DE10230167B4

DE10230167B4 - elektrische Verbindungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10230167B4
Application number: DE10230167A
Authority: DE
Inventors: Roberto Pogliani
Original assignee: Shield SRL
Current assignee: Shield SRL
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2022-07-05
Also published as: ITMI20011427A0; DE10230167A1; ITMI20011427A1; US20030017734A1; US6702601B2

Abstract

Elektrische Verbindungsvorrichtung, mit:
einem Stecker (10) und einer Buchse (11),
wobei die Buchse (11) ein Gehäuse (19) und einen Kontaktstützkörper (20) aus elektrisch isolierendem Material aufweist und mit einer axial gleitfähigen Gewindefeststellmutter (24) versehen ist, die durch einen ringförmigen Ansatz (27) am Kontaktstützkörper (20) gehalten wird,
wobei der Stecker (10) ebenfalls ein Gehäuse (12) und einen Kontaktstützkörper (13) aus elektrisch isolierendem Material aufweist und mit einer axial gleitfähigen Gewindefeststellmutter (18) versehen ist, die durch einen ringförmigen Ansatz (17) am Kontaktstützkörper (13) gehalten wird,
wobei der Kontaktstützkörper (13) des Steckers (10) eine Zylinderwand (16) aufweist, in der die Buchse (11) bei Verbinden eingeführt wird,
wobei beim Verbinden von Stecker (10) und Buchse (11) die jeweilige Gewindefeststellmutter (18, 24) an den jeweiligen ringförmigen Ansatz (17, 27) drückt,
wobei der Kontaktstützkörper (20) der Buchse (11) aus Elastomermaterial besteht,
und wobei der Kontaktstützkörper (20) der Buchse...

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der elektrischen Verbindungsvorrichtungen 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.
Die DE 196 13 228 offenbart eine wasserdichte, mit einer hoch gedämpften und stabilen Abschirmung versehene, elektrische Steckverbindung.
Eine elektrische Steckverbindung ist auch in der US 4,758,174 offenbart. Die Steckverbindung besteht aus zwei gegenüberliegenden Steckerhälften, wobei jede Steckerhälfte ein steifes Außengehäuse und einteilige elastomerische Einsatzteile umfasst.
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 oben erwähnten 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 gemäß Anspruch 1.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
1 eine Teilwegschnittansicht der beiden miteinander verbundenen Verbinder;
2 eine vergrößerte Einzelheit von 1;
3 eine vergrößerte Einzelheit des Kontaktstützkörpers der Buchse entlang der Linie 3-3 aus 4;
4 eine Ansicht längs der Linie 4-4 aus 3;
5 eine stärker vergrößerte Einzelheit aus 2; und
6 eine weitere vergrößerte Einzelheit aus 3.
Die in 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 12 umfasst mehrere Kontaktstifte 14, die, wie im folgenden erläutert wird, jeweils axial in ein entsprechendes Buchsenkontaktelement im Stecker 11 eingepasst werden können.
Wie deutlicher aus der vergrößerten Ansicht aus 2 zu sehen ist, ist der Kontaktstützkörper 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 einem Zylinderabschnitt des Gehäuses 12 und des Kontaktstützkörpers 13.
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 3 und in der vergrößerten Einzelheit aus 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 diesen 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 ein Polyester oder einem Polyol auf Polyestergrundlage verwendet werden.
Ausgezeichnete Ergebnisse wurden mit einem Polyurethan-Elastomermaterial mit einer Shore-Härte im Bereich von 92 A bis 96 A 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 Zylinderwand 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 18' und 25 der beiden Ringmuttern aus, die verhindert, dass sie versehentlich aufgeschraubt werden.
Wie in 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 einem 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 eingeklemmt 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, de 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 dann 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 36 des Buchsenkontaktelements 21 ermöglicht wird.
Da jeder Buchsenkontakt 21 mit leichtem Druck in seine jeweilige Gehäuseaufnahme in den 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, und die Ermüdungsbelastung, der die Buchsenkontakte während des Gebrauchs normalerweise unterliegen, zu verringern.
Wie in der Einzelheit in 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 eine 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

Elektrische Verbindungsvorrichtung, mit: einem Stecker (10) und einer Buchse (11), wobei die Buchse (11) ein Gehäuse (19) und einen Kontaktstützkörper (20) aus elektrisch isolierendem Material aufweist und mit einer axial gleitfähigen Gewindefeststellmutter (24) versehen ist, die durch einen ringförmigen Ansatz (27) am Kontaktstützkörper (20) gehalten wird, wobei der Stecker (10) ebenfalls ein Gehäuse (12) und einen Kontaktstützkörper (13) aus elektrisch isolierendem Material aufweist und mit einer axial gleitfähigen Gewindefeststellmutter (18) versehen ist, die durch einen ringförmigen Ansatz (17) am Kontaktstützkörper (13) gehalten wird, wobei der Kontaktstützkörper (13) des Steckers (10) eine Zylinderwand (16) aufweist, in der die Buchse (11) bei Verbinden eingeführt wird, wobei beim Verbinden von Stecker (10) und Buchse (11) die jeweilige Gewindefeststellmutter (18, 24) an den jeweiligen ringförmigen Ansatz (17, 27) drückt, wobei der Kontaktstützkörper (20) der Buchse (11) aus Elastomermaterial besteht, und wobei der Kontaktstützkörper (20) der Buchse (11) mehrere elektrische Buchsenkontaktelemente (21) aufweist, die in Gehäuselöcher des Kontaktstützkörper (20) der Buchse (11) hineingedrückt sind und die einen konischen Abschnitt (34) besitzen, der in radialer Richtung elastisch dehnbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstützkörper (13, 20) von Buchse (11) und Stecker (10) jeweils eine ringförmige Ansatzfläche (17', 28) besitzen, die sich gegenüberliegen und an den jeweiligen ringförmigen Ansätzen (17, 27) von Buchse (11) und Stecker (10) ausgebildet sind, wobei der ringförmige Ansatz (17) des Steckers (10) an einem in Steckrichtung des Steckers (10) vorderen Ende der Zylinderwand (16) des Kontaktstützkörpers (13) ausgebildet ist, und die ringförmige Ansatzfläche (28) der Buchse (11) in Bezug auf eine Längsachse des Kontaktstützkörpers (20) der Buchse (11) geneigt ist und die ringförmige Ansatzfläche (17') des Steckers (10) in Bezug auf eine Längsachse des Kontaktstützkörpers (13) des Steckers (10) senkrecht steht und mit einer parallel zur Längsachse des Kontaktstützkörpers (13) verlaufenden Innenseite der Zylinderwand (16) eine Ecke bildet, wobei im verbundenen Zustand von Buchse (11) und Steckers (10) die Ecke im direkten Kontakt auf die gegenüberliegende geneigte ringförmige Ansatzfläche (17') drückt.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Buchsenkontaktelement (21) einen getrennten vorderen Abschnitt (36) enthält, der gegen einen Ansatz (37) am vorderen Ende des Gehäuselochs drückt.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstützkörper (20) der Buchse (11) und die Buchsenkontaktelemente (21) entsprechend jedem Gehäuseloch für die Kontaktelemente (21) mit Rasteingriffseinrichtungen (38, 39) versehen sind.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteingriffseinrichtungen (38, 39) am hinteren Abschnitt des Buchsenkontakts (33) und des jeweiligen Gehäuselochs (30) vorgesehen sind.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial des Kontaktstützkörpers (20) der Buchse (11) thermoplastisches Polyurethan ist.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial des Kontaktstützkörpers (20) der Buchse (11) einen Shore-Härtegrad von 92 A bis 96 A besitzt.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (10) und die Buchse (11) rund sind.