DE10230167A1 - Runder elektrischer Verbinder - Google Patents

Abstract

Eine elektrische Verbindungsvorrichtung umfaßt einen Stecker (10) und eine Buchse (11), die jeweils mit einem Gehäuse (12, 19) und mit einem Kontaktstützkörper (13, 22) aus einem elektrisch isolierenden Material versehen sind, die mittels Gewindefeststellschrauben verbunden werden können. Der Kontaktstützkörper (22) der Buchse (11) enthält ein Elastomermaterial, und die Buchsenkontakte (21) des Verbinders (11) sind elastisch dehnbar und in die passenden Aufnahmen (31) des Kontaktstützkörpers (22) hineingedrückt. Außerdem umfassen die Kontaktstützkörper (13, 22) der Buchse und des Steckers (10, 11) gegenüberliegende ringförmige Dichtungsansatzflächen (17', 28), die im verbundenen Zustand der beiden Verbinder (10, 11) gegeneinander drücken können.

Description

• Die Erfindung betrifft das Gebiet der runden elektrischen Verbinder und insbesondere eine elektrische Buchse für Nieder- und/oder Hochspannungs-Verbindungsvorrichtungen, d. h. hauptsächlich zum Anschließen von Magnetventilen, Pumpen, Motoren, Sensoren und dergleichen, die unter mechanisch und elektrisch belasteten Bedingungen arbeiten können.
• Sowohl die Buchse als auch der Stecker können entweder angewinkelt oder gerade sein, da beide mit zwei oder mehr elektrischen Stecker- und Buchsenkontaktelementen versehen sind, die axial miteinander verbunden werden können.
• Elektrische Verbinder der obenerwähnten Art werden auf verschiedenen Gebieten umfassend genutzt, wobei sie allgemein ein Gehäuse enthalten, das Gummi oder einen geeigneten Kunststoff enthält, das über einem Kontaktstützkörper aus Nylon oder aus irgendeinem anderen im wesentlichen starren elektrisch isolierenden Material geformt ist und in dem die Aufnahmen ausgebildet sind, in denen die elektrischen Kontakte untergebracht sind.
• Eine gleitfähige und frei drehbare Hülse eines der beiden Verbinder, die den Kontaktstützkörper außen umgibt, kann in eine Ringmutter des anderen Verbinders geschraubt werden, um beide in einem geeignet verbundenen Zustand zu halten.
• Herkömmliche runde elektrische Verbinder besitzen eine Anzahl von Nachteilen, von denen der wichtigste hauptsächlich in einem ungenügenden Kontaktdruck zwischen den elektrischen Stecker- und Buchsenkontakten der beiden Verbinder besteht, der seinerseits insbesondere bei niedrigen Eingangsstrom- und/oder Spannungswerten zum Auftreten schwerwiegender Schwierigkeiten für die daran angeschlossenen elektrischen Geräte führt.
• Ausgehend von der Tatsache, daß sich die Buchsenkontaktelemente in ihrem Gehäuse spreizen müssen, um die Einführung der Steckerkontaktelemente zu ermöglichen, ist es in herkömmlichen Verbindern äußerst schwierig, den elektrischen Kontakt sicherzustellen; aus diesem Grund muß das Gehäuse so geformt sein, daß es keine Störung mit dem sich radial ausdehnenden Teil des elektrischen Buchsenkontakts erzeugt, so daß dieser bei der Montage leicht aus dem Stützkörper gleiten kann.
• Ein weiteres Problem besteht darin, eine ausreichende Wasserabdichtung zwischen dem Stecker und der Buchse sicherstellen, wenn diese verbunden sind; in dieser Verbindung wird normalerweise eine ringförmige Dichtung in einer geeigneten Aufnahme verwendet, die zwischen die gegenüberliegenden Oberflächen der beiden Verbinder gedrückt werden kann.
• Obgleich die Verwendung ringförmiger Dichtungen eine ausreichende Dichtung schafft, ist es in der Praxis schwierig, um den gesamten Umfang der Verbinder einen gleichförmigen Abdichtdruck sicherzustellen, so daß die Gefahr besteht, daß an den Punkten, an denen die Dichtung verformt wird oder schwächer zusammengedrückt ist, Feuchtigkeit oder Wasser eindringt.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neue und verbesserte elektrische Verbindungsvorrichtung zu schaffen, die einen Stecker und eine Buchse umfaßt, die besonders geeignet sind, die obenerwähnten Probleme zu lösen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
• Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird eine wie obenbeschriebene elektrische Verbindungsvorrichtung geschaffen, die einen höheren Kontaktdruck zwischen dem elektrischen Steckerkontaktelement und dem elektrischen Buchsenkontaktelement der beiden Verbinder liefern kann und somit irgendeine Gefahr fehlerhafter Kontakte beseitigen kann und somit einen zufriedenstellenden elektrischen Kontakt zwischen den beiden Verbindern sicherstellen kann.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eine wie obenbeschriebene elektrische Verbindungsvorrichtung geschaffen, die eine wirksamere Wasserabdichtung sicherstellen kann, und die mit Einrichtungen versehen ist, die ein versehentliches Aufschrauben der beiden Verbindungsringmuttern unter irgendeiner Gebrauchsbedingung der Verbinder verhindern kann.
• Insbesondere schafft die Erfindung eine elektrische Verbindungsvorrichtung, mit:
  einem Stecker und einer Buchse, die beide umfassen:
  ein Gehäuse und einen Kontaktstützkörper aus elektrisch isolierendem Material; wobei
  jeder der beiden Verbinder mit einer axial gleitfähigen Gewindefeststellmutter versehen ist, die gegen ringförmige Ansätze jedes Kontaktstützkörpers geschraubt werden kann;
  dadurch gekennzeichnet, daß
  der Kontaktstützkörper der Buchse ein Elastomermaterial enthält;
  jedes elektrische Kontaktelement der Buchse einen konischen Abschnitt besitzt, der in radialer Richtung elastisch dehnbar ist und in ein Aufnahmeloch des Kontaktstützkörpers in dem Elastomermaterial der Verbindungsvorrichtung hineingedrückt ist; und
  die Kontaktstützkörper der Buchse und des Steckers gegenüberliegende ringförmige Ansatzflächen besitzen, die im verbundenen Zustand der elektrischen Verbindungsvorrichtung dicht gegeneinander gedrückt sein können.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
• Fig. 1 eine Teilwegschnittansicht der beiden miteinander verbundenen Verbinder;
• Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit von Fig. 1;
• Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit des Kontaktstützkörpers der Buchse entlang der Linie 3-3 aus Fig. 4;
• Fig. 4 eine Ansicht längs der Linie 4-4 aus Fig. 3;
• Fig. 5 eine stärker vergrößerte Einzelheit aus Fig. 2; und
• Fig. 6 eine weitere vergrößerte Einzelheit aus Fig. 3.
• Die in Fig. 1 gezeigte Verbindungsvorrichtung umfaßt einen ersten Stecker 10, der beispielsweise angewinkelt ist, und eine Buchse 11, die beispielsweise gerade ist.
• Der Stecker 10 umfaßt seinerseits ein Gehäuse 12 beispielsweise aus Gummi oder aus einem anderen geeigneten Kunststoffmaterial, das über einem Kontaktstützkörper 13 aus einem starren Kunststoffmaterial, beispielsweise aus Nylon, geformt ist; der Körper 13 umfaßt mehrere Kontaktstifte 14, die, wie im folgenden erläutert wird, jeweils axial in ein entsprechendes Buchsenkontaktelement in dem anderen Verbinder 11 eingepaßt werden können.
• Wie deutlicher aus der vergrößerten Ansicht aus Fig. 2 zu sehen ist, ist der Steckerkontakt-Stützkörper 13 mit einem Zylinderschaft 15 zum Verbinden mit dem Gehäuse 12 versehen, der die Aufnahmelöcher zum Einführen der Kontaktstifte 14 enthält.
• Der Kontaktstützkörper 13 geht in eine an seinem vorderen Ende vorgesehene Zylinderwand 16 mit einem ringförmigen Ansatz 17 mit einem Innenrand 17' über.
• Eine mit einem Außengewinde 18' versehene Ringmutter 18 gleitet axial und dreht sich frei auf dem Zylinderabschnitt des Gehäuses 12 und des Kontaktstützkörpers 16.
• Die Buchse 11 umfaßt ihrerseits ein Gehäuse 19 aus Gummi oder aus einem anderen geeigneten Kunststoffmaterial, das über einem Kontaktstützkörper 20 geformt ist, der mit mehreren Buchsenkontaktelementen 21 versehen ist, die in geeignete Aufnahmelöcher eingepaßt sind, um die Kontaktstifte 14 des Steckers 10 aufzunehmen.
• Genauer ist der Kontaktstützkörper 20 der Buchse mit einem Schaft 22 zum Verbinden mit dem Gehäuse 19 des Verbinders versehen; der Schaft 22 geht vorn in einen Zylinderabschnitt 23 über, der in die Zylinderwand 16 des Kontaktstützkörpers 13 des Steckers 10 eingeführt werden kann.
• Der Kontaktstützkörper 20 der Buchse 11 ist seinerseits mit einer Ringmutter 24 versehen, die ein Innengewinde 25 besitzt, das mit dem Außengewinde 18' der Ringmutter 18 verbunden werden kann.
• Außerdem umfaßt die Ringmutter 24 an ihrem hinteren Ende einen nach innen abgekanteten Rand 26, der mit einem ringförmigen Ansatz 27 des Kontaktstützkörpers 20 zwischen dem hinteren Schaft 22 und dem vorderen Zylinderabschnitt 23 in Kontakt gelangen kann.
• Wie in Fig. 3 und in der vergrößerten Einzelheit aus Fig. 5 zu sehen ist, ist der Ansatz 27 des Buchsen-Kontaktstützkörpers mittels einer geneigten Oberfläche 28, die mit der Längsachse des Verbinders beispielsweise einen Winkel von 45° bildet, an den Zylinderabschnitt 23 angepaßt; die Oberfläche 28 kann mit einer gegenüberliegenden Oberfläche der Zylinderwand 16 des Kontaktstützkörpers 13 des Steckers, die beispielsweise die Innenecke 17' am vorderen Ende des ringförmigen Ansatzes 17 enthält, in Kontakt gebracht werden und mit dieser eine Dichtung bilden.
• In dieser erfindungsgemäßen Verbindung enthält der Kontaktstützkörper 20 ein elastisch dehnbares Elastomermaterial, das einen hohen Abdichtdruck liefert, wenn die Ecke 17' des Ansatzes 17 während des Verschraubens der Ringmuttern 18 und 24 der beiden Verbinder mit der geneigten Oberfläche 28 des Buchsenkontakt-Stützkörpers 22 in Kontakt gelangt und auf diese drückt.
• Wegen dieser und weiterer Merkmale der Erfindung ist es somit wesentlich, daß der gesamte Buchsenkontakt-Stützkörper aus einem Elastomermaterial hergestellt ist, das sowohl für die Anpassung und radiale Ausdehnung der Buchsenkontakte 21 wie im weiteren erläutert als auch für die erforderliche Wasserabdichtung, wenn die beiden Verbinder miteinander verbunden sind, elastisch denkbar ist.
• Für den Buchsenkontakt-Stützkörper 20 kann irgendein Kunststoffmaterial mit geeigneten Elastomereigenschaften verwendet werden; beispielsweise können ein thermoplastischer Polyurethan-Elastomer (PUR-Elastomer) wie etwa ein Thermoplastmaterial auf Polyester-Polycaprolacton-Grundlage oder eine Verbindung von Diphenylmethan-Diisocyanat (MDI) und einem Polyester oder einem Polyol auf Polyestergrundlage verwendet werden.
• Ausgezeichnete Ergebnisse wurden mit einem Polyurethan-Elastomermaterial mit einer Shore-Härte im Bereich von 92A bis 96A und mit einem Elastizitätsmodul von 8,2 bis 8,6 MPa bei einem Dehnungsäquivalent bis zu 50% erhalten.
• Da die Ringmutter 18 des Steckers beim Anziehen gegen den Ansatz 17 der Ringmutter 16 des Körpers drückt, der die festen Kontakte abstützt, während die Ringmutter 24 mit ihrem Rand 26 gegen die Gegenseite des Ansatzes 27 des Stützkörpers 20 für die Buchsenkontakte drückt, der aus dem elastisch dehnbaren Elastomermaterial hergestellt ist, kann offensichtlich durch stärkeres oder schwächeres Anziehen der beiden Ringmuttern 18 und 24 der Kontaktdruck zwischen den Abdichtflächen 17' und 28 geändert werden und dadurch über den gesamten Umfangsflächen der beiden Verbinder ein gleichmäßiger Druck erhalten werden.
• Außerdem übt das elastische Verhalten des Körpers 20 aus dem Elastomermaterial, der die Buchsenkontakte abstützt, eine ausreichende Axialkraft auf die Gewinde 19 und 25 der beiden Ringmuttern aus, die verhindert, daß sie versehentlich aufgeschraubt werden.
• Wie in Fig. 3 der beigefügten Zeichnung deutlicher zu sehen ist, ist der Buchsenkontakt-Stützkörper 20 für jeden Kontakt 21 gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung mit einer Aufnahme versehen, die ein Durchgangsloch enthält, das einen hinteren Zylinderabschnitt 30 und einen konischen Zwischenabschnitt 31, der in einen vorderen Zylinderabschnitt 32 mit kleinerem Durchmesser übergeht, umfaßt, um das Einführen oder Hineindrücken eines Kontaktstifts des Steckers zu ermöglichen.
• Jeder Buchsenkontakt 21 ist seinerseits mit einem hinteren Abschnitt 33 versehen, an den ein elektrischer Leiter angeklemmt werden kann, der teilweise aus dem hinteren Abschnitt 30 des Gehäuselochs vorsteht, während er außerdem einen konischen vorderen Abschnitt 34 umfaßt, der an die innere Neigung des Zwischenabschnitts 31 des Gehäuselochs angepaßt ist.
• Der vordere Abschnitt 34 jedes Buchsenkontakts ist durch einen Längsschlitz 35 in radialer Richtung elastisch dehnbar und endet an seinem vorderen Ende mit einem getrennten Abschnitt 36, der mit einem gewissen Grad von Eingriff in das vordere Ende des konischen Lochs 31 eingreifen oder hineingedrückt werden kann und dabei gegen einen inneren ringförmigen Ansatz 37 drückt.
• Auf diese Weise werden verschiedene wesentliche Vorteile erhalten, wobei der erste darin besteht, daß dank der Elastizität des Elastomermaterials, mit dem der Kontaktstützkörper 20 der Buchse hergestellt ist, beim Einführen eines Steckerkontaktstifts 14 ein leichtes elastisches Spreizen am vorderen Ende 34 des Buchsenkontaktelements 34 ermöglicht wird.
• Da jeder Buchsenkontakt 21 mit leichtem Druck in seine jeweilige Gehäuseaufnahme in dem Kontaktstützkörper 20 eingeführt ist und da letzterer elastisch ist, kann außerdem der weitere Vorteil erreicht werden, daß der Kontakt 21, nachdem er während der Montage des Verbinders und dem Formen des Außengehäuses in sein Gehäuse eingeführt oder hineingedrückt worden ist, fest gehalten wird, und kann außerdem der Vorteil erhalten werden, daß die Elastizität des Kontaktstützkörpers selbst genutzt wird, um die Ermüdungsbelastung, der die Buchsenkontakte während des Gebrauchs normalerweise unterliegen, zu verringern.
• Wie in der Einzelheit in Fig. 6 gezeigt ist, kann jedes Loch, das die Buchsenkontakte 21 aufnimmt, im hinteren Abschnitt 30 mit einer Arretierung 38 versehen sein, die wegen der Elastizität des Materials in einen Schlitz 39 an einem Rand des hinteren Abschnitts 33 einrasten kann, an den ein elektrischer Leiter angeklemmt werden kann, wodurch unabhängig von der Stärke des Hineindrückens des Kontakts selbst in das Elastomermaterial des Kontaktstützkörpers verhindert wird, daß der Buchsenkontakt 21 während der Montage versehentlich aus seinem Gehäuse gleitet.
• Anhand der beigefügten Zeichnung ist klar, daß eine elektrische Verbindungseinrichtung mit einem Stecker und einer Buchse geschaffen wird, bei der der Buchsenverbinder dadurch gekennzeichnet ist, daß er einen Kontaktstützkörper aus Elastomermaterial umfaßt und Einrichtungen zum Halten jedes Buchsenkontaktelements umfaßt, die die Elastizität des Elastomermaterials selbst nutzen, um zu verhindern, daß das Buchsenkontaktelement während der Montage des Verbinders versehentlich herausgleitet, und um eine radiale Ausdehnung dieses Buchsenkontaktelements zu ermöglichen, um für beide Verbinder gute Kontaktbedingungen zu schaffen.
• Selbstverständlich dienen aber die Beschreibung und die beigefügte Zeichnung lediglich als Beispiel zur Erläuterung der Erfindung, wobei weitere Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims (8)

1. Elektrische Verbindungsvorrichtung, mit:
einem Stecker (10) und einer Buchse (11), die jeweils ein Gehäuse (12, 19) und einen Kontaktstützkörper (13, 22) aus elektrisch isolierendem Material umfassen; wobei
jeder der beiden Verbinder (10, 11) mit einer axial gleitfähigen Gewindefeststellmutter (18, 24) versehen ist, die gegen ringförmige Ansätze (17, 27) jedes Kontaktstützkörpers (13, 22) geschraubt werden kann,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kontaktstützkörper (22) der Buchse (11) ein Elastomermaterial enthält;
jedes elektrische Kontaktelement (34) der Buchse (11) einen konischen Abschnitt besitzt, der in radialer Richtung elastisch dehnbar ist und in ein Gehäuseloch (31) des Elastomerkörpers (22) der Buchse (11) hineingedrückt ist; und
die Kontaktstützkörper (16, 22) der Buchse und des Steckers (11, 12) gegenüberliegende ringförmige Ansatzflächen (17', 28) besitzen, die im verbundenen Zustand beider Verbinder (10, 11) der elektrischen Verbindungsvorrichtung dicht in Kontakt zueinander gedrückt sein können.

2. Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Buchsenkontaktelement (34) einen getrennten vorderen Abschnitt (36) enthält, der gegen einen Ansatz am vorderen Ende des Gehäuselochs (31) drückt.

3. Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstützkörper (22) der Buchse (11) und die Buchsenkontaktelemente (34) entsprechend jedem Gehäuseloch für die Kontaktelemente (34) mit Rasteingriffseinrichtungen (38, 39) versehen sind.

4. Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasteingriffseinrichtungen (38, 39) am hinteren Abschnitt des Buchsenkontakts (34) und des jeweiligen Gehäuselochs (31) vorgesehen sind.

5. Elektrische Verbindungsvorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtflächen eine ringförmige Abdichtfläche (28) an einem Ansatz (27) des Buchsenkontakt-Stützkörpers (22) umfassen, wobei die Abdichtfläche (28) in bezug auf eine Längsachse dieses Kontaktstützkörpers (22) geneigt ist und eine Abdichtfläche an dem Kontaktstützkörper (16) des Steckers (12) an ihrem vorderen Ende eine ringförmige Ecke (17) enthält.

6. Elektrische Verbindungsvorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomermaterial des Kontaktstützkörpers (22) der Buchse (11) thermoplastisches Polyurethan ist.

7. Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomermaterial des Kontaktstützkörpers (22) des Buchsenverbinders (11) einen Shore-Härtegrad von 92A bis 96A besitzt.

8. Elektrische Verbindungsvorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker und die Buchse (10, 11) rund sind.