DE2025821B2 - Elektrische Steckverbindung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steckverbindung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 32 68 246 ist eine elektrische Steckverbindung dieser Art bekannt. Bei der bekannten Steckverbindung sind jeweils in dem Isolierblock des Stecker- und Buchsenteils Kontaktbuchsen, bzw. Kontaktstifte gelagert. Die Vorderflächen der Blöcke die sich einander gegenüberstehen, verlaufen zueinander parallel. Der auf dem Steckerteil gelagerte Kupplungsring nimmt über einen Zapfen einen Innenring mit, in dem eine schräg zur Längsachse der Anordnung verlaufende Führungsnut ausgebildet ist. Bei Vorschieben des Kupplungsrings greift in diese Führungsnut ein weiterer Zapfen ein, der den Innenring dreh». In einer bestimmten Winkelstellung wird der Mitnehmerzapfen von einer Feder in eine Axialnut des Innenrings gedrückt, so daß der Kupplungsring und der Innenring eine feste Winkelstellung zueinander besitzen. Der auf dem Buchsenteil angeordnete zweite Zapfen hält den Innenring und somit den Steckerteil fest, so daß eine feste Verbindung besteht. Diese bekannte Steckverbindung kann zwar rasch zusammengefügt und getrennt werden, jedoch besteht bei derartigen Steckverbindungen die Gefahr, daß zwischen die sich gegenüberstehenden Isolierblockflächen Feuchtigkeit dringt und zu Kurzschlüssen und Störungen führt.

Aus der GB-PS 8 32 889 ist eine Bajonettverschlußanordnuns bekannt, bei der auf einem Teil der Steckverbindung ein Zapfen ausgebildet ist, während auf dem anderen Teil der Steckverbindung eine Führungsnut vorgesehen ist. Die Führungsnut weist einen bezüglich der Längsachse sich ändernden Steigungswinkel auf, so daß das zum Kuppeln aufzubringende Drehmoment am Ende des Kupplungsvorgangs geringer wird. Hierzu verläuft die Führungsnut in ihrem Endbereich, d. h. in dem Bereich, in welchem bei zusammengefügter Verbindung der Zapfen sitzt, fast senkrecht zur Längsachse der Steckverbindung, während die Führungsnut am anderen Ende einen spitzen Winkel zur Längsachse der Anordnung aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

elektrische Steckverbindung der eingangs genannten Art anzugeben, die sowohl ein schnelles Kuppein der

^r>5 Teile ermöglicht als auch ein festes Aneinanderliegen der Vorderflächen der Isoliermaterialblöcke zum Schutz der Kontakte vor Feuchtigkeit sicherstellt.

Ausgehend von einer Steckverbindung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Dadurch, daß wenigstens einer der Isoliermaterialblöcke komprimierbar ist, wird eine äußerst gute Abdichtung gewährleistet. Um eine solche Abdichtung ohne großen Kraftaufwand zu erzielen, ist das zweite Kuppiungsglied vorgesehen. So kann beispielsweise das erste Kupplungsglied als schnellschließender Bajonettverschluß ausgebildet sein, während das zweite

Kupplungsglied dann die Aufgabe erfüllt, ein festes Aneinanderpressen der Isolierblöcke zu bewirken. Zweckmäßigerweise wird dann das erste Kupplungsglied so ausgebildet, daß im lose zusammengefügten Zustand die Vorderflächen der Isoliermaterialblöcke geringen Abstand voneinander haben. Der große Axialdruck zum Zusammenpressen der Blöcke wird durch das zweite Kupplungsglied aufgebracht

Aus der GB-PS 9 11 138 ist es zwar bereits bekannt, bei einem elektrischen Steckverbinder ein zweites Kupplungsglied zu verwenden, jedoch hat dieses zweite Kupplungsglied dort die Aufgabe, ein Lösen des ersten Kupplungsgliedes zu verhindern. Dementsprechend ist das zweite Kupplungsglied derart ausgebildet, daß es entweder völlig unabhängig vom ersten Kupplungsglied wahlweise betätigt werden kann oder daß es derart mit dem ersten Kupplungsglied verbunden ist, daß die Betätigung der beiden Kupplungsglieder nur in einer fest vorgegebenen Reihenfolge erfolgen kann. Um eine undurchsichtige Reihenfolge beim Verbinden der Steckverbinderteile zu vermeiden, ist eine entsprechende Einrichtung vorgesehen, die sicherstellt, daß das Betätigen des ersten und zweiten Kupplungsgliedes jeweils in der richtigen Reihenfolge erfolgt (siehe Seite 2, Zeilen 48 ff). Bei der erfindungsgemaßen :i Steckverbindung besteht diese Beschränkung nicht, sondern die Kupplungsglieder sind gleichzeitig betätigbar. Die erfindungsgemäße Steckverbindung ermöglicht also ein unkompliziertes und rasches Verbinden von Steckerteil und Buchsenteil, wobei durch das Zusam- in menpressen der Vorderflächen der Isoliermaterialblökke eine luftdichte Grenzflächenabdichtung erhalten wird.

Eine gute Grenzflächenabdichtung, wie sie bei der erfindungsgemäßen Steckverbindung erhalten wird, » verhindert auch bei Außendruckunterschieden eine Veränderung des Drucks der im Verbinder eingeschlossenen Luft und den Eintritt von Feuchtigkeit in den Verbinder. Diese Grenzflächenabdichtung kann infolge des Drucks, der auf die Vorderflächen der Isoliermate- ·)<> rialblöcke ausgeübt wird, auch nicht durch mechanische Spannungen, Stöße und Schwingungen beeinträchtigt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. 4·>

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Längsschnittansicht eines Teils des Verbinders nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei Stecker und Buchse nichi miteinander gekuppelt sind,

F i g. 2 und 3 je eine entsprechende Schnittansicht des Verbinders nach Fig. 1 im teilweise bzw. vollständig gekuppelten Zustand von Stecker und Buchse, ^r)^ri

Fig.4 einen Querschnitt durch die Buchse einer Ausführungsform,

Fig.5 ein Abrolldiagramm der Führung in einer bevorzugten Ausführungsform und,

Fig.6 eine vergrößerte Längsschnittansicht eines M) Teils eines Verbinders nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei Stecker und Buchse miteinander gekuppelt sind.

Der in F i g. I dargestellte Verbinder besieht aus einer Buchse 10 und einem Stecker 12. Die Buchse 10 besitzt b5 einen Mantel 14, der mit einem Bajonettzapfen 16 versehen ist, ferner einen Block 18 aus Isoliermaterial, in dem eine oder mehrere Kontaktbuchsen 20 angeordnet sind. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel besteht der Block 18 aus nicht zusammendrückbarem Material. Zwischen dem Mantel 14 und dem Isolierblock 18 ist eine öffnung 21 vorgesehen, die den Steckermantel passend aufnehmen kann, wie nachstehend erläutert wird. In dem Mantel 14 ist an einer der öffnung 21 benachbarten Stelle eine Keilnut 22 ausgebildet Ferner ist eine Dichtung 24 vorgesehen. Gemäß F i g. 4 kann der Isolierblock 18 mehrere Kontaktbuchsen 20 aufnehmen, die zu einem (nicht gezeigten) Kabel führen. Es ist nur eine einzige Keilnut 22 vorgesehen, aber drei Bajonettverschlußzapfen 16 in gleichen Abständen um den Umfang des Mantels herum angeordnet

Der Stecker 12 hat mehrere Kontaktstifte 26, von denen in der Zeichnung nur einer gezeigt ist und die in einem Block 28 aus Isoliermaterial eingebettet sowie je einer Kontaktbuchse 20 zugeordnet sind. Bei der hier gezeigten Ausführungsform besteht der Block 28 aus einem zusammendrückbaren (elastischen) Material, doch könnte man auch einen Block 18 aus zusammendrückbarem Material und einen Block 28 aus einem nicht zusammendrückbaren Material oder zwei Blöcke 18, 28 aus zusammendrückbarem Material verwenden. Der Block 28 ist von einem Steckermantel 30 umgeben, auf dem ein Kupplungsring 32 gegen eine Axialbewegung durch einen Führungsring 34 festgelegt ist, der in Nuten 36 und 38 geführt ist. Der Ring 32 ist auf dem Mantel 30 frei drehbar. Ein Innengewinde 40 des Ringes 32 ist mit einem Außengewinde 42 einer Bajonettverschlußhülse 44 verschraubt. Die Bajonettverschlußhülse 44 besitzt drei wendeiförmige Führungsnuten 46, von denen in F i g. 1 nur eine gezeigt ist und die je einem der Zapfen 16 in F i g. 4 zugeordnet sind.

Aus der F i g. 5 geht hervor, daß jede der Führungsnuten 46 am Innenumfang der Bajonettverschlußhülse eine Führung bildet, die unter einem Steigungswinkel von 15 bis 30° angeordnet ist und sich über einen Drehwinkel von 60° erstreckt. Am Ende dieses Drehwinkels bzw. Bogens von 60° ist eine Rast 48 vorgesehen. Jenseits der Rast hat die Nut einen Steigungswinkel von 30°. Der Zweck dieser Ausbildung wird unten erläutert.

Die Bajonettverschlußhülse 44 weist eine Nut 50 auf, die einen Stift 52 einer Kupplungshülse 54 aufnehmen kann. Das andere Ende des Stiftes sitzt passend in einer Nut 56 des Kupplungsringes 32. Die Kupplungshülse 54 kann daher den Kupplungsring und die Bajonettverschlußhülse formschlüssig miteinander verbinden, so daß sie sich gemeinsam drehen. Der Stift 54 wird von einer Rückstellfeder 58 in die Nut 50 gedrückt. Wie man aus dem in F i g. 2 herausgezeichneten Teil 60 erkennt, sind die linke Fläche des Stiftes 52 und die rechte Fläche (außerhalb der Nut 50) der Bajonettverschlußhülse 44 gerändelt. Die Funktion dieser gerändelten Flächen wird nachstehend beschrieben.

Zum Gebrauch werden die Buchse 10 und der Stecker 12 zunächst gemäß Fig. 1 so angeordnet, daß sich der Keil 31 in der Keilnut 22 befindet und die Bajonettverschlußzapfen 16 in je einer Führungsnut 46 angeordnet sind. Danach wird der Kupplungsring 32 in Fig.4 im Uhrzeigersinn gedreht. Da von dem Stift 52 der Kupplungshülse 54 die Bajonettverschlußhülse 44 am Kupplungsring 32 festgelegt ist, dreht sich auch die Bajonettverschlußhülse 44 gegenüber dem Zapfen 16, so daß sich jeder Zapfen 16 in der entsprechenden Führungsnut 46 bewegt. Dadurch wird der Stecker 12 in die Buchse 10 gezogen. Während eines Teils dieses Vorgangs liegt der Vorderrand des Buchsenmantels 14 am Vorderrand der Kuppluneshülse 54 an. Wenn

danach der Stecker weiter in die Buchse hineinbewegt wird, geht die Kupplungshülse 54 gegen die Wirkung der Rückstellfeder 58 gegenüber der Bajonettverschlußhülse 44 zurück.

Nach einer Drehung des Kupplungsringes 32 um 60° sitzen die Bajonettverschlußzapfen 16 in den Rasten 48 der Führungsnuten 46 (siehe F i g. 5), und die einzelnen Elemente nehmen die in Fig.2 gezeigte Stellung ein. Man sieht hieraus, daß der Stift 52 der Kupplungshülse 54 jetzt aus der Nut 50 herausgetreten ist, so daß sich der Kupplungsring 32 und die Kupplungshülse 54 relativ zu der Bajonettverschlußhülse 44 drehen können.

Bei einer fortgesetzten Drehung des Kupplungsringes 32 beispielsweise um weitere 60° wirken die Gewinde 40 und 42 derart miteinander zusammen, daß der Steckermantel 30 weiter in die Buchse 10 hineinbewegt wird. Man erkennt aus den F i g. 2 und 3, daß der größte Teil dieser Bewegung ein Zusammendrücken des Isolierblocks 28 in seiner Längsrichtung um einen Betrag L herbeiführt. Wenn beide Blöcke 18 und 28 aus einem zusammendrückbaren Material bestehen, werden beiden Blöcke verformt. Besteht einer dieser Blöcke aus einem nicht zusammendrückbaren Material, so wird der andere Block zusammengedrückt. Das Zusammendrükken des Isoliermaterialblockes führt zu einer unter hohem Druck stehenden Grenzflächenabdichtung, die luft- und wasserdicht ist sowie jeder unter der Einwirkung von mechanischen Spannungen, Stoßen oder Schwingungen erfolgenden Bewegung zwischen Stecker und Buchse einen starken Widerstand entgegengesetzt. Eine weitere Abdichtung, besonders gegen Feuchtigkeit, wird durch die Verformung des O-Ringes 24 gewwährleisteL Man erkennt aus der F i g. 3, daß der Kupplungsvorgang zu einer metallischen Berührung bzw. flächigen Anlage zwischen dem Vorderrand des Steckermantels 30 und des Buchsenmantels 14 unter Bildung eines stumpfen Stoßes führt.

Dieser metallische Formschluß trägt zur Starrheit des Verbinders bei.

Die Rückstellfeder hält eine Druckberührung zwischen den gerändelten Flächen der Bajonettverschlußhülse 44 und der Kupplungshülse 54 (siehe Kreis 60 in F i g. 2) aufrecht. Durch den gegenseitigen Eingriff dieser Flächen werden die gekuppelten Elemente formschlüssig festgehalten. Diese Verriegelung ist daher schwingungs- und stoßsicher.

Da die drei Bajonettverschlußzapfen 16 während der letzten Verdrehungsphase von 60° eingerastet sind, wirken auf den Vorderrand der Führungsnuten und der Bajonettverschlußzapfen nicht die starken Kräfte, die zum Zusammendrücken der Isoliermaterialblöcke nötig sind. Infolgedessen ist der Verschleiß bzw. pilzartige Verformung der Führungsnuten sehr gering. Bei richtiger Ausbildung der Rast kann selbst nach häufig wiederholtem Kuppeln und Trennen des Verbinders keine Verklemmung auftreten.

Da die Führungsnut jenseits der Rast 48 einen Steigungswinkel von 30° hat, treten die Bajonettverschlußzapfen in die Rast ein. Ferner ermöglicht diese Bemessung größere Herstellungstoleranzen für die Einrichtung zum Freigeben der Kupplungshüise.

Zum Trennen der Buchse 10 und des Steckers 12 wird der Kupplungsring 32 in der entgegengesetzten Richtung gedreht Dabei dreht sich die mit dem Kupplungsring 32 verkeilte Kupplungshülse 54 mit, wobei die in dem Kreis 60 (Fig.2) gezeigten, gerändelten Flächen aufeinandergleiten. Im Bereich der Nut 50 wird der Stift 52 angehalten. Die Rückstellfeder 58 drückt dann den Stift 52 in die Nut 50. Bei eine fortgesetzten Drehung des Kupplungsringes 32 win jetzt auch die Bajonettverschlußhülse 44 mitgedreh Infolgedessen bewegen sich die Zapfen 16 in den Nutet 46. so daß Stecker und Buchse auseinanderbeweg werden.

Die Erfindung schafft somit einen Verbinder, der ein starre, luft- und wasserdichte Verbindung herslell· wobei Isoliermaterial (elastisch) zusammengedrück

ίο wird und die Mantelränder ineinander metallisch bzw satt anliegen. Dazu braucht nur ein Kupplungsring un 120° gedreht zu werden. Da zum Zusammendrücke eine kraftiibertragende Verschraubung verwendet wird die einen kleinen Steigungswinkel hat, ist für diese Vorgang kein sehr großes Drehmomen! erforderlich.

F i g. 6 zeigt eine andere Ausführungsform, di wesentlich einfacher, billiger und raumsparender ist al: die Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3. Von letztere unterscheidet sich diese Ausführungsform vor alle Dingen dadurch, daß der mit Hilfe des Zapfens und de Führungsnut des Bajonettverschlusses herbeigeführt Kupplungsschritt und der mit Hilfe der Verschraubun durchgeführte Kupplungsschritt nicht nacheinandei sondern gleichzeitig durchgeführt werden. Infolgedes sen ist zum Herstellen der Verbindung zwar ei größeres Drehmoment erforderlich, doch kann ma einen Stecker verwenden, der anstatt aus vier nur au zwei Teilen besteht.

In den F i g. 1 bis 3 einerseits und F i g. 6 andererseit sind mit gleichen Bezugszahlen gleiche Element bezeichnet. Die Buchse 10 ist in beiden Ausführungsfor men im wesentlichen gleich. Sie besitzt einen Mantel 1 mit einem Bajonettverschlußzapfen 16 und eine Keilnut 22 sowie einen aus Isoliermaterial bestehende Block 18, in dem mehrere Kontaktbuchsen 2( angeordnet sein können.

Der Stecker 12 hat wiederum einen Mantel 30, der mi einem Keil 31 ausgebildet ist, und einen aus Isoliermate rial bestehenden Block 38, in dem Kontaktstifte 2( angeordnet sind. Auf dem Mantel 30 ist ein Außenge winde 70 ausgebildet, das in ein Innengewinde 72 eine Bajonettverschluß-Kupplungsringes 74 eingeschraub ist. Der Kupplungsring 74 ist mit mehreren Führungsnu ten 46 versehen, von denen in F i g. 6 nur eine gezeigt is und die je einem Zapfen 16 zugeordnet sind. (Vergl. di< in F i g. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform de Erfindung). Die Führungsnuten können von der ir F i g. 5 dargestellten Art sein. Das zum Kuppeln eine Verbinders nach Fig.6 erforderliche Drehmomen kann herabgesetzt werden, wenn sich die Führungsnu ten 46 anstatt über einen Winkel von je 60° über einer Winkel von je 120° erstrecken, so daß der Steigungs winkel der Führungsnuten 46 kleiner sein kann. De Kupplungsring 74 ist auf dem Mantel 30 durch ein« Halterung 76 unverlierbar gehalten. Der Drehung de Ringes 74 auf dem Mantel 30 wirkt eine Torsionsfede 78 entgegen.

Das Kuppeln der Buchse 10 und des Steckers Y. gemäß F i g. 6 erfolgt ähnlich wie nach F i g. 1. Der Kei

31 wird in die Keilnut 32 und die Zapfen 16 werden in j< eine der Führungsnuten 46 eingesetzt In diesen Zeitpunkt hält die Feder 78 den Ring 74 in Anlage ai dem Haltering 76. Danach wird der Ring 74 gedreht s< daß infolge der Wirkung der Bajonettverschlußzapfei und der Verschraubung 70—72 der Stecker 12 und dii Buchse 10 miteinander gekuppelt werden. Am Endi dieses Kupplungsvorganges ist der in F i g. 6 gezeigt Zustand gegeben, in dem die Zapfen 16 am Ende de

Führungsnuten 46 anstoßen und das Gewinde 72 das Ende des Gewindes 70 erreicht. Infolge des die Grenzflächenabdichtung bewirkenden Druckes schließen die Gewinde 70, 72 flächig bzw. metallisch unter Bildung eines stumpfen Stoßes aneinander, so daß die

Verbinder-Elemente starr und formschlüssig miteinander verriegelt sind. Zum Trennen der Elemente wird der Ring 74 in der entgegengesetzten Richtung gedreht wie beim Kuppeln.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrische Steckverbindung, mit einem Stekker- und einem Buchsenteil, die jeweils einen Mantel aufweisen, in dem ein wenigstens ein Kontaktelement aufnehmender Isoliermaterialblock untergebracht ist, wobei die Vorderflächen der Blöcke zueinander parallel verlaufen, einem relativ zu dem Steckermantel drehbaren Kupplungsring, bei dessen Drehung ein mit dem Buchsenteil zusammenwirkendes erstes Kuppiungsglied den Sleeker- und Buchsenteil miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kuppiungsglied (16,46) den Stecker- und Buchsenteil lose miteinander verbindet, daß mindestens einer der IsoJiermaterialblöcke (18, 28) aus komprimierbarem Material besteht, und daß ein zweites Kupplungsglied (40,42; 70, 72) zum Vervollständigen der Verbindung von Stecker- und Buchsenteil vorgesehen ist, daß das zweite Kupplungsglied gleichzeitig mit dem ersten Kupplungsglied betätigbar ist, und daß mit dem zweiten Kupplungsglied (40, 42; 70, 72) die Vorderflächen unter Druck gegeneinander preßbar sind, wodurch eine starre, im wesentlichen luftdichte Grenzflächenabdichtung erhalten wird.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kupplungsglied (40, 42; 70, 72) derart ausgebildet ist, daß es für jeden Umdrehungshub des Kupplungsrings den Steckerteil (12) ein entsprechendes, relativ kleines Stück in das Buchsenteil (10) einschiebt.

3. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kuppiungsglied als Schraubengewinde ausgebildet ist.

4. Steckverbindung nach Anspruch 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kupplungsgüed derart ausgebildet ist, daß es für jeden Umdrehungshub des Kupplungsrings (32) den Steckerteii (12) ein relativ großes Stück in den Buchsenteil (10) einschiebt

5. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kuppiungsglied einen auf dem Buchsenteil (10) vorgesehenen Bajonettverschlußzapfen (16) und eine in dem Steckerteil (12) ausgebildete Führungsnut (46) umfaßt, und daß die Führungsnut (46) mit dem Zapfen (16) beim Drehen des Kupplungsrings (32) derart zusammenarbeitet, daß das Steckerteil und das Buchsenteil lose miteinander verbunden werden.

6. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kuppiungsglied einen auf dem Mantel des Buchsenteils vorgesehenen Bajonettverschlußzapfen (16) sowie eine in dem Kupplungsring (74) ausgebildete Führungsnut (46) aufweist, und daß die Führungsnut (46) derart ausgebildet ist, daß sie beim Verdrehen des K.upplungsrings unier Zusammenwirken mit dem Bajonettverschlußzapfen (16) den Steckerteil und Buchsenteil miteinander verbindet.

7. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kupplungsglied eine den Kupplungsring (32, 74) mit dem Mantel des Steckerteils (12) verbindende Schraubverbindung (42; 72) aufweist.