EP1833123A1 - Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit - Google Patents

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Publication number
EP1833123A1
EP1833123A1 EP06110938A EP06110938A EP1833123A1 EP 1833123 A1 EP1833123 A1 EP 1833123A1 EP 06110938 A EP06110938 A EP 06110938A EP 06110938 A EP06110938 A EP 06110938A EP 1833123 A1 EP1833123 A1 EP 1833123A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
socket
plug
housing
sealing
female
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06110938A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Edwin Gruebel
Wolfgang J. Mueller
Manfred Vith
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Vectronix AG
Original Assignee
Vectronix AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vectronix AG filed Critical Vectronix AG
Priority to EP06110938A priority Critical patent/EP1833123A1/de
Publication of EP1833123A1 publication Critical patent/EP1833123A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01R13/44—Means for preventing access to live contacts
    • H01R13/447—Shutter or cover plate
    • H01R13/453—Shutter or cover plate opened by engagement of counterpart
    • H01R13/4538—Covers sliding or withdrawing in the direction of engagement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/71—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures
    • H01R12/712—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures co-operating with the surface of the printed circuit or with a coupling device exclusively provided on the surface of the printed circuit
    • H01R12/716—Coupling device provided on the PCB

Definitions

  • the invention relates to a socket-plug coupling unit according to the preamble of claim 1.
  • socket-plug coupling units have a socket and a plug, each with electrical contacts, via which an electrical connection can be made.
  • Such coupling units are used, for example, to make connections - e.g. for a power supply, for components arranged in different parts of the device, such as operating elements, or for data lines - used in high-quality electrical, electronic or opto-electronic devices.
  • one side of the socket and plug is for coupling the elements together - generally by plugging the plug into the socket - provided.
  • the socket and / or plug are usually installed, e.g. in a device as mentioned above.
  • the socket is selected as the current-carrying active element or the current-carrying element is referred to as a socket.
  • the current-carrying element it is necessary that its electrical contacts are sealed to the outside and thus protected against penetrating water and dirt.
  • sockets and / or plugs which are used in devices that are used outdoors and, if necessary, in all weather conditions, this tightness against water and pollution is required.
  • a user is often faced with the problem that require different applications, the decoupling of socket and plug, in the uncoupled state, both socket and plug are exposed to environmental influences, but the contacts must not be wet or dirty.
  • sealing elements such as covers or sealing caps are known, which cover the area of the electrical contacts - tight - in the uncoupled state.
  • covers or sealing caps are attached, for example via a cord or a tape to an electrical device, in which socket and / or plug are installed.
  • the requirement for good accessibility of the sealing elements presupposes that the coupling unit or the corresponding element of the coupling unit is in a readily accessible position - e.g. a device - must be attached.
  • a disadvantage of such a seal is given by the fact that in the period between removal of the seal and reaching the coupled state, the electrical contacts are not protected against the outside. Thereby, e.g. Raindrops, sea spray or dust penetrate into the contact area and lead to failure of the electrical connection due to corrosion, contamination or leakage currents.
  • an object of the present invention is to provide a simplified with respect to their sealing and handling socket-connector coupling unit.
  • the invention is formed by the formation of the active element of the female connector coupling unit with a sealing element, by the arrangement and storage of the sealing element and by the formation of the passive element, a coupling unit with a both in the coupled and in the decoupled state to the outside dense active element provided.
  • the leak-tightness is achieved, so to speak, automatically by means of the unit, in so far as the user does not - e.g. External or separate - means for sealing the active element must be operated, which greatly simplifies the handling for the user.
  • the active element is the current-carrying or current-carrying element of the unit.
  • the active element is referred to as a socket element and the passive element as a plug element.
  • the female member has a female housing and disposed in the female housing electrical socket contact elements. At its intended for contact with the connector contact elements page the female contact elements are completely within the socket housing.
  • the male member is inserted through an opening in the female housing of the female member.
  • the plug element is guided out of the socket housing, at least until the electrical connection is disconnected.
  • the sealing element is movably mounted in the socket housing such that it is pressed in the uncoupled state of the female connector coupling unit medium or directly against the edge of the opening of the female housing, so that it is sealed to the outside.
  • a component - e.g. the plug housing - the plug member medium or pressed directly against the edge of the opening so that the opening is sealed even in the coupled state.
  • an opening-side sealing of the socket contact elements arranged in the socket housing is provided both in the coupled and in the decoupled state, wherein the sealing mechanism is actuated automatically by the coupling process.
  • the inventive construction further the tightness is interrupted neither during coupling nor during uncoupling.
  • the in the socket housing - possibly centered - mounted sealing element is formed for example as a sealing plug.
  • it is adapted to the desired function, ie the underside - pointing to the plug element or the opening - the opening adapted such that the correspondingly tight closure is made possible.
  • This is achieved, for example, by a design that has a medium or immediate circumferential connection between the sealing element and Opening causes, for example, by a covering the opening, around the opening edge circumferentially fitting sealing element.
  • the bearing in the socket housing is such that the sealing element during execution or removal of the plug member or when running or removed plug member medium or is pressed directly against the edge of the opening. If storage via a spring element or a plurality of spring elements, the sealing element is pressed at uncoupled socket and plug element by the force of the spring elements down - towards opening - up against the opening edge respectively biased. In order to apply the required spring force, storage over at least two spring elements is low.
  • the spring elements can represent conventional compression springs, such as coil springs.
  • the sealing element preferably has receptacles for the spring elements, for example adapted recesses, such as blind holes.
  • the spring elements are arranged in recordings, a stable position of the spring elements - and thus reliable storage of the sealing element - ensures, and avoids a possible bending of the spring elements. The same can be stored loose in the respective recordings.
  • fastening means such as hooks or eyes, may be provided for fastening the spring elements in the receptacles, so that they do not fall out when the socket housing is opened.
  • the male member When coupling the female member with the male member, the male member, as mentioned above, inserted through the opening in the female housing, as inserted or inserted.
  • the dome operation takes place by the connector element on the top side or plug socket side (see, for example, Figure 1) is attached to the sealing element and moves during insertion of the sealing element into the socket housing inside, wherein the plug element occupies the corresponding free space in the socket housing.
  • the movement in particular represents an axial displacement in the direction of the opening,
  • the side opposite the female connector side is the female terminal side to which the female member is connected via the female contact elements to other conductor elements, such as a printed circuit board of a device.
  • the socket element can also be designed such that the connection takes place elsewhere, for example laterally.
  • corresponding counter-contours may be provided on the sealing element and / or on the plug element.
  • the sealing element on the underside has a circumferential chamfer for a corresponding chamfer-shaped contour of the plug housing.
  • Sealing element and connector housing can also have connecting elements, such as latching elements or recesses and corresponding pins or hooks. Such contours or fasteners serve as an insertion aid and possibly centering.
  • the sealing element is in the decoupled and the plug element in the coupled state medium or directly on the edge of the opening.
  • a sealing component is arranged circumferentially at the edge region of the opening, then the sealing element and the plug housing preferably rest indirectly on the edge of the opening via the sealing component.
  • a suitable sealing component represents a sealing ring with a sealing lip. The inwardly directed sealing lip cooperates with the sealing element and the plug element, so that the opening is tightly sealed against water, contamination, etc.
  • sealing ring Under seal in this context is not exclusively to understand annular sealing ring, but one of the shape of the opening adapted sealing ring, for example, may be round, oval, approximately rectangular or square.
  • the sealing ring or the sealing component is formed from conventional sealing materials, for example of rubber-like material, and firmly connected to the housing. The connection can be made via a material bond - eg by gluing, spraying or vulcanising, depending on the materials.
  • the plug element may have a further seal.
  • a seal could be attached to the connector housing which cooperates with the sealing component of the female member, e.g. Sealing component and seal could be formed with mating parts.
  • a seal of the plug element could also be provided as an alternative to a sealing component of the socket element. In this case, the sealing element of the socket element in the uncoupled state and the seal of the plug element in the coupled state, the opening would close tightly. Additionally or alternatively, a seal could also be attached or applied to the sealing element.
  • the female housing may be composed of at least two housing parts. If the parts are releasably secured, it is possible to open the housing and replace defective components.
  • the housing parts for example, an upper and lower housing part or a right and left housing part.
  • the assembly can be done by means of mating.
  • alternative connections in particular via a releasable positive connection, such as latching or snap connections, with the usual corresponding connection partners possible.
  • Another alternative is a - e.g. Exterior - locking dar.
  • the socket housing can also be designed in one piece.
  • socket contact elements In the socket housing at least two electrically conductive socket contact elements are used.
  • a female connector coupling unit with two female and male contact elements could be formed for example as a jack.
  • contact elements In general, several, for example ten, contact elements are used.
  • the socket contact elements each have an area for one Contact with conductor elements or connection to conductor elements, such as a printed circuit board or wires, on and in each case an area for contact with the plug contact elements. If the region for the contact with the plug contact elements is formed as a curved contact point - for example, by a soldered layer or a surface curvature produced by a stamping bending process - contact can also be produced even with slightly twisted or shifted socket and / or plug contact elements.
  • the terminal area of the female contact elements is generally outside the female housing such that a single terminal, e.g. by soldering, is possible. Since this area is usually installed in a device or a cable housing, it is not exposed to external influences.
  • the connector contact region having the side of the female contact elements is completely within the female housing - this side of the female contact elements is therefore also completely sealed off from the outside.
  • the socket contact elements are advantageously made elastic.
  • the female contact elements are formed elastically, for example, resiliently, they can yield when moving the sealing element - they are, for example bent outwards and feathers after further passing past the sealing element back to the starting position so that they the plug contact elements of the inserted through the opening plug element with sufficient pressure to contact.
  • the sealing element is for example mounted centrally between the socket contact elements and expanded so far in the lower area that in the decoupled state, a circumferential connection with the opening is given, and it is tapered towards its center. In the decoupled state, the "relaxed" socket contact elements abut against the tapered region of the sealing element. When inserting the plug element is now the Displaced sealing element in the coupling direction.
  • the socket contact elements are bent when moving the same outwards and feathers after passing the sealing element back into the "relaxed" position, where they then rest with the required contact pressure at the corresponding contact points or contact surfaces of the plug contact elements of the inserted plug element ,
  • a centered arrangement of the sealing element in the socket housing is particularly favorable if the socket contact elements are also arranged symmetrically to the middle of the bush - for example, left and right to the central transverse axis or perpendicular thereto, or radially symmetrical to the middle of the bushing.
  • the sealing element can also be arranged non-centered, e.g. in one-sided arrangement of the socket contact elements.
  • the arrangement and displacement of the sealing element can still be supported by guide elements, such as guides on the sealing element and corresponding rails on the socket housing or vice versa.
  • the counterpart to the socket element forms the plug element.
  • the plug element comprises a plug housing with plug contact elements.
  • the extension of the male part of the male member to be inserted corresponds to the opening of the female housing through which the male member is inserted upon coupling.
  • the part to be inserted may be the plug housing or a part of the plug housing.
  • the plug contact elements for example in the form of a jack plug, form the part to be inserted.
  • the plug contact elements may be injected or molded into the housing.
  • the plug contact elements with the plug housing housing forming material, such as plastic, so encapsulated that they are flat to side surfaces of the plug housing.
  • the housing may also be formed only as a holding part for the plug contact elements, for example as a flange in which the contacts are held.
  • the plug contact elements are arranged corresponding to the arrangement of the socket contact elements. With corresponding - e.g. more resilient - trained socket contact elements, the plug contact elements can also be recessed in the connector housing. Likewise, an outer protective cover could be provided around the plug contact elements, which is displaced (pushed down) during coupling and is pushed back over the plug contact elements during uncoupling, for example automatically by a spring mechanism. At the plug connection side, the plug element via the plug contact elements in the usual manner to corresponding electrically conductive conductor elements, such as wires, etc. can be connected.
  • Plug and / or socket elements may further be made gas-tight, e.g. by casting cavities of the plug and / or socket housing with a corresponding potting compound.
  • the gas-tight design is especially in relation to an installation of plug or socket element in a gas-tight viewing device, such as a night vision device, providable.
  • the plug element is installed in the viewing device.
  • the socket and plug element are not self-locking. It can be assigned to the female and male element an internal or external locking mechanism. Likewise, the locking may optionally be provided on the device in which the installation takes place. Plug and / or socket element can also be installed in handle-like, provided for manual handling, outer housing with cables, the mechanical locking can be done by appropriate design of the outer housing, for example by means of pawls or bayonet locks.
  • a female member B and a male member S of a female connector coupling unit is shown in the disconnected state.
  • the isometric views show the elements in partial front and side views and in partial plan view in Figure 1 and partial bottom view in Figure 2.
  • the side of the female element B, on which the coupling with the male element S is done, is referred to as female connector side BS.
  • the side of the plug element B, on which the coupling with the plug element S takes place is referred to as the plug socket side SB.
  • the side of the female or male element B or S, at which the connection to further conductor elements takes place, is referred to as the female side BA or the male side SA.
  • the female housing of the female member B of the illustrated embodiment is composed of a first, lower-female plug-side housing part 4 and a second, upper-female-terminal-side-housing part, hereinafter referred to as Contact holder 5 is called composed via a plug connection.
  • Contact holder 5 is called composed via a plug connection.
  • latching hooks 8 are provided on the lower housing part, which engage when plugged into recesses 8 'of the contact holder 5 provided for this purpose. After mating the parts are positively connected.
  • the arranged in the socket housing socket contacts 7 are inserted in the contact holder 5 and form the right and left of and symmetrical to the central transverse axis QA of the female element B each have a linear arrangement.
  • a holding plate 6 is shown in the illustrated embodiment, in which the female contact elements 7 are soldered to the female terminal side BA at solder joints 14.
  • the holding plate 6 represents, for example, an independent printed circuit board or a part of a printed circuit board of a device.
  • the female contact elements 7 lie completely in the socket housing.
  • the female housing has on the underside - female connector side - an opening H, through which the male member S can be inserted with its male connector side SB.
  • the coupled state is reached, in which contact socket contact elements 7 and plug contact elements 2.
  • a sealing ring 3 is arranged around the circumference as a sealing component.
  • the sealing ring 3 is adapted to the geometry of the opening H and here of oval shape.
  • the arrangement and design of the sealing ring 3 can be seen in more detail in Figures 3 to 5.
  • the electrical socket contact elements 7 are completely protected in the housing interior to the outside.
  • the plug element S has plug contact elements 2 corresponding to the socket contact elements 7, which are encapsulated with the material, eg plastic, which forms the plug housing 1.
  • the plug contact elements 2 are inserted in the connector housing 1 such that their - for contact with the Socket contact elements 7 provided - contact surfaces lie in a plane with the outer surface of the connector housing 1.
  • the plug element S can be connected, for example soldered, via the plug contact elements 2, for example to a printed circuit board or wires or flat conductors.
  • the plug element S is designed gas-tight here, by the hollow region between the plug contact elements 2 and the connector housing 1 is potted with a potting compound 9.
  • Figures 3 and 4 show a section through the female connector coupling unit along the central longitudinal axis LA (see Figure 1), wherein the female connector coupling unit is shown in Figure 3 in the uncoupled and in Figure 4 in the coupled state. From the sectional representations of the uncoupled and coupled state, in particular the functions of the respective components or the design of the respective components are understandable.
  • the socket contacts 7 are designed to be resilient and slightly angled in their lower - socket-connector-side - area, so that they rest in the disengaged state of Figure 3 on the sealing plug 10.
  • the region of the socket contacts 7, which bears against the sealing plug 10, forms the contact region for the plug contacts 2.
  • the contact region is provided with a soldered-on layer, which forms a curved contact point 15.
  • the sealing plug 10 When inserting the plug element S through the opening H in the socket element B, the sealing plug 10 is pushed by means of the plug element S in the socket housing. Due to the shape of the sealing plug 10, the socket contacts 7 are spread when moving the sealing plug 10 and bent outwards. If the sealing plug 10 is pushed over the contact points 15, the socket contacts 7 spring back into their previous position, so that - as shown in FIG. 4 - when the socket element B and the plug element S are coupled, their contact points 15 contact the planar contact surfaces 16 of the plug contact elements 2 , In the situation according to Figure 4 are the Socket contact elements 7 and connector contact elements 2 with corresponding contact pressure to each other, so that an electrical connection is formed.
  • the plug element S is pushed through the opening H of the female housing.
  • the plug element S and the sealing plug 10 are profiled profiled with corresponding contours - the plug element S has a chamfered plug contours 24, the sealing plug 10 is also a chamfered contour 25.
  • the male element S is centrally attached to the sealing plug 10 and this when pushing of the plug element S in the coupling direction - ie in the direction of plug connection side SA - pushed axially (in the direction of the longitudinal axis) in the socket housing.
  • the socket housing has around the opening H a circumferential groove 13 into which a corresponding profile 13 'having sealing ring 3 is inserted. Sealing ring 3 and female housing are connected cohesively.
  • the seal 3 further has a circumferential on its inner circumference sealing lip 12, which forms a watertight closure of the opening H in cooperation with the sealing element 10 in the female housing ( Figure 3) or with the connector housing 1 ( Figure 4). By the sealing lip 12 is also stripped on insertion of the connector element S in the socket housing any dirt or moisture from the connector housing 1 or from the connector contact elements 2.
  • the opening H is sealed watertight by means of sealing lip 12 and sealing plug 10.
  • the sealing plug 10 is spring-loaded in the contact holder 5. By the force of the spring 11, the sealing plug 10 is biased against the sealing lip 12, wherein sealing plug 10 and sealing lip 12 are designed such that a circumferential connection is given.
  • the socket contacts 7 are fully protected even in the disengaged state against the outside, so that in all modes of the socket-plug coupling unit, the tightness of the current-carrying element is ensured.
  • the displacement and location of the sealing plug 10 in the socket housing is supported by guide elements - e.g. as shown by rails 18 'on the contact holder 5 and guides 18 on the sealing plug 10th
  • the female contact elements 7 are inserted into slot-shaped openings of the female contact holder 5.
  • the slot intermediate walls 22 of the contact holder 5 prevent lateral displacement of the socket contact elements 7.
  • the slot partition walls 22 are clearly visible in FIG.
  • the socket contact elements rest on contact support surfaces 22 ', 22 "of the contact holder 5.
  • the socket contact elements 7 are soldered to the socket contact elements 7 in the solder joints 14. It should be understood that this illustration is purely exemplary and the socket contacts 7 with alternative conventional electrical guide elements are connectable.
  • the section through the plug element S shows the plug contacts 2 injected in the plug housing 1, which are encapsulated in such a way that a positive connection in all directions is ensured.
  • the contact surfaces 16 of the plug contacts 2 are flush with the corresponding outer surfaces A of the plug housing 1.
  • the outer surfaces A of the plug housing 1 are as smooth and free of heels grooves or ridges performed, for example, by machining, such as milling, planing or grinding, the surface transition 23 between the connector housing 1 and plug contacts 2, whereby, inter alia, a long durability and good Abstreiffunktion on the sealing lip 12 is favored.
  • At the ends 17 of the plug contact elements 2, which are opposite to the contact surfaces 16 substantially, conventional conductor elements are connected in a conventional manner.
  • the plug element S is gas-tight closable.
  • the plug element S is gas-tight.
  • FIG. 5 shows a section through the socket-plug coupling unit along its central transverse axis QA (see FIG. 1), wherein the socket-plug coupling unit is shown in the coupled state-analogous to FIG.
  • the storage of the sealing plug 10 in the socket housing or in the contact holder 5 is clearly visible.
  • two springs 11 - shown here as helical springs - the sealing plug 10 is movably mounted in the contact holder 5 and spring-loaded.
  • Contact holder 5 and sealing plug 10 have receptacles for the springs, the contact holder 5 in the form of bearing surfaces 26 and the sealing plug 10 in the form of blind holes 27th
  • the sealing plug 10 is pushed against the spring force approximately in the extension of the inserted plug element S in the socket housing respectively pressed. Since the female-male coupling unit is not self-locking, a corresponding outer mechanical lock is used to hold the unit in the coupled state. It is of course also possible to form the inventive socket-connector coupling unit with a self-locking mechanism.
  • socket element B and / or plug element S are installed in a device, then the functions and the design of the device adapted Verrieglungskomponenten - eg of the device - for locking socket and plug element B, S are used.
  • the female member B on the female housing a flange 19 and the male member S on the connector housing 1, a flange 20, which flanges 19 and 20, for example, glued or cast in electronic devices.
  • the respective flanges 19 and 20 for installation of female element B and plug element S may be favorable for a variety of applications.
  • the plug element S and / or the socket element B are in FIG handle-like, provided for manual handling, outer housing fitted with cables, the mechanical locking by appropriate design of the outer housing, as done by pawls or bayonet locks.
  • FIG. 6 shows a sectional illustration along the central longitudinal axis (LA) in an isometric view of the contact holder 5 with the socket contact elements 7 and the sealing plug 10 of the socket element.
  • the slots and the slot partitions 22 for the female contact elements 7 of the contact holder 5 are clearly visible.
  • the slot partitions 22 further have contact fixing cams 21 to securely prevent displacement of the socket contacts 7 between the slot partitions 22.
  • the correct position of the female contact elements 7 is ensured during assembly before further connecting the female contact elements 7 on the female terminal side, such as soldering in the retaining plate - so, for example, initiation of mechanical stress in the solder joints 14 is prevented.
  • the female contact elements 7 are further secured by the sealing plug 10 against lateral displacement by this laterally tooth-shaped holding elements 28, between which the female contacts 7 are arranged.

Landscapes

  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

Eine Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit weist ein Buchsenelement (B) mit in einem Buchsengehäuse angeordneten elektrisch leitenden Buchsenkontaktelementen (7) und ein Steckerelement (S) mit in einem Steckergehäuse (1) angeordneten elektrisch leitenden Steckerkontaktelementen (2) auf. Zum Herstellen einer elektrischen Verbindung der Buchsen- und Steckerkontaktelemente (7, 2) werden Buchsen- und Steckerelement (B, S) gekuppelt, indem das Steckerelement (S) durch eine Öffnung (H) des Buchsengehäuses in das Buchsengehäuse eingeführt wird. Zum Entkuppeln wird das Steckerelement (S) aus dem Buchsengehäuse entnommen. Im Buchsengehäuse ist ein Dichtelement, wie ein Dichtstopfen (10), derart beweglich gelagert, dass es bei entkuppeltem Buchsen- und Steckerelement (B, S) mittel- oder unmittelbar gegen den Rand der Öffnung (H) gedrückt ist, und bei gekuppeltem Buchsen- und Steckerelement (B, S) in das Buchsengehäuse bewegt ist. Im entkuppelten Zustand liegt das Steckergehäuse (1) mittel- oder unmittelbar am Rand der Öffnung (H) an.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Übliche Buchsen-Stecker-Kupplungseinheiten weisen eine Buchse und einen Stecker mit jeweils elektrischen Kontakten auf, über die eine elektrische Verbindung herstellbar ist. Derartige Kupplungseinheiten werden beispielsweise zum Herstellen von Verbindungen - z.B. für eine Stromversorgung, für in verschiedenen Geräteteilen angeordnete Komponenten, wie Bedienelemente, oder für Datenleitungen - in hochwertigen elektrischen, elektronischen oder opto-elektronischen Geräten verwendet.
  • Für die elektrische Verbindung ist es erforderlich, dass sich die Kontakte der Buchse und des Steckers mit entsprechendem Kontaktdruck berühren. Diese Berührung wird beim Kuppeln von Buchse und Stecker bewirkt.
  • Jeweils eine Seite von Buchse und Stecker ist zum Kuppeln der Elemente miteinander - im Allgemeinen durch Einstecken des Steckers in die Buchse - vorgesehen. Auf der jeweils anderen Seite - meist der gegenüberliegenden Seite - von Buchse und Stecker erfolgt ein Anschluss an weitere Leiterelemente, wie eine Leiterplatte oder Drähte, wobei die Buchse oder der Stecker über die Leiterelemente an eine Stromzufuhr angeschlossen wird. An der Anschlussseite sind Buchse und/oder Stecker meist eingebaut, z.B. in einem Gerät wie vorgängig erwähnt.
  • Üblicherweise wird die Buchse als das stromführende - aktive - Element gewählt bzw. wird das stromführende Element als Buchse bezeichnet. In Bezug auf das stromführende Element ist es erforderlich, dass dessen elektrische Kontakte gegen aussen hin abgedichtet und so gegen eindringendes Wasser und Verschmutzungen geschützt sind. Insbesondere bei Buchsen und/oder Steckern, die in Geräten, die im Freien und gegebenenfalls bei allen Witterungsbedingungen eingesetzt sind, verwendet werden, ist diese Dichtheit gegenüber Wasser und Verschmutzung erforderlich. Dabei ist ein Benutzer oft mit dem Problem konfrontiert, dass verschiedene Einsatzfälle das Entkuppeln von Buchse und Stecker verlangen, wobei im entkuppelten Zustand sowohl Buchse als auch Stecker den Umwelteinflüssen ausgesetzt sind, die Kontakte aber nicht nass oder verschmutzt werden dürfen.
  • Im Stand der Technik sind Kupplungseinheiten bekannt, die im gekuppelten Zustand durch geeignete Dichtkomponenten wasserdicht sind. Diese Kupplungseinheiten verlieren jedoch beim Entkuppeln ihre Dichtheit.
  • Zum Erreichen einer Dichtheit sowohl im gekuppelten als auch entkuppelten Zustand sind zur Abdichtung von Buchsen und/oder Steckern Abdichtelemente, wie Deckel oder Dichtkappen bekannt, welche im entkuppelten Zustand den Bereich der elektrischen Kontakte - dicht - abdecken. Solche Deckel oder Dichtkappen sind beispielsweise über eine Schnur oder ein Band an einem elektrischen Gerät, in welches Buchse und/oder Stecker eingebaut sind, angebracht.
  • Bei solchen - externen - Abdichtelementen ist jedoch eine manuelle Betätigung durch den Benutzer erforderlich. Dieser muss die Abdichtelemente nach jedem Lösen der Kupplung - Entkuppeln der Kupplungseinheit - fachgerecht an dem entsprechenden Element oder den Elementen - Buchse und/oder Stecker - anbringen. Abdichtelemente, die derart ausgebildet sind, dass sie - beispielsweise aufgrund von Federmechanismen oder Schwerkraft - nach dem Lösen der Kupplung selbsttätig schliessen, müssen dennoch beim Kuppeln manuell gelöst, geöffnet oder entfernt werden.
  • Dies ist insbesondere für Anwendungen, wie z.B. militärische oder vermessungstechnische Anwendungen, ungünstig, da der Benutzer oftmals nicht beide Hände frei hat, was ein Entfernen des Abdichtelements und gleichzeitiges Kuppeln von Buchse und Stecker schwierig macht. Weiters sind solche Kupplungseinheiten bzw. Abdichtelemente unhandlich, falls der Benutzer - z.B. aufgrund tiefer Temperaturen oder Umwelt- bzw. Umgebungsbedingungen, die das Tragen von Schutzanzügen erfordern - Handschuhe trägt, mit denen insbesondere kleinere Bauteile nicht gut handhabbar sind.
  • Weiter nachteilhaft setzt das Erfordernis einer guten Zugänglichkeit der Abdichtelemente voraus, dass die Kupplungseinheit bzw. das entsprechende Element der Kupplungseinheit an gut zugänglicher Position - z.B. eines Gerätes - angebracht werden muss.
  • Auch ist ein Nachteil einer solchen Abdichtung dadurch gegeben, dass im Zeitraum zwischen Entfernen der Abdichtung und Erreichen des gekuppelten Zustandes die elektrischen Kontakte nicht gegen aussen geschützt sind. Dadurch können z.B. Regentropfen, Meeresgischt oder Staub in den Kontaktraum eindringen und zum Versagen der elektrischen Verbindung aufgrund von Korrosion, Verschmutzung oder Kriechströmen führen.
  • Um den Nachteil des Standes der Technik zu beheben, ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung dadurch gegeben, eine in Bezug auf ihre Abdichtung und Handhabung verbesserte bzw. vereinfachte Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit, bei der die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. der abhängigen Ansprüche verwirklicht sind, gelöst bzw. die Lösung weitergebildet.
  • Erfindungsgemäss wird durch die Ausbildung des aktiven Elementes der Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit mit einem Dichtelement, durch die Anordnung und Lagerung des Dichtelementes und durch die Ausbildung des passiven Elementes eine Kupplungseinheit mit einem sowohl im gekuppelten als auch im entkuppelten Zustand nach aussen hin dichten aktiven Element bereitgestellt. Insbesondere wird die Dichtheit sozusagen selbsttätig mittels der Einheit erreicht, insofern als durch den Benutzer keine - z.B. äussere oder separate - Einrichtung zum Abdichten des aktiven Elementes betätigt werden muss, was die Handhabung für den Benutzer wesentlich vereinfacht.
  • Das aktive Element stellt das stromführende bzw. zur Stromführung vorgesehene Element der Einheit dar. Im Rahmen der Erfindungsbeschreibung wird das aktive Element als Buchsenelement und das passive Element als Steckerelement bezeichnet. Das Buchsenelement weist ein Buchsengehäuse und im Buchsengehäuse angeordnete elektrische Buchsenkontaktelemente auf. An ihrer zum Kontakt mit den Steckerkontaktelementen vorgesehenen Seite befinden sich die Buchsenkontaktelemente vollständig innerhalb des Buchsengehäuses.
  • Zum Herstellen des gekuppelten Zustandes, in dem sich die jeweiligen Kontaktelemente von Buchsen- und Steckerelement derart berühren, dass eine elektrische Verbindung hergestellt wird bzw. herstellbar ist, wird das Steckerelement durch eine Öffnung in das Buchsengehäuse des Buchsenelementes eingeführt. Zum Entkuppeln von Buchsen- und Steckerelement wird das Steckerelement aus dem Buchsengehäuse geführt, wenigstens soweit, bis die elektrische Verbindung getrennt wird.
  • Das Dichtelement ist im Buchsengehäuse beweglich derart gelagert, dass es im entkuppelten Zustand der Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit mittel- oder unmittelbar gegen den Rand der Öffnung des Buchsengehäuses gedrückt ist, sodass diese gegen aussen abgedichtet ist. Im gekuppelten Zustand ist ein Bauteil - z.B. das Steckergehäuse - des Steckerelementes mittel- oder unmittelbar gegen den Rand der Öffnung gedrückt, sodass die Öffnung auch im gekuppelten Zustand dicht verschlossen ist. Damit ist eine öffnungsseitige Abdichtung der im Buchsengehäuse angeordneten Buchsenkontaktelemente sowohl im gekuppelten als auch im entkuppelten Zustand gegeben, wobei der Dichtungsmechanismus selbsttätig durch den Kupplungsvorgang betätigt wird. Durch die erfindungsgemässe Ausbildung wird weiters die Dichtheit weder beim Kuppeln noch beim Entkuppeln unterbrochen.
  • Das im Buchsengehäuse - gegebenenfalls mittig - gelagerte Dichtelement ist beispielsweise als Dichtstopfen ausgebildet. In seiner Form ist es der gewünschten Funktion angepasst, also unterseitig - zum Steckerelement bzw. der Öffnung zeigend - der Öffnung derart angepasst, dass der entsprechend dichte Verschluss ermöglicht wird. Dies wird beispielsweise durch eine Ausbildung erreicht, die eine mittel- oder unmittelbare umlaufende Verbindung zwischen Dichtelement und Öffnung bewirkt, beispielsweise durch ein die Öffnung abdeckendes, am Öffnungsrand rundumlaufend anliegendes Dichtelement.
  • Die Lagerung im Buchsengehäuse erfolgt derart, dass das Dichtelement beim Ausführen bzw. Entnehmen des Steckerelementes bzw. bei ausgeführtem oder entnommenem Steckerelement mittel- oder unmittelbar gegen den Rand der Öffnung gedrückt wird. Erfolgt die Lagerung über ein Federelement oder mehrere Federelemente, so wird das Dichtelement bei entkuppeltem Buchsen- und Steckerelement durch die Kraft der Federelemente nach unten - Richtung Öffnung - bis gegen den Öffnungsrand gedrückt respektive vorgespannt. Um die erforderliche Federkraft aufzubringen, ist eine Lagerung über wenigstens zwei Federelemente günstig. Die Federelemente können dabei übliche Druckfedern, wie Schraubenfedern, darstellen.
  • Für eine Federlagerung sind im Buchsengehäuse beispielsweise Auflageflächen für das Federelement bzw. die Federelemente ausgebildet. Weiters weist das Dichtelement vorzugsweise Aufnahmen für die Federelemente auf, beispielsweise angepasste Ausnehmungen, wie Sacklöcher. Indem die Federelemente in Aufnahmen angeordnet sind, wird eine stabile Position der Federelemente - und damit zuverlässige Lagerung des Dichtelementes - sichergestellt, sowie ein mögliches Verbiegen der Federelemente vermieden. Dieselben können lose in den jeweiligen Aufnahmen gelagert sein. Ebenso können Befestigungsmittel, wie Haken oder Ösen, zur Befestigung der Federelemente in den Aufnahmen vorgesehen sein, sodass dieselben bei einem Öffnen des Buchsengehäuses nicht herausfallen.
  • Beim Kuppeln des Buchsenelementes mit dem Steckerelement wird das Steckerelement, wie vorgängig erwähnt, durch die Öffnung in das Buchsengehäuse eingeführt, wie eingeschoben oder eingesteckt. Insbesondere erfolgt der Kuppelvorgang, indem das Steckerelement oberseitig respektive stecker-buchsenseitig (siehe z.B. Figur 1) an das Dichtelement angesetzt wird und beim Einführen das Dichtelement in das Buchsengehäuse hinein bewegt, wobei das Steckerelement den entsprechenden freigestellten Platz im Buchsengehäuse einnimmt. Die Bewegung stellt insbesondere eine axiale Verschiebung in Richtung der der Öffnung, respektive Buchsen-Steckerseite, gegenüberliegenden Seite dar. Im Allgemeinen ist die der Buchsen-Steckerseite gegenüberliegende Seite die Buchsen-Anschlussseite, an welcher das Buchsenelement über die Buchsenkontaktelemente an weitere Leiterelemente, beispielsweise eine Leiterkarte eines Gerätes, angeschlossen wird. Das Buchsenelement kann aber ebenso derart ausgebildet sein, dass der Anschluss an anderer Stelle, beispielsweise seitlich, erfolgt.
  • Um ein Ansetzen des Steckerelementes bzw. des entsprechenden Bauteiles, wie des entsprechenden Gehäusebereiches, des Steckerelementes an das Dichtelement zu erleichtern, können am Dichtelement und/oder am Steckerelement entsprechende gegengleiche Konturen vorgesehen sein. Beispielsweise weist das Dichtelement unterseitig eine umlaufende Fase für eine korrespondierende fasenförmige Kontur des Steckergehäuses auf. Dichtelement und Steckergehäuse können auch Verbindungselemente, wie Rastelemente oder Ausnehmungen und korrespondierende Stifte oder Haken, aufweisen. Solche Konturen oder Verbindungselemente dienen als Einführhilfe und gegebenenfalls Zentrierhilfe.
  • Das Dichtelement liegt im entkuppelten und das Steckerelement im gekuppelten Zustand mittel- oder unmittelbar am Rand der Öffnung an. Ist am Randbereich der Öffnung umlaufend eine Dichtungskomponente angeordnet, so liegen das Dichtelement und das Steckergehäuse vorzugsweise über die Dichtungskomponente mittelbar am Rand der Öffnung an. Eine geeignete Dichtungskomponente stellt beispielsweise ein Dichtring mit einer Dichtlippe dar. Die nach innen gerichtete Dichtlippe wirkt mit dem Dichtelement und dem Steckerelement zusammen, sodass die Öffnung dicht gegenüber Wasser, Verschmutzung, etc. verschlossen ist. Bei entsprechender Ausbildung des Steckerelementes und der Dichtungskomponente kann beim Einführen des Steckerelementes mittels der Dichtungskomponente - z.B. mittels der Dichtlippe des Dichtringes - Feuchtigkeit und Verschmutzung vom Steckerelement bzw. von den Steckerkontaktelementen abgestreift werden.
  • Unter Dichtring ist in diesem Zusammenhang kein ausschliesslich kreisringförmiger Dichtring zu verstehen, sondern ein der Form der Öffnung angepasster Dichtring, der beispielsweise rund, oval, in etwa rechteckig oder quadratisch sein kann. Der Dichtring bzw. die Dichtungskomponente ist aus üblichen Dichtungsmaterialien ausgebildet, beispielsweise aus gummiartigem Material, und mit dem Gehäuse fest verbindbar. Die Verbindung kann über einen Stoffschluss - z.B. je nach Materialien durch Kleben, Anspritzen oder Aufvulkanisieren - erfolgen.
  • Das Steckerelement kann eine weitere Dichtung aufweisen. So könnte am Steckergehäuse eine Dichtung angebracht sein, die mit der Dichtungskomponente des Buchsenelementes zusammenwirkt, z.B. könnten Dichtungskomponente und Dichtung mit ineinander einpassenden Teilen ausgebildet sein. Eine Dichtung des Steckerelementes könnte auch alternativ zu einer Dichtungskomponente des Buchsenelementes vorgesehen sein. In diesem Fall würden das Dichtelement des Buchsenelementes im entkuppelten Zustand und die Dichtung des Steckerelementes im gekuppelten Zustand die Öffnung dicht verschliessen. Zusätzlich oder alternativ könnte auch am Dichtelement eine Abdichtung angebracht oder aufgebracht sein.
  • Das Buchsengehäuse kann aus wenigstens zwei Gehäuseteilen zusammengesetzt sein. Sind die Teile lösbar befestigt, ist ein Öffnen des Gehäuses und Austauschen schadhafter Komponenten möglich. Die Gehäuseteile stellen beispielsweise einen oberen und unteren Gehäuseteil oder einen rechten und linken Gehäuseteil dar. Das Zusammensetzten kann mittels Zusammenstecken erfolgen. Genauso sind alternative Verbindungen, insbesondere über einen lösbaren Formschluss, wie Rast- oder Schnappverbindungen, mit den üblichen entsprechenden Verbindungspartnern möglich. Eine weitere Alternative stellt eine - z.B. äussere - Verriegelung dar. Das Buchsengehäuse kann aber genauso einstückig ausgeführt sein.
  • Im Buchsengehäuse sind wenigstens zwei elektrisch leitende Buchsenkontaktelemente eingesetzt. Eine Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit mit jeweils zwei Buchsen- und Steckerkontaktelementen könnte beispielsweise als Klinkenstecker ausgebildet sein. Im Allgemeinen sind mehrere, beispielsweise zehn, Kontaktelemente eingesetzt. Die Buchsenkontaktelemente weisen jeweils einen Bereich für einen Kontakt mit Leiterelementen respektive Anschluss an Leiterelemente, wie eine Leiterplatte oder Drähte, auf und jeweils einen Bereich für den Kontakt mit den Steckerkontaktelementen. Ist der Bereich für den Kontakt mit den Steckerkontaktelementen als gewölbte Kontaktstelle ausgebildet - z.B. durch eine aufgelötete Schicht oder eine durch einen Stanzbiegevorgang erzeugte Flächenwölbung - so ist auch bei leicht verdrehten oder verschobenen Buchsen- und/oder Steckerkontaktelementen noch ein Kontakt herstellbar.
  • Der Anschlussbereich der Buchsenkontaktelemente liegt im Allgemeinen ausserhalb des Buchsengehäuses, sodass ein einfacher Anschluss, z.B. durch Anlöten, möglich ist. Nachdem dieser Bereich üblicherweise in ein Gerät oder ein Kabelgehäuse eingebaut ist, ist er äusseren Einflüssen nicht ausgesetzt. Die den Stecker-Kontaktbereich aufweisende Seite der Buchsenkontaktelemente liegt vollständig innerhalb des Buchsengehäuses - diese Seite der Buchsenkontaktelemente ist also ebenfalls völlig gegen aussen abgeschottet. Bei entkuppeltem Buchsen- und Steckerelement sind die Buchsenkontaktelemente durch die in Zusammenwirkung mit obig erwähntem Dichtelement dicht verschlossene Öffnung im Buchsengehäuse dicht eingeschlossen, bei gekuppeltem Buchsen- und Steckerelement durch die in Zusammenwirkung mit dem wenigstens teilweise eingeführten Steckerelement dicht verschlossene Öffnung.
  • Die Buchsenkontaktelemente sind vorteilhaft elastisch ausgeführt. Indem die Buchsenkontaktelemente elastisch ausgebildet werden, beispielsweise federnd, können sie beim Verschieben des Dichtelementes nachgeben - sie werden beispielsweise nach aussen gebogen und federn nach weiterem Vorbeischieben des Dichtelementes wieder in die Ausgangslage zurück, sodass sie die Steckerkontaktelemente des durch die Öffnung eingeführten Steckerelementes mit hinreichendem Druck kontaktieren. Dazu ist das Dichtelement beispielsweise mittig zwischen den Buchsenkontaktelementen gelagert und im unteren Bereich soweit ausgedehnt, dass im entkuppelten Zustand eine umlaufende Verbindung mit der Öffnung gegeben ist, und es ist gegen seine Mitte hin verjüngt. Im entkuppelten Zustand liegen die "entspannten" Buchsenkontaktelemente am verjüngten Bereich des Dichtelementes an. Beim Einführen des Steckerelementes wird nun das Dichtelement in Kupplungsrichtung verschoben. Durch die unten ausgedehnte Form des Dichtelementes werden die Buchsenkontaktelemente beim Verschieben desselben nach aussen gebogen und federn nach Vorbeischieben des Dichtelementes wieder in die "entspannte" Position zurück, wobei sie dann mit dem erforderlichen Kontaktdruck an den entsprechenden Kontaktstellen oder Kontaktflächen der Steckerkontaktelemente des eingeführten Steckerelementes anliegen.
  • Eine zentrierte Anordnung des Dichtelementes im Buchsengehäuse ist insbesondere dann günstig, wenn die Buchsenkontaktelemente ebenfalls symmetrisch zur Buchsenmitte angeordnet sind - beispielsweise links und rechts zur Mittel-Querachse bzw. senkrecht dazu, oder radial symmetrisch zur Buchsenmitte. Das Dichtelement kann natürlich auch nicht-zentriert angeordnet sein, z.B. bei einseitiger Anordnung der Buchsenkontaktelemente.
  • Die Anordnung und Verschiebung des Dichtelementes kann noch durch Führungselemente, beispielsweise Führungen am Dichtelement und entsprechende Schienen am Buchsengehäuse oder vice versa, unterstützt sein.
  • Das Gegenstück zum Buchsenelement bildet das Steckerelement. Das Steckerelement umfasst ein Steckergehäuse mit Steckerkontaktelementen. An der Stecker-Buchsenseite (siehe z.B. Figur 1) entspricht die Ausdehnung des einzuführenden Teils des Steckerelementes der Öffnung des Buchsengehäuses, durch die das Steckerelement beim Kuppeln eingeführt wird. Das einzuführende Teil kann das Steckergehäuse oder ein Teil des Steckergehäuses darstellen. Gegebenenfalls können auch die Steckerkontaktelemente, beispielsweise in der Form eines Klinkensteckers, das einzuführende Teil bilden.
  • Die Steckerkontaktelemente können in das Gehäuse eingespritzt oder eingegossen sein. Beispielsweise sind die Steckerkontaktelemente mit dem das Steckergehäuse bildenden Material, wie Kunststoff, derart umspritzt, dass sie plan zu Seitenflächen des Steckergehäuses sind. Das Gehäuse kann auch nur als Halteteil für die Steckerkontaktelemente ausgebildet sein, z.B. als Flansch, in dem die Kontakte gehalten sind.
  • Die Steckerkontaktelemente sind zur Anordnung der Buchsenkontaktelemente korrespondierend angeordnet. Bei entsprechend - z.B. stärker federnd - ausgebildeten Buchsenkontaktelementen können die Steckerkontaktelemente auch im Steckergehäuse vertieft angeordnet sein. Ebenso könnte eine äussere Schutzhülle um die Steckerkontaktelemente vorgesehen sein, die beim Kuppeln verschoben (nach unten geschoben) wird und beim Entkuppeln wieder über die Steckerkontaktelemente geschoben wird, beispielsweise selbsttätig durch einen Federmechanismus. An der Stecker-Anschlussseite ist das Steckerelement über die Steckerkontaktelemente in üblicher Art und Weise an entsprechende elektrisch leitende Leiterelemente, wie Drähte, etc. anschliessbar.
  • Stecker- und/oder Buchsenelement können des Weiteren gasdicht ausgebildet werden, z.B. durch Vergiessen von Hohlräumen des Stecker- und/oder Buchsengehäuses mit einer entsprechenden Vergussmasse. Die gasdichte Ausbildung ist insbesondere in Bezug auf einen Einbau von Stecker- oder Buchsenelement in ein gasdichtes Sichtgerät, wie ein Nachtsichtgerät, vorsehbar. Üblicherweise wird das Steckerelement in das Sichtgerät eingebaut.
  • In der nachfolgend gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit sind das Buchsen- und Steckerelement nicht selbstverriegelnd ausgebildet. Es kann dem Buchsen- und Steckerelement ein innerer oder äusserer Verriegelungsmechanismus zugeordnet werden. Ebenso kann die Verriegelung gegebenenfalls an dem Gerät, in welches der Einbau erfolgt, vorgesehen sein. Stecker- und/oder Buchsenelement können ebenso in griffartige, zur manuellen Handhabung vorgesehene, Aussengehäuse mit Kabeln eingebaut werden, wobei die mechanische Verriegelung durch entsprechende Ausbildung der Aussengehäuse, beispielsweise mittels Klinken oder Bajonettverschlüssen, erfolgen kann.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles rein beispielhaft näher beschrieben. Im Einzelnen zeigen
    • Figur 1
    eine Darstellung von Buchsen- und Steckerelement im entkuppelten Zustand in isometrischer Ansicht,
    Figur 2
    eine Darstellung von Buchsen- und Steckerelement im gekuppelten Zustand in isometrischer Ansicht,
    Figur 3
    eine Schnittansicht von Buchsen- und Steckerelement im entkuppelten Zustand entlang deren Mittel-Längsachse,
    Figur 4
    eine Schnittansicht von Buchsen- und Steckerelement im gekuppelten Zustand entlang deren Mittel-Längsachse,
    Figur 5
    eine Darstellung im Schnitt von Buchsen- und Steckerelement im gekuppelten Zustand entlang deren Mittel-Querachse in isometrischer Ansicht,
    Figur 6
    eine isometrische Schnittansicht von Komponenten des Buchsen-elementes.
  • In Figur 1 und 2 ist ein Buchsenelement B und ein Steckerelement S einer Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit in entkuppeltem Zustand dargestellt. Die isometrischen Ansichten zeigen die Elemente in teilweiser Vorder- und Seitenansicht und in teilweiser Draufsicht in Figur 1 und teilweiser Untersicht in Figur 2. Die Seite des Buchsenelementes B, an welcher die Kupplung mit dem Steckerelement S erfolgt, wird als Buchsen-Steckerseite BS bezeichnet. Entsprechend wird die Seite des Steckerelementes B, an welcher die Kupplung mit dem Steckerelement S erfolgt, als Stecker-Buchsenseite SB bezeichnet. Die Seite des Buchsen- bzw. Steckerelementes B bzw. S, an welcher jeweils der Anschluss an weitere Leiterelemente erfolgt, wird als Buchsen-Anschlussseite BA bzw. Stecker-Anschlussseite SA bezeichnet.
  • Das Buchsengehäuse des Buchsenelementes B der gezeigten Ausführungsform ist aus einem ersten, unteren - buchsen-steckerseitigen - Gehäuseteil 4 und einem zweiten, oberen - buchsen-anschlussseitigen - Gehäuseteil, das im Weiteren als Kontakthalter 5 bezeichnet wird über eine Steckverbindung zusammengesetzt. Dazu sind am unteren Gehäuseteil Rasthaken 8 vorgesehen, die beim Zusammenstecken in dafür vorgesehene Ausnehmungen 8' des Kontakthalters 5 einrasten. Nach dem Zusammenstecken sind die Teile formschlüssig verbunden.
  • Die im Buchsengehäuse angeordneten Buchsenkontakte 7 sind im Kontakthalter 5 eingesetzt und bilden rechts und links von und symmetrisch zur Mittel-Querachse QA des Buchsenelementes B jeweils eine lineare Anordnung. Zur Veranschaulichung eines möglichen Anschlusses des Buchsenelementes B ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Halteplatte 6 gezeigt, in welche die Buchsenkontaktelemente 7 an der Buchsen-Anschlussseite BA an Lötstellen 14 eingelötet sind. Die Halteplatte 6 stellt beispielsweise eine eigenständige Leiterplatte oder einen Teil einer Leiterkarte eines Gerätes dar. An der zum Kontakt mit den Steckerkontaktelementen 2 vorgesehenen Seite liegen die Buchsenkontaktelemente 7 vollständig im Buchsengehäuse.
  • Das Buchsengehäuse weist unterseitig - buchsen-steckerseitig - eine Öffnung H auf, durch die das Steckerelement S mit seiner Stecker-Buchsenseite SB eingeführt werden kann. Bei eingeführtem Steckerelement S ist der gekuppelte Zustand erreicht, in dem sich Buchsenkontaktelemente 7 und Steckerkontaktelemente 2 berühren. Entlang dem Randbereich der Öffnung H ist als Dichtungskomponente ein Dichtring 3 rundumlaufend angeordnet. Der Dichtring 3 ist der Geometrie der Öffnung H angepasst und hier von ovaler Form. Die Anordnung und Ausbildung des Dichtringes 3 ist in den Figuren 3 bis 5 detaillierter zu sehen. Im dargestellten entkuppelten Zustand liegt ein im Buchsengehäuse gelagertes - als Dichtstopfen 10 ausgebildetes - Dichtelement an einer innen umlaufenden Dichtlippe des Dichtringes 3 an. Dadurch sind die elektrischen Buchsenkontaktelemente 7 im Gehäuse-Inneren vollständig gegen aussen geschützt.
  • Das Steckerelement S weist zu den Buchsenkontaktelementen 7 korrespondierende Steckerkontaktelemente 2 auf, die mit dem Material, z.B. Kunststoff, welches das Steckergehäuse 1 bildet, umspritzt sind. Die Steckerkontaktelemente 2 sind derart im Steckergehäuse 1 eingesetzt, dass ihre - für den Kontakt mit den Buchsenkontaktelementen 7 vorgesehenen - Kontaktflächen in einer Ebene mit der Aussenfläche des Steckergehäuses 1 liegen. An der Stecker-Anschlussseite SA kann das Steckerelement S über die Steckerkontaktelemente 2 beispielsweise an eine Leiterplatte oder Drähte oder Flachleiter angeschlossen, z.B. angelötet, werden. Das Steckerelement S ist hier gasdicht ausgeführt, indem der Hohlbereich zwischen den Steckerkontaktelementen 2 und dem Steckergehäuse 1 mit einer Vergussmasse 9 vergossen ist.
  • Die Figuren 3 und 4 zeigen einen Schnitt durch die Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit entlang deren Mittel-Längsachse LA (siehe Figur 1), wobei die Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit in Figur 3 im entkuppelten und in Figur 4 im gekuppelten Zustand dargestellt ist. Aus den geschnittenen Darstellungen des ent- und gekuppelten Zustandes werden insbesondere die Funktionen der jeweiligen Komponenten bzw. der Ausbildung der jeweiligen Komponenten verständlich.
  • So ist beispielsweise die Form der in den Kontakthalter 5 eingesteckten Buchsenkontaktelemente 7 gut erkennbar. Die Buchsenkontakte 7 sind federnd ausgeführt und in ihrem unteren - buchsen-steckerseitigen - Bereich leicht abgewinkelt, sodass sie im ausgekuppelten Zustand von Figur 3 am Dichtstopfen 10 anliegen. Der Bereich der Buchsenkontakte 7, der am Dichtstopfen 10 anliegt, bildet den Kontaktbereich für die Steckerkontakte 2. In der gezeigten Ausführungsform ist der Kontaktbereich mit einer aufgelöteten Schicht versehen, die eine gewölbte Kontaktstelle 15 bildet.
  • Beim Einführen des Steckerelementes S durch die Öffnung H in das Buchsenelement B wird der Dichtstopfen 10 mittels des Steckerelementes S in das Buchsengehäuse geschoben. Durch die Form des Dichtstopfens 10 bedingt, werden die Buchsenkontakte 7 beim Verschieben des Dichtstopfens 10 gespreizt bzw. nach aussen gebogen. Ist der Dichtstopfen 10 über die Kontaktstellen 15 geschoben, federn die Buchsenkontakte 7 wieder zurück in ihre vorherige Lage, sodass sie - wie in Figur 4 gezeigt - bei gekuppeltem Buchsenelement B und Steckerelement S mit ihren Kontaktstellen 15 an den planen Kontaktflächen 16 der Steckerkontaktelemente 2 anliegen. In der Lage entsprechend Figur 4 liegen die Buchsenkontaktelemente 7 und Steckerkontaktelemente 2 mit entsprechendem Kontaktdruck aneinander, sodass eine elektrische Verbindung entsteht.
  • Zum Herstellen des gekuppelten Zustandes wird das Steckerelement S durch die Öffnung H des Buchsengehäuses geschoben. Als Einführhilfe sind das Steckerelement S und der Dichtstopfen 10 mit korrespondierenden Konturen profiliert ausgeführt - das Steckerelement S weist eine fasenförmigen Steckerkonturen 24 auf, der Dichtstopfen 10 eine ebenfalls fasenförmige Kontur 25. Dadurch wird das Steckerelement S zentral auf dem Dichtstopfen 10 angesetzt und dieser beim Schieben des Steckerelementes S in Kupplungsrichtung - also in Richtung Stecker-Anschlussseite SA - axial (in Richtung Längsachse) in das Buchsengehäuse geschoben.
  • Entlang dem Randbereich der Öffnung H ist der ovale Dichtring 3 umlaufend angeordnet. Das Buchsengehäuse weist um die Öffnung H eine umlaufende Nut 13 auf, in die der ein korrespondierendes Profil 13' aufweisende Dichtring 3 eingesetzt ist. Dichtring 3 und Buchsengehäuse sind stoffschlüssig verbunden. Der Dichtung 3 weist weiters eine an seinem inneren Umfang umlaufende Dichtlippe 12 auf, welche in Zusammenwirken mit dem Dichtelement 10 im Buchsengehäuse (Figur 3) bzw. mit dem Steckergehäuse 1 (Figur 4) einen wasserdichten Verschluss der Öffnung H bildet. Durch die Dichtlippe 12 wird ausserdem bei Einführen des Steckerelementes S in das Buchsengehäuse allfällige Verschmutzung oder Feuchtigkeit vom Steckergehäuse 1 oder von den Steckerkontaktelementen 2 abgestreift.
  • Im entkuppelten Zustand von Figur 3 wird die Öffnung H mittels Dichtlippe 12 und Dichtstopfen 10 wasserdicht verschlossen. Der Dichtstopfen 10 ist im Kontakthalter 5 federgelagert. Durch die Kraft der Feder 11 wird der Dichtstopfen 10 gegen die Dichtlippe 12 vorgespannt, wobei Dichtstopfen 10 und Dichtlippe 12 derart gestaltet sind, dass eine umlaufende Verbindung gegeben ist. Dadurch sind die Buchsenkontakte 7 auch im ausgekuppelten Zustand vollständig gegen die Aussenseite geschützt, sodass also in allen Betriebsarten der Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit die Dichtheit des stromführenden Elementes sichergestellt ist.
  • Um die erforderliche Federkraft aufzubringen, ist eine Lagerung über zwei Federn 11 - wie in der gezeigten Ausführungsform (siehe z.B. Figur 5) - sinnvoll. Bei eingeführtem Steckerelement S ist der Dichtstopfen 10 gegen die Kraft der Feder 11 ins Buchseninnere geschoben, bis sich die Buchsenkontakte 7 und die Steckerkontaktelemente 2 über ihre Kontaktstellen 15 und Kontaktflächen 16 berühren und die elektrische Verbindung hergestellt ist.
  • Die Verschiebung und Anordnung des Dichtstopfens 10 im Buchsengehäuse ist durch Führungselemente unterstützt - z.B. wie dargestellt durch Schienen 18' am Kontakthalter 5 und Führungen 18 am Dichtstopfen 10.
  • Die Buchsenkontaktelemente 7 sind in schlitzförmige Öffnungen des Buchsenkontakthalters 5 eingesteckt. Die Schlitz-Zwischenwände 22 des Kontakthalters 5 verhindern ein seitliches Verschieben der Buchsenkontaktelemente 7. Die Schlitz-Zwischenwände 22 sind in Figur 6 gut erkennbar. Weiters liegen die Buchsenkontaktelemente an Kontaktabstützflächen 22', 22" des Kontakthalters 5 an. Buchsen-anschlussseitig sind die Buchsenkontaktelemente 7 mit der Halteplatte 6 in den Lötstellen 14 verlötet. Es versteht sich, dass diese Darstellung rein beispielhaft ist und die Buchsenkontakte 7 mit alternativen üblichen elektrischen Leitelementen verbindbar sind.
  • Der Schnitt durch das Steckerelement S zeigt die im Steckergehäuse 1 eingespritzten Steckerkontakte 2, die so umspritzt sind, dass ein Formschluss in alle Richtungen gewährleistet ist. Die Kontaktflächen 16 der Steckerkontakte 2 sind plan mit den entsprechenden Aussenflächen A des Steckergehäuses 1. Die Aussenflächen A des Steckergehäuses 1 sind möglichst glatt und frei von Absätzen Rillen oder Graten ausgeführt, beispielsweise durch mechanische Bearbeitung, wie durch Fräsen, Hobeln oder Schleifen, des Flächenüberganges 23 zwischen Steckergehäuse 1 und Steckerkontakten 2, wodurch unter anderem eine lange Haltbarkeit und gute Abstreiffunktion an der Dichtlippe 12 begünstigt wird. An den Enden 17 der Steckerkontaktelemente 2, die den Kontaktflächen 16 im Wesentlichen gegenüberliegen, sind übliche Leiterelemente in üblicher Weise anschliessbar. Mittels der Vergussmasse 9 ist das Steckerelement S gasdicht schliessbar. Mittels der Vergussmasse 9 ist das Steckerelement S gasdicht ausgebildet.
  • In Figur 5 ist ein Schnitt durch die Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit entlang deren Mittel-Querachse QA (siehe Figur 1) gezeigt, wobei die Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit in gekuppeltem Zustand - analog zur Figur 4 - dargestellt ist.
  • Die Lagerung des Dichtstopfens 10 im Buchsengehäuse bzw. im Kontakthalter 5 ist gut erkennbar. Mittels zweier Federn 11 - hier als Schraubenfedern dargestellt - ist der Dichtstopfen 10 im Kontakthalter 5 beweglich gelagert und federkraftbeaufschlagt. Kontakthalter 5 und Dichtstopfen 10 weisen Aufnahmen für die Federn auf, der Kontakthalter 5 in Form von Auflageflächen 26 und der Dichtstopfen 10 in Form von Sacklöchern 27.
  • Im dargestellten gekuppelten Zustand ist der Dichtstopfen 10 gegen die Federkraft in etwa um die Erstreckung des eingeschobenen Steckerelementes S in das Buchsengehäuse geschoben respektive gedrückt. Da die Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit nicht selbstverriegelnd ausgeführt ist, ist eine entsprechende äusserere mechanische Verriegelung anzuwenden, um die Einheit im gekuppelten Zustand zu halten. Es ist natürlich auch möglich, die erfindungsgemässe Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit mit einem Selbstverriegelungs-Mechanismus auszubilden.
  • Werden Buchsenelement B und/oder Steckerelement S in ein Gerät eingebaut, so können den Funktionen und dem Design der Geräte angepasste Verrieglungskomponenten - z.B. des Gerätes - zum Verriegeln von Buchsen- und Steckerelement B, S eingesetzt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen das Buchsenelement B am Buchsengehäuse einen Flansch 19 und das Steckerelement S am Steckergehäuse 1 einen Flansch 20 auf, welche Flansche 19 bzw. 20 beispielsweise in elektronische Geräte eingeklebt oder eingegossen werden können. Die jeweiligen Flansche 19 bzw. 20 zum Einbau von Buchsenelement B und Steckerelement S können für eine Vielzahl von Anwendungen günstig sein. So sind das Steckerelement S und/oder das Buchsenelement B beispielsweise in griffartige, zur manuellen Handhabung vorgesehene, Aussengehäuse mit Kabeln eingebaut, wobei die mechanische Verriegelung durch entsprechende Ausbildung der Aussengehäuse, wie mittels Klinken oder Bajonettverschlüssen, erfolgt.
  • Figur 6 zeigt eine Schnitt-Darstellung entlang der Mittel-Längsachse (LA) in isometrischer Ansicht des Kontakthalters 5 mit den Buchsenkontaktelementen 7 und dem Dichtstopfen 10 des Buchsenelementes. In dieser Ansicht sind die Schlitze und die Schlitz-Zwischenwände 22 für die Buchsenkontaktelemente 7 des Kontakthalters 5 gut zu sehen. Die Schlitz-Zwischenwände 22 weisen weiters Kontaktbefestigungsnocken 21 auf, um ein Verschieben der Buchsenkontakte 7 zwischen den Schlitz-Zwischenwänden 22 sicher zu verhindern. Damit ist bei einer Montage vor dem weiteren Verbinden der Buchsenkontaktelemente 7 an der Buchsen-Anschlussseite, wie dem Verlöten in der Halteplatte, die korrekte Position der Buchsenkontaktelemente 7 sichergestellt - so wird beispielsweise ein Einleiten mechanischer Belastungen in die Lötstellen 14 verhindert. Die Buchsenkontaktelemente 7 werden weiters durch den Dichtstopfen 10 gegen seitliches Verschieben gesichert, indem dieser seitlich zahnförmige Halteelemente 28 aufweist, zwischen denen die Buchsenkontakte 7 angeordnet sind.

Claims (12)

  1. Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit
    mit
    - einem Buchsenelement (B) mit einem elektrisch leitende Buchsenkontaktelemente (7) umfassenden Buchsengehäuse und
    - einem mit dem Buchsenelement (B) lösbar kuppelbaren Steckerelement (S) mit einem elektrisch leitende Steckerkontaktelemente (2) umfassenden Steckergehäuse (1),
    wobei das Buchsenelement (B) über die Buchsenkontaktelemente (7)
    - an einer Buchsen-Anschlussseite (BA) mit ersten Leiterelementen und
    - an einer Buchsen-Steckerseite (BS) mit den Steckerkontaktelementen (2) elektrisch verbindbar ist,
    und wobei das Steckerelement (S) über die Steckerkontaktelemente (2)
    - an einer Stecker-Anschlussseite (SA) mit zweiten Leiterelementen und
    - an einer Stecker-Buchsenseite (SB) mit den Buchsenkontaktelementen (7) elektrisch verbindbar ist,
    wobei
    - die Buchsenkontaktelemente (7) buchsen-steckerseitig vollständig innerhalb des Buchsengehäuses befindlich sind,
    und wobei
    - zum Kuppeln von Buchsen- und Steckerelement (B, S) und damit Herstellen der elektrischen Verbindung der Buchsen- und Steckerkontaktelemente (7, 2) das Steckerelement (S) durch eine Öffnung (H) des Buchsengehäuses wenigstens teilweise in das Buchsengehäuse einführbar ist und
    - zum Entkuppeln von Buchsen- und Steckerelement (B, S) das Steckerelement (S) aus dem Buchsengehäuse entnehmbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Buchsenelement (B) ein Dichtelement, wie einen Dichtstopfen (10), aufweist, welches im Buchsengehäuse derart beweglich gelagert ist, dass es
    - bei entkuppeltem Buchsen- und Steckerelement (B, S) mittel- oder unmittelbar gegen den Rand der Öffnung (H) gedrückt ist, sodass die Öffnung (H) dicht verschlossen ist, und
    - bei gekuppeltem Buchsen- und Steckerelement (B, S) im Wesentlichen um die Erstreckung des eingeführten Steckerelementes (S) in Richtung Buchsen-Anschlussseite (BA) in das Buchsengehäuse bewegt ist,
    und dass bei gekuppeltem Buchsen- und Steckerelement (B, S) das Steckergehäuse (1) mittel- oder unmittelbar am Rand der Öffnung (H) anliegt, sodass die Öffnung (H) dicht verschlossen ist.
  2. Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entlang dem Randbereich der Öffnung (H) eine umlaufende Dichtungskomponente, wie ein Dichtring (3), mit einer am inneren Umfang der Dichtungskomponente umlaufenden Dichtlippe (12) angeordnet ist, und das Dichtelement im entkuppelten Zustand gegen die Dichtlippe (12) gedrückt ist.
  3. Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Buchsengehäuse entlang dem Randbereich der Öffnung (H) eine umlaufende Nut (13) zur Aufnahme eines an der Dichtungskomponente vorgesehenen korrespondierenden Profiles (13') ausgebildet ist.
  4. Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement
    - über wenigstens eine Feder (11), insbesondere über wenigstens zwei Federn (11), im Buchsengehäuse beweglich gelagert und kraftbeaufschlagt ist und
    - bei entkuppeltem Buchsen- und Steckerelement (B, S) durch Federkraft mittel- oder unmittelbar gegen den Rand der Öffnung (H) gedrückt ist und
    - bei gekuppeltem Buchsen- und Steckerelement (B, S) gegen die Federkraft in das Buchsengehäuse bewegt ist.
  5. Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement wenigstens eine Aufnahme, beispielsweise in Form eines Sackloches (27), für die wenigstens eine Feder (11) aufweist.
  6. Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - das Steckerelement (S) stecker-buchsenseitig eine, beispielsweise fasenförmige, Steckerkontur (24) und
    - das Dichtelement eine zur Steckerkontur (24) gegengleiche, beispielsweise fasenförmige, Kontur (25)
    als Zentrier- und Einführhilfe für das Steckerelement (S) aufweisen.
  7. Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement im Buchsenelement (B) zentriert angeordnet und axial in Richtung der Längsachse des Buchsenelementes (B) verschiebbar ist, wofür am Dichtelement und am Buchsengehäuse Führungselemente, wie Führungen (18) und Schienen (18'), vorgesehen sind.
  8. Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement zahnartige Halteelemente (28) für die, insbesondere federnd ausgebildeten, Buchsenkontaktelemente (7) aufweist, derart, dass die Buchsenkontaktelemente (7) im Buchsengehäuse zwischen den Halteelementen (28) angeordnet und dadurch gegen seitliches Verschieben gesichert sind.
  9. Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Buchsengehäuse aus einem ersten Gehäuseteil (4) und einem zweiten Gehäuseteil (5) zusammensetzbar bzw. zusammengesetzt ist, wobei das erste Gehäuseteil (4) Rasthaken (8) zum Einrasten in korrespondierende Ausnehmungen des zweiten Gehäuseteiles (5) aufweist.
  10. Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerelement (S) derart ausgebildet ist, dass die Steckerkontaktelemente (2) auf der Stecker-Buchsenseite (SB) in einer Ebene mit der Aussenfläche (A) des Steckergehäuses (1) liegen.
  11. Buchsenelement (B) für eine Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  12. Steckerelement (S) für eine Buchsen-Stecker-Kupplungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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