DE2820226A1

DE2820226A1 - Elektrischer schnelltrenn-verbinder

Info

Publication number: DE2820226A1
Application number: DE19782820226
Authority: DE
Inventors: Andrew Davies; Derek Taylor
Original assignee: Bunker Ramo Corp
Current assignee: Bunker Ramo Corp
Priority date: 1977-05-09
Filing date: 1978-05-09
Publication date: 1978-11-16
Also published as: FR2390836A1; US4208082A; JPS549786A; GB1581476A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Verbinder, insbesondere auf elektrische Schnelltrenn-Verbinder.

Schnelltrenn-Verbinder werden beispielsweise dazu verwendet, elektrische Verbindungen zwischen einer Raketenabschußrampe und einer ballistischen Rakete bis zum Zeitpunkt des Abschusses herzustellen. Hierzu ist es wichtig, daß der Verbinder betriebssicher arbeitet. Verbinder, die eine Bajonett-Kupplung aufweisen, haben sich insofern als nicht geeignet .erwiesen, als daß ihr Schnelltrenn-Mechanismus normalerweise nur dann funktioniert, wenn die zwei Teile des Verbinders vollständig miteinander verkuppelt waren. Andererseits sind mit Schraubgewinde versehene Verbinder für solches Fehlverhalten nicht anfällig, und diese Verbinderart besitzt weiterhin den Vorteil, daß es einfacher ist, zum Zusammenfügen und

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vollständigen Kuppeln der beiden Teile eine große Kraft aufzubringen.

Beispiele von mit Schraubengewinde versehenen elektrischen Schnelltrenn-Verbindern sind in der US-PS 3 4-52 beschrieben. Die dort beschriebenen Verbinder besitzen auf einem Teil einen drehbaren Kupplungsring mit Zapfen, die normalerweise, d. h., in ihrem Ruhezustand, auseinanderlaufen. Zugehörig zu den Zapfen ist eine Haltehülse vorgesehen, um die Zapfen radial nach innen in eine Stellung zu zwingen, in der sie im allgemeinen parallel zu der Achse des Verbinders verlaufen. Die Zapfen besitzen ein Innengewinde, das im radial durch die Hülse nach innen gebogenen Zustand der Zapfen mit einem komplementär ausgebildeten Außengewinde auf dem anderen Verbinderteil in Eingriff bringbar ist, um die beiden Teile miteinander zu kuppeln. Ein durch eine Schnur betätigbarer Freigabering oder dgl. ist vorgesehen, um die Hülse aus der Stellung, in der sie die Zapfen nach innen biegt, zurückzuziehen. Wenn die Hülse durch Ziehen der Schnur zurückgezogen wird, spreizen sich die Zapfen radial nach außen auf, so daß sie sich nicht mehr im Eingriff mit dem Außengewinde auf dem anderen Verbinderteil befinden. Somit kann durch Aufbringen einer axial gerichteten schnelleinwirkenden Kraft das Entkuppeln der beiden Verbinderteile bewerkstelligt werden.

Bei diesen aus der genannten US-Patentschrift bekannten Verbindern nehmen die Zapfen des Kupplungsringes, wann immer dies möglich ist, eine Stellung ein, in der sie die beiden Teile des Verbinders nicht langer zusammenhalten. Die Haltehülse ist wesentlicher Bestandteil beim radial nach innen gerichteten Umbiegen der Zapfen in eine Stellung, in der sie mit dem Außengewinde auf dem anderen Verbinderteil in Eingriff kommen. Somit führt ein unbeabsichtigtes Zurückziehen der Hülse oder irgendeine andere

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Fehlfunktion derselben unvermeidlich, zum Freigeben der Zapfen, wodurch, ein frühzeitiges Lösen der Verbindung eintreten kann.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Verbinder zu schaffen, bei dem ein unbeabsichtigtes Entkuppeln des Verbinders vermieden wird, wenn die Hülse unbeabsichtigt zurückgezogen wird.

Gemäß der Erfindung wird ein elektrischer Sehne11trenn-Verbinder geschaffen, der gekennzeichnet ist durch ein auf dem Verbinderkörper unverlierbar gehaltenes und um dessen Achse drehbares Kupplungsstück, das auf dem Umfang mit Abstand angeordnete, nach vorn ragende Zapfen aus elastischem polymerem Material in Form einer mit Schlitzen versehenen Hülse aufweist,auf welcher ein mit entsprechenden Schlitzen versehenes Innengextfinde ausgebildet ist, das mit einem auf dem komplementären Verbinder vorgesehenen Außengewinde derart in Eingriff kommt, daß ein rasches Trennen der zwei Verbinder eintritt, wenn eine Axialkraft aufgebracht wird, die ausreichend groß ist, auf das Innen- und Außengewinde derart einzuwirken, daß sich die mit Schlitzen versehene Hülse durch erzwungenes, radial nach außen gerichtetes Auslenken der elastischen Zapfen erweitert und das Innengewinde in axialer Richtung über das Außengewinde zum Trennen der zwei Verbinder reitet, und eine zwischen einer ersten Stellung, in der sie die Zapfen umgibt und deren Erweitern verhindert, und einer zweiten Stellung, in der sie dieses Erweitern zuläßt, axial bewegbaren Sperreinrichtung.

Somit sind die Zapfen des verwendeten Kupplungsstücks nicht in eine Stellung vorgespannt, in der sie sich nicht in Eingriff mit dem Gegengewinde befinden. Kormalerweise verbleiben sie über das Gewinde in Eingriff mit dem Außengewinde des komplementären zweiten Verbinderteils, und zwar

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unabhängig von der Stellung des Sperr-Rings, wodurch, der Verbinder wenigstens bis zu einem gewissen Grad die gewünschte Betriebssicherheit aufweist. Darüberhinaus kann das Kuppeln und Entkuppeln über das Gewinde unabhängig davon erfolgen, ob die Sperreinrichtung sich in der Sperrstellung befindet oder nicht.Die Sperreinrichtung umfaßt vorzugsweise einen Sperr-Ring.

Verbinder gemäß der vorliegenden Erfindung besitzen nach wie vor die Schnelltrennfunktion, indem das Bewegen der Sperreinrichtung in deren zweite Stellung ein Ausdehnen der Hülse bei Bedarf ermöglicht und weiterhin erlaubt, daß das Innengewinde der Zapfen in axialer Richtung über das Außengewinde auf dem komplementären Verbinderteil "reitet". Da es notwendig ist,eine hinreichend große axiale Kraft aufzubringen, bevor die Gewindeteile entsprechend zum Erweitern der Hülse und zum "Reiten" zusammenwirken, besteht nur ein geringes Risiko eines zufälligen Entkuppeins der beiden Verbinderteile. Ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Verbinder besteht darin, daß die Zapfen aus polymerem Material bestehen, so daß irgendwelche von den Zapfen durch das Zusammenwirken der Gewindeteile hervorgerufene Einschnitte keine elektrische Leitfähigkeit zur Folge haben. Hierdurch wird die Gefahr von Kurzschlüssen im Augenblick der Schnelltrennung vermindert. Darüberhinaus weisen die Zapfen u. a. aufgrund des polymeren Materials Schmiereigenschaften auf, die das Reiten des Innengewindes über das Außengewinde bei Aufbringen der Schnelltrennkraft erleichtern.

Vorzugsweise verwendete polymere Materialien für die Zapfen sind u. a. Polyvinyl ac et ale und Polysulphone. Diese zwei Polymere weisen gute mechanische Eigenschaften zusammen mit thermischer Stabilität auf. Für gewöhnlich wird das Kupplungsstück als Ganzes aus dem polymeren Material hergestellt, und nicht nur die die mit Schlitzen versehene

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Hülse bildenden Zapfen. Die Herstellung derartiger Kupp lungs stücke ist relativ einfach, "besonders im Vergleich zu der Herstellung von Eupplungsringen, die die auseinanderlaufenden, mit Gewinde versehenen Zapfen der oben erläuterten herkömmlichen Bauart aufvasen. Ein hohler, aus dem ausgewählten Polymer bestehender Zylinder kann auf einem Teil seiner Länge mit einer Gewindebohrung versehen werden, um das Innengewinde auszubilden.* Dann können in den Zylinder von einem Ende aus Längsschlitze geschnitten werden, um die die geschlitzte Hülse bildenden Zapfen zu erhalten. Das Gewinde der mit Schlitzen versehenen Hülse weist vorzugsweise ein abgerundetes V-förmiges Profil auf. Dieses Profil oder auch andere Profile'mit abgeschrägten Flanken auf der Vorderseite erleichtern die notwendige Wechselwirkung zwischen dem Innengewinde der mit Schlitzen versehenen Hülse und dem Außengewinde auf dem komplementären Verbinderteil.

Normalerweise sind die Sperreinrichtung und das Kupplungsstück in einer mit Nuten versehenen Außenmuffe untergebracht. Normalerweise verhindert der Sperr-Ring ein Erweitern der Hülse dadurch, daß er mit einer äußeren, mit Schlitzen versehenen ringförmigen Rippe in Eingriff kommt, welche auf der Hülse vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die Sperreinrichtung in ihre Sperrstellung vorgespannt, beispielsweise durch eine hinter der Sperreinrichtung angeordnete Wellenfeder. In diesem Fall wird vorzugsweise eine Einrichtung vorgesehen, die zum Zurückziehen der Sperreinrichtung gegen die Vorspannkraft dient. Eine derartige Einrichtung kann einen mittels einer Schnur betätigten Freigabering umfassen, an den eine vom rückwärtigen Ende des Verbinders fortlaufende Schnur befestigt ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Pig. 1 eine vertikale Schnittansicht durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Schnelltrenn-Verbinders,

Fig. 2 eine Einzelheit gemäß Fig. 1, wobei sich der Verbinder jedoch in der beim Schnelltrennvorgang eingenommenen Stellung befindet,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines bei dem Verbinder nach den Fig. 1 und 2 verwendeten Kupplungsstücks, und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht mit teilweise weggebrochenen Teilen einer modifizierten Ausführungsform des in den Fig. 1-3 dargestellten Verbinders.

Im folgenden soll Bezug genommen werden auf die Fig. 1 bis 3, in denen eine aus zwei Teilen bestehende Schnelltrenn-Verbinderanordnung 10 dargestellt ist. Der erste Verbinder umfaßt einen Mantel 12, der einen Block 13 aus Isoliermaterial umgibt. Der Block 13 trägt mehrere Buchsenkontakte (in Fig. ist nur ein einziger dargestellt). Jeder Buchsenkontakt 14 ist am Ende eines Drahtes 15 befestigt, der durch das rückwärtige Ende des Blocks 13 eingeführt ist. Auf ähnliche Weise umfaßt der zweite Verbinder 16 einen Mantel 17, der einen Block 18 aus Isoliermaterial umgibt. In den Block 18 sind Drähte zu Steckerkontakten 20 geführt.

Ein Kupplungsstück 21 ist unverlierbar auf dem ersten Verbinder 11 drehbar um dessen Achse gelagert. Das Kupplungsstück 21 besitzt am Umfang mit Abstand angeordnete, sich nach vorn erstreckende Zapfen 22 aus elastischem polymerem Material. Wie man in Fig. 3 erkennt, bilden diese Zapfen eine mit Schlitzen versehene Hülse 23. Die Hülse 23 besitzt ein mit Schlitzen versehenes Innengewinde 24, welches in Eingriff kommt mit einem Außengewinde 25 auf dem zweiten Verbinderteil 16. Sowohl das Innengewinde 24 als auch das

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Außengewinde 25 besitzen ein abgerundetes V-förmiges Profil. Auf dem rückwärtigen Ende der mit Schlitzen versehenen Hülse 23 ist eine mit Nuten versehene Muffe 26 befestigt, die das Kupplungsstück 21 umschließt. Die Muffe 26 besitzt mehrere sich in Längsrichtung erstreckende voneinander beabstandete Nuten 27 (Pig. ²I-), um ein Ergreifen von Hand zu erleichtern.

Innerhalb der Muffe 26 ist ein Sperr-Ring 28 angeordnet. Dieser Ring wird durch eine Wellenfeder 29 nach vorne in eine Stellung gedrängt, in der er in umschließendem Eingriff mit einer geschlitzten Rippe 30 auf dem vorderen Ende der Hülse 23 steht. In dieser in Fig. 1 dargestellten Stellung verhindert der Sperr-Ring 28 ein radiales Auseinanderbiegen der Zapfen 22. Ein schnurbetätigter Freigabering 31 ist ebenfalls innerhalb der Muffe 26 eingeschlossen und umfaßt zwei diametral gegenüberlxegende Vorsprünge 32, sie sich am rückwärtigen Teil des Verbinderteils 11 erstrecken. Der Sperr-Ring 28 ist mit dem schnurbetätigten Freigabering 31 über Schrauben 33 zu einer Bewegungseinheit verbunden. Die Schrauben 33 laufen durch die Lücken, bzw. Schlitze der geschlitzten Hülse 23, und an den Vorsprüngen 32 sind Schnüre 3^ befestigt.

Im Betrieb wird zuerst der erste Verbinder 11 mit dem zweiten Verbinder 16 dadurch gekoppelt, daß das Kupplungsstück 21 des ersten Verbinders auf das Außengewinde 25 des zweiten Verbinderteils aufgeschraubt wird. Dies geschieht dadurch, daß die das Kupplungsstück einschließende Muffe 26 ergriffen und gedreht wird. Die Verbindung befindet sich nun in der in Fig. 1 dargestellten Stellung. Ein Ziehen an den in den ersten Verbinderteil 11 führenden Drähten 15 allein hat keine Trennung der beiden Teile der Verbindung zur Folge, und die zwei Verbinder 11 und 16 können

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entkoppelt werden, indem das Kupplungsstück unter Zuhilfenahme der Muffe 26 losgeschraubt wird. Beim Ziehen an den Schnüren 34 jedoch wird der Sperr-Ring 28 in seine in Fig. 2 dargestellte Stellung gezogen, in der die Zapfen 22 nicht mehr gegen ein radial nach außen gerichtetes Auslenken geschützt sind.

Befindet sich der Sperr-Ring 28 in seiner zweiten Stellung, so kann ein schnelles Trennen der beiden Verbinder durch Aufbringen einer axial gerichteten Schnelltrennkraft bewirkt werden. Diese Kraft muß ausreichend sein, zwischen dem Innen- und Außengewinde 24-, bzw. 25 eine solche Wechselwirkung hervorzurufen, daß die Hülse 23 sich durch erzwungene radial nach außen gerichtete Auslenkung der elastischen Zapfen 22 erweitert und das Innengewinde 24 in axialer Sichtung über das Außengewinde 25 "reitet", um das Trennen der beiden Verbinderteile 11 und 16 zu bewirken.

Weiterhin wird durch die vorliegende Erfindung eine aus zwei Teilen bestehende, durch Schraubverbindung gekuppelte elektrische Verbinderanordnung geschaffen, bei der eine normalerweise nicht in Betrieb befindliche Hatsch- oder Klinkenanordnung zwischen einem der beiden Verbinderteile und einem drehbaren Kupplungsstück auf dem anderen der beiden Teile vorgesehen ist; diese Ratschen- oder Klinkenanordnung ist nur dann in Betrieb, wenn die beiden Verbinderteile durch Drehen der Kupplungsstücke sich der Stellung nähern, in der die beiden Teile vollständig zusammengefügt sind. Hierdurch werden eine Verriegelung bezüglich Gegendrehung der Kupplungsstücke und eine hörbare Anzeige, daß die zusammengefügte Endstellung bald erreicht ist, geschaffen. Es sind Mittel vorgesehen, die ermöglichen, die durch die Ratschen- oder Klinkenanordnung geschaffene Verriegelung zwecks Lösen der beiden Verbinderteile zu überwinden.

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Fig. 4 zeigt eine derartige Anordnung als Modifikation der in den Fig. 1 "bis 3 dargestellten Verbinder. Das vordere Ende der Muffe 26 ist verlängert und mit einer Sägezahnkante 35 ausgestattet. Ein Flansch 36 auf dem zweiten Verbinder 16 trägt ein aus elastischem gepreßten Kunststoffmaterial ausgebildetes Element 37? ^auf dem sich in Richtung der Sägezahnkante 35 erstreckende Sägezähne ausgebildet sind, die mit den Sägezähnen 35 ausgerichtet sind. Die Anordnung ist so getroffen, daß, wenn der Verbinder sich seiner Endstellung durch Drehen der Muffe 26 nähert, das Ineinandergreifen der Sägezähne ein Gegendrehen der Muffe verhindert und somit ein Lösen der Verbinderanordnung, beispielsweise durch Vibrationen, unterbindet; ohne diese Anordnung könnten derartige Vibrationen möglicherweise ein lösendes Drehen der Muffe 26 zur Folge haben. Gleichzeitig schafft das beim gegenseitigen Berühren der Sägezähne entstehende tickende Geräusch eine hörbare Anzeige, daß alsbald diejenige Stellung erreicht ist, in der die beiden Verbinderteile vollständig zusammengefügt sind.

Man sieht, daß die Anordnung der Zähne 35 und des Zahnes des Elementes 37 eine normalerweise nicht in Betrieb befindliche Eatschenanordnung bilden. Lediglich beim Annähern der Verbinderteile an die vollständig zusammengefügte Stellung wird die Ratsehenanordnung wirksam und verhindert ein Gegendrehen des Kupplungsrings oder der Muffe 26. Gleichzeitig entsteht durch das Zusammenwirken der Zähne ein tickendes Geräusch. Zum Lösen der beiden Verbinderteile wird die durch die Ratschenanordnung bewirkte Verriegelung dadurch überwunden, daß auf die Schnur 3^ eine Schnelltrennkraft ausgeübt wird, wodurch ein Lösevorgang hervorgerufen wird, der oben bereits in Zusammenhang mit den Fig. Ί, 2 und 3 erläutert wurde.

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Claims

PATENTANWÄLTE A. GRUNECKER

H. KINKELDEY

Dft INC!

W. STOCKMAIR

DR-tNG. · A*€ (CALTBCH

K. SCHUMANN

DR RER, NAT - OtPU-PHYS

P. H. JAKOB

DtPU-INa

G. BEZOLD

DR RSlNAT- OPU-CHEM

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

P 12 718 - 57/wa 9- Kai 1978

Patentansprüche

M. /Elektrischer Schnelltrenn-Verbinder, g e k e η η zeichnet durch einen Verbinderkörper (13)» ein auf diesem unverlierbar gehaltenes und um dessen Achse drehbares Kupplungsstück (21), das auf dem Umfang mit Abstand angeordnete, nach vorn ragende Zapfen (22) aus elastischem Material in Form einer mit Schlitzen versehenen Hülse (23) aufweist, auf welcher ein ~it entsprechenden Schlitzen versehenes Innengewinde (24-) ausgebildet ist, das mit einem auf dem komplementären "Verbinder (16) vorgesehenen Außengewinde (25) derart in Eingriff kommt, daß ein rasches Trennen der zwei Verbinder (11, 16) eintritt, wenn eine Axialkraft aufgebracht vrird, die ausreichend groß ist, auf das Innen- und Außengewinde. (24-, 25) derart einzuwirken, daß sich die mit Schützen versehene Hülse (23) durch erzwungenes, radial nach außen gerichtetes Auslenken der elastischen Zapfen (22) erweitert und das Innengewinde (24) in axialer Richtung über das Außengewinde (25) zum Trennen der zwei Verbinder reitet, und eine zwischen einer ersten

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TELEFON (Ο89) !22 28 62 TELEX ΟΒ-ΟΘ3βΟ TELEGRAMM= MONAPAT TELEKOPIERER

Stellung (s. Fig. 1), in der sie die Zapfen (22) umgibt und deren Erweitern verhindert, und einer zweiten Stellung, in der sie dieses Erweitern zuläßt, axial bewegbaren Sperreinrichtung.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung einen die Zapfen (22) umgebenden Ring (28) umfaßt.

5. Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Zapfen (22) eine normal nach außen gerichtete Erweiterung (30) aufweist, die sich mit dem Sperr-Ring (33) in Eingriff befindet, wenn sich dieser in der ersten Stellung (s. Fig. 1) befindet.

4. Zweiteiliger, mit einer Schraubkupplung versehener elektrischer Verbinder, gekennzeichnet durch eine normalerweise nicht betätigte Ratscheneinrichtung (35j 37) > die zwischen einem der beiden Verbinderteile (11, 16) und einem drehbaren Kupplungsstück (21, 26) auf dem anderen der beiden Verbinderteile wirksam ist, um nur dann in Betrieb zu sein, wenn die Verbinderanordnung sich durch Drehen des KupplungsStücks (21, 26) einer vollständig zusammengefügten Stellung nähert und dadurch eine Verriegelungseinrichtung bezüglich Gegendrehung des KupplungsStücks (21, 26) sowie eine hörbare Anzeige liefert, daß die vollständig zusammengefügte Stellung der Verbinderanordnung erreicht wird, und entsprechende Einrichtungen zum Überwinden der durch die Ratschenanordnung (35» 37) gebildeten Verriegelung, um die beiden Verbinderteile zu lösen.

5· Verbinder nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet , daß die Ratschenanordnung nach vorne

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gerichtete, auf dem Umfang des drehbaren. Kupplungsstücks (21) mit Abstand angeordnete Ratschenzähne (35) umfaßt sowie wenigstens einen hiermit zusammenwirkenden Ratschenzahn auf dem einen Verbinderteil (16).

6. Verbinder nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet , daß der Zahn (37) aus elastischem Material ausgebildet ist.

7. Verbinder nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Überwinden der Ratschenverriegelung (35i 37) auf dem Umfang des drehbaren EupplungsStücks (21) mit Abstand angeordnete, sich vorwärts erstreckende Zapfen (22) aus elastischem Material aufweisen, welche eine mit Schlitzen versehene Hülse (23) bilden, in der ein mit entsprechenden Schlitzen versehenes Innengewinde ausgebildet ist, das mit einem auf einem Element des einen Verbinderteils (16) vorgesehenen Außengewinde (25) in Eingriff bringbar ist und ein Lösen der beiden Verbinderteile durch Aufbringen einer axial gerichteten Trennkraft ermöglicht, welche groß genug ist, auf das Innen- und Außengewinde (24-, 25) derart einzuwirken, daß sich die Hülse (23) durch erzwungenes, radial nach außen gerichtetes Auslenken der elastischen Zapfen (22) erweitert und das Innengewinde (24) in axialer Richtung über das Außengewinde (25) reitet.

8. Verbinder nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß eine Sperreinrichtung (28) vorgesehen ist, die zwischen einer ersten Stellung (s. Pig. 1), in der sie das Erweitern verhindert, und einer zweiten Stellung ,(s. Fig. 2), in der sie das Erweitern zuläßt, axial verschiebbar ist.

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