Steckverbinderpaar
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steckverbinderpaar mit einem den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Derartige Steckverbinderpaare sind im Stand der Technik in den unterschiedlichsten Ausgestaltungen beschrieben und im Einsatz. Insbesondere bei Starkstromsteckverbindern finden derartige Konstruktionen Anwendung. Aber auch bei Schwachstromverbindern gibt es derartige Ausführungen in großer Vielzahl.
Es sind im Stand der Technik eine Reihe von Steckverbinderpaa¬ ren bekannt, die durch Bajonett-, Schraub-, oder Schnappmecha¬ nismen oder dgl. miteinander verriegelbar sind. Allerdings kön¬ nen bei diesen bekannten Steckverbinderpaaren die Stecker und die Buchse nicht einfach zusammengesteckt werden, ohne dabei ein Verriegelungsorgan zu betätigen, das im zusammengesteckten Zustand die beiden Komponenten in fest verbundener Stellung hält und nur zum Lösen der beiden Komponenten zu betätigen ist.
Aus der DE 39 28 710 AI ist eine elektrische Steckverbindung mit zwei Verbindungselementen bekannt, wobei das eine Verbin¬ dungselement mindestens ein in einer Zwangsführung eines Gehäu¬ ses gelagertes, mittels eines Axialschiebers radial verlagerba¬ res Verriegelungselement aufweist, das in Verriegelungsstellung eine Schulter des anderen Verbindungselementes hintergreift und durch manuelle Verlagerung des von einer Federanordnung beauf¬ schlagten Axialschiebers in eine die Schulter freigebende Entriegelungsposition steuerbar ist. Dabei ist die Federanord¬ nung durch ein das Gehäuse umgebendes, teilweise hohlliegendes
Blechstanzteil gebildet, dessen hohlliegende Bereiche von dem Axialschieber betätigt werden.
Die Verriegelungsglieder sind hierbei tangential zur Innenhöh¬ lung des Gehäuses angeordnet und wandern beim Freigeben der In- nenhöhlung des Gehäuses radial nach außen.
Aus der US-PS 4,017,139 ist elektrischer Steckverbinder be¬ kannt, bei dem kreiszylinderförmig angeordnete Federzungen im Bereich ihres freien Endes radial nach innen weisende im Quer¬ schnitt halbkreisförmige Vorsprünge aufweisen, die in eine ent- sprechende ringförmige Nut eines gegengleich geformten Steck¬ verbinders eingreifen können. An der Außenseite der Federele¬ mente sind ebenfalls Vorsprünge angeordnet, die in eine Ausneh¬ mung eines die Federelemente umgebenden Ringes eintauchen kön¬ nen, wenn der Ring verschoben wird, um die beiden Steckverbin- der voneinander zu lösen. Im eingerasteten Zustand der Steck¬ verbinder liegen die äußeren Vorsprünge der Federelemente an der Innenwand des Ringes an, so daß die Federelemente nicht ra¬ dial nach außen ausweichen können.
Eine derartige Handhabungsmöglichkeit ist im Hinblick auf die Einfachheit der Bedienung wünschenswert.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, ein Steckverbinderpaar der eingangs genannten Art be¬ reitzustellen, das diese Art der Betätigung ermöglicht.
Zur Lösung dieses Problems ist bei dem eingangs genannten Steckverbinderpaar das Rastelement in der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definierten Weise ausgestaltet.
Diese Ausgestaltung erlaubt ein einfaches Zusammenstecken des Steckers und der Buchse, ohne daß die Hülse zu betätigen wäre. Zwar besteht auch die Möglichkeit, die Hülse in Ihre betätigte Stellung zu bringen, wodurch sich ggf. das Zusammenstecken er¬ leichtert, es ist jedoch nicht zwingend erforderlich, die Hülse zu verschieben.
Weitere Vorteile, Eigenschaften und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen und werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zei¬ gen
Fig. 1 ein Steckverbinderpaar in schematischer
Längsschnittdarstellung in getrenntem Zustand,
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1 bei Z mit einem Rastelement,
Fig. 3 das Steckverbinderpaar nach Fig. 1 in einer ersten Übergangsstellung beim Zusammenstecken,
Fig. 4 das Steckverbinderpaar nach Fig. 1 in einer zweiten Übergangsstellung beim Zusammen¬ stecken,
Fig. 5 das Steckverbinderpaar nach Fig. 1 in zusammengestecktem Zustand,
Fig. 6 das Steckverbinderpaar nach Fig. 1 beim
Trennen in einer ersten Übergangsstellung, und
Fig. 7 das Steckverbinderpaar nach Fig. 1 beim
Trennen in einer zweiten Übergangsstellung.
In den Zeichnungen ist ein Steckverbinderpaar veranschaulicht, bei dem Stecker und Buchse als Rundsteckverbinder ausgestaltet sind. Der Erfindungsgedanke ist jedoch auch bei Steckverbindern verwirklichbar, die eine eckige Querschnittsgestalt aufweisen. Außerdem besteht die Möglichkeit, den Erfindungsgedanken nicht nur bei freien Steckverbindern, sondern auch bei Einbauformen anzuwenden.
Ein Stecker 1 und eine Buchse 1' eines Steckverbinderpaares weisen jeweils ein rohrför iges Gehäuse 3, 31 auf. Jedes Ge¬ häuse 3, 3' kann einstückig aufgebaut sein, es kann jedoch auch
aus mehreren Abschnitten bestehen. Falls das Gehäuse 3, 3' mehrteilig aufgebaut ist, hat dies den Vorteil, daß unter¬ schiedliche Baureihen realisiert werden können, wobei jeweils nur einzelne Teile ausgewechselt werden müssen. Auf diese Weise können z.B. Einbau-Steckverbinder, Kupplungs-Steckverbinder,
Winkel-Steckverbinder etc. auf einfache Weise hergestellt wer¬ den.
In jedem Gehäuse 3, 3* ist ein Kontakteinsatz 7, 71 mit mehre- ren Kontaktstiften 9 bzw. Kontaktbuchsen 9' angeordnet. Da je¬ der Kontakteinsatz 7, 7' gegenüber jedem freien Ende 13, 13 des Steckers 1 bzw. der Buchse 1' in das Innere des jeweiligen Ge¬ häuses 3, 31 zurückgesetzt ist, verbleibt jeweils ein Innenraum 14, 14'. Im übrigen ist jeder Innenraum 14, 14' durch die im wesentlichen hohlzylindrische Innenwand des jeweiligen Gehäuses 3, 31 und den jeweiligen Kontakteinsatz 7, 7' begrenzt. Jeder Kontakteinsatz 7, 7' kann an seinem Umfang wenigstens eine (nicht veranschaulichte) Codiernut bzw. eine Codierfeder auf¬ weisen, durch die die Winkelstellung des in die Buchse 1' ein- zuschiebenden Steckers definiert ist.
Im Bereich des freien Endes 13 des Gehäuses 3 bzw. des Kontakt¬ einsatzes 7 des Steckers 1 sind an dessen Umfang an der Außen¬ seite 15 wenigstens eine, üblicherweise jedoch mehrere Vertie- fungen 17 vorgesehen. Im entsprechenden Bereich des freien En¬ des 13 ' des Gehäuses 3 ' der Buchse 1' sind in entsprechender Anzahl der Ausnehmungen 17 an dem Stecker 1 Rastelemente 20 vorgesehen, die eine dreischenkelige offene Winkelform aufwei¬ sen. Jedes Rastelement 20 ist mit einem freien Ende 22, an dem sich eine Verdickung 24 befindet, eines ersten Schenkels 26 über einen entsprechenden Steg 28 an der Außenseite des Gehäu¬ ses 3' schwenkbar gelagert.
Mittels einer Hülse 30, die das freie Ende 13* des Gehäuses 3' umgibt, ist das Rastelement 20 an dem Steg 28 schwenkbar aber unverlierbar gehalten, da die Innenwand 32 der Hülse 30 in so dichtem Abstand zu dem Steg 28 angebracht ist, daß die Ver¬ dickung 24 am freien Ende 22 des ersten Schenkels 26 nicht über
den Steg 28 hinausgehen kann. An dem ersten Schenkel 26 des Rastelementes 20 sind an dessen der Verdickung 24 gegenüberlie¬ genden Ende ein zweiter und ein dritter Schenkel 34, 36 ange¬ formt. Dabei ist der dritte Schenkel 36 mit dem ersten Schenkel 26 einstückig verbunden und der zweite Schenkel 34 stellt die abknickende Verlängerung des dritten Schenkels 36 dar. Das freie Ende des zweiten Schenkels 34 ist durch einen Luftspalt 38 von dem ersten Schenkel 26 in der Ruhestellung (siehe Fig. 1 oder Fig. 2) getrennt.
Der erste Schenkel 26 ist in einer ersten Stellung, in der das Rastelement 20 bzw. dessen zweite und dritte Schenkel 34, 36 in den freien Innenraum 14' der Buchse l1 reichen, leicht konvex in Richtung auf die zweiten und dritten Schenkel 34, 36 ge- wölbt.
Der zweite Schenkel und der dritte Schenkel 34, 36 des Rastele¬ mentes 20 sind in einer Öffnung 39 mit Spiel aufgenommen, wobei Teile des zweiten und dritten Schenkels 34, 36 in den freien Innenraum 14' ragen, so daß der in die Buchse l1 eingeschobene Stecker 1 bzw. die Vertiefung 17 an der Außenseite 15 des Ge¬ häuses 3 mit dem Rastelement 20 in Eingriff kommen, da die zweiten und dritten Schenkel 34, 36 entsprechend geneigte Flä¬ chen wie die Ausnehmung 17 aufweisen.
Der Winkel zwischen dem ersten Schenkel 26 und dem dritten Schenkel 36 verringert sich beim Übergang aus der ersten Stel¬ lung in die zweite Stellung, da dabei das Rastelement 20 in ra¬ dialer Richtung gestaucht wird.
Die Außenfläche 42 des zweiten Schenkels 36 ist zweifach abge¬ winkelt, wobei ein erster Knick 46 im Bereich der inneren Kante der Öffnung 39 verläuft und ein zweiter Knick 48, der in den Bereich des Rastelementes 20 überleitet, der am weitesten in den freien Innenraum 14' der Buchse 1' bzw. in die Ausnehmung 17 eingreift.
Dabei ist der Bereich zwischen der Kante 46 und der Kante 48 so geneigt, daß das freie Ende 13 bzw. die Vorderkante des Stek¬ kers 1 das Rastelement 20 beim Zusammenstecken des Steckers 1 und der Buchse 1* in die Öffnung 39 hineindrücken kann, d.h. die zweiten und dritten Schenkel 34, 36 werden in die Öffnung 39 hineingedrängt, so daß der Spalt 38 zwischen dem freien Ende des zweiten Schenkels 34 und dem ersten Schenkel 26 fast voll¬ ständig verschwindet und die konvexe Wölbung des ersten Schen¬ kels 26 gerade gebogen wird (siehe Fig. 4) . Dabei begrenzt die Innenwand 32 der Hülse 30 die Verformung des Rastelementes 20 in radialer Richtung, bezogen auf die Mittelachse der Buchse 1'.
Beim weiteren Einschieben des Steckers 1 in die Buchse 1' kommt die Vertiefung 17 direkt unter der Öffnung 39 mit dem Rastele¬ ment 20 zu liegen, woraufhin der zweite und dritte Schenkel 34, 36 aus der Öffnung 39 wieder herausdrängen und formschlüssig in die Ausnehmung 17 einrastet. Der Winkel, den die Außenfläche 52 des zweiten Schenkels 34 mit der Außenfläche 42 des dritten Schenkels 36 einschließt, ist so gewählt, daß ein Herausziehen des Steckers 1 aus der Buchse 1' nicht möglich ist, da die Au¬ ßenfläche 52 des zweiten Schenkels 34 und die ihr entsprechende Fläche in der Ausnehmung 17 so weit geneigt sind, daß ein Her¬ ausdrücken des Rastelementes 20 in radialer Richtung nach außen aus der Öffnung 39 nicht möglich ist.
Bei der gezeigten Ausführungsform schließt in der Ruhestellung die Außenfläche des dritten Schenkels 36 mit der Außenfläche 40 des ersten Schenkels 26 einen Winkel von etwa 25° bis 85° ein und die Außenfläche 52 des zweiten Schenkels 34 schließt mit der Außenfläche 42 des dritten Schenkels 36 einen Winkel von etwa 30° bis 80° ein.
Erst nachdem die Hülse 30 in axialer Richtung der Buchse 1' von dem freien Ende 13' weg in Richtung des Pfeiles P in Fig. 6 ge¬ gen die Kraft einer zwischen der Hülse 30 und dem Gehäuse 3' gefangenen Schraubenfeder 60 gezogen wird, befindet sich im Be¬ reich des Rastelementes 20 ein aus der Innenwandung der Hülse
30 ausgesparter Freiraum 62 in Position. Damit kann das Rast¬ element 20 in diesen Freiraum 62 zumindest teilweise entwei¬ chen. Eine Zugkraft an dem Stecker 1 in Richtung des Pfeiles Q Fig. 6 bewirkt, daß die Außenfläche 52 des zweiten Schenkels 34 an ihrer gegenüberliegenden Fläche der Ausnehmung 17 entlangg¬ leitet und das Rastelement 20 um das durch den Stecker 28 ge¬ bildete Lager in den Freiraum 62 schwenkt.
Wie in Fig. 7 veranschaulicht, kann dann der Stecker 1 von der Buchse l1 vollständig herausgezogen werden, wobei das Rastele¬ ment 20 während des Trennvorgangs praktisch vollständig in dem Freiraum 62 und der Öffnung 39 aufgenommen ist.
Vorzugsweise sind wenigstens drei derartige Rastelemente 20 entlang des Umfangs der Buchse 1* verteilt angeordnet, um ein sicheres Ver- und Entriegeln zu ermöglichen. Jedes Rastelement ist aus Polyethylen oder einem ähnlichen verformbaren und ver¬ schleißfesten Material hergestellt, um eine ausreichend hohe Anzahl von Steck- und Trennvorgängen für das Steckverbinderpaar zu ermöglichen.
Es versteht sich, daß das Rastelement nicht nur auf der Seite der Buchse, sondern auch auf der Seite des Steckers angeordnet werden kann.
Außerdem kann die Verriegelungsbaugruppe bestehend aus der Hül¬ se 30 mit den darin aufgenommenen Rastelementen 20 als separa¬ tes Bauteil (siehe z.B. Fig. 2) hergestellt werden, das an die unterschiedlichen Einbau-, Kupplungs-, Winkelsteckverbinder etc. angebaut werden kann. Dies erlaubt eine große Anzahl von
Kombinationsmöglichkeiten, insbesondere ist die Herstellung ei¬ ner fliegenden Kabelverbindung mit Stecker und Kupplungsteil stark vereinfacht.
Die Gestaltung der Rastelemente 20 entspricht genau den vorste¬ hend beschriebenen Ausführungsformen der Rastelemente in dem Steckverbinder. Auch ihre Montage in der Hülse 30 ist gleich wie bei dem vorstehend beschriebenen Steckverbinder.