DE69716176T2 - Elektrischer Steckverbinder mit Kabelbefestigungssystem - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Verbinder und im Besonderen ein kombiniertes Verbinder- und Kabelabschlusssystem.
• Kombinierte Verbinder- und Kabelabschlusssysteme sind erhältlich, die zulassen, dass das Kabel den Verbinderbereich in einem Winkel zur Paarungsachse des Verbinderteils verlässt. Dieser Winkel kann im typischen Fall 90º betragen. Des Weiteren kann der Verbinder in jeder gegebenen Ausrichtung im Verhältnis zur Gegenverbinderachse abgehen und für verschiedene Abgangsausrichtungen des Kabels im Verhältnis zum Verbinderteil sind verschiedene Verbinder und Kabelabschlüsse bereitgestellt.
• Wir haben erkannt, dass beträchtliche Einsparungen erzielt würden, wenn ein Verbinder- und Kabelabschlusssystem verfügbar wäre, das es zulassen würde, dass die Ausrichtung des Kabelabgangs um die Verbinderachse herum im Gebrauch variiert. Dies macht es dann möglich, dass in einer viel größeren Vielfalt von Situationen ein einziges System verwendet wird, und gewährleistet auch, dass in jeder gegebenen Situation ein Grad an Flexibilität verfügbar ist. Die Drehbewegung in einer Verbinderkonstruktion ist allerdings allgemein zu vermeiden, da sie zum Bruch der Leiter, zum Verlust der Unversehrtheit einer Abschirmung gegen elektromagnetische Störbeeinflussung und zum versehentlichen Abtrennen der Verbinderteile führen kann.
• Die vorliegende Erfindung wird in dem unabhängigen Anspruch unten definiert auf den jetzt Bezug zu nehmen ist. Vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den anhängigen Ansprüche dargelegt.
• Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Dabei zeigt:
• Fig. 1 eine Ansicht eines Längsschnitts durch ein erstes die Erfindung ausgestaltendes Verbinder- und Kabelabschlusssystem;
• Fig. 2 eine Endansicht am Pfeil B in Fig. 1 des Verbinder- und Kabelabschlusssystems von Fig. 1;
• Fig. 3 einen Querschnitt durch das Verbinder- und Kabelabschlusssystem von Fig. 1 an der Linie A-A;
• Fig. 4 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht eines zweiten die Erfindung ausgestaltenden Verbinder- und Kabelabschlusssystems und
• Fig. 5 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht eines dritten die Erfindung ausgestaltenden Verbinder- und Kabelabschlusssystems.
• Das die Erfindung ausgestaltende und in den Fig. 1 bis 3 illustrierte Verbinder- und Kabelabschlusssystem ist für eine rauhe Umgebung bestimmt und ist für die Verwendung mit einen oder mehr innere Leiter umfassenden abgeschirmten Kabeln, zum Beispiel ein so genannter Koaxialstecker.
• Das in Fig. 1 illustrierte Verbinder- und Kabelabschlusssystem 10 umfasst ein allgemein zylindrisches Steckergehäuse 12, das mit einem Kupplungsring 14 versehen ist, der mit einem Haltering 16 an ihm befestigt ist. Das Steckergehäuse 12 enthält einen Isolator 17, durch den hindurch (in diesem Fall) zwei Steckerstifte 20 verlaufen. Die Verbinderstifte 20 passen mit Buchsen an einem fixierten Gegensteckverbinder (nicht gezeigt) zusammen. Der linke oder Passteil des Verbinders, umfassend den Kupplungsring 14, den Isolator 18 und die Stifte 20, und der linke Teil des Steckergehäuses 12 haben eine konventionelle Bauweise und werden daher nicht im Detail beschrieben.
• Fig. 2 ist eine Endansicht des Verbinders in der Richtung des Pfeils B in Fig. 1. Fig. 2 zeigt eine Anzahl von Keilen 21, die sicherstellen, dass der Verbinder nur mit dem richtigen Gegenverbinder verbunden wird und mit der richtigen Ausrichtung um die zentrale Längsachse des Verbinders mit ihm verbunden wird. Zu diesem Zweck gibt es oben, wie in Fig. 2 zu sehen, einen einzelnen Hauptkeil 21a und vier kleinere Keile 21b, die um die untere Hälfte des Verbinders herum gezeigt werden. Der Hauptkeil dient zum Anzeigen und Sicherstellen der richtigen Ausrichtung des Steckergehäuses im Verhältnis zum Buchsenelement des Gegenverbinders, und die kleineren Keile sind bei verschiedenen Verbindern unterschiedlich positioniert, so dass jeder Verbinder nur mit einem Gegenverbinder, der entsprechend angeordnete Keilnuten hat, zusammengepasst werden kann.
• Der rechte oder ferne Teil (wie in Fig. 1 zu sehen) des Steckergehäuses 12 ist von einem Ausgangsgehäuse 22 umgeben. Das Ausgangsgehäuse 22 hat einen ersten Teil 24 relativ großen Durchmessers am linken Ende, wie in Fig. 1 zu sehen, einen zweiten Teil 26 rechts, wie in Fig. 1 zu sehen, und mit einem relativ kleineren Durchmesser, einen Zwischenteil 48 zwischen dem ersten Teil 24 und dem zweiten Teil 26 und einen hinteren Ansatz 58, der rückwärts vom zweiten Teil 26 (rechts in Fig. 1) liegt. Das Stecketgehäuse 12 trägt einen relativ breiteren Teil 28, der dem ersten Teil 24 des Ausgangsgehäuses gegenüberliegt, und einen relativ schmaleren Teil 30, der dem zweiten schmaleren Teil 26 des Ausgangsgehäuses gegenüberliegt. Der breitere Teil 28 des Steckerkörpers hat eine Ausnehmung 32 zum Aufnehmen eines leitfähigen federnden O-Rings 34, der für einen Grad von Abdichtung zwischen dem Steckergehäuse 12 und dem Ausgangsgehäuse 22 sorgt. Die schmaleren Teile 30, 26 des Steckergehäuses und des Ausgangsgehäuses tragen entsprechende Ausnehmungen 36, 38, die einen Haltering 40 aufnehmen. Das rechte Ende des Steckergehäuses 12 ist mit einer schrägen Nockenfläche 42 versehen.
• Zum Montieren des Steckergehäuses in das Ausgangsgehäuse wird der Haltering 40 zunächst in die Ausnehmung 38 in der inneren Stirnseite des Ausgangsgehäuses 22 eingesetzt und dann wird der Steckerkörper 12 axial in das Ausgangsgehäuse gedrückt. Der Haltering 40 rutscht über die Nockenfläche oder Verjüngung 42, bis er mit dem Schlitz 36 in Eingriff kommt, wodurch das Steckergehäuse und das Ausgangsgehäuse befestigt werden und eine relative axiale Bewegung verhindert wird, während eine Drehbewegung erlaubt ist.
• Zwischen dem breiteren Teil und dem schmaleren Teil des Steckergehäuses 12 und des Ausgangsgehäuses 22 befindet sich ein Zwischenteil, der einen Teil 46 am Steckergehäuse mit dem gleichen Durchmesser wie der schmalere Teil hat, aber mit einem Keil 50 versehen ist, der sich in Umfangsrichtung über ein kleines Ausmaß hin erstreckt. Das wird in Fig. 3 gezeigt. Der Zwischenteil 48 des Ausgangskörpers trägt eine Ausnehmung 52, die das Drehen des Steckergehäuses 12 zulässt, wobei der Keil 50 in der Ausnehmung 52 sitzt, ausgenommen einen nach innen vorspringenden Anschlag 54 am Ausgangsgehäuse 22 an einer Stelle um den Umfang der Ausnehmung 50. Das Zusammenwirken von Keil 50 und Anschlag 54 ist derart, dass sich das Ausgangsgehäuse 22 und das Steckergehäuse 12 relativ zueinander in einem Winkel von annähernd, aber nicht mehr als 360º oder eine Umdrehung drehen können. Es wird eine Drehbewegung von wenigstens 180º und vorzugsweise mehr als 270º bereitgestellt.
• Das ankommende Kabel 60 nähert sich dem Ausgangsgehäuse und dem Steckergehäuse in einem Winkel, wie gezeigt in einem Winkel von 90º, zur Hauptpaarungsachse C des Verbinders. Das ankommende Kabel 60 ist konventioneller Art mit einem äußeren Mantel 62, einem leitenden Geflecht 64 aus verzinntem Kupfer, einem isolierenden Abstandstück 66 und einer Anzahl von Leitern 68. In diesem Fall gibt es zwei Leiter 68. Diese Leiter 68 werden an die Enden der betreffenden Steckerstifte 20 angecrimpt oder angelötet. Das Abstandstück 66 wird auf die gezeigte Länge zugeschnitten. Das Geflecht 64 wird über den hinteren Ansatz 58 am Ausgangsgehäuse 22 geführt, der, wie gezeigt, einen schmaleren Durchmesser als der Rest des Ausgangsgehäuses hat. Eine Quetschhülse 70, grafisch dargestellt, wird auf den Endteil des Geflechts 64 aufgecrimpt, um es am Ansatz 58 des Ausgangsgehäuses zu befestigen und eine elektrische Verbindung zwischen dem Geflecht und dem Ansatz sicherzustellen. Dann wird ein Stück Schrumpfschlauch 72 dort über dem Geflecht angebracht, wo es aus dem äußeren Mantel austritt, und verläuft über das Geflecht und die Quetschhülse 70. Es wird erwärmt, um es auf das Geflecht und die Quetschhülse aufzuschrumpfen. Zuletzt wird die Baugruppe in eine Form gegeben und durch Spritzgießen wird ein HYTREL-Spritzgussaußenteil 74 gebildet. HYTREL ist ein eingetragenes Warenzeichen von E.I. du Pont de Nemours and Company. Während dieses Prozesses verhindert der Schrumpfschlauch, dass HYTREL durch das Geflecht hindurch in das Innere der Baugruppe eindringt. Das Spritzgussaußenteil 74 dient als Abdichtung gegen Umgebungseinflüsse und sorgt auch für etwas Zugentlastung. Zu alternativen Spritzgussaußenteilmaterialien zählen PVC oder Silikongummi.
• Das Geflecht 64 wird von der Quetschhülse 70 am Ausgangsgehäuse 22 festgespannt, um einen kontinuierlichen Erdungsweg für elektromagnetische Verträglichkeitszwecke (Abschirmungszwecke) bereitzustellen, sorgt aber auch für Zugentlastung für das Kabel. Der O-Ring 34 ist aus einem leitfähigen Material hergestellt, um Teil des elektrischen Wegs vom Steckergehäuse 12 zum Geflecht 64 zu bilden.
• Auf diese Weise wird das Kabel am Ausgangsgehäuse befestigt. Das Ausgangsgehäuse kann aber über dem Steckergehäuse rotieren, so dass das Kabel in jedwedem gewünschten Winkel oder jedweder gewünschten Ausrichtung um die Längsachse C des Verbinders herum von der Haugruppe weggeführt werden kann, wie in der Richtung in Fig. 2 zu sehen. Das Drehungsausmaß wird durch den Keil 50 und den Anschlag 54 begrenzt, und die äußersten Positionen 76 und die mittlere Position 78 sind in Fig. 3 in Umrisszeichnung angedeutet. Zwischen den äußersten Positionen kann der Benutzer des Verbinders die Kabelbaugruppe durch einen geregelten Winkel relativ zum Hauptkeil 21a am Steckergehäuse drehen. Der O-Ring 34, der zwischen dem Steckergehäuse 12 und dem Ausgangsgehäuse 22 auf Druck beansprucht wird, liefert jedoch etwas Drehungswiderstand. Dieser Widerstand ist vorzugsweise ausreichend, um das Ausgangsgehäuse daran zu hindern, unter dem Gewicht des Kabels zu rotieren, so dass es in der gewünschten Position bleibt.
• Die Fähigkeit des Steckergehäuses und des Kabels, sich relativ um die Hauptpaarungsachse C des Steckergehäuses zu drehen, macht es Benutzern möglich, die Ausrichtung der die Erfindung ausgestaltenden Kabelbaugruppen in situ an ihrer Ausrüstung zu modifizieren. Das ist besonders nützlich, wenn, wie häufig der Fall ist, die Ausrüstungen unterschiedlich sind. Es vermeidet die Notwendigkeit, mehrere verschiedene Stecker- und Kabelabschlusssysteme für die verschiedenen Ausrüstungen parat zu haben.
• Zwei Modifikationen des in Fig. 1 gezeigten Verbinders sind in Fig. 4 bzw. Fig. 5 gezeigt. Es wird zunächst auf Fig. 4 Bezug genommen, wobei das in dieser Figur gezeigte zweite die Erfindung ausgestaltende Verbindersystem dem Verbindersystem von Fig. 1 ähnlich ist, außer dass sich hinter dem O-Ring eine Erdungsfeder 80 befindet. Die Erdungsfeder 80 ist um den breiteren Teil des Steckerkörpers 12 herum an den O-Ring 34 angrenzend angeordnet und ist mit dem ersten Teil 24 des Ausgangsgehäuses 22 in Kontakt. Die Erdungsfeder sorgt für zuverlässigeren elektrischen Durchgang zwischen dem Geflecht und dem Steckergehäuse. Der O-Ring dieser Ausführungsform ist nichtleitfähig und stellt keinen elektrischen Weg zwischen dem Ausgangsgehäuse und dem Steckergehäuse bereit. Der O-Ring 34 bietet ebenfalls eine Dichtungsfunktion zwischen dem Steckergehäuse und dem Ausgangsgehäuse und sorgt auch für einen begrenzten Reibungswiderstand zu relativer Drehung des Ausgangsgehäuses und des Steckergehäuses. Es ist zu sehen, dass das Ausgangsgehäuse geformt ist, um der Form des Steckergehäuses im Bereich 56, wo es der Nockenfläche oder Verjüngung 42 gegenüberliegt, eng zu entsprechen. Um die größere Länge des Verbinders, die zum Aufnehmen der Erdungsfeder und des O-Rings erforderlich ist, auszugleichen, wird der Kupplungsring 14 gekürzt.
• Jetzt Bezug nehmend auf Fig. 5, ist der in dieser Figur gezeigte dritte die Erfindung ausgestaltende Verbinder ähnlich dem Verbindersystem von Fig. 4, außer dass der O-Ring 34 sich an einer anderen Stelle befindet. Eine Erdungsfeder 80 ist ebenfalls vorhanden. Die Erdungsfeder 80 ist, wie in Fig. 4, um den breiteren Teil des Steckergehäuses 12 herum angeordnet und mit dem ersten Teil 24 des Ausgangsgehäuses 22 in Kontakt. Die Erdungsfeder sorgt für zuverlässigeren elektrischen Durchgang zwischen dem Geflecht und dem Steckergehäuse. Der O- Ring 34 befindet sich jetzt in einer der Nockenfläche oder Verjüngung 42 gegenüberliegenden ringförmigen Ausnehmung 82 im Ausgangsgehäuse 22, nämlich in Bereich 56. Der O-Ring dieser Ausführungsform ist nichtleitfähig und stellt den elektrischen Weg zwischen dem Ausgangsgehäuse und dem Steckergehäuse nicht bereit. Der O-Ring 34 bietet ebenfalls wieder eine Dichtungsfunktion zwischen dem Steckergehäuse und dem Ausgangsgehäuse und sorgt auch für einen begrenzten Reibungswiderstand zu relativer Drehung des Ausgangsgehäuses und des Steckergehäuses. Die Anordnung von Fig. 5 hat gegenüber Fig. 4 den Vorteil, dass die Verwendung eines gekürzten Kupplungsrings nicht erforderlich ist, da die Länge des Verbinders nicht länger ist.
• Es ist daher zu sehen, dass die Reihenfolge, in der die diversen Bauteile zwischen dem Steckergehäuse und dem Ausgangsgehäuse angeordnet werden können, geändert werden kann. Das bedeutet, dass Haltering 40, Keil 50 und Ausnehmung 52, die relative Drehung begrenzen, Erdungsfeder 80 und O-Ring 34 in einer anderen Reihenfolge als der abgebildeten angeordnet werden können.

Claims (5)

1. Elektrisches Verbinder- und Kabelabschlusssystem, das Folgendes umfasst:

ein erstes Verbindergehäuseteil (12), in dem sich wenigstens ein leitfähiges Verbinderelement (20) befindet, wobei das erste Verbindergehäuseteil zum Zusammenpassen mit einem zweiten entsprechenden Verbindergehäuseteil ausgeführt ist,

ein an dem ersten Verbindergehäuseteil montiertes Ausgangsgehäuse (22),

ein Kabel (60) mit einer leitfähigen Abschirmung (64), die fest am Ausgangsgehäuse angebracht ist, und wenigstens einem Leiter (68) innerhalb der Abschirmung, der fest mit dem wenigstens einen Verbinderelement verbunden ist, wobei das Kabel sich dem Ausgangsgehäuse in einem Winkel zur Hauptpaarungsachse des Verbinders (C) nähert, und

wobei das Ausgangsgehäuse und das erste Verbindergehäuseteil zur relativen Drehung um die Hauptpaarungsachse des Verbinders angeordnet sind, und Folgendes hat:

Haltevorrichtung (40) zum Verhindern relativer axialer Bewegungen des Ausgangsgehäuses und des ersten Verbindergehäuseteils;

rotationsbegrenzende Rastvorrichtungen (50, 52, 54) an dem Ausgangsteil und dem ersten Verbindergehäuseteil zum Erlauben einer relativen Drehung um wenigstens 180º, aber zum Verhindern einer relativen Drehung um über 360º und

einen O-Ring (34) aus federndem Material zwischen dem Ausgangsgehäuse und dem ersten Verbindergehäuseteil und zum Bereitstellen eines begrenzten Grades an Reibungswiderstand gegen die relative Drehung des Ausgangsgehäuses und des ersten Verbindergehäuseteils.

2. Elektrisches Verbinder- und Kabelabschlusssystem nach Anspruch 1, bei dem der O-Ring aus leitfähigem Material ist.

3. Elektrisches Verbinder- und Kabelabschlusssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Haltevorrichtung einen Haltering (40) umfasst, der in entgegengesetzten Ausnehmungen (36, 38) im ersten Verbindergehäuse und dem Ausgangsgehäuse einrastbar ist, und das eine konische Oberfläche (42) hat, über die der Haltering während der Montage des Ausgangsgehäuses am ersten Verbindergehäuseteil gleitet.

4. Elektrisches Verbinder- und Kabelabschlusssystem nach Anspruch 3, bei dem der O-Ring die konische Oberfläche in Eingriff nimmt.

5. Elektrisches Verbinder- und Kabelabschlusssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, das ferner eine zwischen dem ersten Verbinderteil und dem Ausgangsgehäuse angeordnete Erdungsfeder (80) aufweist.