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Elektrische mehrpolige Kabel-Steckverbindung Die Erfindung betrifft
eine elektrische mehrpolige Kabel-Steckverbindung für robusten und witterungsgefährdeten
Betrieb, z. B. Eisenbahnbetrieb, mit maschineller Betätigung, insbesondere durch
hydraulischen oder pneumatischen Antrieb.
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Aus der USA.-Patentschrift 2'i36 870 sowie der britischen Patentschrift
921459 ist die Verwendung von Führungsstiften und -buchsen bei mehrpoligen Kabel-Steckverbindungen
bereits bekannt.
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Die genannte USA.-Patentschrift beschreibt auch eine auf je einem
Kontaktstift gleitend verschiebbare, im Auskuppelsinn vorgespannte Muffe. Außerdem
ist zu Reinigungszwecken bei staubigen Betriebsverhältnissen die Anordnung von Schlitzscheibendichtungen
sowie von Gummiring-Lippendichtungen für die Kontaktstifte aus der deutschen Patentschrift
948 428 bekannt. Schließlich ist es aus der deutschen Auslegeschrift 1126 957 bekannt,
einen runden Steckerteil in einem Buchsenteil durch einen Klemmring festzuspannen.
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Bei einer solchen Kabel-Steckverbindung muß man in elektrischer Hinsicht
eine hohe Funktionssicherheit gewährleisten. Außerdem müssen die einzelnen Kontaktglieder
fest in den Aufnahmeelementen verankert sein, damit bei den hohen Druckbeanspruchungen
während der Betätigung keine unerwünschten Kraftmomente und keine Lockerung in der
Halterung auftritt.
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Im Rahmen dieses Anwendungsgebietes liegt die Aufgabe der Erfindung
darin, die Kontaktstifte einerseits in nicht eingestecktem Zustand gegen eine mechanische
Beschädigung zu schützen und andererseits eine möglichst wirksame Reinigung derselben
sicherzustellen.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Kombination der folgenden
Merkmale gelöst: a) an sich bekannte spiegelsymmetrische Anordnung von Kontaktbuchsen
und Kontaktstiften auf beiden gegenüberliegenden Kupplungsseiten, b) Ausbildung
der Kontaktbuchsen nach dem an sich bekannten selbstreinigenden Mehrfachkontakt-Sicherheitsprinzip
mit bei punktförmiger Kontaktgabe unabhängig federnden Kontaktteilen, c) Anordnung
mehrerer verschiedener Isolierstoffkörper für Kontaktbuchsen einerseits und Kontaktstifte
andererseits in einer gemeinsamen Wanne auf jeder Kupplungsseite, d) die Kontaktstifte
umgebende Schraubenfedern, deren unteres Ende sich gegen die Befestigung des Kontaktstiftes
in der Wanne und deren oberes Ende sich gegen den Boden eines schalenförmigen Isolierkörpers
abstützt, der beim Zusammenstecken der Kupplungsteile entgegen der Federkraft in
axialer Richtung bewegbar ist, e) Anordnung an sich bekannter Führungsstifte und
-buchsen, jedoch mit Rastmitteln, f) Anordnung mindestens einer Gummiring-Lippendichtung
für jeden Kontaktstift an dessen Austrittsöffnung im Isolierkörper und in an sich
bekannter Weise mindestens einer Gummi-Schlitzscheibendichtung für jede Kontaktbuchse
vor deren Eintrittsöffnung im Isolierkörper für den zugeordneten Kontaktstift.
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Nach einer Weiterbildung der Neuerung sind die Kontaktstifte in einem
gemeinsamen Kunststoffteil angeordnet, der in dem Isolierkörper gleitbar gelagert
ist.
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Durch die Erfindung erreicht man, daß die Kontaktstifte in nicht eingestecktem
Zustand durch den axial bewegbaren Isolierkörper nahezu vollständig abgedeckt sind,
so daß eine Beschädigung der-Steckerstifte nicht möglich ist. Außerdem stellt der
Isolierkörper einen Schutz gegen Fremdkörper dar und ermöglicht zudem eine einfache
Anordnung einer Lippendichtung für Reinigungszwecke. Die Führungsstifte und -buchsen
halten den Vater- und Mutterteil der Verbindung entgegen der Wirkung der Schraubenfedern
im Bereich der Kontaktstifte zusammen. Die Haltekraft dieser Rastverbindung, d.
h. die Entrastungskraft, muß größer als die Summe der Kräfte der Schraubenfedern
für die Kontaktstifte sein, damit die Steckverbindung bei einem Ausfall des Antriebs,
z. B. wegen Ausbleibens des Druckmittels, in eingekuppeltem Zustand verbleibt. Für
die Trennung der beiden Kupplungshälften durch den maschinellen Antrieb ist nur
die Differenz zwischen der genannten
Entrastungskraft und der Summe
der Federkräfte erforderlich. Die Schraubenfedern stellen ein schnelles Trennen
der Kontaktelemente beim Entkuppeln sicher.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der elektrischen, mehrpoligen
Kabel-Kupplung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigt F i g. 1
eine Draufsicht auf eine Kupplungshälfte, F i g. 2 einen Längsschnitt durch die
Rastvorrichtung, F i g. 3 einen Teillängsschnitt durch den Buchsenteil der Kupplung,
F i g. 4 einen Teillängsschnitt durch den Stiftteil der Kupplung, F i g. 5 einen
Teillängsschnitt durch die Kupplung im eingekuppelten Zustand. ,.
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Gemäß F i g. 1 sind in eine Wanne aus Stahl oder Eisen oder einem
anderen widerstandsfähigen Material zwei Kunststoffkörper 2 und 3 eingesetzt, welche
mit ihren rückwärtigen Enden 2' und 3' (F i g. 4 und 5) durch entsprechende Bodenöffnungen
der Wanne 1 hindurchragen und auf diese Weise in der Wanne auf der Bodenseite festgelegt
sind. Die Wannenöffnung ist durch eine Schablone 4, vorzugsweise aus Stahl, mit
einer untergelegten entsprechenden Gummischablone 5 (F i g. 4) unter Verankerung
der Kunststoffteile 2 und 3 verschlossen und gleichzeitig abgedichtet. Der Verschlüß
erfolgt mittels Bolzen 6 (F i g. 1 und 5). Der Isolierkörper 3. ist mit Kontaktstiften
7 bestückt, während der Isolierkörper 2 mit Kontaktbuchsen bestückt ist, die jedoch
in der Darstellung der F i g. 1 nicht zu sehen sind, da die Öffnungen der Aufnahmen
für die Kontaktbuchsen mit geschlitzten Gummischeiben 8 verschlossen sind. Die Schlitzungen
sind - wie aus F i g. 1 ersichtlich ist - als feine Schnitte ausgeführt, die senkrecht
zueinander gekreuzt sind. Unter jeder Gummischeibe ist noch mindestens eine weitere
entsprechende Gummischeibe zu denken, wobei die Schlitzrichtungen der verschiedenen
Scheiben gegeneinander derart versetzt sind, daß jeweils ein Schnitt unter einer
nicht geschlitzten Gummistelle zu liegen kommt. Hierdurch wird ein Mindestmaß von
Schutz gegen Verschmutzung erreicht.
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Die Anordnung der Kontaktstifte einerseits und der Kontaktbuchsen
andererseits in den beiden Isolierkörpern 3 und 2 ist, wie die F .i g. 1 zeigt,
symmetrisch zueinander. Der entsprechende Gegenkupp-Jungsteil enthält die Kontaktglieder
in hierzu spiegelbildlicher Anordnung, d. h. unter Vertauschung der rechten und
der linken Seite miteinander.
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Um Verwechselungen bei der Montage der Isolierkörper zu vermeiden,
sind die für die Stecker und die für die Buchsen bestimmten etwas unterschiedlich
geformt, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist.
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F i g. 2 zeigt zwei Rastgliederpaare, bestehend aus zwei Raststiften
9 und 9' und zwei ringförmigen Federaufnahmen 10 und 10'. Gemäß F i g. 1 sind diese
Rastglieder am oberen und am unteren Rand der Wanne angeordnet, und zwar wiederum
so, daß von den insgesamt vier Kupplungselementen je zwei zueinander symmetrisch
ausgebildet sind, wobei die in F i g. 1 dargestellte Kupplungsseite auf der linken
Seite zwei Rastringe und auf -der rechten Seite zwei Raststifte aufweist.
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Durch die durchgehend symmetrische Anordnung sowohl der Kontakte als
auch der Rastelemente äuf den beiden Kupplungshälften wird beim Einfahren und beim
Auseinanderfahren der Kupplungshälften mit den auf ihnen fest montierten Rastgliedern
9 und 9' und beim Aus- und Einfahren der in den Kupplungshälften verschiebbar angeordneten
Kontaktstiften 7 relativ zu den in den Kontakthälften fest angeordneten Kontaktbuchsen
eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Kräftespiels erreicht.
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Aus den F i g. 3 und 4 ist die Ausbildung und Anordnung einer Kontaktbuchse
11 und eines Kontakt-Stiftes 7 im nicht eingefahrenen Zustand zu ersehen. Die Kontaktbuchse
11 weist einen starren festen ringförmigen Teil 12 und drei Paare von unabhängig
federnden hülsenartig gebogenen Kontaktlaschen 13 auf, deren scharfkantige. Ränder
insgesamt mindestens sechs punktförmige Berührungsstellen mit dem eingefahrenen
Kontaktstift 7 ergeben können, wobei beim Ein- und Ausfahren des Stiftes eine selbstreinigende
Wirkung der Kontaktstellen -sowohl auf den Federn der Hülse 11 als auch auf den
Kontaktstift 7 eintritt.
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Vor der Kontakthülse 11 sind im Isolierkörper eine Ausnehmung 14 und
eine konische Führung 15 für den Kontaktstift 7 vorgesehen, welche in zwei besonderen
Kunststoff- bzw. Isolierteilen 16 und 17 angeordnet sind, die vorn auf denn Isolierkörper
2 aufgesetzt sind. Die Ausnehmung 14 dient dem Zweck, die Gummiplättchen 8 und 18
beim Einfahren des Stiftes 7 in die Kontakthülse aufzunehmen, wie dies aus F i g.
5 ersichtlich ist, in welcher die beiden Kontaktteile . im eingefahrenen Zustand
dargestellt sind. Beim Zusammenfügen der Kunststoff- bzw. Isolierstoffteile 16 und
2 ist zwischen beide zur besseren Abdichtung. eine Plastikfolie 19 gefügt.
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Der Kontaktstift 7 ist von einer Schraubenfeder 20 umgeben, welche
beim Einfahren des Stiftes in die Hülse zusammengedrückt wird und dadurch einen
in Richtung des Wiederausfahrens wirkenden Gegendruck gegen die Haltewirkung der
Rastfeder 10 erzeugt. Der Stift 7 ist durch eine Gummiring-Lippendichtung 21 nach
außen abgedichtet, in welcher er beim Ein- und Ausfahren gleitet.
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Aus den F i g. 4 und 5 ist zu ersehen, daß jeder Kontaktstift 7 mit
seinem vorderen Ende im Isolierkörper 3 gelagert ist, während sein rückwärtiges
Ende in einem Kunststoffteil 22 sitzt, der sich in dem als Gleitlager dienenden
Teil 3 beim Ein- und Ausfahren der Stifte 7 längs verschieben kann.
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Die Kontaktelemente bestehen aus möglichst korrosionsfestem Material.
Die Stifte bestehen beispiels= weise aus Stahl, insbesondere V2A-Stahl, während
die Kontaktbuchsen aus harter Bronze oder auch aus demselben Material wie die Stifte
bestehen können.
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Im Rahmen der Erfindung sind mannigfache Abwandlungen des beschriebenen
Ausführungsbeispiels möglich.
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Insbesondere kann die Dichtung für die Kontaktstifte auch in der Weise
ausgebildet sein, daß zusätzlich zu der vorgesehenen Gummiring-Lippendichtung oder
statt dessen mindestens eine Labyrinth-Dichtung und/oder Stopfbuchsenpackung vorgesehen
sein kann. An Stelle der für die Kontaktbuchsen-Aufnahmen vorgesehenen Gummi-Schlitzscheiben-Dichtung
oder auch zusätzlich zu dieser könnte eine einfache oder mehrfache Irisblendenanordnung
aus Gummi- und/ oder Kunststoff-Segmenten vorgesehen sein.
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An Stelle und/oder zusätzlich zu den vorgesehenen Schraubenfedern
für die Kontaktstifte könnte auch eine andere, unter Umständen auch auf einem kürzeren
Wege
zur Wirkung kommende Feder-Anordnung vorgesehen sein.
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Außer den erwähnten Materialbeispielen für die Kontaktelemente oder
zusätzlich zu diesen könnte vorgesehen sein, die Kontaktelemente, insbesondere die
Stifte und/oder die Kontaktbuchsen oberflächlich zu härten, beispielsweise durch
Hartverchromung.