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Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder, insbesondere
Rundsteckverbinder, mit zwei ineinander steckbaren Komponenten,
wobei jede der Komponenten ein Gehäuse mit einem mindestens
einen elektrischen Kontakt umfassenden Einsatz aufweist.
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Gattungsbildende
Steckverbinder, insbesondere auch sogenannte Rundsteckverbinder,
sind hinlänglich aus der Praxis bekannt, nämlich
in den unterschiedlichsten Ausführungsformen. Lediglich
beispielhaft sei dazu auf die
DE 100 21 377 A1 verwiesen.
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Der
hier in Rede stehende elektrische Steckverbinder kann unterschiedlichst
konstruiert und konzipiert sein. So kann es sich dabei beispielsweise
um Kupplungsteile und Flanschteile in Form ineinander steckbarer
Komponenten handeln, wobei es durchaus möglich ist, dass
eine der beiden Komponenten einem Gehäuse oder einer Steckerleiste
zugeordnet ist. Üblicherweise werden die Komponenten elektrischer
Steckverbinder, beispielsweise Kupplungs- und Flanschteile, durch
manuell aufsteckbare Schutzkappen bzw. Klappdeckel abgedichtet,
wenn sie außer Eingriff sind.
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Außerdem
ist es bei herkömmlichen Steckverbindern üblich,
diese mit erheblichem konstruktivem Aufwand herzustellen, nämlich
dahingehend, dass jede Komponente für sich gesehen, d.
h. individuell, gefertigt wird. Eine universelle Verwendbarkeit der
die jeweilige Komponente definierenden Bauelemente, so beispielsweise
des funktionalen Einsatzes, ist nicht möglich.
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Letztendlich
sind die aus der Praxis bekannten Steckverbinder und deren Komponenten
auf die jeweilige Applikation zugeschnitten, so dass immer nur eine
konkrete Anwendung der Steckverbinder realisiert ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen
Steckverbinder der gattungsbildenden Art, insbesondere einen Rundsteckverbinder,
derart auszugestalten und weiterzubilden, dass jede der beiden Komponenten
ein hohes Maß an Betriebssicherheit aufweist, wobei sich
die Komponenten je nach Bedarf modular aufbauen bzw. gestalten lassen.
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Die
voranstehende Aufgabe ist durch die Merkmale des Schutzanspruchs
1 gelöst. Danach ist der gattungsbildende elektrische Steckverbinder,
insbesondere Rundsteckverbinder, derart ausgestaltet und weitergebildet,
dass der Einsatz ggf. über einen Adapter in das Gehäuse
integriert ist und dass beide Komponenten der Schnittstelle Abdeck-
und Abdichtmittel aufweisen, die beim Trennen der Komponenten den
jeweiligen Einsatz nach außen abdecken und ggf. abdichten.
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Erfindungsgemäß ist
erkannt worden, dass der die Funktion vorgebende Einsatz ggf. über
einen Adapter in das Gehäuse integriert ist, wobei die
beiden Komponenten besondere Abdichtmittel aufweisen, die beim Trennen
der Komponenten den jeweiligen Einsatz nach außen abdecken
und ggf. abdichten. So bewirkt die eine Komponente gegenüber
der anderen Komponente die Aktivierung des jeweiligen Abdichtmittels
dahingehend, dass die Abdichtmittel beim Trennen der Komponenten
in ihre Arbeitstellung gelangen, nämlich den Einsatz bzw.
die elektrischen Kontakte des Einsatzes nach außen abdecken und
erforderlichenfalls auch abdichten. Erfindungsgemäß bedingt
somit die Anwesenheit oder Abwesenheit der einen Komponente die
Funktion des Abdichtmittels der jeweils anderen Komponente und umgekehrt.
Im zusammengesteckten Zustand sind die beiderseitigen Abdichtmittel
deaktiviert. Dafür ist die äußere Gehäuseabdeckung
bzw. Gehäuseabdichtung aktiviert. Wenn die Komponenten
außer Eingriff gebracht werden, werden die Abdichtmittel
in Bezug auf ihre abdeckende bzw. abdichtende Funktion aktiviert,
so dass gleichzeitig beide Komponenten hinreichend gut gegen äußere
Einflüsse abgesichert sind.
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Die
Einsätze sind in ganz besonders vorteilhafter Weise ortsfest
in den Gehäusen der Komponenten angeordnet. Dies bedeutet
insbesondere in Bezug auf eine Verkabelung der Einsätze,
dass sich der Einsatz stets ortsfest im Gehäuse befindet,
nämlich keinerlei Bewegung unterliegt. Vorteilhaft ist
es, das keinerlei bewegliche Teile der Abdeckung/Abdichtung in den
Kabelraum hineinragen. Ein Kabelbruch innerhalb des Gehäuses
aufgrund zahlreicher Bewegungszyklen ist somit wirksam vermieden.
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Die
Abdichtmittel können dem Adapter und/oder dem Einsatz innerhalb
des Gehäuses zugeordnet sein. Im Konkreten ist es denkbar,
dass die Abdichtmittel in den Einsatz integriert sind bzw. im Außenbereich
des Einsatzes angeordnet sind. So können die Abdichtmittel
zwischen dem Adapter bzw. Gehäuseteil und dem Einsatz angeordnet
sein und dort entsprechend wirken.
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In
ganz besonders vorteilhafter Weise werden beim Ineinanderstecken
der Komponenten die Abdichtmittel im Gehäuse gegen elastische
Mittel, beispielsweise gegen Federkraft, verschoben. Dabei gelangen
die Einsätze mit ihren Kontakten übereinander,
wodurch ein elektrischer Kontakt hergestellt wird. Eine fakultativ
vorhersehbare mechanische Kodierung sorgt dafür, dass die
beiden Komponenten mit definierter Position ineinander steckbar
sind.
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Im
Konkreten kann die eine Komponente als Kupplungsteil und die andere
Komponente als Flanschteil ausgeführt sein, wobei das Kupplungsteil in
das Flanschteil einsteckbar ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn
das Kupplungsteil und das Flanschteil vorzugsweise über
deren Adapter (der nicht zwingend erforderlich ist) eine Verrastung,
Sicherung oder dgl. definieren, wonach die Komponenten im zusammengesteckten
Zustand aneinander arretiert bzw. ineinander gehalten sind. Ein
unbeabsichtigtes Lösen der Komponenten voneinander ist
damit wirksam vermieden.
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In
konstruktiver Hinsicht ist es von ganz besonderem Vorteil, wenn
das Kupplungsteil eine gegen ein elastisches Mittel, beispielsweise
gegen Federkraft, verschiebbare, den Einsatz zumindest teilweise
umgebende Schutzhülse umfasst, die im entkoppelten Zustand
die elektrischen Kontakte des Einsatzes ab-/überdeckt und
durch Einstecken der anderen Komponente, nämlich des Flanschteils,
in eine die elektrischen Kontakte freigebende hintere Position verschiebbar
ist. Die Schutzhülse dient somit zum Ab-/Überdecken
der seitlich in Längsrichtung ausgebildeten elektrischen
Kontakte, wobei die Schutzhülse diese elektrischen Kontakte
nur dann freigibt, wenn sie aufgrund des eingesteckten Flanschteils
in ihre hintere, die elektrischen Kontakte freigebende Position
verschoben worden ist. Nur dann sind die elektrischen Kontakte des
Einsatzes des Kupplungsteils zur Kontaktierung freigegeben.
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Außerdem
ist es von Vorteil, wenn die Schutzhülse und/oder der Adapter
bzw. der Einsatz des Kupplungsteils weitere Dichtelemente zur radialen
Abdichtung im Sinne eines Feuchteschutzes aufweist. Die weiteren
Dichtelemente wirken im entkoppelten Zustand der Komponenten.
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In
Bezug auf das Flanschteil ist eine ähnliche Vorkehrung
getroffen, ist nämlich innerhalb des Einsatzes ein gegen
elastische Mittel, beispielsweise Federkraft, verschiebbarer Schutzbolzen
vorgesehen, der im entkoppelten Zustand der Komponenten den Zugriff
auf die elektrischen Kontakte des Einsatzes des Flanschteils sperrt.
So ist sowohl eine mechanische Schutzfunktion als auch eine Abdichtfunktion
realisiert.
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Durch
Einstecken des Flanschteils in das Kupplungsteil drückt
der Einsatz des Kupplungsteils gegen den federkraftbeaufschlagten
Schutzbolzen des Flanschteils und drückt diesen dabei in
eine die elektrischen Kontakte des Flanschteils freigebende hintere
Position in dem Flanschteil. Entsprechend wird der Schutzbolzen
verschoben, nämlich solange, bis die im Innern des Flanschteils
ausgebildeten elektrischen Kontakte komplett zur Kontaktierung durch die
entsprechenden elektrischen Kontakte des Kupplungsteils freigegeben
sind.
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Auch
der Schutzbolzen und/oder der Adapter bzw. der Einsatz umfasst (umfassen)
weitere Dichtelemente zur radialen Abdichtung im Sinne eines Feuchteschutzes.
Diese Dichtelemente wirken im entkoppelten Zustand der Komponenten.
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Voranstehende
Ausführungen machen deutlich, dass die beiden Komponenten
des elektrischen Steckverbinders, beispielsweise das Kupplungsteil und
das Flanschteil, derart gegeneinander bzw. aufeinander wirken, dass
sie beim Zusammenstecken die Abdichtmittel in ihre die elektrischen
Kontakte freigebende Position verschieben. Werden dagegen die Komponenten
außer Eingriff gebracht, gelangen beidseits die Abdichtmittel
aufgrund ihrer Federkraftbeaufschlagung in ihre die elektrischen
Kontakte abdeckende bzw. überdeckende Position.
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In
Bezug auf die Abdichtmittel sei noch einmal hervorgehoben, dass
diese durch einen Federkörper, vorzugsweise über
eine Spiralfeder, in ihre die elektrischen Kontakte abdeckende Position
gedrückt werden. Entsprechend werden die Abdichtmittel
durch die jeweils andere Komponente in ihre die elektrischen Kontakte
freigebenden Position verbracht.
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Die
ggf. vorgesehenen weiteren Dichtelemente wirken zwischen dem jeweiligen
Einsatz und dem Adapter oder dem Gehäuse. Sie kommen dann zum
abdichtenden Einsatz, wenn die Abdichtmittel die elektrischen Kontakte
abdecken bzw. überdecken. Somit ist auch deren Wirkung
durch die Federkraft begünstigt.
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Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden
Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden.
Dazu ist einerseits auf die dem Schutzanspruch 1 nachgeordneten
Schutzansprüchen und andererseits auf die nachfolgende
Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der
Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
In der Zeichnung zeigen
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1 in
einer schematischen Ansicht, geschnitten, ein erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinders
am Beispiels eines Kupplungsteils und eines Flanschteils,
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2 in
einer perspektivischen Ansicht den Gegenstand aus 1 von
der Seite des Flanschteils her gesehen,
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3 in
einer schematischen Ansicht, teilweise geschnitten, den Gegenstand
aus den 1 und 2, teilweise
geschnitten, im zusammengesteckten Zustand mit deaktivierten Abdichtmitteln
im Kontaktbereich; die Schnittstelle ist über ein Gehäusedichelement
abgedichtet, wobei dieses Element auch die Rückstellkraft
des Bajonettverschlusses generiert,
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4 in
einer perspektivischen Ansicht, teilweise geschnitten, den Gegenstand
aus 3,
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5 in
einer schematischen Ansicht den modular verwendbaren Einsatz des
Flanschteils aus den 1 bis 4,
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6 in
einer schematischen Ansicht den modular verwendbaren Einsatz des
Kupplungsteils aus den 1 bis 4,
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7 in
einer schematischen Ansicht den Gegenstand aus 6,
ohne Schutzhülse, jedoch mit eingezogenen Kontaktstiften,
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8 in
einer schematischen Ansicht, teilweise geschnitten und weggebrochen,
das Kupplungsteil aus den 1 bis 4 mit
einem zum Verriegeln dienenden Bajonettring, wobei der Adapter zur
Aufnahme des in der Figur nicht gezeigten Einsatzes erkennbar ist,
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9 in
einer schematischen Ansicht, teilweise geschnitten, ein zweites
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Steckverbinders am Beispiel eines Kupplungsteils und eines Flanschteils
mit Bajonett-Adapter und zusätzlichen Dichtelementen zum
Feuchteschutz, wobei die Komponenten außer Eingriff sind,
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10 in
einer schematischen Ansicht, teilweise geschnitten, ein weiteres
Ausführungsbeispiel eines Kupplungsteils mit besonderen
Dichtelementen zum Feuchteschutz, bzw. zur Minimierung der Verschlusskräfte,
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11 in
einer schematischen Ansicht, teilweise geschnitten, ein weiteres
Ausführungsbeispiel eines Kupplungsteils mit besonderen
Dichtelementen zum Feuchteschutz, bzw. zur Minimierung der Verschlusskräfte,
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12 in
einer schematischen Ansicht, teilweise geschnitten, ein weiteres
Ausführungsbeispiel eines Kupplungsteils mit besonderen
Dichtelementen zum Feuchteschutz und mit Bremsnopppen zum Realisieren
einer geschwindigkeitsunabhängigen Abdichtung der Kontakte
mittels Schutzhülse, und
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13 in
einer schematischen Ansicht, teilweise geschnitten, den Gegenstand
aus 12, gekoppelt mit einem dazu passenden Flanschteil.
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Der
grundsätzliche Aufbau eines erfindungsgemäßen
elektrischen Steckverbinders ergibt sich aus dem allgemeinen Teil
der Beschreibung. Die 1 bis 13 zeigen
konkrete Ausführungsbeispiele mit weiteren konkreten Merkmalen.
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1 zeigt
in einer schematischen Ansicht, teilweise geschnitten und weggebrochen,
ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
elektrischen Steckverbinders, nämlich einen Rundsteckverbinder.
Im Konkreten sind die beiden ineinander zu steckenden Komponenten
als Kupplungsteil 1 und als Flanschteil 2 ausgeführt.
Die Komponenten bzw. das Kupplungsteil 1 und das Flanschteil 2 sind
ineinander steckbar, wobei jede der Komponenten ein Gehäuse 3, 4 umfasst.
In dem Gehäuse ist jeweils ein Einsatz 5, 6 vorgesehen,
wobei jeder Einsatz 5, 6 mindestens einen elektrischen
Kontakt 7a, 7b umfasst.
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Bei
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in
erfindungsgemäßer Weise sowohl der Einsatz 5 des
Kupplungsteils 1 als auch der Einsatz 6 des Flanschteils 2 über
einen Adapter 8, 4 in das Gehäuse 3, 4 integriert.
An dieser Stelle sein angemerkt, dass das Gehäuse die Funktion
des Adapters übernehmen kann. Das mit Bezugszeichen 9 gekennzeichnete
Teil gehört zum Einsatz.
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Des
Weiteren weisen beide Komponenten 1, 2 besondere
Abdichtmittel 10, 11 auf, die beim Trennen der
Komponenten 1, 2 den jeweiligen Einsatz 5, 6 nach
außen abdecken und – entsprechend ihrer konkreten
Ausgestaltung – auch abdichten.
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1 zeigt
weiter deutlich, dass die Einsätze 5, 6 ortsfest
in den jeweiligen Gehäusen 3, 4 der Komponenten 1, 2 angeordnet
sind. Außerdem sind die Abdichtmittel 10, 11 dem
jeweiligen Einsatz 5, 6 zugeordnet und wirken
im Falle des Kupplungsteils 1 zwischen dem Einsatz 5 und
dem Adapter 8, sowie dem Kontaktkörper 16,
und im Falle des Flanschteils 2 innerhalb des Einsatzes 6 und
Abdichtmittels.
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1 zeigt
deutlich, dass die Abdichtmittel 10, 11 federkraftbeaufschlagt
sind, nämlich durch jeweils eine Spiralfeder 12, 13 in
eine die elektrischen Kontakte 7 abdeckende Position gedrückt
sind. Die 1 und 2 zeigen
dies gemeinsam.
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Gemäß den
Darstellungen in den 3 und 4 ist erkennbar,
dass beim Ineinanderstecken der Komponenten 1, 2 die
Abdichtmittel 10, 11 im Gehäuse 3, 4 verschoben werden,
so dass die Einsätze 5, 6 mit ihren elektrischen
Kontakten 7a, 7b übereinander geschoben
werden, wie dies bei dem in den 3 und 4 gezeigten
Zustand der Fall ist.
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An
dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass sich die Erfindung grundsätzlich
auf eine elektrische Schnittstelle bezieht, die als Steckverbinder
zu bezeichnen ist. Beim Öffnen der Schnittstelle werden die
elektrischen Kontakte 7 der beiden Komponenten 1, 2,
hier am Beispiel eines Kupplungsteils 1 und eines Flanschteils 2,
aufgrund ihres konstruktiven Aufbaus selbsttätigt, d. h.
automatisch abgedichtet, ohne dass dabei eine manuelle Betätigung
der beiden Komponenten 1, 2 erforderlich ist.
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Der
konstruktive – modulare – Aufbau des erfindungsgemäßen
Steckverbinders ist derart ausgelegt, dass die komplette Abdeckungs-/Dichtungsfunktion
wie auch die eigentliche elektrische Funktion in die jeweiligen
Einsätze 5, 6 verlagert ist. Mit Hilfe des
Adapters 8, 9, der in vorteilhafter Weise mit
einer maßlich standardisierten Einsatz-Kammer ausgestattet
ist, werden die erforderlichen Feder- bzw. Stift-Einsätze
spezifisch auf die jeweils gewünschte Applikation angepasst.
So ist das erfindungsgemäße Konzept derart ausgestaltet,
dass die Einsätze 5, 6 über
den Adapter 8, 9 in das jeweilige Gehäuse 3, 4 einsetzbar
bzw. einfügbar sind.
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Zur
Anwendung eines jeweiligen Einsatzes 5, 6 für
eine andere Applikation wird ein entsprechend angepasster Adapter
benötigt, um nämlich den universellen Einsatz
einer anderen Komponente realisieren zu können. Dadurch
sind unterschiedlichste Anwendungen realisierbar, wobei sich die Komponenten
modular aufbauen lassen.
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Als
Besonderheit des erfindungsgemäßen Steckverbinders
sei erwähnt, dass sich die Komponenten auch direkt in ein
Gerätegehäuse einsetzen lassen. Verriegelungen
können dem jeweiligen Gehäuse zugeordnet bzw.
in das Gehäuse integriert sein. Weiterreichende Miniaturisierungen
sind im Rahmen dieser Technik denkbar. Der Montageaufwand ist aufgrund
der modularen Auslegung auf ein Minimum herabgesetzt.
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Zu 4 sei
des Weiteren angemerkt, dass zur Verriegelung der beiden Komponenten 1, 2 eine Bajonetthülse 14 vorgesehen
ist, durch die die beiden Komponen ten 1, 2 im
zusammengesteckten Zustand verriegelt sind. Das Abdichtmitte (27)
generiert eine Rückstellkraft, die den Bajonettring (14)
im geschlossenen Zustand arretiert.
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Die
sich aus der voranstehend erörterten Konstruktion ergebenden
Vorteile des erfindungsgemäßen Steckverbinders
lassen sich stichwortartig wie folgt zusammenfassen:
- – Bajonettverschluss, dient zur Arretierung der zusammengesteckten
Komponenten, wobei auch andere Verriegelungssysteme, bspw. Pusch-Pull-Verriegelungen,
realisierbar sind.
- – beidseitige, automatische Abdeckung/Abdichtung der
im getrennten Zustand sonst offenen Komponenten;
- – modulare Einsätze (standardisierte Kammern innerhalb
der Einsätze, verwendbar für Kupplungs- und Flanschteile);
- – rationelle Herstellung (gleichermaßen manuelle wie
auch automatische Bestückung der Kontakte möglich);
- – kurze, kompakte Einsätze sind realisierbar;
- – keine beweglichen Teile im Kabelraum;
- – Minimierung der Kupplungs- und Trennkräfte durch
minimierte Dichtungskräfte (minimale Reibungskräfte);
- – sichere Dichtung der Komponenten bzw. der Kupplungs-
und Flanschteile (Verzögerungsfunktion bei Stifteinheit);
- – geschirmte und ungeschirmte Versionen sind realisierbar.
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Das
Funktionsprinzip einer automatischen Abdichtung der jeweiligen Schnittstelle
bzw. des Steckverbinders basiert auf zwei ineinander steckbare Komponenten,
bspw. in Form eines Kupplungsteils 1 und eines Flanschteils 2.
Die konkrete Funktion ergibt sich aus der voranstehenden Erörterung
der 1 bis 4.
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Unter
Bezugnahme auf die 3 und 4 sei hervorgehoben,
dass während des Steckens des Kupplungsteils 1 in
das Gehäuse 4 des Flanschteils 2 ein
Schutzbolzen 15 durch einen Kontaktkörper 16 des
Steckereinsatzes 5 entgegen der Federkraft der Spiralfeder 13 nach
hinten gedrückt wird, so dass die in 5 erkennbare
elektrische Kontakte 7b, die dort als Federkontakte ausgeführt
sind, sukzessive freige geben werden. Gleichzeitig wird eine Schutzhülse 18 des
in 6 gezeigten Einsatzes 5 durch die Stirnfläche
des Adapters 9 des Flanschteils 2 entgegen der
Federkraft der Spiralfeder 12 des Kupplungsteils 1 zurückgeschoben.
Damit werden die elektrischen Kontakte 7a freigegeben.
Im komplett zusammengesteckten Zustand, d. h. in Endstellung, sind
die beiderseitigen elektrischen Kontakte 7a, 7b frei
füreinander zugänglich, so dass die als Federkontakte ausgeführten
elektrischen Kontakte 7b der Federeinheit auf die elektrischen
Kontakte 7a der Steckereinheit 17 drücken
und somit ein elektrischer Kontakt hergestellt ist.
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Das Öffnen
der Schnittstelle bzw. das Entkoppeln der Komponenten 1, 2 erfolgt
in umgekehrter Reihenfolge wie folgt:
Durch entgegengesetztes
Drehen der Bajonetthülse 14 werden die Komponenten 1, 2 entsichert.
Somit wird die Schnittstelle entriegelt.
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Beim
Auseinanderziehen der Komponenten 1, 2 wird die
Schutzhülse 18 des Einsatzes 5 aufgrund
der Wirkung der dortigen Spiralfeder 12 in Richtung der
Federkraft bewegt. Gleichzeitig drückt die Spiralfeder 13 den
Schutzbolzen 15 in die äußere Ausgangsposition
im Flanschteil 2.
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Das
Flanschteil 2 schließt sich somit selbsttätig,
indem nämlich der Schutzbolzen 15 des Einsatzes 6 durch
die Federkraft der Spiralfeder 13 gegen den Adapter 9 des
Flanschteils 2 gedrückt wird. Eine radiale Abdichtung
wird bereits insoweit realisiert. Entsprechend den voranstehenden
Ausführungen ist ein mechanischer, elektrischer Schutz
und gleichzeitig auch ein gewisser Feuchteschutz gegeben. Während
des voranstehend geschilderten Vorgangs wird die Schutzhülse 18 des
Kupplungsteils 1 durch die Kraft der dortigen Spiralfeder 12 gegen
eine entsprechende Dichtfläche im Kupplungsteil 1 gedrückt,
d. h. ein im Kupplungsteil 1 vorgesehener V-Ring wird gegen
die Dichtfläche des Adapters 8 des Kupplungsteils 1 gedrückt.
Eine zweite Dichtstelle dichtete radial zwischen der Schutzhülse 18 und
dem Kontaktkörper 16 ab (siehe 9–13).
Analog dazu ist anzumerken, dass der Adapter 9 seinerseits
mit einer standardisierten Einheit-Kammer zur Aufnahme des Einsatzes 6 ausgestattet
ist.
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Entsprechend
den voranstehenden Ausführungen sind die beiden Komponenten 1 und 2 der
zuvor erörterten Schnittstelle im getrennten Zustand selbsttätig
abgedichtet und somit gegen Fremdeinwirkung, insbesondere auch in
Bezug auf Feuchtigkeit, gesichert.
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Die
Kupplungseinheit 1 ist entsprechend der voranstehenden
Ausführungen mit einem elektrischen, mechanischen und Dichtigkeitsschutz
ausgestattet. Der Schutz aktiviert sich selbsttätig aufgrund einer
Wechselwirkung zwischen den beiden Komponenten 1, 2,
nämlich zwischen dem Kupplungsteil 1 und dem Flanschteil 2.
Eine automatische Abdeckung/Abdichtung der elektrischen Kontakte 7 ist
somit realisiert.
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In
Bezug auf das Kupplungsteil 1 sei angemerkt, dass dieses
einen Adapter 8 umfasst, nämlich mit standardisierter
Einheit-Kammer. Dabei ist das Kupplungsteil 1 derart ausgelegt,
dass es entsprechende Einsätze 5 aufnehmen kann.
Damit wird die konkrete Funktion vorgegeben.
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Die 5, 6, 7 und 8 zeigen Details,
einerseits des Kupplungsteils 1 und andererseits des Flanschteils 2,
wobei diese Details zuvor bereits unter Bezugnahme auf die 3 und 4 erörtert
worden sind.
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5 zeigt
im Konkreten den sog. Federeinheit 6 mit den elektrischen
Kontakten 7b und dem die elektrischen Kontakte 7b haltenden
Federkörper 19. Stirnseitig ist der Schutzbolzen 15 als
besonderes Abdichtmittel 2 erkennbar. Die Dichtwirkung
wird realisiert, indem der Schutzbolzen 15 gegen die umlaufende
innere Dichtgeometrie des Gehäuses gepresst wird. Alternativ
sind auch angespritzte Dichtelemente am Federkörper 19 möglich.
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6 zeigt
den Steckereinsatz 5, der eine gegen Federkraft der Spiralfeder 12 druckbare Schutzhülse 18 als
Abdichtmittel umfasst. Die elektrischen Kontakte 7 sind
in den Kontaktkörper 16 integriert.
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7 zeigt
in einer Schnittdarstellung den Steckerkörper 16 des
Steckereinsatzes 5 aus 6, jedoch
ohne die Schutzhülse 18 aus 6.
Der Kontaktkörper 16 sowie die elektrischen Kontakte 7a sind erkennbar.
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8 zeigt
in einer Schnittdarstellung eine weitere Baugruppe des Kupplungsteils 1,
nämlich den innen liegenden Adapter 8, der zur
Aufnahme bzw. Anpassung des in 8 nicht
gezeigten Einsatzes dient. Der Adapter 8 ist von der Bajonetthülse 14 umgeben,
mit deren Hilfe die Verriegelungsfunktion realisiert wird.
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Außerdem
ist dort ein axial wirkendes Dichtelement 27 gezeigt, das
zum einen den Feuchtigkeitsschutz der Kontaktkammer im geschlossenen Zustand
ermöglicht und zum Anderen die Rückstellkraft
der Bajonett-Verriegelung generiert.
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Die 9 bis 13 zeigen
weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer
Steckverbinder, wobei sich diese Ausführungsbeispiele gegenüber den
zuvor erörterten Ausführungsbeispielen dadurch unterscheiden,
dass dort weitere radiale Dichtelemente – bzw. Dichtgeometrien
vorgesehen sind, nämlich zur Generierung eines weiterreichenden Feuchteschutzes.
Zum grundsätzlichen Aufbau und zur Funktion sei auf das
voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel verwiesen.
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Gemäß der
Darstellung in 9 sind sowohl auf Seiten des
Kupplungsteils 1 als auch auf Seiten des Flanschteils 2 weitere
radiale Dichtelemente 20, 21 vorgesehen. Die dort
jeweils verwendete Spiralfeder 12, 13 ist zur
Realisierung einer leichten Betätigbarkeit nicht zu stark
ausgelegt, jedoch hinreichend stark, um die erforderliche radiale
Abdichtung unter Zugrundelegung der dort vorgesehenen Dichtelemente
zu bewirken. Dies gilt sowohl für das Kupplungsteil 1 als
auch für das Flanschteil 2.
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Aus
Komfortgründen gilt es die Steckkraft der Steckverbindung,
d. h. von Kupplungsteil 1 und Flanschteil 2, zu
minimieren. Gleichzeitig soll die Dichtungssicherheit maximiert
bzw. optimiert werden. Entsprechende Einflussgrößen
sind unter Anderem die Gleitreibung, die es dabei zu minimieren
gilt. Die Geometrie ist dabei derart auszulegen, dass Überlappungen
bzw. Überdeckungen minimiert sind, so dass man mit einer
möglichst kleinen Federrückstellkraft sowohl in
Bezug auf den Schutzbolzen 15 des Flanschteils 2 als
auch in Bezug auf die Schutzhülse 18 des Kupplungsteils 1 auskommt.
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Üblicherweise
dichtet ein Elastomer gegen eine feste Geometrie mit speziellem
Material ab, wie dies in 10 durch
das Dichtelement 21 angedeutet ist. Das Ma terial des Kontaktkörpers
muss zum einen den elektrischen und zum anderen den geometrischen
Anforderungen genügen. Dabei ist regelmäßig
ein Kompromiss erforderlich.
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Abhilfe
schafft ein doppeltes Dichtsystem, wie es in 11 dargestellt
ist.
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11 zeigt
ein doppeltes Dichtungssystem, wonach zwei gegeneinander dichtende
Dichtelemente vorgesehen sind, nämlich zum einen ein in
die Schutzhülse 18 integriertes Dichtelement 21 und
ein dem Steckereinsatz 5 zugeordnetes weiteres Dichtelement 23,
welches ähnlich einer Kolbendichtung ausgelegt ist und
gegenüber dem Dichtelement 21 der Schutzhülse 18 wirkt.
Es ergeben sich aufgrund der zwei gegeneinander wirkenden Dichtelemente 21, 23 zahlreiche
Vorteile:
- – spezieller gleitmodifizierter
Elastomer mit entsprechender Shore-Härte einsetzbar;
- – optimaler Kontaktkörper 16 bezüglich
elektrischer Anforderungen bzw. Rundheit (Glaskugeln); aufgrund
der Anpassung beider Dichtelemente spielt die Geometrie/
- – Rundheit bei entsprechender Shore-Härte
keine signifikante Rolle, da sich die Elastomere gegenseitig anpassen/ausgleichen.
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Letztendlich
stehen hier mehrere Einflussgrößen zur Verfügung,
die man unabhängig voneinander – aufeinander – abstimmen
kann. Die Komponenten der erfindungsgemäßen Steckverbindung zeichnen
sich aus durch eine einfache Montage insbesondere aber auch durch
eine einfache mechanische Rückhaltung der Schutzhülse 18 im
Kupplungsteil 1, wie es in 11 gezeigt
ist.
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Es
gelten grundsätzlich folgende Anforderungen, denen die
erfindungsgemäße Steckverbindung zu genügen
hat:
- – Minimierung der Anzahl der
Teile, um eine möglichst rationellen Montage zu ermöglichen;
- – einfache manuelle und automatische Bestückung
soll gleichermaßen möglich sein.
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Um
das modulare System realisieren zu können, muss die Schutzhülse
auf dem Stiftkörper fixierbar sein. Die Schutzhülse
darf nach der Montage nicht einfach abspringen. An der Schutzhülse
ist ein Anschlag vorgesehen.
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Erfindungsgemäß ist
eine sichere Dichtung ohne Erhöhung der Federkraft bzw.
unabhängig von der Entriegelungsgeschwindigkeit realisiert.
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Die
Verriegelung muss unabhängig von der Entriegelungsgeschwindigkeit
der einzelnen Komponenten sicher erfolgen. Die Verriegelungskraft
setzt sich zusammen aus der Federkraft und der kinetischen Kraft
der beschleunigten Schutzhülse. Wird die Schnittstelle
extrem langsam geöffnet, entfällt der kinetische
Anteil und die Dichtung wird nur noch über die Federkraft
realisiert bzw. aufrecht erhalten. Da aber in diesem Bereich die
Federkraft bei weitestgehend entspannter Feder reduziert ist, reicht
die restliche Kraft nicht mehr aus, die Schutzhülse 18 über
die Gegendichtung 23 zu drücken. Die Dichtwirkung wäre
in diesem Falle nicht mehr ausreichend.
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Abhilfe
kann durch unterschiedliche Maßnahmen geschaffen werden.
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Üblicherweise
wird man die Federkraft erhöhen, damit auch die Nachsetzkraft
ausreicht. Die Erhöhung der Federkraft wird jedoch nicht
angestrebt, weil sich damit die Verriegelungskraft erhöht.
Bei erhöhter Federkraft würde sich somit der Bedienkomfort
verringern. Dies gilt es zu vermeiden.
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In
vorteilhafter Weise lässt sich die kinetische Kraft der
Schutzhülse 18 realisieren, indem man die Verriegelung
der Schutzhülse 18 zeitlich verzögert.
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Unter
Bezugnahme auf die 12 und 13 ergibt
sich, dass beim Verriegeln der Schnittstelle bzw. der Komponenten 1, 2 der
Schutzbolzen 15 des Flanschteils 2 zurückgeschoben
wird. Ein Fixierhaken 24 der Schutzhülse 18 wird
dabei auf Bremsnoppen 25 aufgeschoben, die sich am Kontaktkörper 16 befinden. Öffnet
man nun die Schnittstelle, so schießt die Schutzhülse 18 nicht
sofort aufgrund der Federkraft der Feder 12 nach vorne,
sondern es muss zunächst die Reibungskraft zwischen dem
Fixierhaken der Schutzhülse 18 und der Bremsnoppe 25 überwunden
werden. Erst wenn dies erfolgt ist, beschleunigt die Schutzhülse 18 wieder.
Somit stehen die beiden Kraftkomponenten unabhängig von
der Entriegelungsgeschwindigkeit zur Verfügung.
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Abschließend
sei darauf hingewiesen, dass die voranstehend erörterten
Ausführungsbeispiele lediglich der beispielhaften Erörterung
der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele
einschränken.
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- 1
- Kupplungsteil,
Komponente
- 2
- Flanschteil,
Komponente
- 3
- Gehäuse
von 1
- 4
- Gehäuse
von 2
- 5
- Einsatz
von 1
- 6
- Einsatz
von 2
- 7a
- elektrischer
Kontakt von 1
- 7b
- elektrischer
Kontakt von 2
- 8
- Adapter
von 1
- 9
- Adapter
von 2
- 10
- Abdichtmittel
von 1 = Schutzhülse 18
- 11
- Abdichtmittel
von 2 = Schutzbolzen 15
- 12
- Spiralfeder
von 1
- 13
- Spiralfeder
von 2
- 14
- Bajonetthülse
von 1
- 15
- Schutzbolzen
von 2
- 16
- Kontaktkörper
- 18
- Schutzhülse
- 19
- Federkörper
- 20
- radiales
Dichtelement von 2
- 21
- radiales
Dichtelement von 1
- 22
- O-Ring
von 1
- 23
- weiteres
Dichtelement von 1
- 24
- Fixierhaken
- 25
- Bremsnoppen
- 27
- Dichtungsring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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