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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steckverbindung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Solche Rundstecker sind bekannt. Die Feder hat die Aufgabe, die vereinigten bzw. gepaarten Steckverbinder in axialer Richtung auseinander zu drängen, wodurch die Nase in der Hinterschneidung des Schlitzes oder der Rillen kraft- und formschlüssig und damit sicher gehalten wird.
Soll die Steckverbindung gelöst werden, so muss auf die Verbinder eine diese zusammenführende axiale Kraft ausgeübt werden, mit welcher die Kraft der Feder überwunden wird, so dass die Nase aus der Hinterschneidung herausgedreht werden kann. Bekannte Konstruktionen dieser Art verwenden Stahlringfedern, was ausserordentlich komplizierte Verbinderkonstruktionen erfordert, da diese Federn im Verbinder nicht nur untergebracht werden müssen, es muss auch dafür Sorge getragen werden, dass zwischen diesen Federn einerseits und den strom- bzw. spannungsführenden Kontakten anderseits eine hinreichend isolierende Luftstrecke vorgesehen ist.
Bekannt ist eine elektrische Steckverbindung (DE-OS 3315900), die ein aus einem verschweissbaren Isolierwerkstoff bestehendes Gehäuse für die Steckerbuchsen aufweist, die in die Wand eines Behälters feuchtigkeitsdicht eingesetzt werden. Das Gehäuse bzw. die Gehäuseteile sollen darüber hinaus mit einfachen Werkzeugen herstellbar sein. Der Stecker oder die Steckerbuchse sollen in Verbindung mit ihrem Gegenelement - im gesteckten Zustand - feuchtigkeitsdicht miteinander vereinigt sein. Es sind hier in der Gehäusewand des Steckers in den Behälter mündende Ausnehmungen vorhanden, deren Achsen rechtwinkelig zur Steckrichtung steht. Am Gegenelement sind Nasen angeformt, die im gesteckten Zustand in diese Ausnehmungen einrasten.
Zwischen Stecker und Steckerbuchse ist ein Dichtkörper vorgesehen, an welchem die gepaarten Steckerteile anliegen, wobei sie ihn dadurch verformen, damit er seine Dichtfunktion ausüben kann. Die die Wandung der Steckerbuchse durchsetzenden Ausnehmungen für die Nasen des Gegenstückes sind von einer äusseren glockenartigen Gehäusekappe überdeckt. Die Teile sind miteinander verschweisst. Durch diese äussere angeschweisste Glocke und durch den erwähnten Dichtungsring wird die erstrebte Dichtheit der Steckverbindung gegen Feuchtigkeit erreicht. Das für die Herstellung der Gehäuseteile notwendige Spritzwerkzeug ist hier deshalb einfach ausgebildet, weil die erwähnten Ausnehmungen die Wandung des Steckerteiles oder Steckergehäuses zur Gänze durchsetzen.
Werden bei dieser vorbekannten Konstruktion Stecker und Steckerbuchse kontaktgebend vereinigt, so werden die beiden Teile axial gegeneinander geschoben, bis die erwähnten Nasen in die Ausnehmungen einrasten. Durch dieses Einrasten ist nun zwischen beiden Steckerteilen eine formschlüssige Verbindung hergestellt, diese formschlüssige Verbindung kann nur dadurch gelöst werden, dass auf die Steckerteile eine so grosse Kraft in axialer Richtung aufgebracht wird, dass die formschlüssig ineinander greifenden Teile (Nase-Ausnehmung) bzw. die diese Teile aufweisenden Gehäuseabschnitte oder Buchsenabschnitte im elastischen Bereich verformt werden, so dass durch diese axiale Krafteinwirkung dieser formschlüssige Verbund gelöst werden kann.
Da die Steckverbindung auch dann als solche erhalten bleiben soll, wenn auf den Behälter oder die Zuleitung eine äussere Kraft willkürlich einwirkt, muss dieser formschlüssige Verbund recht massiv und widerstandsfest ausgebildet sein, damit die Steckverbindung nicht schon von geringen äusseren Krafteinwirkungen, die willkürlich entstehen mögen, gelöst wird. Das ist aber auch die Ursache dafür, dass für das bewusste Lösen der Steckverbindung ein ebenso grosser Kraftaufwand auf die Steckerteile aufgebracht werden muss.
Bei einem andern bekannten Stecker (EU-OS 132099) ist im Bodenbereich des Steckertopfes eine Gummimuffe angeordnet, in welche das Gegenstück des Steckers zur Gänze eingefahren wird, so dass bei der bestehenden Steckverbindung diese Gummimuffe von aussen her an einen Steckerteil anliegt. Diese Gummimuffe hat auch hier die Aufgabe, die kontaktgebenden Teile nach aussen hin abzudichten.
Bei einer elektrischen Steckverbindung der eingangs geschilderten Art geht es darum, die beiden gepaarten Steckerteile fest und sicher zusammenzuhalten, so dass sie sich auch unter einer grossen äusseren willkürlichen Krafteinwirkung nicht voneinander lösen, zur bewussten Lösung der Verbindung aber nur ein geringer Kraftaufwand notwendig ist. Das wird hier durch die Anwendung einer an sich bekannten Schnellverschlusskupplung nach Art eines Bajonettverschlusses erreicht. Um eine solche Verbindung herzustellen bzw. zu lösen, müssen die zu paarenden Teile
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axial gegeneinander verschoben und zusätzlich noch relativ zueinander verdreht werden.
Eine solche Schnellverschlusskupplung kann jedoch die ihr zugedachte Aufgabe nur dann erfüllen, wenn die durch die Kupplung hergestellte Verbindung axial belastet ist, um dadurch die Nase in der Hinterschneidung der Kupplung sicher zu halten. Um eine solche axiale Belastung dieser Verbindung herzustellen, wurden bislang aufwendige Federmechanismen in solche Schnellverschlusskupplungen eingebaut.
Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, diese bekannten Konstruktionen zu vereinfachen und dennoch einerseits eine hinreichend hohe Federkraft für den sicheren form-und kraftschlüssigen Zusammenhalt der gesteckten Verbindung vorzusehen und anderseits die hier verwendeten Konstruktionselemente so zu gestalten, dass sie hinreichend elektrisch voneinander isoliert sind, ohne dass dafür ein Aufwand getragen werden muss, der über jenen hinausgeht, der für die gegenseitige Isolierung der eigentlichen, betriebsmässig spannungs-. bzw. stromführenden Kontaktteile zu berücksichtigen ist. Die Lösung dieser komplexen, sowohl mechanische wie auch elektrische Gesichtspunkte berücksichtigenden Aufgabe gelingt erfindungsgemäss durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruches 1.
Die Verwendung eines volumenkompressiblen Materials für die erwähnte Einlage wird als ausserordentlich zweckmässig angesehen. Würde die Einlage aus Gummi gefertigt, so ist zu bedenken, dass Gummi nicht volumenkompressibel ist. Es müsste daher die Einlage und der sie aufnehmende Ringraum sehr genau-was ihre Abmessungen betrifft-aufeinander abgestellt sein. Damit diese Einlage keiner zusätzlichen Halterung bedarf, muss sie in diesem Ringraum so eingesetzt sein, dass sie unter einer, wenn auch geringen Vorspannung, steht. Ein dermassen eingesetzter und unter Vorspannung stehender Gummiring besitzt aber bereits eine beschränkte Elastizität, was die Handhabung des erfindungsgemässen Steckers erschweren wird.
Dieser Nachteil ist jedoch nicht mehr existent, wenn für einen solchen Ring volumenelastisches Material verwendet wird, das trotz seiner Unterbringung in einem Ringspalt unter entsprechender Vorspannung noch in einem sehr ausreichenden Masse elastisch verformbar ist.
Da auf die Einlage bei der Herstellung der Steckverbindung nicht nur ein axialer Druck ausgeübt wird, sondern auch eine Stirnfläche des jeweiligen Gegenstückes oder zumindest Teile
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dass zumindest derjenige Teil der Oberfläche der Einlage, an welchen bei der Vereinigung der Steckverbinder eine derselben zur Anlage kommt, einen geringen Reibungskoeffizienten aufweist.
Um die verformbare Einlage vor funktionsfremder Beanspruchung, welcher Art immer, zu schützen, ist sie vorteilhafterweise in einem weiteren Merkmal der Erfindung am Boden des topfartigen Steckverbinders vorgesehen.
Weisen ferner die radialen Abmessungen der ring-bzw. scheibenförmigen Einlage ein geringes Übermass auf gegenüber dem sie aufnehmenden Ringraum oder Topfraum, so bedarf es keiner besonderen konstruktiven Massnahme, um die Einlage an ihrem vorgesehenen Ort fest und sicher zu halten, sie hält sich darin von selbst, was die Konstruktion der Steckverbinder weiterhin vereinfacht.
Da das Material der Einlagen elektrisch isolierend ist und daher die Einlage unmittelbar und direkt an spannungs-bzw. stromführenden Kontaktteilen anliegen kann, die beim betriebsmässigen Einsatz nicht unerhebliche Temperaturen annehmen können auf Grund der ohmschen Verluste in den stromdurchflossenen Kontaktteilen, ist es zweckmässig, die Einlage aus hochtemperaturfestem Material zu fertigen.
Zur Veranschaulichung der Erfindung werden Ausführungsbeispiele derselben an Hand der Zeichnungen näher erläuert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen einpoligen Steckverbinder und Fig. 2 einen Längsschnitt durch das dazugehörende steckbare Gegenstück ; Fig. 3 eine Seitenansicht des Gegenstückes und Fig. 4 eine Abwicklung eines Teiles des Aussenmantels des Steckverbinders nach Fig. l ; Fig. 5 einen Steckverbinder einer zweiten Ausführungsform in Längsschnitt und Fig. 6 das dazugehörende steckbare Gegenstück, zum Teil im Schnitt ; die Fig. 7 und 8 stellen Querschnitte dar gemäss den Schnittlinien VII-VII und VIII-VIII in den Fig. 5 und 6 ; Fig. 9 ist eine Abwicklung der Aussenseite des Gegenstückes nach Fig. 6 mit den Nasen und Fig. 10 ist eine Abwicklung der Innenseite des Mantels des Steckverbinders nach Fig. 5.
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Vorausgeschickt ist, dass von den gezeigten Steckverbindern hier nur die unmittelbar aktiven Teile dargestellt sind, soweit sie das Verständnis der Erfindung berühren, nicht aber Teile, die der Strom- oder Spannungszuführung im einzelnen dienen, der Leiterbefestigung, der Manipulation der Steckverbindungen u. dgl. mehr.
Fig. 1 veranschaulicht im Längsschnitt ein zylindrisches Gehäuse aus metallischem Werkstoff mit einem verbreiterten Rand --2-- eines ersten Steckverbinders --42--. In diesem zylindrischen Gehäuse-l-ist ein aus elektrisch isolierendem Material gefertigter Einsatz --3--, der als Kontaktträger dient und dessen vorderes Ende als Polzylinder --4-- ausgebildet ist, in welchem mittig liegend ein Kontaktstift --5-- angeordnet ist, der in hier nicht näher dargestellter Weise mit einer Leiterlitze zur Strom- und Spannungszuführung verbunden ist. Der Aussendurchmesser d des Polzylinders --4-- ist kleiner als der Innendurchmesser D des Gehäuses --1--, so dass zwischen diesen beiden Teilen-l und 4-- ein zylindrischer Ringraum --6-- ausgespart ist.
Fig. 4 veranschaulicht die Aussenseite des Gehäuses u. zw. als Teilabwicklung. Vom Aussen- rand --8-- des Gehäuses --1-- geht ein Schlitz --7-- aus mit einem kurzen achsparallelen Verlauf --9-- und einem daran anschliessenden schrägen Verlauf --10--, wobei die Schräge einen relativ kleinen Winkel einschliesst mit einer gedachten Ebene, die rechtwinkelig zur Zylinderachse des Gehäuses-l-steht. Das innere Ende des schrägen Verlaufes --10-- geht in eine gegen den Rand --8-- hin gerichtete Hinterschneidung --11-- über.
Der vom Gehäuse-l- aufgenommene, aus elektrisch isolierendem Material bestehende Einsatz --3-- bildet im Übergangsbereich zum Hohlzylinder --4-- eine Schulter --12--, auf welcher eine ringförmige Einlage --13-aufliegt aus geschäumtem Polyurethan mit einer glatten Oberfläche --14-- von geringem Reibungskoeffizienten. Diese Einlage --13-- kann aus bahnförmig gefertigtem Polyurethan gewonnen werden, in dem die ringförmige Einlage --13-- aus dieser Bahn ausgestanzt wird. Diese geschäumte Einlage --13-- ist volumenkompressibel und elektrisch isolierend.
Die radialen Abmessungen der Einlage --13--, so wie sie aus dem bahnförmigen Material ausgestanzt wird, sind um ein geringes Mass grösser als die radialen Abmessungen des zylinderischen Ringraumes --6--, so dass die Einlage --13-- an ihrem vorgesehenen Ort unter Vorspannung gehalten wird, ohne dass es für ihre Fixierung irgendwelcher besonderer konstruktiver Massnahmen an Teilen des Steckverbinders bedarf.
Das steckbare Gegenstück --45-- ist in Fig. 2 im Längsschnitt dargestellt. Es weist in seinem steckeraktiven Teil einen metallischen, zylindrischen Mantel --15-- auf, der an seiner Aussenseite an zwei diametral zueinander liegenden randnahen Stellen zwei kleine seitlich auskragende Nasen --16-- besitzt. Innerhalb des zylindrischen Mantels --15-- ist ein Kontaktträger --17-- aus elektrisch isolierendem Material in Form eines Hohlzylinders vorgesehen. In der Höhlung dieses Hohlzylinders ist eine Kontaktbuchse --18-- vorgesehen, die mit dem elektrischen, hier nicht dargestellten Leiter verbunden ist.
Die Durchmesserdimensionen und Wandstärken des Mantels --15--, des Kontaktträgers --17-- und der Kontaktbuchse --18-- sind so festgelegt, dass sie zur elektrischen Kontaktgabe und mechanischen Verbindung von dem in Fig. 1 dargestellten Steckverbinder aufgenommen werden können.
Zur Herstellung dieser Verbindung wird das steckbare Gegenstück nach Fig. 2 so in den Steckverbinder nach Fig. 1 eingeführt, dass die Nasen --16-an der Aussenseite des Mantels --15-- in den Schlitz --7-- einfahren, u. zw. zuerst in dessen achsparallelen Verlauf --9--, worauf unter gleichzeitiger Ausübung eines axialen Druckes und einer Drehbewegung das steckbare Gegenstück nach Fig. 2 gegenüber dem Steckverbinder nach Fig. 1 verdreht und gegen diesen vorgeschoben wird, bis die Nasen --16-- das untere Ende des schrägen Verlaufes --10-- des Schlitzes --7-- erreicht haben. Dabei legen die Nasen --16-den axialen Weg h (Fig. 4) zurück.
Während des letzten Abschnittes dieses Weges liegt der Rand --19-- des Mantels --15-- des steckbaren Gegenstückes --45-- auf der Oberfläche --14-- der ringförmigen Einlage --13-- an, und drückt diese unter elastischer Verformung etwas zusammen. Werden nach Erreichen der inneren Endlage der Nase --16-- die Steckverbinder freigegeben, so drückt die elastisch verformte Einlage --13-- das Gegenstück --45-- zurück, wodurch die Nasen --16-- in die Hinterschneidungen --11-- einfahren und hier sowohl form-wie auch kraftschlüssig gehalten werden. In dieser relativen Lage der Steckverbinder gegeneinander ist die Einlage --13-- im elastischen Bereich verformt.
Soll die Verbindung gelöst werden, werden
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die Steckverbinder in axialer Richtung gegeneinander gedrückt, wobei die elastische Kraft der Einlage --13-- überwunden werden muss, so dass die Nasen --16-- aus der Hinterschneidung --11-- ausgefahren und in der Folge ausgedreht werden können.
Ist in Fig. 1 gezeigt, dass die elastische, volumenkompressible Einlage --13-- im inneren Bodenbereich des topfartigen Steckverbinders --42-- liegt, so ist in diesem Zusammenhang zu vermerken, dass eine Einlage dieser Art auch im Gegenstück --45-- angeordnet sein kann, u. zw. entweder im Inneren, was durch die strichlierte Linie 20 angedeutet ist, oder an der Stirnseite des Kontaktträgers --17--, hier angedeutet durch die strichlierte Linie 21. In all diesen Lagen kann die Einlage --13-- die ihr zugedachte Federfunktion erfüllen, der Anordnung im Inneren des Steckverbinders (Fig. l ; strichlierte Linie 20 in Fig. 2) ist jedoch der Vorzug einzuräumen, da dadurch die Einlage --13-- gegen äussere, artfremde Einflüsse geschützt ist.
Wurde vorstehend die Erfindung an Hand einer einpoligen Steckverbindung erläutert, so ist zu vermerken, dass die Erfindung auch bei andern, mehrpoligen Steckverbindungen mit Erfolg anwendbar ist, welche konstruktiv gesehen einen andern Aufbau besitzen als das erstbesprochene und beschriebene Ausführungsbeispiel. Fig. 5 veranschaulicht im Längsschnitt einen sogenannten Chassisstecker --43-- mit einem zylindrischen, topfartigen Gehäuse --22-- aus elektrisch isolierendem Material mit einem Befestigungsflansch --23--.
Mit dem Durchbrechungen --24-- zum Durchstecken von Kontaktfahnen --25-- ausgestatteten Boden des topfartigen Gehäuses --22-- ist ein zentraler zylindrischer Schaft --26-- einstückig verbunden, der an diametral liegenden Stellen die achsparallel verlaufenden Kontaktfahnen --25-- trägt. An diametralen Stellen der Innenwand des zylindrischen Gehäuses --22-- sind von dessen äusserem Rand --27-- ausgehend achsparallele Rinnen unterschiedlicher Breite, deren eine Flanke --30, 31-- im Gehäuseinneren in eine Schräge übergeht, welche dann in eine Hinterschneidung --32, 33-- ausläuft. Die Schrägen --30 und 31-- sind gegenüber einer gedachten Querschnittsebene um den gleichen Winkel geneigt.
Im Inneren des topfartigen, zylindrischen Gehäuses --22--, u. zw. in dem ausgesparten zylindrischen Ringraum --34-- liegt bodennahe eine ringförmige Einlage --13--, wie sie im Zusammenhang mit dem erstbesprochenen Ausführungsbeispiel schon erörtert worden ist.
Das steckbare Gegenstück --35-- ist als Hohlzylinder --36-- aus elektrisch isolierendem Material gefertigt, das an seiner Aussenseite in diametraler Anordnung und nahe dem Stirnbereich Nasen --37 und 38-- trägt, u. zw. von unterschiedlicher Breite b. Die Kontaktelemente --39-sind hier an der Innenwand des Hohlzylinders --36-- angeordnet. Die Funktion der Einlage --13-in Verbindung mit dem hier dargestellten Chassisstecker ergibt sich aus dem oben gesagten. Auch hier ist zu vermerken, dass die Einlage --13-- im Inneren des Hohlzylinders --36-- angeord- net sein könnte, in Fig. 6 angedeutet durch die strichlierte Linie 40.
Andere Möglichkeiten für die Anordnung einer solchen volumenkompressiblen, elastischen Einlage sind der Rand --27-des Gehäuses --22--, oder die Stirnseite des Schaftes --26-- oder der Rand --41-- des steckbaren Gegenstückes nach Fig. 6. Auch hier gilt, dass die geschützte innere Lage der Einlage --13-vorzuziehen ist gegenüber einer stirnseitigen Anordnung, wo diese Einlage oder Zwischenlage --13-- nicht funktionsgerechter Beanspruchungen ausgesetzt sein könnte.
Dank der erfindungsgemässen Lösung ist es möglich, bei solchen Bajonettkupplungen bei Rundsteckverbindungen, die für die Verriegelung notwendige axiale Kraft in einfacher und sicherer und verlässlicher Weise dauerhaft aufzubringen, ohne dass es dazu besonderer aufwendiger und komplizierter Massnahmen bedarf.
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