DE2402915B2

DE2402915B2 - Elektrische Steckverbindung

Info

Publication number: DE2402915B2
Application number: DE2402915A
Authority: DE
Inventors: Larry Leroy Los Angeles Calif. Mccormick (V.St.A.)
Original assignee: Automation Industries Inc
Current assignee: G&H Technology Inc
Priority date: 1973-01-24
Filing date: 1974-01-22
Publication date: 1980-08-28
Also published as: DE2402915C3; GB1448002A; GB1448001A; JPS49104174A; JPS5651472B2; AU6480574A; US3945703A; FR2214981A1; DE2402915A1; CA1007725A; FR2214981B1

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung, bestehend aus zwei in Nut-Feder-Ausrichtung axial ineinandersteckbaren Hülsenteilen mit Kontaktbüchsen und Kontaktstifte aufweisenden Einsätzen und aus einer drehbar auf einem Hülsenteil sitzenden Überwurfmutter, die durch Schraubeingriff mit dem anderen Hülsenteil die Hülsenteile in Kontaktstellung hält, wobei eine sich auf einer Seite an der Mutter abstützende Feder für eine Vorspannung der Hülsenteile in die Kontaktstellung vorgesehen ist.

Es ist bereits eine Steckverbindung bekannt, die aus zwei Hülsenteilen mit Einsätzen besteht, von denen der eine mit Kontaktbuchsen und der andere mit Kontakt- *o stiften versehen ist. Die Hülsenteile sind teleskopartig ineinander steckbar. Um die richtige Ausrichtung der beiden Hülsenteile für die Steckverbindung zu gewährleisten, ist am Außenumfang des inneren Hülsenteils ein Keil vorgesehen, dem am Innenumfang des äußeren Hülsenteils eine entsprechende Nut zugeordnet ist. Auf dem inneren Hülsenleil sitzt drehbar eine Überwurfmutter, die auf ihrem Umfang eine schraubenförmige Nut hat in welche am Außenumfang des äußeren Hülsenteils entsprechend angeordnete Zapfen eingreifen, so daß beim' Drehen der Überwurfmutter das äußere Hülsenteil über das innere Hülsenteil gezogen und die Steckverbindung hergestellt wird Am Ende der schraubenförmigen Nut ist eine sinusförmig gebogene Ringblattfeder eingesetzt, die zur Arretierung der Zapfen in einer Endausnehmung in der Nut in der KontaJctstellung der Steckverbindung dienen soll (DE-AS 11 25 502, US-PS 33 22 923).

Die bekannte Steckverbindung hat den Nachteil, daß, wenn in der Kontaktstellung starke Schwingungen oder Beschleunigungen auftreten, wie dies :n Flugzeugen oder raketengetriebenen Flugkörpern der Fall ist, die sichere Aufrechterhaltung der Steckverbindung nicht gewährleistet ist

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, die elektrische Steckverbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß sie auch bei extremen Schwingungen und Beschleunigungen die Kontaktstellung beibehält

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Patentanspruch 1. Die Unteransprüche 2 und 3 beschreiben vorteilhafte Ausführungsformen der Steckverbindung.

Die erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung hat den Vorteil, daß, wenn bei extremen Schwingungen und Beschleunigungen die Verformung der Kippfeder größer als das axiale Spiel des Gewindes zwischen der Überwurfmutter und dem äußeren Hülsenteil wird, die Gewindeflanken aneinandergreifen. Wegen der hohen Steigung der Gewindeflanken und infolge der Vorspannkraft der Kippfeder wird ein Drehmoment ausgeübt welches die Steckverbindung in der Kontaktstellung halten will. Ein Lösen der Steckverbindung kann unter diesen Umständen nicht Zustandekommen, weil die Tellerfeder ihren labilen Kippunkt nicht erreichen kann. Dies wird erst möglich, wenn die Überwurfmutter in Öffnungsrichtung gedreht wird. Ein Lösen der Steckverbindung durch Zug wird aufgrund der Verriegelung zwischen den Vorsprüngen der Überwurfmutter und des inneren Hülsenteils verhindert.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 perspektivisch teilweise aufgeschnitten die Steckverbindung im zusammengesteckten Zustand;

F i g. 2 perspektivisch und teilweise aufgeschnitten die Steckverbindung im getrennten Zustand;

Fig.3 in einem Diagramm das Verhallen der in der Steckverbindung verwendeten Feder;

F i g. 4 in halben Axialschnitten A bis D einzelne Stellungen beim Herstellen der Steckverbindung; und

Fig.5 in Ansichten A bis D wie Fig.4 einzelne Stellungen beim Lösen der Steckverbindung.

Die in den Zeichnungen gezeigte elektrische Steckverbindung 10 hat ein äußeres Hülsenteil 55, in welches ein inneres Hülsenteil 27 axial einsteckbar ist. Das innere Hülsenteil 27 hat einen Einsatz 36 aus einem elektrisch isolierenden Material, das axial in Abschnitte unterteilt sein kann und Bohrungen aufweist, in denen Kontaktstifte 38 angeordnet sind, die, wie aus Fig.4A zu ersehen ist, mit den Drähten eines Kabels 12 jeweils einzeln verbunden sind.

Das äußere Hülsenteil 55 hat einen Einsat/ 68 aus elektrisch isolierendem Material, der axial ebenfalls in Abschnitte unterteilt sein kann und Bohrungen aufweist, in denen Kontaktbuchsen 74 angeordnet sind, welche, wie aus F i g. 4A zu ersehen ist, jeweils einzeln mit den

Drahten eines Kabels 14 verbunden sind. Auf dem äußeren Hülsenteil 55 ist eine Oberwurfmutter 90 angeordnet, die auf der dem aufzunehmenden inneren HQIsenteil 27 zugewandten Seite einen radialen Flansch 98 mit axialen Nuten 106 aufweist. An der Außenseite des inneren Hülsenteils 27 sind Vorsprünge 102 angeordnet Die Nuten 106 und die Vorsprünge 102 sind so ausgebildet, daß die Überwurfmutter 90 in einer genau festgelegten axialen Zuordnung über die Vorsprünge 102 auf dem inneren Hülsenteil 27 geschoben werden kann. In dieser Stellung sind auch die Kontaktstifte 38 genau zu den Kontaktbuchsen 74 ausgerichtet, so daß sie beschädigungsfrei, den elektrischen Kontakt herstellend, ineinandergleiten können. Durch Verdrehen der Oberwurfmutter 90 hintergreifen die an die Nuten 106 angrenzenden Abschnitte des radialen Flansches 98 die Vorsprünge 102. Im Steckbereich des äußeren Hülsenteils 55 ist zwischen der Innenfläche des äußeren Hülsenteils 55 und der Außenfläche des Einsatzes 68 ein zylindrischer Ringraum freigelassen, der axial von einer Schulter 64 am äußeren Hülsenteil 55 begrenzt wird. In diesen zylindrischen Ringraum ist das innere Hülsenteil 27 einschiebbar. Über der Schulter 64 des äußeren Hülsenteils 55 ist eine HF-Abschirmung 86 vorgesehen, die im Kontakt mit der einschubseitigen Stirnseite des inneren Hülsenteils 27 geschlossen wird.

Die Überwurfmutter 90 hat ein Innengewinde 96, das mit dem Außengewinde 94 auf dem äußeren Hülsenteil 55 in Eingriff steht. Die Gewinde 94 und 96, die doppelgängig sind, haben einen rechteckigen Querschnitt. Da die Abstände zwischen den Gewindestegen wesentlich größer als die Steighöhe sind, werden zwischen den Gewindegängen Spielräume 98' und 100' gebildet, die ein begrenztes axiales Verschieben der Überwurfmutter 90 auf dem äußeren Hülsenteil 55 zulassen. Die Steigung der Gewinde 94 und 96 ist sehr groß, so daß sich bei einer Drehung der Überwurfmutter 90 um eine Viertel- oder Dritteldrehung das äußere Hülsenteil 55 axial zwischen der Eingriffstellung und der Lösungsstellung der Kontakte bewegt. Diese Bewegung führt das äußere Hülsenteil 55 aus, wenn der Flansch 98 mit seinen dazwischenliegenden axialen Nuten 106 über die Vorsprünge 102 des inneren Hülsenteils 27 geschoben ist, bis der Flansch 98 diese Vorsprünge 102 hintergreifen kann. Um nun bei der so hergestellten Verriegelung auch einen einwandfreien elektrischen Kontakt der KoFtaktstifte 38 in den Kontaktbuchsen 74 zu gewährleisten ist zwischen der Überwurfmutter 90 und dem äußeren Hülsenteil 55 auf der dem Flansch 98 der Überwurfmutter 90 gegenüberliegenden Stirnseite eine bistabile Kippfeder 110 vorgesehen. Diese Feder ist eine Tellerfeder UO in Form einer konischen Scheibe mit einem äußeren Rand 112 und einem inneren Rand 114.

Die Federeigenschaften einer solchen Feder sind in F i g. 3 gezeigt. Wenn sich die Feder 110 in der Stellung 117 befindet, ist der innere Rand 114 extrem ausgelenkt und übt keine Federkraft aus. Wird der Innenrand 114 nach rechts bewegt, baut sich eine Kraft bis zu einem Maximum auf, nach dessen Überschreitung die Kraft wieder abnimmt. An der Stelle 118 liegen der äußere Rand 112 und der innere Rand 114 der Feder 110 in gleichen Ebenen, so daß die Feder eine Ringscheibe bildet. Der innere Rand 114 übt keine Kraft aus. Wird t>5 jedoch der innere Rand 114 über diesen Punkt hinaus bewegt, so kehrt sich die Richtung der Kraft um. Nach dem Überschreiten dieser mittleren Stellung übt der innere Rand 114 eine Kraft in entgegengesetzter Richtung aus, die in Fi g. 3 als negativ eingezeichnet ist. Die Kraft steigt zu einem negativen Maximalwert an und kehrt dann auf Null zurück, wenn der innere Rand 114 die andere Extremlage 119 erreicht. Dieser Verlauf ist in F i g. 3 gestrichelt gezeigt.

Wenn nun der innere Rand 114 und der äußere Rand 112 der Feder nicht fest sondern mit einem Spiel gehalten werden, ergibt sich die Charakteristik nach der Kurve 122. Bei einer Bewegung der Feder vom Punkt

121 aus nach rechts ergibt sich ein Maximum, das überschritten wird, wobei die Kraft bis zur Stelle 125 abnimmt An dieser Stelle springt die Feder bei einer weiteren Auslenkung plötzlich um und übt eine zur vorherigen Richtung entgegengesetzte Kraft aus, die als Vw Spannkraft ausnützbar ist Die gleiche Wirkung wird ausgehend vom Punkt 123 erreicht, wo das Umspringen der Feder an der Stelle 127 erreicht wird. Wenn man die Feder von der Sprungstellung 125 wieder zurückführen will, muß sie zunächst in erheblichem Maße zurückgebogen werden, also vom Punkt 125 bis zum Punkt 127 in F i g. 3, bis das erneute Umspringen stattfindet.

Wenn die Steckverbindung hergestellt werden soll, wird das äußere Hülsenteil 55 über das innere Hülsenteil 27 geschoben, wobei die Nuten 106 zwischen den Flanschen S8 und die Vorsprünge 102 auf dem inneren Hülsenteil 27 dieses Übereinanderschieben zulassend ausgerichtet sind. Die Endstellung dieses Übereinanderschiebens ist in Fig.4A gezeigt. Der äußere Rand 112 der Tellerfeder 110 liegt axial dem inneren Hülsenteil 27 näher als der innere Rand 114, wodurch die Überwurfmutter 90 in Richtung des inneren Hülsenteils 27 vorgespannt ist, so daß die dem inneren Hülsenteil 27 zugewandten Gewindeflanken des Innengewindes 96 der Überwurfmutter 90 an den der Tellerfeder 110 zugewandten Gewindeflanken des Außengewindes 94 des äußeren Hülsenteils 55 anliegen. Bei einem Drehen der Überwurfmutter 90, wie dies in Fig. 4B gezeigt ist, und bei welchem die Flansche 98 die Vorsprünge 102 hintergreifen, bleibt diese Vorspannung der Tellerfeder 110 beibehalten, wobei jedoch durch die Axialverschiebung des äußeren Hülsenteils 55 bezüglich der Überwurfmutter 90 die Tellerfeder 110 die in Fig.4B gezeigte Stellung einnimmt, von der aus die sprungartige Kraftumkehr ausgehend vom Punkt 125 der Kurve

122 von F i g. 3 einsetzt, aufgrund derer die Feder die in Fig.4C gezeigte Stellung einnimmt, in welcher die federseitigen Gewindeflanken des Innengewindes 96 der Überwurfmutter 90 in Richtung der dem inneren Hülsenteil 27 zugewandten Gewindeflanken des Außengewindes 94 des äußeren Hülsenteils 55 vorgespannt werden, so daß die Spielräume 98' zunächst kleiner und die Spielräume 100' zunächst größer werden, bis sich ein stabiler Zustand einstellt. In dieser Stellung liegt der Einsatz 68 abdichtend an der Trennflächendichtung 84 am Einsatz 36 an, und die Kontaktstifte 38 sind voll in die Kontaktbuchsen 74 eingeführt und werden in dieser Stellung unter der Vorspannung der Tellerfeder 110 gehalten, die nun die in F i g. 4D gezeigte Stellung einnimmt.

Für das Lösen der auf diese Weise hergestellten Steckverbindung wird die Überwurfmutter 90 in entgegengesetzter Richtung gedreht, bis die Feder die in F i g. 5B gezeigte Schnappstellung erreicht, in der sich ihre Vorspannung umkehrt und die dem inneren Hülsenteil 27 zugewandten Flanken des Innengewindes 96 und der Überwurfmutter 90 gegen die der Feder zugewandten Gewindeflanken des Außengewindes 94

des äußeren Hülsenteils 55 vorgespannt hält, auch wenn die Flansche 98 der Überwurfmutter 90 in die Stellung gedreht sind, in die sie die Vorsprünge 102 am inneren Hülsenteil 27 nicht mehr hintergreifen und die Steckverbindung durch Auseinanderziehen der Hülsenteile 27 und 55 gelöst werden kann, was in Fig. 5D gezeigt ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Steckverbindung bestehend aus zwei in Nut-Feder-Ausrichtung axial ineinandersteckbaren Hülsenteilen mit Kontaktbuchsen und Kontaktstifte aufweisenden Einsätzen undaus einer drehbar auf einem Hülsenteil sitzenden Überwurfmutter, die durch Schraubeingriff mit dem anderen Hülseriteil die Hülsenteile in Kontaktstellung hält, wobei eine sich auf einer Seite an der Mutter abstützende Feder für eine Vorspannung der Hülsenteile in die Kontaktstellung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf'der Steckseite der Oberwurfmutter (90) vorgesehener Flansch (98) mit Nuten (106) versehen ist, die über entsprechende Vorsprünge (102) am inneren Hülsenteil (27) schiebbar sind und.durch Verdrehen der Überwurfmutter (90) diese hintergreifen, daß zwischen dem Innengewinde (96)' der Überwurfmutter (90) und dem Außengewinde (94) des äußeren Hülsenteils (55) ein Spielraum (98', 100') vorgesehen ist und daß die sich mit der anderen Seite am äußeren Hülsenteil (55) abstützende Feder eine bistabile Kippfeder (110) ist, die in der einen stabilen Stellung die dem inneren Hülsenteil (27) zugewandten Gewindeflanken des Innengewindes (96) der Überwurfmutter (90) gegen das Außengewinde (94) des äußeren Hülsenteils (55) drückt und beim Übergang in die andere stabile Kippstellung beim Drehen der Überwurfmutter (90) das äußere Hülsenteil (55) aus dieser Eingriffstellung der Gewindeflanken heraus in Richtung des inneren Hülsenteils (27) verschiebt und in die Kontaktstellung vorspannt.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Kippfeder (110) mit ihrem äußeren Rand (112) am Innenumfang der Überwurfmutter (90) und mit ihrem inneren Rand (114) am Umfang des äuGeren Hülsenteils (55) mit Spiel gehalten ist.

3. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Kippfeder (110) eine Tellerfeder ist.