EP4107821A1 - Elektrischer steckverbinder mit biegeschutz - Google Patents

Elektrischer steckverbinder mit biegeschutz

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Publication number
EP4107821A1
EP4107821A1 EP21708555.4A EP21708555A EP4107821A1 EP 4107821 A1 EP4107821 A1 EP 4107821A1 EP 21708555 A EP21708555 A EP 21708555A EP 4107821 A1 EP4107821 A1 EP 4107821A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
state
cable
bending protection
connecting element
bending
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.)
Pending
Application number
EP21708555.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Maximilian Rohrer
Marc GENAU
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.)
Harting Electronics GmbH and Co KG
Original Assignee
Harting Electronics GmbH and Co KG
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 Harting Electronics GmbH and Co KG filed Critical Harting Electronics GmbH and Co KG
Publication of EP4107821A1 publication Critical patent/EP4107821A1/de
Pending 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
    • H01R13/58—Means for relieving strain on wire connection, e.g. cord grip, for avoiding loosening of connections between wires and terminals within a coupling device terminating a cable
    • H01R13/582—Means for relieving strain on wire connection, e.g. cord grip, for avoiding loosening of connections between wires and terminals within a coupling device terminating a cable the cable being clamped between assembled parts of the housing
    • 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
    • H01R13/58—Means for relieving strain on wire connection, e.g. cord grip, for avoiding loosening of connections between wires and terminals within a coupling device terminating a cable
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/005—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for making dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof connection, coupling, or casing
    • 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
    • H01R13/5205—Sealing means between cable and housing, e.g. grommet

Definitions

  • the invention is based on an electrical connector with strain relief according to the preamble of independent claim 1.
  • Such connectors are required to connect lines, in particular cables for the transmission of electrical currents, signals and data, with device connections or corresponding connectors.
  • bending protectors also referred to as kink protectors
  • kink protectors are usually used to prevent the lines connected by the connector from being twisted or excessively bent and, in the worst case, kinked. These loads can damage the cable, the contact elements of the connector, the connector as a unit or, in the worst case, the device connected to it.
  • bending protectors are often also shaped in such a way that they serve as strain relief. Strain relief relieves the connector, the lines in the cable and the associated contact elements during a load on train, which can occur, for example, unintentionally by moving elements such as industrial trucks, people or similar circumstances, or by normal operational sequences of movements with the connector coupled device, for example a connected machine.
  • a corresponding element is usually attached to the cable outlet to implement bending protection Molded connector, usually by an overmolding process.
  • these methods are relatively expensive and laborious.
  • a corresponding cable or the required connector cannot be attached by the user / customer.
  • EP 3 132506 B1 shows a cable outlet for mounting on a cable outlet stub of a device, housing or connector.
  • a curable polymer is provided on the inside of the cable outlet, which mechanically connects the cable outlet, as well as the connector and a cable to be inserted.
  • US 2,027,962 A claims a method for producing articles with a plastic composition, at least partially consisting of thermoplastic resin material, comprising the production of a preform from the plastic composition and subjecting the preform to a heat treatment in order to cause it to change its physical shape and its to take on its final shape and to make it heat-stable.
  • the state of the art basically allows for field assembly of connectors with cables to be connected either a professional-looking connection, but only for predetermined cable cross-sections, or a less professional-looking connection, which, however, is for different cable cross-sections can be used.
  • the known screw connections or screw seals can damage the cable or the cores it contains if used improperly or carelessly.
  • the object of the invention is to open up an optically appealing cable connection to a connector which can be assembled in the field and which can accommodate and seal different cable cross-sections.
  • the invention relates to an electrical connector, consisting of a locking element for releasable connection with a mating connector, a housing for receiving at least one cable, at least one contact element and a bending protection.
  • the bending protection is made of an elastic material and prevents excessive bending of the connected cable.
  • a connecting element is arranged between the housing and the bending protection, wherein the connecting element can assume at least a first state and a second state, at least the second state being irreversible.
  • the bending protection is through the The connecting element is permanently fixed on the cable-side end of the housing, the connecting element being in the second state for fixing.
  • the bending protection is irreversibly fixed to the cable by the connecting element, so that the bending protection is in direct connection with the connector housing.
  • the bending protection and the connecting element are pushed onto the cable during an assembly process.
  • the connecting element is in its first state, the assembled state.
  • the cable, or at least one wire located in the cable is then provided with at least one contact element and introduced into the housing.
  • the connection of the cable to the contact element can of course also be carried out before the bending protection and / or the connection element are applied.
  • the connecting element is now brought up to the cable-side end of the housing and the bending protection is pushed over the connecting element and onto the cable-side end of the housing.
  • the connecting element is advantageously made in one piece.
  • the bending protection is also ideally made in one piece.
  • the connecting element After the bending protection is arranged on the cable-side end of the housing, the connecting element is transferred from a first state, the assembly state, to a second state, the operating state. In the operating state, that is to say the second state of the connecting element, the connecting element ensures an irreversible connection between the bending protection, the cable and the housing of the electrical connector.
  • a change in state of the connecting element is triggered by a temperature change of more than 50 ° C.
  • the choice of at least one component for the connecting element which triggers the change in state by heating the connecting element to a temperature of over 100 ° C. seems particularly sensible. This temperature change should in particular unwanted activation of the component of the connecting element can be prevented.
  • the desired temperature resistance is achieved primarily through the use of thermoplastics.
  • the temperature for activating the change in state of the connecting element can be influenced by the composition of the plastic. In order to ensure field assembly, a temperature should be selected that can be reached with little effort, for example with a hot air dryer. In addition, it seems logical to manufacture both the housing and the bending protection from material which at least withstand the temperature for the activation of the connecting element without damage.
  • connection element to be manufactured from at least two components which are activated by heat and assume the second state, that is to say the operating state. At least one of the components of the connecting element cleverly develops an adhesive effect as soon as the change of state from the at least first state to the at least second state is triggered.
  • a material connection can be established by the connection element.
  • An additional material connection would have the particular advantage of ensuring more reliable protection with regard to the ingress of foreign substances, for example dust and / or water.
  • the connecting element is designed, for example, in the form of an O-ring made of an expanding plastic, for example a polyurethane.
  • an expanding plastic for example a polyurethane.
  • a foam-forming polyurethane was chosen, which creates a particularly advantageous connection between the components of the electrical connector, i.e. the housing, the cable and the bending protection.
  • This embodiment appears particularly interesting as a retrofit solution in which a bending protection according to the invention is applied to an already manufactured, corresponding housing of an electrical connector, the housing having a thread on the cable side.
  • the foam or a similarly expanding material of the connecting element is activated, it can expand between the threads and the bending protection in order to form a particularly advantageous connection with a sealing function.
  • An alternative embodiment of the invention proposes an electrical connector consisting of a locking element for releasable connection with a mating connector, a housing for receiving at least one cable and at least one contact element and a bending protection.
  • the bending protection is made of an elastic material and prevents excessive bending of the connected cable.
  • the bending protection assumes at least a first state and a second state, at least the second state being irreversible. During the second state, the bending protection is permanently fixed on the cable-side end of the housing.
  • the electron beam crosslinking process is usually used for this purpose.
  • the material for example a thermoplastic such as polyethylene or polybutene
  • the expanded state is understood as the first state of the bending protection.
  • the bending protection produced in this way is then attached to the Out the housing of the electrical connector and transferred to its operating state, that is, the second state according to the invention.
  • this change in state of the bending protection is triggered by a temperature change of more than 50 ° C.
  • This temperature change is intended, in particular, to prevent undesired activation of the material of the bending protection.
  • This temperature resistance is achieved primarily through the use or combination of thermoplastics.
  • the temperature for activating the change in state of the connecting element can be influenced by the composition of the plastic. In order to ensure field assembly, a temperature should be selected that can be reached with little effort, for example with a hot air dryer. In addition, it seems logical to manufacture the housing from at least one material which at least survives the temperature for the activation of the bending element without damage.
  • Another embodiment of the electrical connector with bending protection provides for the bending protection to be manufactured from at least two components which are activated by heat and assume the second state. It seems particularly advantageous that at least one of the components of the bending protection develops an adhesive effect as soon as the change of state from the at least first state to the at least second state is triggered.
  • a material connection can be established by the second component.
  • One an additional material connection would have the particular advantage of ensuring more reliable protection with regard to the ingress of foreign substances, for example dust and / or water.
  • strain relief is achieved. This means that the cable used and the electrical connector are less susceptible to damage from tension. These stresses on the train can occur both unintentionally, for example as a result of an accident. Such stresses on tension can also occur deliberately, for example as a result of movement sequences during the operation of a work machine.
  • the bending protection has a basically hollow-cylindrical shape which tapers conically from the cable-side end of the housing towards the cable.
  • the bending protection is provided with recesses, which allow and / or allow the cable to be bent without damage to a limited extent.
  • a visually appealing shape can generally be achieved through these recesses, which resembles, for example, an injection-molded bending protection.
  • a similar positive bending protection or kink protection is achieved, as in the case of an injection-molded bending protection, but with the sealing effect of a shrink tube.
  • a sensible embodiment provides for the bending protection to be implemented in a shape that forms an angle. Angles of 45 ° are particularly useful here. An angle of at least 90 ° is still appropriate. Further angles can also be desired, depending on the field of application of the electrical connector.
  • 1a shows an exploded view of an electrical plug connector according to the invention with bending protection
  • FIG. 1 b shows a perspective view of an electrical plug connector according to the invention with an expanded connecting element
  • FIG. 2a shows an exploded view of an alternative electrical plug connector according to the invention with bending protection
  • FIG. 2b shows a perspective view of an alternative electrical plug connector according to the invention with an expanded connecting element
  • FIG. 3a shows a perspective view of an electrical plug connector according to the invention with bending protection according to the invention in a first state
  • FIG. 3b shows a perspective view of an electrical plug connector according to the invention with bending protection according to the invention in a second state.
  • FIG. 1a shows an electrical connector 1 according to the invention in a partial exploded view.
  • the electrical connector 1 is shown in Figure 1a with a locking element 2, a housing 3 and some contact elements 4 arranged therein in a composite.
  • the housing 3 is designed with a thread 5 at its cable-side end, so that in the prior art commonly used cable glands can be used.
  • a connecting element 6 according to the invention in the form of an O-ring is arranged between the cable-side end of the housing 3 and a bending protection 7 according to the invention.
  • the bending protection 7 is designed as a hollow cylindrical body with an inside diameter on the housing side, which can be guided over the external thread 5 of the housing 3.
  • the connection element 6 is in a first state in the illustration.
  • the electrical connector 1 according to the invention is shown in a fully assembled representation.
  • the bending protection 7 has been guided over a cable 9 which is connected to the contact elements 4 in the housing 3.
  • the bending protection 7 is guided over the thread 5 and by activating the plastic of the connecting element 6, this is shown expanded.
  • the activation is carried out by supplying a whisker, for example by means of an air dryer.
  • a further component can be used for activation, which is arranged, for example, in a reservoir in the bending protection 7 or is introduced through the opening of the bending protection 7 on the cable side.
  • the activation causes an irreversible expansion of the connecting element 6, so that the connecting element 6 is in a second state, the operating state, in FIG. 1b.
  • the connecting element 6 advantageously expands in such a way that at least part of the thread 5 is also sealed by the connecting element 6.
  • a material connection between the housing 3 and the bending protection 7 is produced by the expanded connecting element 6.
  • FIGS. 1a and 1b show a structure comparable to that in the aforementioned FIGS. 1a and 1b, but instead of an O-ring-shaped connecting element 6, a hollow cylindrical one is used Connecting element 6 'used. Comparable to the connecting element 6, the connecting element 6 ′ can develop a sealing effect through expansion and also establish a form-fitting or material connection between the cable-side end of the housing 3 and the bending protection 7.
  • FIGS. 3a and 3b An alternative embodiment of the invention is shown in FIGS. 3a and 3b.
  • the bending protection 8 is designed as a shrinkable molded element.
  • a connecting element 6, as shown in alternative embodiments can be omitted.
  • FIG. 3 a shows the shape of the bending protection 8, expanded after electron beam crosslinking, on the housing 3 of the electrical plug connector 1.
  • the cable 9 is surrounded by the bending protection 8.
  • the bending protection 8 can be guided in its expanded form, that is to say its first state, over the cable-side end of the housing 3, that is to say an existing thread 5 can be covered. By transferring the bending element 8 from its first to its second state shown in FIG. 3b, the thread 5 can be used as a particularly advantageous fixation of the bending protection 8 on the housing.
  • the cable 9 shown can be configured for example with both 10mm 2 cross-sectional area as well as with 5 mm 2 cross-sectional area and yet equally reliable of to the Bending protection 9 according to the invention are added and sealed.
  • a clever further development provides that the embodiment of the bending element 8 shown in FIGS. 3a and 3b is coated with an adhesive material on its inner side. Even more advantageous, a material is used, which at
  • Activation of the bending element 8 from a first state to a second state achieves an adhesive effect.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektrischer Steckverbinder, bestehend aus einem Verriegelungselement zur lösbaren Verbindung mit einem Gegensteckverbinder, einem Gehäuse zur Aufnahme zumindest eines Kabels und zumindest einem Kontaktelement und einem Biegeschutz, welcher aus einem elastischen Werkstoff gefertigt ist und ein übermäßiges Verbiegen des angeschlossenen Kabels verhindert und wobei der Biegeschutz feldkonfektionierbar für verschiedene Kabelquerschnitte einsetzbar ist.

Description

Elektrischer Steckverbinder mit Biegeschutz
Beschreibung
Die Erfindung geht aus von einen Elektrischer Steckverbinder mit Zugentlastung nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.
Derartige Steckverbinder werden benötigt, um Leitungen, insbesondere Kabel zur Übertragung von elektrischen Strömen, Signalen und Daten, mit Geräteanschlüssen oder korrespondierenden Steckverbindern zu verbinden.
Stand der Technik
Üblicherweise werden im Stand der Technik verschiedenartige Biegeschutze, auch als Knickschutz bezeichnet, eingesetzt, um während des Betriebseinsatzes zu verhindern, dass die durch den Steckverbinder angeschlossenen Leitungen verdreht oder übermäßig gebogen und schlimmstenfalls geknickt werden. Diese Belastungen können Beschädigungen an der Leitung, den Kontaktelementen des Steckverbinders, dem Steckverbinder als Einheit oder schlimmstenfalls des damit verbundenen Gerätes zur Folge haben. Darüber hinaus werden Biegeschutze oftmals zusätzlich derart ausgeformt, dass sie als Zugentlastung dienen. Zugentlastungen sorgen für eine Entlastung der Steckverbinder, der Leitungen im Kabel und der damit verbundenen Kontaktelemente während einer Belastung auf Zug, welche beispielsweise ungewollt durch bewegte Elemente, wie Flurförderzeugen, Personen oder vergleichbare Umstände auftreten können, oder auch durch normale betriebsbedingte Bewegungsabläufe eines mit dem Steckverbinder gekoppelten Geräts, beispielsweise einer angeschlossenen Arbeitsmaschine.
Zumeist werden im Stand der Technik zur Realisierung eines Biegeschutzes, ein entsprechendes Element an den Kabelabgang eines Steckverbinders angeformt, üblicherweise durch ein Umspritzungsverfahren. Diese Verfahren sind jedoch verhältnismäßig kostspielig und Aufwändig. Darüber hinaus kann ein entsprechendes Kabel, beziehungsweise der benötigte Steckverbinder, nicht vom Benutzer/ Kunden aufgebracht werden.
Der Stand der Technik eröffnet im Falle von feldkonfektionierbaren Steckverbindern zumeist Kabelverschraubungen. Dabei werden Dichtelemente, beispielsweise Kunststoffdichtungen oder Gummidichtungen zwischen Kabel und Gehäuse des elektrischen Steckverbinders mittels einer Mutter mit Ausnehmung für das Kabel eingeklemmt.
Die EP 3 132506 B1 zeigt einen Kabelabgang zur Montage auf einem Kabelabgangsstutzen eines Gerätes, Gehäuses oder Steckverbinders. Dabei ist auf der Innenseite des Kabelabgangs ein aushärtbares Polymer vorgesehen, welches den Kabelabgang, sowie den Steckerbinder und ein einzuführendes Kabel miteinander mechanisch verbindet.
Die US 2,027,962 A beansprucht ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen mit einer Kunststoffzusammensetzung, zumindest teilweise bestehend aus thermoplastischem Harzmaterial, umfassend das Herstellen eines Vorformlings aus der Kunststoffzusammensetzung und das Aussetzen des Vorformlings einer Wärmebehandlung, um zu bewirken, dass er seine physikalische Form ändert und seine endgültige Form anzunehmen und hitzestabil zu machen.
Der Stand der Technik ermöglicht grundsätzlich zur Feldkonfektionierung von Steckverbindern mit zu verbindenden Kabeln entweder eine professionell aussehende Verbindung, jedoch nur für vorbestimmte Kabelquerschnitte, oder eine weniger professionell aussehende Verbindung, welche hingegen für unterschiedliche Kabelquerschnitte eingesetzt werden kann. Die bekannten Schraubverbindungen, beziehungsweise Schraubdichtungen hingegen können bei unsachgemäßem oder unvorsichtigem Einsatz das Kabel, beziehungsweise die darin enthaltenen Adern verletzten.
Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zu vorliegender Anmeldung den folgenden Stand der Technik recherchiert:
DE 10 2014 105442 A1. CN 108 321 653 A, US 2017/0227401 A1 ,
CN 2 842 794 Y, DE 10 2015 219 654 A1 und DE 10 2015221 898 A1 .
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine feldkonfektionierbare und optisch ansprechende Kabelanbindung an einen Steckverbinder zu eröffnen, welche verschiedene Kabelquerschnitte aufnehmen und abdichten kann.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben.
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder, bestehend aus einem Verriegelungselement zur lösbaren Verbindung mit einem Gegensteckverbinder, einem Gehäuse zur Aufnahme zumindest eines Kabels, zumindest einem Kontaktelement und einem Biegeschutz. Der Biegeschutz ist aus einem elastischen Werkstoff gefertigt und verhindert ein übermäßiges Verbiegen des angeschlossenen Kabels. Dabei ist zwischen dem Gehäuse und dem Biegeschutz ein Verbindungselement angeordnet, wobei das Verbindungselement zumindest einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand annehmen kann, wobei zumindest der zweite Zustand irreversibel ist. Der Biegeschutz ist durch das Verbindungselement unlösbar am kabelseitigen Ende des Gehäuses fixiert, wobei sich das Verbindungselement zum Fixieren im zweiten Zustand befindet. Alternativ wird der Biegeschutz durch das Verbindungselement irreversibel am Kabel fixiert, sodass der Biegeschutz in direkter Verbindung mit dem Gehäuse des Steckverbinders steht.
Anders gesagt werden während eines Montagevorgangs der Biegeschutz und das Verbindungselement auf das Kabel aufgeschoben. Dabei befindet sich das Verbindungselement in seinem ersten Zustand, dem Montagezustand. Das Kabel, beziehungsweise zumindest eine in dem Kabel befindliche Ader wird anschließend mit zumindest einem Kontaktelement versehen und in das Gehäuse eingebracht. Die Verbindung des Kabels mit dem Kontaktelement kann selbstverständlich auch vor dem Aufbringen des Biegeschutzes und/ oder des Verbindungselementes vorgenommen werden. Das Verbindungselement wird nun an das kabelseitige Ende des Gehäuses herangeführt und der Biegeschutz wird über das Verbindungselement und an das kabelseitige Ende des Gehäuses geschoben. Das Verbindungselement ist vorteilhafterweise einteilig ausgeführt. Der Biegeschutz ist ebenfalls idealerweise einteilig ausgeführt. Nachdem der Biegeschutz an dem kabelseitigen Ende des Gehäuses angeordnet ist, wird das Verbindungselement von einem ersten Zustand, dem Montagezustand, in einen zweiten Zustand, dem Betriebszustand überführt. Im Betriebszustand, also dem zweiten Zustand des Verbindungselements sorgt das Verbindungselement für eine irreversible Verbindung von Biegeschutz, Kabel und dem Gehäuse des elektrischen Steckverbinders.
In einer sinnvollen Ausführungsform wird eine Zustandsänderung des Verbindungselementes durch eine mehr als 50°C veränderte Temperatur ausgelöst. Besonders sinnvoll scheint dabei die Wahl zumindest einer Komponente für das Verbindungselement, welche die Zustandsänderung durch Erhitzen des Verbindungselements auf eine Temperatur von über 100°C ausgelöst. Durch diese Temperaturwechsel soll insbesondere ein unerwünschtes Aktivieren der Komponente des Verbindungselements verhindert werden. Erreicht wird die gewünschte Temperaturbeständigkeit vor allem durch den Einsatz thermoplastischer Kunststoffe. Grundsätzlich kann die Temperatur zur Aktivierung der Zustandsänderung des Verbindungselements durch die Zusammensetzung des Kunststoffes beeinflusst werden. Um die Feldkonfektionierbarkeit zu gewährleisten, sollte eine Temperatur gewählt werden, welche sich mit wenig Aufwand, beispielsweise durch einen Heißluftfön erreichen lässt. Darüber hinaus scheint es logisch, sowohl das Gehäuse, als auch den Biegeschutz aus Material zu fertigen, welche zumindest die Temperatur für die Aktivierung des Verbindungselements schadlos überstehen.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, das Verbindungselement aus zumindest zwei Komponenten anzufertigen, welche durch Hitze aktiviert werden und den zweiten Zustand, also den Betriebszustand, einnehmen. Geschickter Weise entfaltet dabei zumindest eine der Komponenten des Verbindungselements eine adhäsive Wirkung, sobald die Zustandsänderung von dem zumindest ersten Zustand in den zumindest zweiten Zustand ausgelöst wird. Auf diese Weise kann zusätzlich zu einer mechanischen Verbindung des Gehäuses mit dem Biegeschutz und dem Kabel durch das Verbindungselement eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt werden. Eine zusätzliche stoffschlüssige Verbindung hätte den besonderen Vorteil, einen sichereren Schutz bezüglich dem Eindringen von Fremdstoffen, beispielsweise Staub und/ oder Wasser, zu gewährleisten.
Eine Ausführungsform sieht dazu vor, die Zustandsveränderung des Verbindungselements von dem ersten Zustand zu dem zweiten Zustand in Form als eine irreversible Expansion auszuführen. Dazu wird das Verbindungselement beispielsweise in Form eines O-Rings aus einem expandierenden Kunststoff ausgeführt, beispielweise einem Polyurethan. Vergleichbar mit Anwendungen aus dem Baugewerbe wird beispielsweise ein schaumbildendes Polyurethan gewählt, welches eine besonders vorteilhafte Verbindung zwischen den Bauteilen des elektrischen Steckverbinders, also dem Gehäuse, dem Kabel und dem Biegeschutz herstellt. Besonders interessant erscheint diese Ausführungsform als Nachrüstlösung, in der ein erfindungsgemäßer Biegeschutz auf ein bereits gefertigtes, korrespondierendes Gehäuse eines elektrischen Steckverbinders aufgebracht wird, wobei das Gehäuse kabelseitig über ein Gewinde verfügt. Sobald der Schaum, oder ein ähnlich expandierender Werkstoff des Verbindungselements aktiviert wird, kann dieser zwischen den Gewindegängen und dem Biegeschutz expandieren, um auf diese Weise eine besonders Vorteilhafte Verbindung mit abdichtender Funktion auszuformen.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung schlägt einen elektrischen Steckverbinder vor, bestehend aus einem Verriegelungselement zur lösbaren Verbindung mit einem Gegensteckverbinder, einem Gehäuse zur Aufnahme zumindest eines Kabels und zumindest einem Kontaktelement und einem Biegeschutz. Der Biegeschutz ist aus einem elastischen Werkstoff gefertigt und verhindert ein übermäßiges Verbiegen des angeschlossenen Kabels. Dabei nimmt der Biegeschutz zumindest einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand an, wobei zumindest der zweite Zustand irreversibel ist. Während des zweiten Zustandes ist der Biegeschutz unlösbar am kabelseitigen Ende des Gehäuses fixiert. Um einen derartigen Biegeschutz auszuformen wird vorgeschlagen, einen Kunststoff zunächst in einer gewünschten und sinnvollen Form zu vernetzen. Flierzu wird üblicherweise das Verfahren der Elektronenstrahlvernetzung eingesetzt. Nach der Vernetzung wird der Werkstoff, beispielsweise ein Thermoplast wie Polyethylen oder Polybuten, unter Wärmeeinwirkung geweitet. Der geweitete Zustand wird in diesem Zusammenhang als erster Zustand des Biegeschutzes aufgefasst. Anschließend wird der so gefertigte Biegeschutz an das Gehäuse des elektrischen Steckverbinders geführt und in seinen Betriebszustand, also dem erfindungsgemäß zweiten Zustand überführt.
In einer logischen Ausführungsform wird diese Zustandsänderung des Biegeschutzes durch eine mehr als 50°C veränderte Temperatur ausgelöst. Besonders sinnvoll scheint dabei die Wahl zumindest eines Werkstoffs für den Biegeschutz des elektrischen Steckverbinders, dessen Zustandsänderung durch Erhitzen des Biegeschutzes auf eine Temperatur von über 100°C ausgelöst wird. Durch diese Temperaturwechsel soll insbesondere ein unerwünschtes Aktivieren des Werkstoffes des Biegeschutzes verhindert werden. Erreicht wird diese Temperaturbeständigkeit vor allem durch den Einsatz, beziehungsweise die Zusammenstellung thermoplastischer Kunststoffe. Grundsätzlich kann die Temperatur zur Aktivierung der Zustandsänderung des Verbindungselements durch die Zusammensetzung des Kunststoffes beeinflusst werden. Um die Feldkonfektionierbarkeit zu gewährleisten, sollte eine Temperatur gewählt werden, welche sich mit wenig Aufwand, beispielsweise durch einen Heißluftfön erreichen lässt. Darüber hinaus scheint es logisch das Gehäuse aus zumindest einem Material zu fertigen, welche zumindest die Temperatur für die Aktivierung des Biegeelements schadlos übersteht.
Eine andere Ausführungsform des elektrischen Steckverbinders mit erfindungsgemäßem Biegeschutz sieht vor, den Biegeschutz aus zumindest zwei Komponenten zu fertigen, welche durch Hitze aktiviert werden und den zweiten Zustand einnehmen. Dabei scheint es besonders vorteilhaft, dass zumindest eine der Komponenten des Biegeschutzes eine adhäsive Wirkung entfaltet, sobald die Zustandsänderung vom zumindest ersten Zustand in den zumindest zweiten Zustand ausgelöst wird. Auf diese Weise kann zusätzlich zu einer mechanischen Verbindung des Gehäuses mit dem Biegeschutz und dem Kabel durch die zweite Komponente eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt werden. Eine zusätzliche stoffschlüssige Verbindung hätte den besonderen Vorteil, einen sichereren Schutz bezüglich dem Eindringen von Fremdstoffen, beispielsweise Staub und/ oder Wasser, zu gewährleisten. Weiterhin wird neben dem Effekt der Abdichtung und des Biegeschutzes eine Zugentlastung erreicht. Damit ist gemeint, das eingesetzte Kabel und der elektrische Steckverbinder sind weniger Anfällig bezüglich Beschädigung durch Belastung auf Zug. Diese Belastungen auf Zug können sowohl ungewollt, beispielsweise durch einen Unfall auftreten. Ebenfalls können derartige Belastungen auf Zug gewollt auftreten, beispielsweise durch Bewegungsabläufe im Betrieb einer Arbeitsmaschine.
Eine clevere Ausführungsform sieht dabei vor, dass der Biegeschutz eine grundsätzlich hohlzylindrische Form aufweist, welche sich verlaufend vom kabelseitigen Ende des Gehäuses zum Kabel hin konisch verjüngt. Dabei ist der Biegeschutz mit Ausnehmungen versehen, welche ein schadloses Biegen des Kabels begrenzt erlauben und/oder ermöglichen. Durch diese Ausnehmungen kann generell eine optisch ansprechende Form erreicht werden, welche beispielsweise einem angespritzten Biegeschutz ähnelt. Darüber hinaus wird ein ähnlich positiver Biegeschutz, beziehungsweise Knickschutz erreicht, wie im Falle eines angespritzten Biegeschutzes, jedoch mit der dichtenden Wirkung eines Schrumpfschlauches.
Darüber hinaus sieht eine sinnvolle Ausführungsform vor, den Biegeschutz in einer Form auszuführen, welche einen Winkel bildet. Besonders geschickt sind hierbei Winkel von grundsätzlich 45°. Geschickt ist weiterhin ein Winkel von zumindest 90°. Auch weitere Winkel können, je nach Einsatzfeld des elektrischen Steckverbinders, gewünscht sein.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1a eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinders mit Biegeschutz;
Fig. 1 b eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinders mit expandiertem Verbindungselement;
Fig. 2a eine Explosionsdarstellung eines alternativen, erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinders mit Biegeschutz;
Fig. 2b eine perspektivische Ansicht eines alternativen, erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinders mit expandiertem Verbindungselement;
Fig. 3a eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinders mit erfindungsgemäßem Biegeschutz in einem ersten Zustand;
Fig. 3b eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinders mit erfindungsgemäßem Biegeschutz in einem zweiten Zustand.
Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
Richtungsangaben wie „oben“, „unten“, „links“, „rechts“, „vorne“ und „hinten“ beziehen sich auf die jeweiligen Darstellungen und können in Bezug auf die dargestellten Elemente variieren. Die Fig. 1a zeigt einen erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinder 1 in einer teilweisen Explosionsdarstellung. Dabei wird der elektrische Steckverbinder 1 in der Figur 1a mit einem Verriegelungselement 2, einem Gehäuse 3 und einigen darin angeordneten Kontaktelementen 4 im Verbund dargestellt. Das Gehäuse 3 ist dabei an seinem kabelseitigen Ende mit einem Gewinde 5 ausgeführt, sodass im Stand der Technik üblicherweise eingesetzte Kabelverschraubungen eingesetzt werden können. Ein erfindungsgemäßes Verbindungselement 6 in Form eines O-Rings wird zwischen kabelseitigem Ende des Gehäuses 3 und einem erfindungsgemäßen Biegeschutz 7 angeordnet. Der Biegeschutz 7 ist dabei als hohlzylindrischer Körper mit einem gehäuseseitigen Innendurchmesser ausgeführt, welcher über das außenliegende Gewinde 5 des Gehäuses 3 geführt werden kann. Das Verbindungselement 6 befindet sich in der Darstellung in einem ersten Zustand.
In der Fig. 1 b wird der Erfindungsgemäße elektrische Steckverbinder 1 in einer endmontierten Darstellung gezeigt. Dabei ist der Biegeschutz 7 über ein Kabel 9 geführt worden welches im Gehäuse 3 mit den Kontaktelementen 4 verbunden ist. Der Biegeschutz 7 ist über das Gewinde 5 geführt und durch Aktivierung des Kunststoffes des Verbindungselements 6 ist dieser expandiert dargestellt. Die Aktivierung erfolgt erfindungsgemäß durch Flitzezufuhr, beispielsweise durch einen Fleißluftfön. Alternativ kann eine weitere Komponente zur Aktivierung eingesetzt werden, welche beispielsweise in einem Reservoir im Biegeschutz 7 angeordnet ist oder durch die kabelseitige Öffnung des Biegeschutzes 7 eingeführt wird. Die Aktivierung bedingt erfindungsgemäß eine irreversible Expansion des Verbindungselements 6, sodass das Verbindungselement 6 sich in Fig. 1b in einem zweiten Zustand, dem Betriebszustand befindet. Vorteilhaft expandiert das Verbindungselement 6 derart, dass zumindest ein Teil des Gewindes 5 ebenfalls von dem Verbindungselement 6 abgedichtet ist. In der Fig.2 wird durch das expandierte Verbindungselement 6 eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuse 3 und dem Biegeschutz 7 hergestellt.
Die Fig. 2a und die Fig. 2b zeigen einen vergleichbaren Aufbau wie in den zuvor erwähnten Fig. 1 a und Fig. 1 b, jedoch wird anstelle eines O-Ring förmigen Verbindungselementes 6 ein hohlzylindrisches Verbindungselement 6‘ eingesetzt. Vergleichbar dem Verbindungselement 6 kann das Verbindungselement 6‘ durch eine Expansion sowohl eine dichtende Wirkung entfalten, als auch eine formschlüssige oder stoffschlüssige Verbindung zwischen dem kabelseitigen Ende des Gehäuses 3 und dem Biegeschutz 7 hersteilen.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung wird in der Fig. 3a und der Fig. 3b gezeigt. Bei dieser Ausführungsform wird der Biegeschutz 8 als schrumpfbares Formelement ausgeführt. Dadurch kann insbesondere ein Verbindungselement 6 wie in alternativen Ausführungen aufgezeigt, entfallen. Mittels geschickter Vernetzung der Materialien im Biegeschutz 8, beispielsweise durch das Verfahren der Elektronenstrahlvernetzung, kann eine Form erreicht werden, welche auch nach Aktivierung des Biegeschutzes 8, beispielsweise durch Wärmezufuhr, Ihre Form beibehält. Dadurch wird eine Verbindung von Kabel 9 und Gehäuse 3 des elektrischen Steckverbinders 1 geschaffen, welche zusätzlich einen optisch professionellen Eindruck hinterlässt. Die Figur 3a zeigt die nach der Elektronenstrahlvernetzung geweitete Form des Biegeschutzes 8, an dem Gehäuse 3 des elektrischen Steckverbinders 1. Dabei wird das Kabel 9 durch den Biegeschutz 8 umringt. Als Material eignen sich hierfür besonders Polyethylen und/ oder Polybuten. Der Biegeschutz 8 lässt sich in seiner geweiteten Form, also seinem ersten Zustand, über das kabelseitige Ende des Gehäuses 3 führen, also ein vorhandenes Gewinde 5 kann überdeckt werden. Durch die Überführung des Biegeelements 8 von seinem ersten in seinen in Fig. 3b dargestellten zweiten Zustand, lässt sich das Gewinde 5 als besonders vorteilhafte Fixierung des Biegeschutzes 8 am Gehäuse nutzen. Ein weiterer Vorteil des derart ausgeformten Biegeelements 8 ist die Aufnahme verschiedener Querschnitte von Kabeln 9 mit einem gleichartigen Biegeschutz 9. Damit ist gemeint, das dargestellte Kabel 9 kann beispielsweise sowohl mit 10mm2 Querschnittfläche als auch mit 5mm2 Querschnittfläche ausgeführt sein und dennoch gleichermaßen zuverlässig von dem erfindungsgemäßen Biegeschutz 9 aufgenommen und abgedichtet werden. Eine geschickte Weiterentwicklung sieht vor, die in den Figuren 3a und 3b dargestellte Ausführungsform des Biegeelements 8 an seiner innenliegenden Seite mit einem adhäsiven Material beschichtet wird. Vorteilhafter noch, wird ein Material eingesetzt, welches bei
Aktivierung des Biegeelements 8 von einem ersten Zustand zu einem zweiten Zustand eine adhäsive Wirkung erlangt.
Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.
Elektrischer Steckverbinder mit Biegeschutz
Bezugszeichenliste Elektrischer Steckverbinder Verriegelungselement Gehäuse Kontaktelement Gewinde , 6‘ Verbindungselement Biegeschutz Biegeschutz Kabel

Claims

Ansprüche
1. Elektrischer Steckverbinder (1 ), bestehend aus einem Gehäuse (3) zur Aufnahme zumindest eines Kabels (9) und einem Biegeschutz (7), welcher aus einem elastischen Werkstoff gefertigt ist und ein übermäßiges Verbiegen des angeschlossenen Kabels (9) verhindert und wobei zwischen dem Gehäuse (3) und dem Biegeschutz (7) ein Verbindungselement (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (6) zumindest einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand annehmen kann, wobei zumindest der zweite Zustand irreversibel ist und dass der Biegeschutz (7) durch das Verbindungselement (6) unlösbar am kabelseitigen Ende des Gehäuses (3) fixiert ist, wobei sich das Verbindungselement (6) im zweiten Zustand befindet.
2. Elektrischer Steckverbinder (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Zustandsänderung des Verbindungselementes (6) durch eine mehr als 50°C veränderte Temperatur ausgelöst wird.
3. Elektrischer Steckverbinder (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Zustandsänderung durch Erhitzen des Verbindungselementes (6) auf eine Temperatur von über 100°C ausgelöst wird.
4. Elektrischer Steckverbinder (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (6) aus zumindest zwei Komponenten besteht, welche durch Hitze aktiviert werden und den zweiten Zustand einnehmen.
5. Elektrischer Steckverbinder (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Komponenten des Verbindungselementes (6) eine adhäsive Wirkung entfaltet, sobald die Zustandsänderung vom zumindest ersten Zustand in den zumindest zweiten Zustand ausgelöst wird.
6. Elektrischer Steckverbinder (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsveränderung des Verbindungselementes (6) von dem ersten Zustand zu dem zweiten Zustand in Form einer irreversiblen Expansion erfolgt.
7. Elektrischer Steckverbinder (1 ), bestehend aus einem Gehäuse (3) zur Aufnahme zumindest eines Kabels (9) und einem Biegeschutz (7), welcher aus einem elastischen Werkstoff gefertigt ist und ein übermäßiges Verbiegen des angeschlossenen Kabels (9) verhindert und wobei der Biegeschutz (8) zumindest einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand annehmen kann, wobei zumindest der zweite Zustand irreversibel ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeschutz (8) unlösbar am kabelseitigen Ende des Gehäuses (3) fixiert ist, wobei sich der Biegeschutz (8) im zweiten Zustand befindet.
8. Elektrischer Steckverbinder (1) nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass eine Zustandsänderung des Biegeschutzes (8) durch eine mehr als 50°C veränderte Temperatur ausgelöst wird.
9. Elektrischer Steckverbinder (1) nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass eine Zustandsänderung durch Erhitzen des der Biegeschutzes (8) auf eine Temperatur von über 100°C ausgelöst wird.
10. Elektrischer Steckverbinder (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeschutz (8) aus zumindest zwei Komponenten besteht, welche durch Hitze aktiviert werden und den zweiten Zustand einnehmen.
11. Elektrischer Steckverbinder (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Komponenten des Biegeschutzes (8) eine adhäsive Wirkung entfaltet, sobald die Zustandsänderung vom zumindest ersten Zustand in den zumindest zweiten Zustand ausgelöst wird.
12. Elektrischer Steckverbinder (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeschutz (8) eine grundsätzlich hohlzylindrische Form aufweist, welche sich verlaufend vom kabelseitigen Ende des Gehäuses (3) zum Kabel (9) hin konisch verjüngt und mit Ausnehmungen (10) versehen ist, welche ein Biegen des Kabels (9) begrenzt erlauben und/oder ermöglichen.
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