DE102021129873B3 - Steckverbinder - Google Patents

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Wojciech Ryczaj
Andrzej Durdyn
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Abstract

Ein Steckverbinder (1) bestehend aus einer Buchse (2) und einem Stecker (3), wobei der Stecker (3) einen ersten Kontaktträger (10) mit Kontakten und eine Gewindehülse (20) aufweist, wobei die Buchse (2) einen zweiten Kontaktträger (11) mit Kontakten, einen Buchsenkörper (30), einen Klemmkäfig (5a, 5b, 8) und ein Dichtelement (50) aufweist, wobei der erste Kontaktträger (10) endseitig einen ersten Bund (15) aufweist, auf dem ersten Kontaktträger (10) die Gewindehülse (20) lagert, die Gewindehülse (20) auf den ersten Kontaktträger (10) aufgesteckt ist und die Gewindehülse (20) an dem ersten Bund (15) ansteht, wobei die Gewindehülse (20) um die Achse des ersten Kontaktträgers (10) rotierbar ist und in Achsrichtung des ersten Kontaktträgers (10) so bewegt werden kann, dass sich zwischen der Gewindehülse (20) und dem ersten Bund (15) ein Spalt (S) bildet, wobei eine Seite des zweiten Kontaktträgers (11) zentrisch in dem Buchsenkörper (30) gefasst ist und eine andere Seite des zweiten Kontaktträgers (11) mit dem Buchsenkörper (30) einen Hohlraum (40) bildet, der zweite Kontaktträger (11) mittig einen zweiten Bund (35) aufweist, auf welchem das Dichtelement (50) angeordnet ist, das Dichtelement (50) beim Verbinden der Buchse (2) mit dem Stecker (3) zwischen dem ersten Bund (15) und dem zweiten Bund (35) zusammen gedrückt wird und gegen den ersten Bund (15) sowie gegen den zweiten Bund (35) abdichtet, wobei das Dichtelement (50) von dem Klemmkäfig (5a, 5b, 8) umgeben ist, so dass das Dichtelement (50) nach Montage des Klemmkäfigs (5a, 5b, 8) unverlierbar ist, wobei der Klemmkäfig (5a, 5b, 8) innerhalb des Hohlraums (40) angeordnet ist und einen Hülsenabschnitt aufweist, mit welchem er auf den zweiten Kontaktträger (11) aufgesteckt werden kann, wobei in Verlängerung des Hülsenabschnitts an einem Ende des Hülsenabschnitts über seinen Umfang verteilt federnde Rastfinger (6) angebracht sind und die Rastfinger (6) über eine Stufe (7) mit dem Hülsenabschnitt verbunden sind,wobei die Rastfinger (6) an ihren Enden so geformt sind, dass sie eine Gegenkontur zu einem Gewindehülsenende (21) bilden, so dass die Rastfinger (6) beim Fügevorgang von Buchse (2) und Stecker (3) über den Bund (15) des ersten Kontaktträgers (10) geschoben werden und sich vorspannen, die Gewindehülse (20) von den Rastfingern (6) verdrängt wird, die Rastfinger (6) in den Spalt (S) eingreifen und mit dem ersten Bund (15) verrasten, dabei eine über eine Fingerlänge der Rastfinger (6) vordefinierte Kraft auf das Dichtelement (50) wirkt, so dass die Buchse (2) und der Stecker (3) dicht verbunden und über die Rastfinger (6) miteinander verriegelt sind,wobei die Verrastung durch eine axiale Bewegung der Gewindehülse (20) zum Klemmkäfig (5a, 5b, 8) hin rückgängig gemacht werden und die Buchse (2) vom Stecker (3) gelöst werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen industriellen Steckverbinder nach Anspruch 1.
  • 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.
  • Nachfolgend wird, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt sein soll, zunächst angenommen, dass der Kontaktträger des Steckverbinders die Buchsen aufweist, während die Kontaktstifte in dem Kontaktträger des zugehörigen Gegensteckverbinders angeordnet sind.
  • Derartige elektrische Steckverbindungen bzw. Steckverbinder werden in der Automatisierungstechnik als Bestandteil von elektronischen Betriebsmitteln, Sensoren, Aktoren als auch an Verteilern und Steuerungen eingesetzt. Weite Verbreitung haben dabei insbesondere die Bauformen M12 und M8, mit drei oder mehr Kontakten, wobei die elektrischen Steckverbinder bzw. Gegensteckverbinder sowohl in gerader als auch in um 90° abgewinkelte Ausführung bekannt sind. 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.
  • Derartige elektrische Steckverbinder bzw. elektrische Steckverbindungen können entweder frei konfektionierbar oder bereits fertig verdrahtet sein, wobei dann der Kontaktträger und das Anschlusskabel in einem Kunststoffspritzprozess umspritzt werden und nach dem Prozess zusammen einen Griffkörper bilden.
  • Bei derartigen Steckverbindungen ist es bekannt, den Steckverbinder und den Gegensteckverbinder dadurch miteinander zu verbinden, dass beispielsweise an dem Gegensteckverbinder eine Überwurfmutter angeordnet ist, die auf das an der Außenhülse des Steckverbinders ausgebildete Gewinde aufgeschraubt wird. In diesem Fall weist die Überwurfmutter dann ein zu dem Gewinde des Steckverbinders korrespondierendes Innengewinde auf. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, dass die Überwurfmutter ein Außengewinde aufweist, so dass dann der Gegensteckverbinder mit der Überwurfmutter in eine ein entsprechendes Innengewinde aufweisende Außenhülse des Steckverbinders eingeschraubt werden kann.
  • Steckverbindungen mittels einer Schraubverbindung zu verbinden ist aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise zeigt die EP 2364519 B1 eine solche Schraubverbinderanordnung. Die Verbindung wird hierbei über ein Gewinde mittels einer Drehbewegung hergestellt. Weiter zeigen die DE 102004028060 A1 und die oberbegrifflich zugrunde gelegte DE 102007009947 A1 eine Steckverbindung mit einem geschlitzten Gewinde. Auch hier wird die Befestigung über das Gewinde hergestellt.
  • Die DE 112019001325 T5 zeigt als Abwandlung einer Schaubverbindung einen Verbinder mit einer Führungsnut, über welche mittels einer Schraub-/DrehBewegung die Befestigung eingeleitet wird.
  • Da elektrische Steckverbinder häufig in relativ rauen Industrieumgebungen eingesetzt werden, wobei sie sowohl Erschütterungen und Vibrationen als auch Feuchtigkeit oder direktem Spritzwasser ausgesetzt sein können, ist es seit langem bekannt, derartige Steckverbinder mit einer entsprechenden Rüttelsicherung zu versehen, die ein unbeabsichtigtes Lösen der Überwurfmutter verhindern soll.
  • Außerdem ist am Steckverbinder oder am korrespondierenden Gegensteckverbinder ein Dichtelement vorgesehen, in der Regel ein Dichtring, welcher die sichere Abdichtung der Kontakte gewährleistet.
  • Elektrische Steckverbinder mit einer Rüttelsicherung sind beispielsweise aus der DE 42 05 440 C2 , der DE 197 21 506 A1 , der DE 198 30 659 C1 oder der DE 203 13 187 U1 bekannt. Die einzelnen Steckverbinder unterscheiden sich unter anderem dadurch, ob die Rüttelsicherung als axiale oder radiale Verzahnung ausgebildet ist. Die Verzahnung ist dabei in der Regel zwischen der Überwurfmutter und dem Kontaktträger realisiert.
  • Ein Nachteil bei den bekannten Steckverbindern besteht zunächst darin, dass durch die gewünschte Rüttelsicherung beim Aufschrauben bzw. Einschrauben der Überwurfmutter auf bzw. in die Außenhülse des Gegensteckverbinders ein erhöhter Kraftaufwand erforderlich ist. Dies führt in der Praxis häufig dazu, dass die Überwurfmutter mit einem Werkzeug festgeschraubt wird. Als Konsequenz daraus kann es passieren, dass das Anzugsmoment so groß ist, so dass es zu einer Beschädigung des elektrischen Steckverbinders, insbesondere zu einem zu starken Zusammendrücken, d. h. zu einem „Überpressen“ des elastischen Dichtelements kommt. Ein „Überpressen“ des Dichtelements kann dabei dazu führen, dass das Dichtelement beschädigt wird, so dass das Dichtelement im Betrieb seine Dichtwirkung nicht mehr - oder jedenfalls nicht mehr zuverlässig und dauerhaft - behält.
  • Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass zur Herstellung einer sicheren Verbindung des Steckverbinders, die Überwurfmutter mit dem Gegenstück immer fest verschraubt werden muss, z.B. bis die Rüttelsicherung greift und nicht lose verschraubt werden darf, was aufwändig ist. Gerade bei geringen Platzverhältnissen, beispielsweise beim Verkabeln von Sensoren in einer Anlage, oder an einem Verteiler ist ein korrektes Anbringen und Anziehen der Überwurfmutter oftmals schwierig und zeitaufwändig und kann zu Fehlern beim Verbinden führen, so dass keine sichere Verbindung hergestellt wird oder die Verbindung mangels zu geringer Druckkraft auf die Dichtung nicht dicht ist. Die Überwurfmutter ist fest mit dem Gegenstück zu verschrauben, um sicherzustellen, dass sich der Stecker bei Zug am Kabel oder durch Vibrationen im Betrieb nicht ungewollt von der Buchse löst.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steckverbinder bereitzustellen, der die obigen Nachteile nicht aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Steckverbinder gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, dass zum sicheren Anschluss des Steckverbinders kein Gegengewinde verwendet wird, über welches hohe Momente und Kräfte übertragen werden können, welche ein „Überdrücken“ des Dichtelements ermöglichen, sondern dass ein biegsames Kopplungselement mit Rastnasen verwendet wird, so dass beim Anbringen des Steckverbinders das elastische Dichtelement zwar zusammengedrückt wird, nicht jedoch durch eine zu hohe Anpresskraft belastet wird. Da die Kraft auf das Dichtelement nicht über ein Gewinde erzeugt wird, sondern über die Federwirkung eines Kopplungselements, wird eine Beschädigung des Dichtelements durch eine zu hohe Anpresskraft vermieden. Durch das Kopplungselement wird die maximale Druckkraft auf das Dichtelement auf einen noch zulässigen Wert begrenzt. Zudem rastet das Kopplungselement über die Rastnasen beim Zusammenstecken der Steckverbinder durch ein „Click“ akustisch wahrnehmbar ein und gibt einen spürbaren Impuls an die Gewindehülse ab, welcher über Berührung der Gewindehülse haptisch wahrgenommen werden kann. Weiter vermindert das erfindungsgemäße Kopplungselement das Risiko einer fehlerhaften Verbindung durch Fehlbedienung und schützt vor ungewolltem Lösen der Verbindung, z.B. durch Vibrationen im Betrieb.
  • Bei einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist ein industrieller Steckverbinder gezeigt. Der Steckverbinder besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen, aus einer Buchse und einem Stecker. Weiter weisen der Stecker und die Buchse jeweils einen Kontaktträger mit entsprechenden Kontakten auf. Der erste Kontaktträger ist langgestreckt und weist endseitig ein Bund auf. Weiter ist auf dem Kontaktträger eine Gewindehülse gelagert. Im Zusammenbau wird die Gewindehülse auf den ersten Kontaktträger aufgesteckt, so dass die Gewindehülse an dem endseitigen Bund des Kontaktträgers ansteht. Weiter ist die Gewindehülse um die Achse des Kontaktträgers rotierbar und kann in Achsrichtung so bewegt werden, dass sich zwischen der Gewindehülse und dem Bund ein Spalt bildet.
  • Der zweite Kontaktträger, welcher der Buchsenseite zuzuordnen ist, ist von der einen Seite zentrisch in einem Buchsenkörper gefasst und bildet auf der anderen Seite mit dem Buchsenkörper einen innenliegenden Hohlraum aus. Weiter weist der zweite Kontaktträger mittig ein Bund auf, auf welchem auf einer Bundfläche oberseitig ein erstes Dichtelement angeordnet ist.
  • In besonders vorteilhafter Weise wird das Dichtelement beim Verbinden der Buchse mit dem Stecker über eine von außen erfolgte Steckkraft zusammengedrückt. Da die Steckkraft von Hand aufgebracht wird, kann sie nicht so groß werden, dass das Dichtelement überdrückt werden und Schaden nehmen kann. Das Dichtelement bleibt auch bei beaufschlagter Steckkraft elastisch. Weiter dichtet das Dichtelement über den Bund des zweiten Kontaktträgers mit dem ersten Kontaktträger, genauer mit der Stirnseite des ersten Kontaktträger stirnseitig ab.
  • Ein weiterer Vorteil der Anordnung ist, dass das Dichtelement von einem biegsamen Kopplungselement, dem Klemmkäfig umgeben ist, und das Dichtelement nach Montage des Klemmkäfigs damit unverlierbar ist.
  • Der Klemmkäfig ist innerhalb des Hohlraums innerhalb des Buchsenkörpers angeordnet und weist eine Hülsenform auf, mit welcher er auf den Kontaktträger des Buchsenkörpers aufgesteckt werden kann, was die Montage erleichtert. Weiter sind in Verlängerung der Hülsenform des Klemmkäfigs an einem Ende federnde Rastfinger angebracht. In vorteilhafter weise sind die Rastfinger über den Umfang verteilt angeordnet und sind nach außen hin leicht angeschrägt oder weisen eine mäandrige Federstruktur auf. Weiter sind die Rastfinger über eine Stufe mit der Hülsenform verbunden. Weiter sind die Rastfinger an ihren Enden so geformt, dass sie eine Gegenkontur zum Gewindehülsenende ausbilden, so dass die Rastfinger beim Fügevorgang von Buchse und Stecker über den Bund des ersten Kontaktträgers geschoben werden und sich dabei vorspannen, die Gewindehülse bei diesem Vorgang verdrängt wird und die Finger in den sich bildenden Spalt eingreifen und mit dem Bund federkraftbetätigt verrasten. Bei der Verrastung wirkt dabei eine bestimmte, über die Fingerlänge vordefinierte Kraft auf das Dichtelement, welche bewirkt, dass das Dichtelement sich verformt und die Buchse und der Stecker dichtend miteinander verbunden, elektronisch gekoppelt und über die Finger miteinander verriegelt und gesichert sind. Der über die Verrastung hergestellte gesicherte Zustand kann durch eine axiale Bewegung der Gewindehülse zum Klemmkäfig hin in einfacher Weise rückgängig gemacht werden, so dass die Buchse vom Stecker mit einem einfachen Druck von oben auf die Gewindehülse gelöst werden kann.
  • In vorteilhafter Weise ist das Gewindehülsenende einerseits außen angefasst ausgeführt und andererseits sind die Finger des Klemmkäfigs korrespondierend zu dieser Fase nach innen gebogen, so dass sie unbelastet parallel zur Fase angeordnet sind. Das hat den Vorteil, dass die Finger des Klemmkäfigs sich beim Verbinden von Buchse und Stecker durch die Schräge leicht spreizen lassen, und beim Lösen, die Finger über die derart geformte Gewindehülse leicht und ohne viel Kraftaufwand zu lösen sind.
  • Weiter ist es vorteilhaft, den Klemmkäfig als eine metallische Hülse, als ein einstückiges Formbiegeteil auszuführen. Solche Formteile sind präzise, einfach und kostengünstig herstellbar.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Klemmkäfigs ist der Klemmkäfig als ein Hybridteil sowohl aus Metall, als auch aus Kunststoff gebildet. Dabei ist die hülsenform, die Hülse aus einem weichen, federnden Kunststoff und sind die Finger und die Stufe, aus Metall ausgeführt. Weiter ist das Metall derart mit dem Kunststoff verbunden bzw. eingebettet, dass hervorgerufen durch das Verbinden von Buchse und Stecker der federnde Kunststoff eine zusätzliche Klemmkraft bewirkt, und so die resultierende Klemmkraft, bestehend aus der Klemmkraft der Metallfeder und der Klemmkraft der Kunstoffhülse, durch die Rückfederung des Kunststoffs verstärkt wird.
  • Weiter kann die Stufe des Klemmkäfigs ein Anschlag bilden, mit welchem der Klemmkäfig am Bund des zweiten Kontaktträgers unterseitig ansteht. Dadurch kann der Klemmkäfig innerhalb der Buchse derart gefasst sein, dass er in Achsrichtung fixiert ist.
  • Weiter kann der Klemmkäfig auch als ein Kunststoffspritzteil ausgeführt sein. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Herstellung solch eines Verbinders in hohen Stückzahlen vorgesehen ist, da die Stückkosten pro Teil so um ein Vielfaches reduziert werden können.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen schematisch:
    • 1a ein Steckverbinder mit einem erfindungsgemäßen Aufbau kurz vor dem Verrasten;
    • 1 b ein Steckverbinder gemäß 1a nach dem Verrasten;
    • 2 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckverbinders;
    • 3a mehrere Ansichten des Kopplungselements gemäß der 1a oder 1b;
    • 3b mehrere Ansichten des Kopplungselements gemäß der 2;
    • 4 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckverbinders;
    • 5 mehrere Ansichten des Kopplungselements gemäß 4;
    • 6 mehrere Detailansichten eines zusätzlichen Dichtelements zur Anbringung an den Buchsenkörper in isometrischer Ansicht, im Schnitt und als Detail.
  • Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
  • 1a zeigt einen industriellen Steckverbinder 1 der Gewindegröße M8, bzw. der Gewindegröße M12, kurz vor dem Verrasten mit einem erfindungsgemäßen Aufbau, aufweisend eine Buchse 2 und einen Stecker, wobei der Stecker aus einem ersten Kontaktträger 10 mit einem endseitigen Bund 15 und einer Gewindehülse 20 mit einem angeschrägten Gewindehülsenende 21, und die Buchse 2 aus einem Buchsenkörper 30, einem zweiten Kontaktträger 11, einem ersten Dichtelement 50 und einem Klemmkäfig 5a besteht. Weiter weist die Buchse 2 ein weiteres Dichtelement 51 zur Führung und zusätzlichen Abdichtung des Steckers 3 über die Außenkontur der Gewindehülse auf. Der hülsenartige Buchsenkörper 30 weist mittig eine Bohrung auf in der der zugehörige Kontaktträger 11 im Buchsenkörper 30 gefasst ist. Der Buchsenkörper 30 und der Kontaktträger 11 bilden einen Hohlraum 40 im Innern des Buchsenkörpers 30 aus, in welchen der Stecker 3 eingesteckt werden kann und mit einem Kopplungselement verrastet, so dass der Stecker 3 mit der Buchse 2 verriegelt ist. Das biegsame Kopplungselement, d.h. der Klemmkäfig 5a weist eine hülsenartige Form auf, mit welcher er auf den Kontaktträger 11 des Buchsenkörpers 30 aufgeschoben ist. In Verlängerung der Hülsenform des Klemmkäfigs 5a sind an einem Ende vier um den Umfang zu je 90° verteilte federnde Rastfinger 6 angeordnet. Die Rastfinger 6 sind über eine Stufe 7 mit der Hülsenform verbunden. Nach außen hin sind die Rastfinger 6 angeschrägt, mit einer 10° bis 30° Schräge, so dass die Rastfinger 6 bei einer Krafteinwirkung von oben, siehe den Pfeil in 2a, sicher nach außen gebogen werden, sich vorspannen, und eine resultierende Kraft nach innen, in Richtung Kontaktträger bewirken, siehe die Pfeile in 2b.
  • Weiter weist der zweite Kontaktträger 11 mittig ein Bund 35 auf, auf welchem auf einer Bundfläche oberseitig ein erstes Dichtelement 50 angeordnet ist. Beim Verbinden des Steckers 3 mit der Buchse 2 wird das Dichtelement 50 über den ersten Kontaktträger 10 zusammengedrückt und bildet eine dichte Verbindung.
  • Der Klemmkäfig 5a weist eine Stufe 7, welcher als Anschlag wirkt und mit welchem der Klemmkäfig 5a am Bund 35 unterseitig ansteht. Über den Buchsenkörper 30 ist der Klemmkäfig 5a auf dem Kontaktträger 11 so gefasst, dass er in Achsrichtung nicht mehr bewegt werden kann und fixiert innerhalb der Buchse 2 ist.
  • 1b zeigt einen Steckverbinder gemäß 1a nach dem Verrasten. Der Stecker 3 wird über eine äußere Kraft, siehe Pfeil in 1a, in die Buchse 2 eingesteckt. Hierbei drückt der endseitige Bund 15 des Kontakträgers 10 auf die Rastfinger 6 des Klemmkäfigs 5a, spreizt die Rastfinger 6 nach außen, wird weiter in die Buchse 2 eingeschoben, verformt das Dichtelement 50 und verrastet mit den Rastfingern 6 des Klemmkäfigs 5a derart, dass der Stecker 3 fest in der Buchse 2 verankert ist. Bei diesem Rastvorgang wird die Gewindehülse 20 durch den Klemmkäfig 5a nach oben geschoben, so dass sich ein Spalt S zwischen Gewindehülsenende und Bund 15 ausbildet. In diesen Spalt S rasten die Rastfinger 6 ein. Es wirkt eine resultierende Kraft, siehe Pfeile in 1b, nach Innen auf den Stecker 3. Der Stecker 3 ist mit der Buchse 2 über das Dichtelement 50 dicht verbunden. Weiter weist die Buchse 2 am Buchseneingang ein weiteres Dichtelement 51 auf, dass zwei Funktionen hat. Erstens wird der Stecker 3 durch das Dichtelement 51 in Steckrichtung geführt, und zweites dichtet das Dichtelement 51 den Stecker 3 an der Außenkontur der Gewindehülse ab. Durch die redundante Dichtungsanordnung wird sichergestellt, dass die Verbindung von Buchse 2 und Stecker 3 sicher dichtet. Die über den Klemmkäfig 5a hergestellte Verbindung kann durch eine axiale Bewegung der Gewindehülse 20 zum Klemmkäfig 5a hin rückgängig gemacht werden, so dass die Buchse 2 vom Stecker 3 mit einem einfachen Druck von oben auf die Gewindehülse 20 gelöst wird. Dazu ist die Gewindehülse 20 am Gewindehülsenende 21 angefasst, so dass die Rastfinger 6 durch den Druck der Gewindehülse 20 nach außen gebogen werden, die Verbindung gelöst wird und der Stecker 3 freigegeben wird.
  • 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckverbinders 1 in einer Schnittansicht. Der Steckverbinder 1 ist analog zu 1a, 1b aufgebaut, allerdings ist der Klemmkäfig 5b hier als ein Hybridteil ausgeführt, was sowohl aus Metall, als auch aus einem weichen Kunststoffring besteht. Dabei ist die Hülsenform, die Hülse aus einem weichen, federnden Kunststoff und die Finger 6 und die Stufe 7, aus Metall ausgeführt. Das Hybridteil ist in 3b nochmals näher dargestellt. Die Wirkungsweise des Hybridteils ist dieselbe zu dem in 1a, 1b gezeigten Klemmkäfig 5a. Jedoch wird die Klemmkraft des Kopplungselements durch die Ausführung als Hybridteil weiter verstärkt. Dies hängt damit zusammen, dass der federnde Kunststoff, d.h. der Kunststoffring, nach dem Verbinden von Buchse 2 und Stecker 3 gestreckt wird und so eine zusätzliche Kraft, siehe Pfeile in 2, durch die Rückfederung des Kunststoffs auf die Finger 6 wirkt, mit welcher die Klemmkraft des Kopplungselements noch weiter verstärkt wird.
  • 3a zeigt mehrere Ansichten des Kopplungselements gemäß der 1a oder 1b. Der hier gezeigte Klemmkäfig 5a ist ein als Formbiegeteil aus einer metallischen Hülse hergestelltes Teil. Der Klemmkäfig 5a weist einen hülsenförmigen, Hülsenkorpus auf. Weiter sind in der Verlängerung der Hülsenform an einem Ende federnde Rastfinger 6 angebracht. Die Rastfinger 6 sind über den Umfang verteilt angeordnet und nach außen hin leicht angeschrägt. Weiter sind die Rastfinger 6 an ihren Enden so geformt, dass sie in eine Gegenkontur zum Gewindehülsenende der Gewindehülse 20 ausbilden, so dass die Rastfinger 6 beim Fügevorgang von Buchse 2 und Stecker 3 über den Bund des ersten Kontaktträgers 10 geschoben werden und dabei verrasten.
  • 3b zeigt mehrere Ansichten des Kopplungselements gemäß der 2. Der hier gezeigte Klemmkäfig 5b ist ein Hybridteil, was sowohl aus Metall, als auch aus einem weichen Kunststoffring besteht. Dabei ist die Hülsenform, die Hülse aus einem weichen, federnden Kunststoff und die Finger 6 aus Metall ausgeführt. Die Finger 6 sind derart mit dem Kunststoff verbunden bzw. in den Kunststoff eingebettet, dass eine Zugkraft an den Fingern 6 bewirkt, dass sich der Kunststoffring dehnt und die Rückfederung des Kunststoffs eine zusätzliche Kraft bewirkt, welche gegen die Zugkraft wirkt.
  • 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckverbinders 1 in einer Schnittansicht. Der Steckverbinder 1 ist analog zu 1a, 1b aufgebaut, allerdings ist der Klemmkäfig 8 hier als ein Kunststoffspritzteil ausgeführt. Der Klemmkäfig 8 weist eine hülsenartige Form auf, wobei der Klemmkäfig 8 innen zentrisch eine Bohrung aufweist, und die Bohrung passend zu dem buchsenseitigen Kontaktträger 11 ausgeführt ist, so dass der Klemmkäfig 8 auf den Kontaktträger 11 geschoben werden kann. Der Klemmkäfig 8 Rastfinger 6 aufweist und die Rastfinger 6 eine mäanderförmig Form aufweisen.
  • 5 zeigt eine Schnittansicht und eine isometrische Ansicht des Kopplungselements gemäß 4. Der Klemmkäfig 8 ist als ein Kunststoffspritzteil ausgeführt und weist eine hülsenartige Form auf mit seitlichen Rastfingern 6 auf. Bei Krafteinwirkung von oben auf die Rastfinger 6 spreizen sich die Rastfinger 6 nach außen. Die Enden der Rastfinger sind derart geformt, dass sie beim Schieben über den Bund 15 des Kontaktträgers 10 mit dem Bund 15 verrasten.
  • 6 zeigt eine Schnittansicht und eine isometrische Ansicht des Dichtelements 51. Das Dichtelement 51 kann, wie in 1a, 1b gezeigt an der Oberseite der Buchse 2 angeordnet sein. Zusätzlich zur Abdichtung des Steckers 3 dient das Element 51 als Führungskontur zur Führung des Steckers 3 in die Buchse 2. Zur Abdichtung weist das Dichtelement 51 innenseitige Wellen 55 auf, um den Stecker 3 über die Außenkontur der Gewindehülse 20 abzudichten.
  • Die Vorteile der Erfindung liegen darin, eine Schnellverbindung zur Kopplung von Steckverbindern bereitzustellen, welche einerseits auf die Baugröße des allgemein bekannten Industriestecker-Typs M8- oder M12 abgestimmt ist und gleichzeitig eine dichte und platzsparende Lösung darstellt, wobei die Verbindung von Stecker 3 und Buchse 2 ohne die M8- oder M12-Verschraubung erfolgt. Dazu weist der erfindungsgemäße Steckverbinder 1 ein federndes Rastelement 5a, 5b, 8 in der Buchse 2 auf, welches mit dem Gegenstück verrastet und durch Druck auf die Gewindehülse 20 wieder gelöst werden kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Steckverbinder zur industriellen Nutzung
    2
    Buchse
    3
    Stecker
    5a
    Klemmkäfig, metallisch
    5b
    Klemmkäfig, Hybridteil Metall-Kunststoff
    6
    federnde Rastfinger
    7
    Stufe
    8
    Klemmkäfig, als Kunststoffspritzteil
    10
    erster Kontaktträger
    11
    zweiter Kontaktträger
    15
    Bund
    20
    Gewindehülse
    21
    Gewindehülsenende
    30
    Buchsenkörper
    35
    Bund
    40
    Hohlraum
    50
    erstes Dichtelement
    51
    weiteres Dichtelement
    55
    Wellenstruktur zur Abdichtung
    S
    Spalt

Claims (6)

  1. Industrieller Steckverbinder (1) bestehend aus einer Buchse (2) und einem Stecker (3), wobei der Stecker (3) einen ersten Kontaktträger (10) mit Kontakten und eine Gewindehülse (20) aufweist, wobei die Buchse (2) einen zweiten Kontaktträger (11) mit Kontakten, einen Buchsenkörper (30), einen Klemmkäfig (5a, 5b, 8) und ein Dichtelement (50) aufweist, wobei der erste Kontaktträger (10) endseitig einen ersten Bund (15) aufweist, auf dem ersten Kontaktträger (10) die Gewindehülse (20) lagert, die Gewindehülse (20) auf den ersten Kontaktträger (10) aufgesteckt ist und die Gewindehülse (20) an dem ersten Bund (15) ansteht, wobei die Gewindehülse (20) um die Achse des ersten Kontaktträgers (10) rotierbar ist und in Achsrichtung des ersten Kontaktträgers (10) so bewegt werden kann, dass sich zwischen der Gewindehülse (20) und dem ersten Bund (15) ein Spalt (S) bildet, wobei eine Seite des zweiten Kontaktträgers (11) zentrisch in dem Buchsenkörper (30) gefasst ist und eine andere Seite des zweiten Kontaktträgers (11) mit dem Buchsenkörper (30) einen Hohlraum (40) bildet, der zweite Kontaktträger (11) mittig einen zweiten Bund (35) aufweist, auf welchem das Dichtelement (50) angeordnet ist, das Dichtelement (50) beim Verbinden der Buchse (2) mit dem Stecker (3) zwischen dem ersten Bund (15) und dem zweiten Bund (35) zusammen gedrückt wird und gegen den ersten Bund (15) sowie gegen den zweiten Bund (35) abdichtet, wobei das Dichtelement (50) von dem Klemmkäfig (5a, 5b, 8) umgeben ist, so dass das Dichtelement (50) nach Montage des Klemmkäfigs (5a, 5b, 8) unverlierbar ist, wobei der Klemmkäfig (5a, 5b, 8) innerhalb des Hohlraums (40) angeordnet ist und einen Hülsenabschnitt aufweist, mit welchem er auf den zweiten Kontaktträger (11) aufgesteckt werden kann, wobei in Verlängerung des Hülsenabschnitts an einem Ende des Hülsenabschnitts über seinen Umfang verteilt federnde Rastfinger (6) angebracht sind und die Rastfinger (6) über eine Stufe (7) mit dem Hülsenabschnitt verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastfinger (6) an ihren Enden so geformt sind, dass sie eine Gegenkontur zu einem Gewindehülsenende (21) bilden, so dass die Rastfinger (6) beim Fügevorgang von Buchse (2) und Stecker (3) über den Bund (15) des ersten Kontaktträgers (10) geschoben werden und sich vorspannen, die Gewindehülse (20) von den Rastfingern (6) verdrängt wird, die Rastfinger (6) in den Spalt (S) eingreifen und mit dem ersten Bund (15) verrasten, dabei eine über eine Fingerlänge der Rastfinger (6) vordefinierte Kraft auf das Dichtelement (50) wirkt, so dass die Buchse (2) und der Stecker (3) dicht verbunden und über die Rastfinger (6) miteinander verriegelt sind, wobei die Verrastung durch eine axiale Bewegung der Gewindehülse (20) zum Klemmkäfig (5a, 5b, 8) hin rückgängig gemacht werden und die Buchse (2) vom Stecker (3) gelöst werden kann.
  2. Steckverbinder nach Anspruch 1, wobei das Gewindehülsenende (21) außen angefast ist und die Rastfinger (6) korrespondierend zur Fase nach innen gebogen sind, so dass sie unbelastet parallel zur Fase angeordnet sind.
  3. Steckverbinder nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Klemmkäfig (5a) ein aus einer metallischen Hülse hergestelltes Formbiegeteil ist.
  4. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der Klemmkäfig (5b) als ein Hybridteil aus Metall und Kunststoff ausgebildet ist, wobei die Hülse aus einem weichen, federnden Kunststoff und die Rastfinger (6), sowie die Stufe (7) aus Metall ausgeführt sind und dass das Metall derart mit dem Kunststoff verbunden ist, dass nach dem Verbinden von Buchse (2) und Stecker (3) der federnde Kunststoff eine zusätzliche Klemmkraft bewirkt.
  5. Steckverbinder nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Stufe (7) einen Anschlag bildet mit welcher der Klemmkäfig (5a, 5b, 8) am zweiten Bund (35) ansteht und der Klemmkäfig (5a, 5b, 8) innerhalb der Buchse (2) derart gefasst ist, dass er in seiner Achsrichtung fixiert ist.
  6. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der Klemmkäfig (8) als ein Kunststoffspritzteil ausgeführt ist.
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