EP0738431A1 - Elektrische steckverbindung - Google Patents

Elektrische steckverbindung

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EP0738431A1
EP0738431A1 EP95935815A EP95935815A EP0738431A1 EP 0738431 A1 EP0738431 A1 EP 0738431A1 EP 95935815 A EP95935815 A EP 95935815A EP 95935815 A EP95935815 A EP 95935815A EP 0738431 A1 EP0738431 A1 EP 0738431A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing part
ring
housing
electrical connector
sealing body
Prior art date
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EP95935815A
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English (en)
French (fr)
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EP0738431B1 (de
Inventor
Andreas Sikora
Michael Wiese
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Delphi Automotive Systems Deutschland GmbH
Original Assignee
Delphi Automotive Systems Deutschland GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Delphi Automotive Systems Deutschland GmbH filed Critical Delphi Automotive Systems Deutschland GmbH
Publication of EP0738431A1 publication Critical patent/EP0738431A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0738431B1 publication Critical patent/EP0738431B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/40—Securing contact members in or to a base or case; Insulating of contact members
    • H01R13/42—Securing in a demountable manner
    • H01R13/436—Securing a plurality of contact members by one locking piece or operation
    • H01R13/4364—Insertion of locking piece from the front
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/5219—Sealing means between coupling parts, e.g. interfacial seal
    • H01R13/5221—Sealing means between coupling parts, e.g. interfacial seal having cable sealing means

Definitions

  • the invention is based on an electrical plug connection according to the preamble of claim 1.
  • Such a connector is known from DE 35 40 831 C2.
  • the connector described therein consists of a first and a second housing part.
  • a hollow cylindrical sealing body which is arranged on a cylindrical part body in one of the two housing parts, has lips of different diameters in an alternating order.
  • the larger lips overlap the socket-shaped insertion section of one of the housing parts.
  • these sealing lips are deflected in the form of an arc in the axial direction when the plug connection is coupled.
  • the small lips limit the space available for the bent sealing lips and have no sealing function. After reaching their end position, the housing parts are locked.
  • the sealing body also has sealing lips of different diameters. Both the continuous conical design of the insertion area of the first housing part and the corresponding arrangement of the sealing lips bring about a strong compression of all sealing lips between the housing parts when the plug connection is brought together.
  • the sealing principle of the compression seal used there is very forceful, so that a correspondingly high force component is reflected in the insertion force. In this aspect of the optimization of the effort, the type of sealing is unsatisfactory.
  • a hollow cylindrical sealing body with three radial sealing lips is on a cylindrical partial body of a housing part attached.
  • the outer diameter of the three sealing lips is larger than the inner diameter of a sleeve-shaped housing part, so that the lips of the sealing body are deflected in an arc in the axial direction when the housing parts are pushed together.
  • a sealing body to create a gas-tight connection between a high-voltage cable and a housing part. After equipping the cable end with the sealing body, it is inserted into the housing part and secured at the back with a metal sleeve.
  • a cable receptacle opening in the housing part runs conically in order to enable easy insertion into one another with the beveled sealing body.
  • Three sealing lips arranged on the outside of the sealing body are designed with a decreasing diameter in accordance with the bevel.
  • the metal sleeve causes the sealing lips to be compressed in the insertion opening and thus ensure tightness.
  • FIG. 4417736 Another waterproof connector is known from US 4417736.
  • a cylindrical housing part is arranged in a bush-shaped housing part with the interposition of a seal.
  • the seal surrounds the cylinder and, like the cylinder itself, is chamfered in the direction of insertion.
  • the receptacle of the socket-shaped housing part has a shape that is complementary to this.
  • the sealing body is formed on the inside and outside with compressible lips which ensure an adequate seal and at the same time reduce centering problems.
  • the connectors mentioned show the basic principles for sealing housing parts by means of a sealing body formed with lips.
  • a deflection of the sealing lip in the axial direction is understood as a lamellar seal, while a pinch of the sealing lip in the radial direction is known as a compression seal.
  • the invention is therefore based on the object to design a connector according to the preamble of claim 1 so that it is liquid-tight and the housing parts can be inserted into one another and pulled apart with little effort.
  • the insertion force is composed of several components.
  • the system can only be closed with extreme effort.
  • the special design of the sealing body and the insertion section contributes to the reduction in force.
  • the Housing parts are protected from liquid ingress by two ring fins of different diameters.
  • the small number of lamellas and the combination of a lamellar seal and a compression seal enable low-friction sealing.
  • a good pressure equalization is ensured by the short way in which the ring fins come into contact with the housing wall, so that only slight forces have to be expended in this regard. This measure also has a positive effect when the connector is disconnected.
  • the housing parts can be easily separated from each other since the pressure difference is extremely low.
  • the insertion force is significantly reduced according to the invention in that the design of the housing parts is chosen so that the force components do not add up but occur one after the other and as a result an almost constant force is applied over the entire displacement path at a low level.
  • the contact parts are inserted into one another and the housing lock is moved into position. After overcoming the insertion forces, a constant but lower contacting force is necessary for the further displacement of the contact parts.
  • the maximum force to be applied is generated for the housing locking.
  • the final latching takes place virtually automatically on the basis of the preload, so that the frictional forces which then only occur for the sealing do not increase the entire force level.
  • the relaxation of the latching means and the sealing process taking place at the same time compensate each other in terms of the effort required.
  • the locking means in principle each consist of a beveled projection on both sides, which with a z. B. interacts on an arm of the other housing part arranged opening.
  • the relaxation takes place after exceeding the maximum deflection of the arm, which is then carried out by advancing the first housing part slides into the second housing part along the inclined slope.
  • the sealing takes place only on this short part of the displacement path.
  • the material for the sealing body in particular for the ring fins, must have good sealing properties and good sliding properties. Silicone fulfills these conflicting requirements best.
  • the sealing body In order to facilitate the handling of the sealing body during assembly, it is designed with three ring fins. Only two ring blades are required for the sealing function, but it must be ensured that the ring blade with the smaller diameter faces the bushing area of the second housing part. Since the difference in diameter with the small overall dimension of the sealing body is difficult to see by the human eye, a third ring lamella was additionally arranged in order to avoid incorrect insertion. A symmetrical structure is created so that the sealing body can be inserted uncoded.
  • the difference between the lamella diameters is advantageously in the range around 1 mm and is dependent on the angular position of the insertion section.
  • This insertion section is kept as short as possible with respect to the assembly path, so that the force components for the sealing placement are only effective over a short distance of insertion.
  • this component can be optimally integrated into the force curve in order to maintain an overall low force level.
  • it is particularly advantageous to graduate the insertion section.
  • Each slat has its own special area of action and therefore only causes the absolutely necessary effort.
  • Figure 1 shows the connector in a longitudinal section.
  • Figure 2 shows the housing parts in a longitudinal section during the first contact of the sealing body with the second housing part.
  • FIG. 3 shows an enlarged partial section according to FIG. 2.
  • Figure 4 shows the housing parts in a longitudinal section in their locked end position.
  • FIG. 5 shows an enlarged partial section according to FIG. 4.
  • Figure 6 is a diagram of the course of the insertion force of a conventional connector.
  • Figure 7 is a diagram of the course of the insertion force of a connector according to the invention.
  • Figures 1, 2 and 4 represent a connector 1 on a scale of 2.5: 1, while in Figures 3 and 5 a scale of 5: 1 is realized.
  • the electrical connector 1 consists of a first housing part 2 and a second housing part 3.
  • a contact part 4 is arranged in the first housing part 2, the tip 5 of which projects into a socket region 6.
  • This socket area 6 serves to receive the second housing part 3 and is designed for this purpose with a specially designed insertion section 7.
  • the second housing part 3 consists of a cylinder part 8, in which a contact part 9 is arranged, and a housing jacket 10 surrounding the cylinder part 8.
  • a hollow cylindrical sealing body 11 is pushed and fastened onto the cylinder part 8, the outside with three ring fins 12, 13 and 14 is formed, the central ring lamella 13 having a larger diameter D1 than the two outer ring lamellae 12 and 14 of the same size with the diameter D2.
  • the third ring lamella 14, which is also of small diameter D2 is used exclusively to create a symmetrical lamella structure in order to enable side-neutral assembly.
  • An opening 15 in the housing jacket 10 and an opening 16 in a deflectable arm 17 work together when the two housing parts 2 and 3 are inserted into one another with projections 18 and 19 which are bevelled on both sides on a housing wall 20 of the first housing part 2.
  • the second housing part 3 is inserted into the first housing part 2 to such an extent that the cylinder part 8 protrudes into the bushing area 6 and the housing jacket 10 or the arm 17 abut the projections 18 and 19.
  • the contact parts 4 and 9 are not yet touching.
  • the previous force to be used serves exclusively to overcome the sliding friction between the housing jacket 10 or the arm 17 and the housing wall 20.
  • the second housing part 3 is pushed further into the first housing part 2.
  • the tip 5 of the contact part 4 has already been inserted into the contact part 9 and has thus completed the forceful insertion movement. If the assembly process of the contact parts 4 and 9 is continued, only slight frictional forces have to be overcome.
  • the housing jacket 10 and the arm 17 were maximally deflected by the bevelled projections 18 and 19. Looking at this movement process from a purely force point of view, two increasing force components add up, from which the contacting force of the contact parts 4 and 9 drops and remains at a uniform level, while the locking force has increased significantly.
  • the sealing body 11 has for the first time a point of contact with the first housing part 2, but is not yet included in the balance of forces.
  • Figures 4 and 5 show the two housing parts 2 and 3 in their end position, i. H. the plug connection is completely made.
  • the projections 18 and 19 lie in the openings 15 and 16 and lock the housing parts 2 and 3.
  • the contact part 4 is completely inserted into the contact part 9.
  • the sealing body 11 is located between the cylinder part 8 and the housing wall 20 and prevents the liquid from entering between the housing parts 2 and 3. Compared to FIG the bevelled projections 18 and 19 come to rest almost automatically by the restoring forces. When the restoring forces become free, the ring lamellae 12 and 13 of the sealing body 11 come into contact for the first time with the circumferential insertion section 7 in the socket area 6 of the first housing part 2.
  • the insertion section 7 is graduated. There is a bevel 22 between two stages 21 and 23.
  • the first stage 21 enables the sealing body 11 and thus the second housing part 3 to be advanced slightly, since the diameter D3 of the first stage 21 is equal to the diameter D1 of the central ring lamella 13, while the front annular lamella 12 pushes against the slope 22 and is slightly deformed.
  • the middle ring lamella 13 slides along the first step 21 into the bevel 22 and is deflected in an arc shape opposite to the direction of insertion.
  • the front ring lamella 12 passes from the bevels 22 to the second step 23.
  • the diameter D4 of the step 23 is smaller than the diameter D2 of the ring plate 12.
  • the ring plate 12 is consequently strongly compressed there.
  • FIGS. 6 and 7 show the difference between the force components of a conventional plug connection with a lamellar seal and a plug connection 1 according to the invention. Comparable force components are identified with the same letters, however, the force components of the conventional connector are additionally provided with an apostrophe. The course of the
  • the latching force C of the connector 1 occurs slightly before the contacting force A ( Figure 7).
  • the resulting insertion force D is formed only from the latching force C and the contacting force A.
  • the sealing force B only occurs when the elastic locking means relax.
  • the sealing force B is overcompensated by the released locking force C, so that the insertion force D decreases while the contacting force A remains the same.
  • the distribution of the force-causing devices the complete displacement path S of the connector 1 has the result that a liquid-tight connection is created with minimal effort. This advantage has an effect in particular in the case of multi-pole plug connections, since there the insertion forces increase with an increasing number of poles.

Landscapes

  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

Um eine elektrische Steckverbindung (1) aus zwei komplementären, verrastbaren Gehäuseteilen (2, 3) und aus einem mit Ringlamellen (12, 13) ausgebildeten Dichtkörper (11) so zu gestalten, daß er flüssigkeitsdicht ist und dessen Gehäuseteile (2, 3) unter geringem Kraftaufwand ineinandergesteckt und auseinandergezogen werden können, werden die Ringlamellen (12, 13) mit unterschiedlichen Durchmessern (D1, D2) ausgebildet und wirken in einem sich verengenden Einführabschnitt (7) des einen Gehäuseteiles (2) als Lamellendichtung und als Kompressionsdichtung.

Description

Elektrische Steckverbindung
Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Steckverbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine solche Steckverbindung ist aus der DE 35 40 831 C2 bekannt. Der darin beschriebene Steckverbinder besteht aus einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil. Ein hohlzylindrischer Dichtkörper, der auf einem zylindrischen Teilkörper in einem der beiden Gehäuseteile angeordnet ist, weist Lippen unterschiedlichen Durchmessers in alternierender Reihenfolge auf. Die größeren Lippen überlappen dabei den buchsenförmigen Einführabschnitt einer der Gehäuseteile. Infolgedessen werden diese Dichtlippen beim Kuppeln der Steckverbindung bogenförmig in axialer Richtung ausgelenkt. Die kleinen Lippen begrenzen den zur Verfügung stehenden Zwischenraum für die abgebogenen Dichtlippen, und haben keine Dichtungsfunktion. Nach Erreichen ihrer Endposition werden die Gehäuseteile verriegelt.
Aus der US 49 46 402 ist eine weitere derartige Steckverbindung bekannt, deren Dichtkörper ebenfalls Dichtlippen unterschiedlichen Durchmessers aufweist. Sowohl die durchgehend konische Ausbildung des Einführbereiches des ersten Gehäuseteiles als auch die entsprechende Anordnung der Dichtlippen bewirken beim Zusammenführen der Steckverbindung eine starke Verpressung aller Dichtlippen zwischen den Gehäuseteilen. Das dort angewandte Dichtprinzip der Kompressionsdichtung ist sehr kraftaufwendig, so daß sich eine entsprechend hohe Kraftkomponente in der Einsteckkraft niederschlägt. Unter diesem Aspekt der Optimierung des Kraftaufwandes ist die Art der Abdichtung unbefriedigend.
In der DE-AS 25 55 147 ist ein Steckverbinder beschrieben, dessen Abdichtung zwischen den Gehäuseteilen im wesentlichen ebenfalls nach dem obengenannten Prinzip erfolgt. Ein hohlzylindrischer Dichtkörper mit drei radialen Dichtlippen ist auf einem zylindrischen Teilkörper eines Gehäuseteiles befestigt. Der Außendurchmesser der drei Dichtlippen ist größer als der Innendurchmesser eines buchsenförmigen Gehäuseteiles, so daß die Lippen des Dichtkörpers beim Zusammenschieben der Gehäuseteile bogenförmig in axialer Richtung ausgelenkt werden. Bei der Kupplung des Steckverbinders wird die Luft komprimiert und entweicht entlang der Innenwände des buchsenförmigen Gehäuseteiles und den äußeren Enden der Dichtlippen, so daß dadurch und durch die überdimensionierten Lippen der Bogenverlauf entsteht. Eine Verriegelung der Gehäuseteile erfolgt nicht, da die Hafteigenschaften des Gummis und die abgebogenen Dichtlippen keine unbeabsichtigte Entkoppelung erlauben. Die Trennkräfte erhöhen sich mit der Anzahl der Dichtlippen.
Darüber hinaus ist es aus der DE-OS 2745887 bekannt, einen Dichtkörper zur Schaffung einer gasdichten Verbindung zwischen einem Hochspannungskabel und einem Gehäuseteil anzuordnen. Nach der Bestückung des Kabelendes mit dem Dichtkörper wird es in das Gehäuseteil eingeführt und rückwärtig mit einer Metallhülse gesichert. Eine Kabelaufnahmeöffnung in dem Gehäuseteil verläuft konisch, um ein leichtes Ineinanderstecken mit dem abgeschrägt ausgebildeten Dichtkörper zu ermöglichen. Drei außen auf dem Dichtkörper angeordnete Dichtlippen sind gemäß der Abschrägung mit sinkendem Durchmesser ausgebildet. Die Metallhülse bewirkt unter anderem, daß die Dichtlippen in der Einführöffnung komprimiert werden und so die Dichtigkeit gewährleisten.
Aus der US 4417736 ist ein weiterer wasserdichter Verbinder bekannt. Hierbei wird ein zylinderförmiges Gehäuseteil unter Zwischenlage einer Dichtung in einem buchsenförmigen Gehäuseteil angeordnet. Die Dichtung umschließt den Zylinder und ist ebenso wie der Zylinder selbst in Steckrichtung abgeschrägt. Die Aufnahme des buchsenförmigen Gehäuseteiles weist eine hierzu komplementäre Form auf. Der Dichtkörper ist innen- und außenwan¬ dig mit komprimierbaren Lippen ausgeformt, die eine hinreichende Abdichtung gewährleisten und gleichzeitig Zentrierprobleme mindern. Die genannten Steckverbinder zeigen die grundsätzlichen Prinzipien zur Abdichtung von Gehäuseteilen mittels eines mit Lippen ausgebildeten Dichtkörpers auf. In Abhängigkeit vom Grad der Uberdimensionierung des Dichtlippendurchmessers in Bezug auf den Innendurchmesser des buchsenförmigen Gehäuseteiles wird eine Auslenkung der Dichtlippe in axialer Richtung als Lamellendichtung verstanden, während eine Quetschung der Dichtlippe in radialer Richtung als Kompressionsdichtung bekannt ist.
Beim Ineinanderstecken der Gehäuseteile müssen neben den Reibungskräften für die Abdichtung weitere Kräfte aufgebracht werden, die addiert als sogenannte Einsteckkraft definiert sind. Aufgrund des allgemeinen Miniaturisierungsstrebens hat sich das Verhältnis von Kontaktteilen pro Fläche erhöht, so daß infolgedessen die Einsteckkraft ansteigt. Bei der Montage lassen sich diese Steckverbinder schwer handhaben. Die Umkehrbewegung, d. h. das Auseinanderziehen der Gehäuseteile ist ebenso kraftaufwendig, da der Dichtkörper sich mit steigender Anzahl der Lamellen aufgrund des mangelnden Druckausgleichs festsaugt. Daher sind die Dichtungsprinzipien der vorbekannten Steckverbinder an die gestiegenen Anforderungen bezüglich der Montagefreundlichkeit anzupassen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 so zu gestalten, daß sie flüssigkeitsdicht ausgebildet ist und deren Gehäuseteile unter geringem Kraftaufwand ineinander gesteckt und auseinander gezogen werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Beim Zusammenstecken einer derartigen Steckverbindung setzt sich die Einsteckkraft aus mehreren Komponenten zusammen. Je nach Ausbildung der Gehäuseteile und Anzahl der Kontaktierungen kann das System nur mit extremem Kraftaufwand geschlossen werden. Die besondere Ausgestaltung des Dichtkörpers und des Einführabschnittes trägt zur Kraftminderung bei. Die Gehäuseteile werden durch zwei Ringlamellen unterschiedlichen Durchmessers vor Flüssigkeitseintritt geschützt. Die geringe Anzahl der Lamellen und die Kombination einer Lamellendichtung und einer Kompressionsdichtung ermöglichen das reibungsarme Abdichten. Darüber hinaus wird durch den kurzen Weg, auf dem die Ringlamellen mit der Gehäusewand in Berührung kommen, ein guter Druckausgleich gewährleistet, so daß diesbezüglich nur geringe Kräfte aufgewendet werden müssen. Diese Maßnahme wirkt sich auch beim Entkuppeln der Steckverbindung positiv aus. Die Gehäuseteile können leicht voneinander getrennt werden, da die Druckdifferenz äußerst gering ist.
Die Einsteckkraft wird gemäß der Erfindung dadurch erheblich gesenkt, daß die Ausbildung der Gehäuseteile so gewählt wird, daß sich die Kraftkomponenten nicht addieren sondern hintereinander auftreten und infolgedessen ein nahezu gleichbleibender Kraftaufwand über den gesamten Verschiebeweg auf niedrigem Niveau entsteht. Bezogen auf den während des Zusammensteckens zurückgelegten Weg erfolgt in kurzem Versatz das Ineinandereinführen der Kontaktteile und das Anfahren der Gehäuseverriegelung. Nach der Überwindung der Einführkräfte ist für das weitere Verschieben der Kontaktteile ein gleichbleibende aber geringere Kontaktierungskraft notwendig. Währenddessen entsteht für die Gehäuseverriegelung das Maximum der aufzuwendenden Kraft. Nach dessen Überschreiten erfolgt die Endverrastung anhand der Vorspannung quasi selbstätig, so daß die dann erst auftretenden Reibungskräfte für die Abdichtung das gesamte Kraftniveu nicht erhöhen. Die Entspannung der Verrastungsmittel und der zeitgleich erfolgende Abdichtungsvorgang kompensieren sich bezüglich des Kraftaufwandes.
Bei der Entspannung der Verrastungsmittel wird das erste Gehäuseteil in die endgültige Position im zweiten Gehäuseteil verschoben. Die Verrastungsmittel bestehen prinzipiell jeweils aus einem beidseitig abgeschrägten Vorsprung, der mit einer z. B. an einem Arm des anderen Gehäuseteiles angeordneten Öffnung zusammenwirkt. Die Entspannung erfolgt nach Überschreiten des Auslenkungsmaximums des Armes, der dann unter Vorschub des ersten Gehäuseteiles in das zweite Gehäuseteil entlang der abgeneigten Schräge gleitet. Um die Einsteckkraft zu optimieren, findet die .Abdichtung nur auf diesem kurzen Teil des Verschiebeweges statt.
Das Material für den Dichtkörper, insbesondere für die Ringlamellen, muß gute Dichtungseigenschaften und eine gute Gleitfähigkeit aufweisen. Diese gegensätzlichen Forderungen erfüllt Silikon am besten.
Um die Handhabung des Dichtkörpers bei der Konfektionierung zu erleichtern, wird er mit drei Ringlamellen ausgebildet. Für die Dichtungsfunktion werden nur zwei Ringlamellen benötigt, wobei allerdings gewährleistet sein muß, daß die Ringlamelle mit dem kleineren Durchmesser dem Buchsenbereich des zweiten Gehäuseteiles zugewandt ist. Da die Durchmesserdifferenz bei der geringen Gesamtabmessung des Dichtkörpers nur schwer vom menschlichen Auge zu erkennen ist, wurde zusätzlich eine dritte Ringlamelle angeordnet, um ein falsches Einstecken zu vermeiden. Es entsteht ein symmetrischer Aufbau, so daß der Dichtkörper uncodiert gesteckt werden.
Die Differenz zwischen den Lamellendurchmessern liegt vorteilhafterweise im Bereich um 1 mm und ist abhängig von der Winkelstellung der Einführabschnittes. Dieser Einführabschnitt ist bezüglich des Montageweges möglichst kurz gehalten, damit die Kraftkomponenten für die Dichtungsplazierung nur über eine kurze Wegstrecke des Einführens wirksam wird. Infolgedessen kann diese Komponente optimal in den Kraftverlauf integriert werden, um ein insgesamt niedriges Kraftniveau zu erhalten. Unter diesem Aspekt ist es besonders vorteilhaft, den Einführabschnitt abzustufen. Jede Lamelle erhält ihren speziellen Wirkungsbereich und verursacht demzufolge nur den unbedingt notwendigen Kraftaufwand.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der Zeichnungen erläutert. Es zeigen
Figur 1 die Steckverbindung in einem Längsschnitt. Figur 2 die Gehäuseteile in einem Längsschnitt während der ersten Berührung des Dichtkörpers mit dem zweiten Gehäuseteil.
Figur 3 einen vergrößerten Teilschnitt gemäß Figur 2.
Figur 4 die Gehäuseteile in einem Längsschnitt in ihrer verriegelten Endposition.
Figur 5 einen vergrößerten Teilschnitt gemäß Figur 4.
Figur 6 ein Diagramm über den Verlauf der Einsteckkraft einer herkömmlichen Steckverbindung.
Figur 7 ein Diagramm über den Verlauf der Einsteckkraft einer erfindungsgemäßen Steckverbindung.
In dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind nur die erfindungswesentlichen Bauteile mit Bezugszeichen versehen. Die Figuren 1, 2 und 4 stellen eine Steckverbindung 1 in einem Maßstab von 2,5 : 1 dar, während in den Figuren 3 und 5 ein Maßstab von 5 : 1 realisiert ist. Die elektrische Steckverbindung 1 besteht aus einem ersten Gehäuseteil 2 und einem zweiten Gehäuseteil 3. In dem ersten Gehäuseteil 2 ist ein Kontaktteil 4 angeordnet, dessen Spitze 5 in einen Buchsenbereich 6 hineinragt. Dieser Buchsenbereich 6 dient zur Aufnahme des zweiten Gehäuseteiles 3 und ist zu diesem Zweck mit einem speziell ausgebildeten Einführabschnitt 7 ausgebildet.
Das zweite Gehäuseteil 3 besteht aus einem Zylinderteil 8, in dem ein Kontaktteil 9 angeordnet ist, und aus einem das Zylinderteil 8 umgebenden Gehäusemantel 10. Auf das Zylinderteil 8 ist ein hohlzylindrischer Dichtkörper 11 aufgeschoben und befestigt, der außenseitig mit drei Ringlamellen 12, 13 und 14 ausgebildet ist, wobei die mittlere Ringlamelle 13 einen größeren Durchmesser Dl aufweist als die beiden äußeren gleich¬ großen Ringlamellen 12 und 14 mit dem Durchmesser D2. Für die Dichtungsfunktion sind nur die beiden Ringlamellen 12 und 13 mit den unterschiedlichen Durchmessern Dl und D2 notwendig. Die dritte Ringlamelle 14 mit ebenfalls kleinem Durchmesser D2 dient ausschließlich der Schaffung eines symmetrischen Lamellenaufbaus, um eine seitenneutrale Montage zu ermöglichen. Eine Öffnung 15 in dem Gehäusemantel 10 und eine Öffnung 16 in einem auslenkbaren Arm 17 arbeiten beim Ineinanderstecken der beiden Gehäuseteile 2 und 3 mit beidseitig abgeschrägten Vorsprüngen 18 und 19 an einer Gehäusewand 20 des ersten Gehäuseteiles 2 zusammen.
Nachfolgend wird das Zusammenstecken der beiden Gehäuseteile 2 und 3 näher erläutert.
In Figur 1 ist das zweite Gehäuseteil 3 soweit in das erste Gehäuseteil 2 eingeführt, daß das Zylinderteil 8 in den Buchsenbereich 6 hineinragt und der Gehäusemantel 10 bzw. der Arm 17 an die Vorsprünge 18 und 19 stoßen. Die Kontaktteile 4 und 9 berühren sich noch nicht. Die bisherige aufzuwendende Kraft dient ausschließlich der Überwindung der Gleitreibung zwischen dem Gehäusemantel 10 bzw. dem Arm 17 und der Gehäusewand 20.
In der Stellung gemäß Figur 2 und Figur 3 ist das zweite Gehäuseteil 3 weiter in das erste Gehäuseteil 2 eingeschoben. Die Spitze 5 des Kontaktteiles 4 ist bereits in das Kontaktteil 9 eingeführt und hat somit die kraftaufwendige Einführbewegung abgeschlossen. Bei der Weiterführung des Montagevorganges der Kontaktteile 4 und 9 sind nur noch geringfügige Reibungskräfte zu überwinden. Der Gehäusemantel 10 bzw. der Arm 17 wurden durch die abgeschrägten Vorsprünge 18 und 19 maximal ausgelenkt. Betrachtet man diesen Bewegungsvorgang unter rein kraftmäßigem Aspekt, so addieren sich zwei ansteigende Kraftkomponenten, von denen die Kontaktierungskraft der Kontaktteile 4 und 9 abfällt und auf einem gleichmäßigen Niveau verbleibt, während die Verriegelungskraft stark angestiegen ist. Der Dichtkörper 11 hat zu diesem Zeitpunkt erstmals einen Berührungspunkt mit dem ersten Gehäuseteil 2, geht aber noch nicht in die Kräftebilanz ein.
Die Figuren 4 und 5 stellen die beiden Gehäuseteile 2 und 3 in ihrer Endposition dar, d. h. die Steckverbindung ist komplett hergestellt. Die Vorsprünge 18 und 19 liegen in den Öffnungen 15 und 16 und verriegeln die Gehäuseteile 2 und 3. Das Kontaktteil 4 ist vollständig in das Kontaktteil 9 eingeführt. Der Dichtkörper 11 liegt zwischen dem Zylinderteil 8 und der Gehäusewand 20 und verhindert den Flüssigkeitseintritt zwischen den Gehäuseteilen 2 und 3. Gegenüber der Figur 2 wurde das zweite Gehäuseteil 3 vollständig in das erste Gehäuseteil 2 eingeschoben, wobei der Arm 17 und der Gehäusemantel 10 unter Mithilfe der abgeschrägten Vorsprünge 18 und 19 durch die Rück¬ stellkräfte quasi selbsttätig zum Liegen kommen. Im Moment des Freiwerdens der Rückstellkräfte kommen die Ringlamellen 12 und 13 des Dichtkörpers 11 erstmalig mit dem umlaufenden Einführabschnitt 7 in dem Buchsenbereich 6 des ersten Gehäuseteiles 2 in Berührung.
Der Einführabschnitt 7 ist abgestuft. Zwischen zwei Stufen 21 und 23 befindet sich eine Schräge 22. Die erste Stufe 21 ermöglicht einen leichten Vorschub des Dichtkörpers 11 und damit des zweiten Gehäuseteiles 3, da der Durchmesser D3 der ersten Stufe 21 gleich dem Durchmesser Dl der mittleren Ringlamelle 13 ist, während die vordere Ringlamelle 12 sich in Anlage an die Schräge 22 vorschiebt und geringfügig verformt. Beim weiteren Vorschub gleitet die mittlere Ringlamelle 13 an der ersten Stufe 21 entlang in die Schräge 22 und wird bogenförmig entgegengesetzt der Steckrichtung ausgelenkt. Die vordere Ringlamelle 12 geht von der Schrägen 22 zur zweiten Stufe 23 über. Der Durchmesser D4 der Stufe 23 ist kleiner als der Durchmesser D2 der Ringlamelle 12. Die Ringlamelle 12 wird dort folglich stark komprimiert. In dieser Position ist die äußere Verriegelung der Gehäuseteile 2 und 3 abgeschlossen und die Steckverbindung vollständig hergestellt. Während des Verschiebens wird die sich in und zwischen den Gehäuseteilen 2 und 3 befindliche Luft entlang des Einführabschnittes 7 und des Dichtkörpers 11 vorbeigedrückt, so daß ein ausreichender Druckausgleich gewährleistet ist. Die Verriegelung erfolgt also auch unter diesem Aspekt problemlos. Darüber hinaus unterstützt es auch das Entkuppeln, da kein festgesaugter Dichtkörper 11 entfernt werden muß. Um die Steckverbindung 1 auch im Leitungseinführungsbereich abzudichten, werden dort entsprechende Leitungsdichtungen 24 eingesetzt.
Aus den Figuren 6 und 7 ist der Unterschied zwischen den Kraftkomponenten einer herkömmlichen Steckverbindung mit Lamellendichtung und einer erfindungsgemäßen Steckverbindung 1 ersichtlich. Vergleichbare Kraftkomponenten sind hierbei mit gleichen Buchstaben bezeichnet, allerdings sind die Kraftkomponenten der herkömmlichen Steckverbindung zusätzlich mit einem Apostroph versehen. Der Verlauf der
Kontaktierungskräfte A und A' zwischen den Kontakteilen ist bei beiden Steckverbindungen über den gesamten Verschiebeweg S gleich. Während des Ineinanderführens der Kontaktteile steigen die Kontaktierungskräfte A und A' stark an und fallen danach auf ein gleichbleibend niedriges Niveau ab. Die Dichtungskraft B' der herkömmlichen Steckverbindung setzt bereits vor der Kontaktierungskraft A' ein und steigt stetig. Dazu addiert sich ab der Hälfte des Verschiebeweges S die Verrastungskraft C, so daß resultierend eine stark steigende Einsteckkraft D' entsteht, die erst unmittelbar vor der Endstellung der Steckverbindung durch Entspannung von elastischen Verrastungsmitteln sinkt.
Demgegenüber tritt die Verrastungskraft C der erfindungsgemäßen Steckverbindung 1 schon vor der Kontaktierungskraft A leicht ansteigend auf (Figur 7). Bis zur maximalen Auslenkung der Verrastungsmittel wird die resultierende Einsteckkraft D nur aus der Verrastungskraft C und der Kontaktierungskraft A gebildet. Erst bei der Entspannung der elastischen Verrastungsmittel tritt die Dichtungskraft B auf. Die Dichtungskraft B wird durch die freigewordene Verrastungskraft C überkompensiert, so daß die Einsteckkraft D bei gleichbleibender Kontaktierungskraft A sinkt. Die Verteilung der kraftverursachenden Vorrichtungen auf den kompletten Verschiebeweg S der Steckverbindung 1 hat zur Folge, daß mit minimalem Kraftaufwand eine flüssigkeitsdichte Verbindung geschaffen wird. Dieser Vorteil wirkt sich insbesondere bei hochpoligen Steckverbindungen aus, da dort die Einsteckkräfte mit zunehmender Polzahl ansteigen.
Bezugszeichenliste
1 Steckverbindung
2 erstes Gehäuseteil
3 zweites Gehäuseteil
4 Kontaktteil
5 Spitze
6 Buchsenbereich
7 Einführabschnitt
8 Zylinderteil
9 Kontaktteil
10 Gehäusemantel
11 Dichtkörper
12 Ringlamelle mit Durchmesser D2
13 Ringlamelle mit Durchmesser Dl
14 Ringlamelle mit Durchmesser D2
15 Öffnung
16 Öffnung
17 Arm
18 Vorsprung
19 Vorsprung 20 Außenwand
21 erste Stufe mit Durchmesser D3
22 Schräge
23 zweite Stufe mit Durchmesser D4
24 Leitungsdichtung
A Kontaktierungskraft
A' Kontaktierungskraft
B Dichtungskraft
B' Dichtungskraft
C Verrastungskraft
C Verrastungskraft
D Einsteckkraft
D' Einsteckkraft
S Verschiebeweg

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Steckverbindung,
aus einem ersten Gehäuseteil (2) mit einem Buchsenbereich (6) ,
aus einem zweiten Gehäuseteil (3) mit einem Zylinderteil (8), der in den Buchsenbereich (6) aufnehmbar ist,
aus komplementären, elastischen Verrastungsmitteln, (15, 16, 18, 19) die am ersten Gehäuseteil (2) und am zweiten Gehäuseteil (3) ausgebildet sind,
aus auf Leitungen aufbringbaren Kontaktteilen (4, 9), die im ersten Gehäuseteil (2) und im zweiten Gehäuseteil (3) angeordnet sind,
und aus einem hohlzylindrischen Dichtkörper (11), der auf das Zylinderteil (8) aufschiebbar ist, und der außenseitig mit mindestens zwei flexiblen, sich in radialer Richtung erstreckenden Ringlamellen (12, 13) unterschiedlichen Durchmessers (Dl, D2) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Buchsenbereich (6) mit einem sich verengenden Einführabschnitt (7) ausgebildet ist,
daß die Ringlamelle (12) mit dem kleineren Durchmesser (D2) dem ersten Gehäuseteil (2) zugewandt ist und zwischen dessen Gehäusewand (20) und dem Dichtkörper (11) radial zusammengepreßt ist, und daß die Ringlamelle (13) mit dem größeren Durchmesser (Dl) bogenförmig entgegen der Steckrichtung ausgelenkt ist und als Lamellendichtung wirkt.
2. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verrastungsmittel (15, 16, 18, 19) aus beidseitig abgeschrägten Vorsprüngen (18, 19) bestehen, die in komplementäre Öffnungen (15, 16) eingreifen.
3. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verrastungsmittel (15, 16, 18, 19) an den Gehäuseteilen (2, 3) so angeordnet sind, daß die erstmalige Berührung der beiden Ringlamellen (12, 13) mit dem Einführabschnitt (7) synchron mit dem Beginn der Entspannung der elastischen Verrastungsmittel (15, 16, 18, 19) erfolgt.
4. Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (11) einschließlich der Ringlamellen (12, 13) aus Silikon besteht.
5. Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (Dl) der größeren Ringlamelle (13) um mindestens 1 mm größer ist als der Durchmesser (D2) der kleineren Ringlamelle (12).
6. Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (11) drei Ringlamellen (12, 13, 14) aufweist, wobei die mittlere Ringlamelle (13) einen größeren Durchmesser (Dl) hat, als die äußeren gleichgroßen Ringlamellen (12, 14).
7. Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einführabschnitt (7) konisch ausgebildet ist.
8. Elektrische Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einführabschnitt (7) abgestuft ist.
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