in einer Mehrfachbuchse nebeneinander montierbar sind. (Siehe7 .) Nun wird das in3 nicht dargestellte Leitungskabel2 hindurchgeführt und die Dichtung3 in die Rückseite des Grundkörpers hineingedrückt. Der Grundkörper ist damit rückwärtig verschlossen. Von der Vorderseite/Oberseite aus kann dann durch eine dafür vorgesehene Öffnung35 – siehe2 – in den inneren Hohlraum des Grundkörpers1 Vergussmasse8 hineingefüllt werden, wodurch eine Kapilarwirkung entlang des Leitungskabels2 und der elektrischen Kontakte6 und Undichtigkeiten vermieden werden. - Zur Abdichtung gegenüber einer Steckerbuchse wird die Vorderseite des Grundkörpers mit dem elastischen Dichtelement
7 versehen, das an dem Grundkörper1 vorzugsweise nicht verklebt, sondern lediglich in diesen hineingesteckt wird. Auf diese Weise kann das dem größten Verschleiß unterliegende elastische Dichtelement7 jederzeit ohne großen Aufwand ausgetauscht werden. -
3 zeigt exemplarisch vier verschiedene Varianten von Kontaktträgern5 . Diese haben jeweils Kodierungsvorsprünge45 oder Kodierungsausnehmungen55 . Diese dienen in Zusammenwirkung mit entsprechenden nicht dargestellten Gegenausnehmungen oder Gegenvorsprüngen in den jeweiligen Steckerbuchsen dazu, dass die Stecker nur in die für sie passenden und zugehörigen Buchsen eingesetzt werden können. -
4 zeigt den Stecker aus2 , eingesteckt in eine Steckerbuchse9 . Dabei ist der Kontaktträger5 mit seinen elektrischen Kontaktsteckern6 in eine entsprechende Aufnahme19 der Steckerbuchse9 eingeführt. Der Befestigungsflansch4 des Steckergrundkörpers1 kommt mit seinem starren Anlagebereich14 in Kontakt mit einer Anlagefläche10 der Steckerbuchse9 . Zur Befestigung durchgreifen nicht dargestellte Schrauben Verschraubungsausnehmungen24 des Befestigungsflansches4 und greifen in Gewinde29 der Steckerbuchse9 ein. Dabei wird die im nicht eingesteckten Zustand gemäß1 über den starren Anlagebereich14 des Befestigungsflansches4 geringfügig vorstehende Flächendichtung17 zusammengedrückt, so dass der starre Anlagebereich14 fest an der Anlagefläche10 anliegt. Ebenfalls zusammengedrückt wird die vorstehende Formdichtung27 , die dadurch eine absolut wasserdichte Abdichtung im Übergangsbereich zwischen Stecker und Steckerbuchse9 schafft. Dies wird noch verstärkt, wenn der Grundkörper1 wie bevorzugt und in3 zu sehen an seiner den Dichtelement7 zugewandten Vorderseite einen der Form der Formdichtung27 folgenden Vorsprung31 aufweist, durch den Formdichtung27 noch fester angepresst wird. Auch wenn die Befestigungsverschraubung ungleichmäßig oder einseitig zu fest angezogen wird, kann dabei wegen des starren Anlagebereiches14 kein Verkanten des Steckers und keine daraus resultierende Undichtigkeit erfolgen. -
5 zeigt eine Draufsicht auf die Steckerbuchse9 ohne eingesteckten Stecker und6 einen Schnitt durch den Gegenstand aus5 , ebenfalls ohne Stecker. In7 ist eine anders gestaltete Anlagefläche10' gezeigt, die gleichzeitig vier Steckerbuchsen übergreift. -
8 zeigt die Vorder- und Rückansicht eines elektrischen Verteilers bzw. einer Verteiler- oder Verbindungsbox12 . Diese hat auf der Vorderseite eine Eingangsbuchse9' , in die der Stecker aus1 hineingesteckt werden kann, und auf der Vorder- und der Rückseite je eine Ausgangsbuchsen9'' . Die Verteiler- bzw. Verbindungsbox12 ist bevorzugt als wasserdichte Einheit komplett vergossen. Da über die erfindungsgemäßen Stecker auf einfache Weise absolut wasserdichte elektrische Verbindungen geschaffen werden können, ist es bei den erfindungsgemäßen entsprechenden Boxen12 nicht nötig, Öffnungen vorzusehen, bei denen Kabel vor Ort montiert und angeklemmt werden, wie es bei vorbekannten Verteiler- oder Verbindungssystemen der Fall ist. Die in8 dargestellte Box12 dient der Aufnahme und Weiterleitung von elektrischen Steuerspannungen. Diese werden in die Box12 über die Eingangsbuchse9' eingespeist und verlassen sie über die rückseitige Ausgangsbuchse9'' zu einem daran angeschlossenen Gerät, beispielsweise zu einer Pumpe oder einem Wasserspiel. Über die weitere, vorderseitige Ausgangsbuchse9'' können Signale durchgeschleift und an eine sich daran anschließende weitere Verteilerbox weitergeleitet werden. Diese Steuerung kann bevorzugt über einen Daten-BUS erfolgen. -
9 zeigt schematisch wie derartige Verteiler12 in Reihe geschaltet werden können, zur Leistungsversorgung oder Steuerung z. B. verschiedener Düsen20 . In9a ist nur eine dieser Ketten dargestellt, während9b den Anschluss der Geräte20 über zwei Ketten von Verteilerboxen12 zeigt, von denen eine der Leistungsversorgung und die andere der Steuerung dient. - Die Abnehmergeräte
20 sind dazu bevorzugt mit zwei fest mit den Geräten20 verbundenen Kabeln21 und zwei erfindungsgemäßen Steckern22 versehen, die jeweils in eine Steckerbuchse8 der Verteilerbox12 eingesteckt und dort durch die besondere Ausgestaltung wasserdicht fixiert werden. - Die erfindungsgemäße Steckerverbindungsanordnung eignet sich auf besondere Weise zur flexiblen Gestaltung von Wasserspielen, wobei die entsprechenden Stecker in großer Varianz kostengünstig herstellbar sind und in Verbindung mit dem elektrischen Verteiler
12 ,13 eine leicht montierbare und wasserdichte Einheit bilden, die extrem wenig störanfällig ist. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19737884 A1 [0002, 0006]
Claims (10)
- Steckerverbindungsanordnung für feuchtigkeitsgeschützte elektrische Steckverbindung mit zumindest einem Stecker, der einen Grundkörper (
1 ) mit einem vorderseitigen Befestigungsflansch (4 ) und einem an diesem angeordneten elastischen Dichtelement (7 ) sowie ein rückwärtig aus dem Grundkörper (1 ) heraustretendes elektrisches Leitungskabel (2 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Grundkörper (1 ) ein Kontaktträger (5 ) formschlüssig eingesetzt ist, der elektrische Kontakte (6 ) aufnimmt. - Steckerverbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (
4 ) einen starren Anlagebereich (14 ) zur Anlage an einer Steckerbuchse (9 ) hat und das Dichtelement (7 ) eine Flächendichtung (17 ) und auf einer Teilfläche davon eine erhöhte Formdichtung (27 ) aufweist. - Steckerverbindungsanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (
7 ) auswechselbar am Grundkörper (2 ) gehalten ist. - Steckerverbindungsanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (
5 ) zumindest eine vorderseitige Öffnung (35 ) zum Einfüllen von Vergussmasse (8 ) aufweist. - Steckerverbindungsanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker eine rückseitige Dichtung (
3 ) im Austrittsbereich des Leitungskabels (2 ) aus dem Grundkörper (1 ) aufweist. - Steckerverbindungsanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (
5 ) wenigstens einen Kodierungsvorsprung (45 ) und/oder eine -ausnehmung (55 ) aufweist. - Steckerverbindungsanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (
5 ) zumindest einen Führungsvorsprung (15 ) zur Führung an Grundkörper (1 ) aufweist. - Steckerverbindungsanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (
5 ) einen Auflageflansch (25 ) zur Auflage an einem definierten Anschlag (11 ) am Grundkörper (1 ) hat. - Steckerverbindungsanordnung mit einem Verteiler (
12 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (12 ) zumindest drei Steckerbuchsen (9 ) zum Aufnehmen von Steckern nach einem der vorausgehenden Ansprüche aufweist. - Steckerverbindungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (
12 ) Steckerbuchsen (9 ) zur Aufnahme und Weiterleitung elektrischer Leistung oder elektrischer Steuerspannung aufweist.
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