DE4425868C2 - Anschlußelement für eine elektrische und mechanische Verbindung mit drehbeweglichen Anschlüssen an ein Schutzschlauchsystem für elektrische Leitungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Anschlußelement zur drehbeweglichen Verbindung der Komponenten eines Schutzschlauchsystems für elektrische Leitungen zum Schutz elektrischer Anlagen in Flugzeugen gegen elektromagnetische Störungen, insbesondere Überspannungen und Blitzeinwirkungen. Mit ihr wird die Drehbeweglichkeit eines am Anschlußelement fixierten elektrisch leitfähigen Schlauches ohne Stromflußunterbrechung zwischen seinen drehbeweglich zueinander gelagerten Körpern gewährleistet. DOLLAR A Das Anschlußelement besteht aus einem offenen zylindrischen Hohlkörper und einem hohlzylindrischen Stützkörper, die koaxial und drehbeweglich zueinander angeordnet sind. Ein Halteelement, das als Sprengring ausgebildet ist, fixiert beide Körper zueinander. Der Hohlkörper lagert an der Innen- oder auf der Außenwandung des Stützkörpers. Er weist zwei miteinander verbundene Zonen, eine Zone mit geschlossener Umfangswandung und eine Zone, deren Umfangswandung unter Bildung mehrerer flexibler Kontaktfedern axial geschlitzt ist, auf. Der Stützkörper ist mit den unter mechanischen Druck gesetzten flexiblen Kontaktfedern elektrisch leitend verbunden, die gegen die Innen- oder Außenwandung des Stützkörpers drücken.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Anschlußelement zur drehbeweglichen Verbindung der Kom­ ponenten eines Schutzschlauchsystems für elektrische Leitungen zum Schutz elektrischer Anlagen in Flugzeugen gegen elektromagnetische Störungen, insbesondere Überspannungen und Blitz­ einwirkungen. Mit ihr wird die Drehbeweglichkeit eines am Anschlußelement fixierten elektrisch leitfähigen Schlauches ohne Stromflußunterbrechung zwischen seinen drehbeweglich zueinander gelagerten Körpern gewährleistet.

In Flugzeugen sind die Anschlüsse von elektrisch leitfähigen Schläuchen an bekannte Anschluß­ elemente sehr beschwerlich ausführbar. Sie verbinden eine Vielzahl von Anschlußelementen auf engstem Raum und lassen sich ohne drehbeweglich gestaltete Stromleitungsanschlüsse eines derartigen Anschlußelementes oftmals nicht realisieren.

Ein bekanntes Anschlußelement besteht nach der DE 39 14 936 C2 aus einem Steckverbinder gerader Ausführung, dem ein Schutzschlauchende kraftschlüssig und drehbeweglich angeschlossen ist. Durch diese Anordnung wird der als Wellschlauch ausgeführte Schutzschlauch an einem Gehäuseendbereich des Steckverbinders mit zwei Halbschalen fixiert, wobei die Halbschalen an einem zusätzlichen Aufnahmebereich befestigt sind. Letztere werden durch eine Schelle zusam­ mengehalten. Diese Lösung realisiert zwar die Drehbeweglichkeit zweier Körper - aber keine elek­ trisch leitende Verbindung zwischen einem leitfähigem Wellschlauch und einem Steckverbinder. Eine drehbewegliche und elektrisch leitende Verbindung zwischen einem leitfähigen flexibelen Schutzschlauch und einem Anschlußelement zum Anschluß an einen stromleitenden Steckverbinder oder bei einem funktionell bedingten Anschluß an eine mechanische Komponente eines Schutz­ schlauchsystems wird nicht gewährleistet. Durch eine technologisch bedingte Aufhebung der elektrischen Verbindung zwischen dem Schutzschlauchsystem und der elektrischen und/oder der mechanischen Komponente wird zudem die Schutzmaßnahme für die Weiterleitung des Stromes zur Struktur unterbrochen. Die Lösung kann weitestgehend nur für den mechanischen drehbe­ weglichen Einsatz oder mit zusätzlichen aufwendigen Maßnahmen für die elektrische Verbindung zur Struktur eingesetzt werden.

Ferner ist aus der DE 94 01 199 U1 ein Anschlußelement mit zwei drehbar zueinander bewegli­ chen, koaxial angeordneten Körpern (Außenleiterhülse, Gewindebuchse) bekannt, welche durch ein Halteelement (Sprengring) fixiert sind. Außerdem ist ein flexibles Element (Kontaktfeder) vorhanden, welches die beiden Körper unter mechanischem Druck miteinander elektrisch ver­ bindet. Diese Lösung bezieht sich auf eine Kabelarmatur, die sich zum Anschließen eines koaxia­ len Kabels an ein Gehäuse eignet. Ihr Anwendungsgebiet liegt im Bereich elektromagnetisch empfindlicher Systeme, also nicht auf dem einführend mitgeteilten Anwendungsgebiet. Gemäß der DE 94 01 199 U1 liegt eine Kontaktfeder, vorzugsweise ein Federkranz, zwischen den beiden drehbeweglich gelagerten Körpern (Außenleiterhülse, Gewindebuchse), wobei diese sich federnd gegen beide Körper unter mechanischem Druck abstützt. Diese Anordnung läßt sich - aufgrund der im Störungsfall hohen Blitzstrombelastung nicht zur Gewährleistung der Blitzschutzmaßnah­ me im Flugzeug einsetzen. Weiterhin wird darüber auch keine Auskunft gegeben, nach der ein Fachmann vorsehen würde, die Körperwandung von einem der (beiden drehbeweglich gelagerten) Körper zonal aufzuteilen, wonach eine der beiden Zonen axial geschlitzt ausgeführt wird und durch diese Maßnahme flexible Elemente als Kontaktfedern ausgebildet werden, welche auf oder gegen die Wandung des anderen Körpers drücken.

Nach der DE 34 12 824 A1 wird ein Lastschalter zur Verwendung in Mittelspannungsanlagen ge­ zeigt, der als Teil seiner Anordnung eine Kontaktbuchse aufweist, die koaxial ein Stift umgibt. Außer der Kontaktverbindung dient sie wesentlich dazu, daß beim axialen Ziehen des Stiftes aus der Buchse (Unterbrechung des Lastflußes) die durch einen vorderen Abschnitt des Stiftes freige­ setzten Löschgase der Lichtbogensäule zur Löschung des gezogenen Lichtbogens den zonal geschlossenen Bereich die Buchse axial durchströmen und durch deren zonal achsenparallel ge­ schlitzten Bereich entweichen. Durch diese Maßnahme (Schlitzung der Buchse) wird eine rasche Abführung der Löschgase aus dem Lastschalter realisiert. Die durch die Schlitzung erzielten Federkontakte liegen bei geschlossenem Kontakt zwischen dem Stift und der Buchse federnd auf der Mantelfläche des Stiftes an. Sie gleiten während des Stiftziehens nach Verlassen der Stiftspitze radial ab. Die Lehre der DE 20 46 231 B2 verfolgt (im Vergleich der Erfindung) tatsächlich etwas anderes, wodurch sie sich von ihr unterscheidet. Deshalb wird diese Lösung - aus erwähnten Gründen - wohl kaum zum Schutz elektrischer Anlagen im Flugzeug gegen Blitzeinwirkungen bei einem Blitzstromfluß von ca. 200 KA eine Anwendung finden.

Außerdem wird von der DE 92 04 291 U1 eine Kontaktscheibe mit Anschlußlasche für einen Erdungsleiter offenbart, die als Teil einer Kabelverschraubung radial gerichtete federnde Kontakt­ arme aufweist, welche auf einem Metallmantel, der mehrere Leitungen umhüllt, liegen. Die Berührung der Kontaktarme als separate Federn mit dem Metallmantel erfolgt linear. Es handelt sich hierbei um sehr dünne Federn, die nur zur Ableitung sehr kleiner Ströme geeignet sind. Da der elektrische Übergangswiderstand an der Berührungsstelle maßgeblich durch den Federdruck und durch deren kleine wirksame Berührungsfläche auf dem Metallmantel bestimmt wird (die Materialart vernachlässigt), trifft für diese Anordnung zu, daß sie - auch aufgrund der geringen Anzahl der Federn mit geringem Querschnitt, die (zudem noch) zur punktförmigen Ableitung des hohen Blitzstromes (200 KA) geeignet sein müßten (und das aber nicht sind) - sich nicht zur Einbeziehung in ein Blitzschutzsystem (eines Flugzeuges) eignet. Außerdem wirkt (allgemein betrachtet) bei der Drehung solcher Federn mit linearer Berührung an der Berührungsstelle eine hohe Federkraft auf den Metallmantel, da die (punktförmige) Berührungsfläche (infolge der dünnen Federn) sehr klein ist. Diese Kraft kann eine Beschädigung der Kontaktoberfläche ver­ ursachen. Demnach offenbart diese Lösung eine separate und fest fixierte Kontaktscheibe mit federnden Armen, die keine Drehbeweglichkeit aufweist. Es handelt sich hierbei um eine Feder­ scheibe ohne drehbewegliche Funktion, die als Zwischenglied den Metallmantel mit dem Erdungs­ leiter verbindet.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Anschlußelemente derart zu verbessern, daß an ihren drehbeweglichen Körpern die stromleitende Verbindung zu einem an sie angeschlossenen elektrisch leitenden Schutzschlauch nicht aufgehoben wird, um die voreinge­ stellte Kodierung der elektrischen Stecker zu ermöglichen. Dabei darf keine Verdrehung der Anschlußelemente verschiedener Art weder während der Fertigung und im Betrieb noch durch eine bestimmte Einbaulage im Flugzeug gegenüber dem Schutzschlauch eintreten.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. In den weiteren Ansprüchen sind zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Maßnahmen angegeben.

Die Erfindung ist anhand von Zeichnungen dargestellt und in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Anschlußelement mit einem Stützkörper, auf dem ein Hohlkörper (eine Buch­ se) lagert;

Fig. 2 das Anschlußelement nach der Fig. 1 mit zusätzlichem Scheuerschutz;

Fig. 2a das modifizierte Anschlußelement nach der Fig. 2 mit innerem Abschnitt der drehbeweglichen Buchse;

Fig. 3 das modifizierte Anschlußelement nach der Fig. 2 mit Kunststoffbeschichtung;

Fig. 3a das Anschlußelement nach der Fig. 3 mit einer Verstärkungsfeder im geschlitzten Abschnitt der drehbeweglichen Hülse;

Fig. 3b das Anschlußelement nach der Fig. 1 mit Scheuerschutzauskleidung und Schutz­ schlauchfixierung durch eine Crimphülse oberhalb einer (axial geschlossenen) Zone des Hohlkörpers (der Hülse);

Fig. 3c das modifizierte Anschlußelement nach der Fig. 3b mit Schutzschlauchfixierung durch ein Spannband oberhalb der (axial geschlossenen) Zone des Hohlkörpers (der Hülse);

Fig. 3d das modifizierte Anschlußelement nach der Fig. 3b mit einer zusätzlichen Siche­ rung des Schutzschlauches durch eine dem Hohlkörper aufliegenden Scheuer­ schutzauflage;

Fig. 4 das modifizierte Anschlußelement nach der Fig. 1 mit Darstellung der gegen die Innenwandung des Stützkörpers drückenden Kontaktfedern der (axial geschlitzten) Zone des Hohlkörpers;

Fig. 4a das modifizierte Anschlußelement nach der Fig. 1 mit einer [innerhalb der (axial geschlitzten) Zone des Hohlkörpers angeordneten Verstärkungsfeder.

An einem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden. Inder Fig. 1 ist die Anordnung in ihrem grundsätzlichen Aufbau dargestellt. Sie zeigt ein Anschlußelement 18 mit einem angesetzten elektrischen Stecker 17, das aus zwei Körpern besteht, welche koaxial (entlang einer Mittelachse 6 des Anschlußelementes 18) und drehbeweglich zueinander angeordnet sind.

Der eine Körper stellt einen offenen hohlzylindrischen Stützkörper 2 dar, dessen Wandung axial geschlossen ist. Der Stützkörper 2, der beispielsweise mit dem (genannten) elektrischen Stecker 17 durch Verzahnung fixiert ist, erstreckt sich entlang der Mittelachse 6.

Der andere Körper stellt einen offenen zylindrischen Hohlkörper 1 dar, dessen Umfangswandung zwei miteinander verbundene und verschiedenartig ausgeführte Zonen 1.1, 1.2 aufweist. Der Hohlkörper 1, der als Buchse ausgeführt ist, lagert beispielgemäß koaxial und drehbeweglich auf der Außenwandung des Stützkörpers 2, wobei ein als Sprengring ausgebildetes Halteelement 4 beide Körper zueinander fixiert. Letzterer liegt vertikal in einer eingelassenen Nut, die sich aus zwei deckungsgleich zueinander liegenden Nuten in den axial geschlossenen Bereichen der beiden Körperwandungen ergibt. Der Hohlkörper 1 besteht aus einer Zone 1.1 mit geschlossener Um­ fangswandung und einer Zone 1.2, deren Umfangswandung unter Bildung mehrerer flexibler Kon­ taktfedern axial geschlitzt sind, die (wie angedeutet) demnach drehbeweglich auf der Wandung des Stützkörpers 2 lagern. Dabei realisieren diese Kontaktfedern mit dem Stützkörper 2 eine elektrisch leitende Verbindung, sofern auf ihnen ein radialer mechanischer Druck lastet, dessen (zonal begrenzte) Drucklast sich radial auf den Stützkörper verteilt. Die Kontaktfedern werden vor­ zugsweise so dimensioniert, daß sie selbst diese Drucklast auf den Stützkörper 2 prägen. Am freien Ende der (axial geschlossenen) Zone 1.1 des Hohlkörpers 1 (der Buchse) befindet sich ein Vorsprungelement 5, das sich aus einem angesetzten Flansch mit einer am Flanschrand horizontal angesetztem Schutzkante 15 zusammensetzt. Eine durch beide sich räumlich radial ergebene Aufnahmezone 3 ist zur Aufnahme eines (in der Fig. 1 nicht dargestellten) leitfähigen Schutzschlauches 13, beispielsweise eines Kupfergeflechtes, vorgesehen. Das freie Ende des Schutzschlauches 13 wird aus Gründen der Verletzungsgefahr innerhalb dieser Aufnahmezone 3 durch ein geeignetes Fixierelement an der Buchse befestigt.

Das Anschlußelement kann als ein Endgehäuse mit gerader und winkliger Ausführung oder ein Abzweiger (verschiedener Art), vorzugsweise für T-, Kreuz- oder winkligen Abzweiger, oder eine Durchführung oder ein Endstück oder ein Kupplungsstück ausgebildet werden, wobei sich der Übergang der Körper zwischen dem Stützkörper 2 und den erwähnten Elementen am freien Ende der axial geschlossenen Zone 1.1 in der Nähe des Halteelementes 4 befindet.

Die Fig. 2 zeigt das Anschlußelement 18 nach der Fig. 1 in der bereits grundsätzlich beschriebenen Art, wobei unterhalb der Wandung des Stützkörpers 2 zusätzlich eine Kunststoffhülse 7 angeord­ net ist. Diese Kunststoffhülse 7 soll die figurlich nicht gezeigten isolierten elektrischen Leitungen, die innerhalb des offenen Hülsenquerschnittes entlang der Mittelachse 6 liegen, gegen Scheu­ erwirkung schützen.

Die Fig. 2a zeigt ein modifiziertes Anschlußelement 18 nach der Fig. 2 mit einem Hohlkörper 1 (einer Buchse), den (die) man innerhalb des Stützkörpers 2 drehbeweglich lagert. Die Kontaktfe­ dern des Hohlkörpers 1 (der Buchse) sollen beispielgemäß radial gegen den Innenbereich der Wandung des Stützkörpers 2 drücken.

Die Lösung nach der Fig. 3 unterscheidet sich gegenüber der Lösung nach Fig. 2 durch den Austausch der Kunststoffhülse 7 gegen eine Kunststoffbeschichtung 10, die beispielgemäß dem Innenbereich der Wandung des Stützkörpers 2 fest aufliegt.

Die Lösung nach der Fig. 3a offenbart außerdem den Hohlkörper 1 (die Buchse) eines Anschluß­ elementes nach der Fig. 3 mit einer (zusätzlichen) Verstärkungsfeder 8, die oberhalb der Kon­ taktfedern der (axial geschlitzten) Zone 1.2 liegt. Dabei handelt es sich um eine ge­ sprengte Feder mit kreisförmigen Querschnitt, die teilweise der (axial geschlitzten) Zone 1.2 radial aufliegt, wodurch infolge des auf die Kontaktfedern ausgeübten Druckes der Verstärkungs­ feder 8 deren radial einwirkende Flächendruck auf die Außenwandung des Stützkörpers 2 verstärkt wird und damit der (elektrische) Übergangswiderstandsanteil gemindert wird.

In der Fig. 3b wird im Längsschnitt das Anschlußelement 18 nach der Fig. 1 mit einem zusätzli­ chen und unterhalb dem Innenbereich der Wandung des Stützkörpers 2 liegenden Kunststoff­ geflecht 7, das gegen Scheuerwirkung der elektrischen Leitungen schützen wird, gezeigt.

Außerdem wird die beispielgemäße Führung des elektrisch leitfähigen Schutzschlauchgeflechtes 13 auf dem Hohlkörper 1 (der Buchse) dargestellt. Das Schutzschlauchgeflecht 13 wird vorzugsweise bis an den Flanschrand des Vorsprungelementes 5 geführt, das hier keine zusätzliche Schutzkante 15 besitzt. Es wird durch eine Crimphülse 12, die bis an den Flanschrand des Vorsprungelementes 5 geführt ist, auf der (axial geschlossenen) Zone 1.1 des Hohlkörpers 1 (der Buchse) fixiert.

Im Gegensatz zur Lösung nach der Fig. 3b zeigt die Fig. 3c das Fixieren des Schutz­ schlauches 13 mittels einem Spannband 11 (im Endzustand), wobei diese Ausführung nicht auf die Schutzkante 15 des Vorsprungelementes 5 verzichtet.

Fig. 3d zeigt im wesentlichen die Darstellung nach Fig. 3b, wobei nach dieser Ausführung oberhalb der (axial geschlitzten) Zone 1.2 des Hohlkörpers 1 (der Buchse) ein Kunststoffschlauch 7.1 als Schutz gegen Scheuerwirkung zwischen dem Hohlkörper 1 und dem Schutzschlauch 13 geführt wird, der sich teilweise bis in den Bereich oberhalb der (axial geschlossenen) Zone 1.1 erstreckt. Die Außenwandung des Hohlkörpers 1 soll dabei vorteilhafterweise abgesetzt sein, damit der Kunststoffschlauch 7.1 im Absatz des Hohlkörpers 1 durch eine entsprechende Crimp­ hülse 12 (im Endzustand) fixiert ist.

In der Fig. 4 wird die Lagerung des Hohlkörpers 1 (der Buchse) des nach der Fig. 1 modifizierten Anschlußelementes 18 innerhalb des Stützkörpers 2 gezeigt. Man erkennt die Gestaltung der (axial geschlitzten) Zone 1.2 mit den flexiblen elektrischen Kontaktfedern entlang des radialen Umfanges des Hohlkörpers 1.

Fig. 4a zeigt eine weitere Modifikation des Anschlußelementes 1 nach der Fig. 1, wonach eine Verstärkungsfeder 8 (gemäß den zu Fig. 3a gegebenen Ausführungen) den radialen Flächendruck der Kontaktfedern der (axial geschlitzten) Zone 1.2 verstärkt.

Bezugszeichenliste

1

Hohlkörper, zylindrisch, offen; Buchse

1.1

Zone, axial geschlossen

1.2

Zone, axial geschlitzt

2

Stützkörper, hohlzylindrisch, offen

3

Aufnahmezone

4

Halteelement; Sprengring

5

Vorsprungelement; Flansch

6

Mittelachse (des Anschlußelements

18

)

7

Kunststoffhülse

7.1

Kunststoffschlauch (als Scheuerschutz), geflechtartig

8

Verstärkungsfeder, gesprengt, kreisförmig

10

Kunststoffbeschichtung

11

Spannband

12

Crimphülse

13

Schutzschlauch, geflechtartig, leitfähig; Kupfergeflecht

15

Schutzkante

16

Überwurfmutter

17

Stecker, elektrisch

18

Anschlußelement

Claims (4)

1. Anschlußelement zur drehbeweglichen Verbindung der Komponenten eines Schutz­ schlauchsystems für elektrische Leitungen zum Schutz elektrischer Anlagen in Flugzeugen gegen elektromagnetische Störungen, insbesondere Überspannungen und Blitzeinwirkun­ gen, mit folgenden Merkmalen:

• 1. es besteht aus einem offenen zylindrischen Hohlkörper (1) und einem hohlzylin­ drischen Stützkörper (2), die koaxial und drehbeweglich zueinander angeordnet sind, wobei ein Halteelement (4), das als Sprengring ausgebildet ist, beide Körper zueinander fixiert,
• 2. der Hohlkörper (1) lagert an der Innen- oder auf der Außenwandung des Stützkör­ pers (2) und weist zwei miteinander verbundene Zonen, eine Zone (1.1) mit ge­ schlossener Umfangswandung und eine Zone (1.2), deren Umfangswandung unter Bildung mehrerer flexibler Kontaktfedern axial geschlitzt ist, auf,
• 3. der Stützkörper (2) ist mit den unter mechanischen Druck gesetzten flexiblen Kontaktfedern elektrisch leitend verbunden, die gegen die Innen- oder Außenwan­ dung des Stützkörpers (2) drücken.

2. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Kontaktfedern selbst die Drucklast auf den Stützkörper (2) prägen.

3. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (2) eine Überwurfmutter (16) ist, gegen deren Innen- oder Außenwandung die flexiblen Kontaktfedern drücken.

4. Anschlußelement nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der axial geschlitzten Zone (1.2) mit einer Verstärkungsfeder (8), vorzugsweise einer gesprengten Feder mit kreisförmigen Querschnitt, die in einer Nut des Hohlkörpers (1) aufnehmbar ist, ausgestattet ist.