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Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Gegenstück, der ein Gehäuse umfasst, in welchem in Steckrichtung vorne Kontakte gelagert sind, die mit einem in Steckrichtung hinten aus dem Gehäuse ausführbaren Kabel verbindbar sind,
- – mit einer auf dem Gehäuse in Umfangsrichtung rotationsbeweglich gelagerten Sicherungshülse, mittels derer eine die Steckverbindung mit dem Gegenstück sichernde Schraubverbindung realisierbar ist, wobei zumindest gegen Ende der sichernden Schraubbewegung ein Axilalabschnitt des Gehäuses und ein Axialabschnitt der Sicherungshülse miteinander einen Formschluss eingehen, der eine Vibrationssicherung der Steckverbindung gewährleistet,
- – mit einer elastischen Dichtung, welche die Steckverbindung gegen Einflüsse von Fremdstoffen schützt.
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Ein gattungsgemäßer Steckverbinder ist beispielsweise in der
DE 42 05 440 A1 dargestellt. Der dortige Steckverbinder verfügt über eine Sicherungshülse mit einem Rastprofil auf einer Innenumfangslinie sowie ein im Ausführungsbeispiel aus zwei einander diametral gegenüberliegenden Zähnen ausgebildetes Rastprofil auf Seiten des Kontaktträgers. Wenn die Rastprofile beim Herstellen einer die Steckverbindung sichernden Verschraubung aufeinandertreffen, greifen Sie formschlüssig ineinander. Hierbei wird der radiale Überhub des ersten Vorsprungs über den zweiten Vorsprung dadurch gewährleistet, dass zumindest einer der Vorsprünge aus seiner Ruhelage heraus verdrängt wird. Dies kann durch eine geeignete Materialschwächungszone oder aber durch die Materialwahl der Vorsprünge gewährleistet sein.
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Ebenfalls ist es aus der
DE 200 03 224 U1 bekannt, zwischen den Vorsprüngen der Rastprofile einen Elastomerring vorzusehen, dessen Kompression die Überhubbewegung ermöglicht. Die aus dem Stand der Technik genannten Steckverbinder gewährleisten durch das Ineinandergreifen der Rastprofile von Steckverbindergehäuse bzw. Kontaktträger und der Sicherungshülse eine ausreichende Sicherung der Steckverbindung gegen Vibrationen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, dass bei der üblicherweise aus zwei Steckverbindern bestehenden Steckverbindung die Vibrationssicherung durch lediglich einen der Steckverbinder sichergestellt wird. Bei vorhandenen Anlagen kann beispielsweise durch Wechsel des Kabelbaums, die Vibrationssicherung nachgerüstet werden, ohne dass jede der Steckverbinderkomponenten gewechselt werden müsste.
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Schließlich zeigt
DE 10 2006 007 191 A1 einen Steckverbinder mit einem Kontaktträger und einer diesen umschließenden Sicherungshülse. Der Kontaktträger ist mit einem außenumfänglichen Rastprofil versehen, dessen Rastzähne jeweils eine flache und eine steile Zahnflanke aufweisen. Der sicherungshülsenseitige Rasthaken gleitet beim Aufschrauben auf das Gegenstück auf den flachen Zahnflanken ab und erlaubt so ein einfaches Sichern der Steckverbindung. In Gegenrichtung schlägt der Rasthaken an die steilen Zahnflanken an und behindert so ein Lösen der Sicherungsverschraubung.
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Es hat sich jedoch herausgestellt, dass insbesondere in den Bereichen, in denen die Steckverbindung regelmäßig getrennt und wieder hergestellt wird, ein erhöhter Verschleiß bei den aneinander abgleitenden Rastprofilen bzw. dem vorerwähnten Elastomerring besteht. Hierdurch kann im Extremfall nach einer gewissen Anzahl von Verbindungszyklen die Vibrationssicherung nicht mehr ausreichend beständig sein.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen neuen Steckverbinder zu schaffen, dessen Vibrationssicherung ausreichend verschleißarm ausgebildet ist.
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Gelöst wird die Erfindung durch einen Steckverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere mit seinen kennzeichnenden Merkmalen, wonach der Axialabschnitt des Gehäuses entlang einer Außenumfangslinie ein Rastprofil mit wenigstens einem ersten Vorsprung und wenigstens einem ersten Rücksprung ausbildet und
- – der Axialabschnitt der Sicherungshülse entlang einer Innenumfanglinie ein Rastprofil mit wenigstens einem zweiten Vorsprung und wenigstens einem zweiten Rücksprung ausbildet und
- – die Sicherungshülse auf dem Gehäuse radial relativbeweglich gelagert ist und
- – der die Radialbeweglichkeit gewährleistende Radialspalt zwischen Gehäuse und Sicherungshülse einen radialen Überhub des ersten Vorsprungs über den zweiten Vorsprung gewährleistet, wenn die Vorsprünge während der Schraubbewegung aufeinandertreffen und
- – die elastische Dichtung rückstellend gegen die radiale Überhubbewegung wirkt.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die den Verschleiß hervorrufenden, auf die Vorsprünge von Sicherungshülse und Steckverbindergehäuse wirkenden Kräfte erheblich reduziert werden, indem die Sicherungshülse als solches radial verdrängt wird, wenn eine Überhubbewegung stattfindet. Die den Verschleiß hervorrufende Reibung zweier Vorsprünge gegen die Rückstellkräfte werden so erheblich minimiert.
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Es ist vorgesehen, dass die Sicherungshülse ein Rastprofil mit mehreren, abwechselnd entlang der Innenumfanglinie angeordneten zweiten Vorsprüngen und zweiten Rücksprüngen ausbildet, insbesondere wenn das Gehäuse ein Rastprofil mit mehreren, abwechselnd entlang der Außenumfangslinie angeordneten ersten Vorsprüngen und ersten Rücksprüngen ausbildet.
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Durch eine Erhöhung der Anzahl der Vorsprünge, insbesondere auf Seiten der Sicherungshülse, aber auch auf Seiten des Steckverbindergehäuses lässt sich eine feinere Rastung am Ende der die Steckverbindung sichernden Schraubbewegung der Sicherungshülse realisieren.
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Von erheblicher Bedeutung für die Erfindung ist es, dass die Umfangsteilung der Rastprofile von Gehäuse und Sicherungshülse differieren. Dies ist die wesentliche Voraussetzung dafür, dass die Überhubbewegung eines ersten Vorsprungs über einen zweiten Vorsprung dadurch ermöglicht wird, das wenigstens ein weiterer, korrespondierender erster Vorsprung in einen weiteren zweiten Rücksprung eintaucht.
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Infolgedessen kennzeichnet sich eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch, dass die ersten und zweiten Vorsprünge und die ersten und zweiten Rücksprünge beim Auftreffen der Axialabschnitte aufeinander während der sichernden Schraubbewegung der Sicherungshülse eine um ihre Rotationsachse oszillierende Rotationsbewegung aufzwingen, die vom Überhub- und Eintauchvorgang induziert ist.
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Die differierende Teilung der Rastprofile ermöglicht es, dass die ersten und zweiten Vorsprünge beim Realisieren der Vibrationssicherung übereinander gleiten können, wodurch der Verschleiß der Vorsprünge erheblich reduziert wird. Rückstellelastische Vorsprünge sind bei dem erfindungsgemäßen Steckverbinder deshalb nicht erforderlich.
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Deshalb ist es möglich, dass die sicherungshülsen- und gehäuseseitigen Rastprofile aus einem im Wesentlichen starren Material, wie Hartkunststoff oder Metall gebildet sind.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
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1: einen erfindungsgemäßen Steckverbinder in perspektivischer Ansicht;
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2: den Steckverbinder gemäß 1 mit aufgebrochener Sicherungshülse;
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3: eine Steckverbindung unter Nutzung des Steckverbinders gemäß 1 in Teilschnittansicht;
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4: einen Radialschnitt durch den Steckverbinder gemäß 1 im Bereich der Rastprofile in einer ersten Ausführungsform mit konzentrisch angeordneter Sicherungshülse;
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5: die Darstellung gemäß 4 mit exzentrisch angeordneter Sicherungshülse;
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6: einen Radialschnitt durch den Steckverbinder gemäß 1 im Bereich der Rastprofile in einer zweiten Ausführungsform mit konzentrisch angeordneter Sicherungshülse;
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7: die Darstellung gemäß 5 mit exzentrisch angeordneter Sicherungshülse;
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8: die Darstellung gemäß 3 unter Herstellung einer vibrationssicheren Steckverbindung.
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In den Figuren ist ein erfindungsgemäßer Steckverbinder insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen.
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Der Steckverbinder 10 umfasst, wie aus 1 ersichtlich, zunächst ein Steckverbindergehäuse 11, welches in seinem in Steckrichtung x vorn gelegenen Ende 12 einen Kontaktträger 13 zur Aufnahme elektrischer Steckkontakte hält. Am in Steckrichtung x hinten gelegenen Ende 14 des Steckverbinders 10 tritt ein Kabel 15 aus. Schließlich trägt das Steckverbindergehäuse 11 wiederum in seinem vorderen Abschnitt eine Sicherungshülse 16, die auch den Kontaktträger 13 überfängt und ein hier nicht dargestelltes Gewinde aufweist. Mit diesem Gewinde ist die Sicherungshülse 16 auf einem steckkompatiblen zweiten Steckverbinder aufschraubbar, welcher in 1 ebenfalls nicht dargestellt ist. Durch die Verschraubung wird die Steckverbindung gesichert.
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Aus 2 ist ersichtlich, dass das Steckverbindergehäuse 11 in seinem vorderen, von der Sicherungshülse 16 umgriffenen Axialabschnitt ein erstes Rastprofil 17 aufweist, welches entlang einer Außenumfangslinie auf dem Steckverbindergehäuse 11 angeordnet ist. Es umfasst mehrere, umfangsverteilt angeordnete erste Vorsprünge 18, zwischen denen erste Rücksprünge 19 angeordnet sind. Darüber hinaus ist der Kontaktträger 13 von einer ringförmigen Gummidichtung 20 umgeben, gegen die ein in 2 nicht dargestellter zweiter Steckverbinder aufläuft, um die elektrische Verbindung gegen Außeneinflüsse zu schützen.
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2 zeigt darüber hinaus die axial geschnittene Sicherungshülse 16. Diese verfügt ebenfalls über einen Axialabschnitt, der ein zweites Rastprofil 21 trägt. Das zweite Rastprofil 21 ist auf einer Innenumfangslinie angeordnet und weist umfangsverteilte zweite Vorsprünge 22 auf, zwischen denen zweite Rücksprünge 23 angeordnet sind.
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Die Sicherungshülse 16 ist rotationsbeweglich auf dem Steckverbindergehäuse 11 gelagert und besitzt eine Radialbeweglichkeit relativ zum Steckverbindergehäuse 11. Schließlich ist sie in einem gewissen Maße auch axial verschiebbar auf dem Steckverbindergehäuse 11 angeordnet.
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3 zeigt nunmehr eine Steckverbindung, die hergestellt wurde zwischen dem erfindungsgemäßen Steckverbinder 10 und einem zweiten Steckverbinder 50, der als Gegenstück dient. Dieser zweite Steckverbinder 50 kann beispielsweise ein Einbaustecker sein. Der zweite Steckverbinder 50 verfügt über ebenfalls ein Steckverbindergehäuse, welches vorliegend mit der Bezugsziffer 51 versehen ist. Dieses trägt einen Kontaktträger 52, welcher mit Steckkontakten 53 bestückt ist. Das Steckverbindergehäuse 51 ist mit einem Außengewinde 54 versehen, in welches ein Innengewinde 24 der Sicherungshülse 16 eingreift. Das Steckverbindergehäuse 51 verfügt über einen Aufnahmeraum, in welchen der Kontaktträger 13 des Steckverbinders 10 eintaucht. Eine Stirnwand 55 des zweiten Steckverbinders 50 läuft beim Herstellen der Steckverbindung auf die Gummidichtung 20 des Steckverbinders 10 auf. Beim Herstellen der die Steckverbindung sichernden Schraubbefestigung wird die Sicherungshülse 16 in ihre in Steckrichtung x vordere Endlage verbracht, so dass das erste Rastprofil 17 und das zweite Rastprofil 21 in Deckung gebracht werden.
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Das Eingreifen des ersten Rastprofils 17 des Steckverbindergehäuses 11 und des zweiten Rastprofils 21 der Sicherungshülse 16 wird nunmehr anhand der 4 bis 7 erläutert, wobei die 4 und 5 eine erste Ausführungsform des Rastprofils und die 6 und 7 eine zweite Ausführungsform der Rastprofile 17 und 21 zeigen.
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In 4 ist nun also ein Radialschnitt durch die zueinander ausgerichteten Axialabschnitte vom Steckverbindergehäuse 11 und der Sicherungshülse 16 dargestellt, welche das erste Rastprofil 17 und das zweite Rastprofil 21 tragen. Das zweite Rastprofil 21 verfügt über eine Vielzahl von zweiten Vorsprüngen 22, die durch zwischenliegende zweite Rücksprünge 23 voneinander beabstandet sind. Das erste Rastprofil 17 ist hier in seiner einfachsten Form dargestellt. Es beinhaltet genau einen ersten Vorsprung 18 sowie genau einen ersten Rücksprung 19, wobei sich dieser über die nicht vom Vorsprung eingenommene Umfangslinie erstreckt. Die Hülse 16 und das Steckverbindergehäuse 11 sind in 4 konzentrisch zueinander angeordnet, der erste Vorsprung 18 läuft auf einen zweiten Vorsprung 22 auf und muss diesen bei fortgesetzter Schraubbewegung in Richtung S passieren.
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Weder die ersten Vorsprünge 18 noch der zweite Vorsprung 22a sind federnd gelagert oder weisen rückstellelastische Materialeigenschaften auf. Ganz im Gegenteil ist in der bevorzugten Ausführungsform sowohl das erste Rastprofil 17 wie auch das zweite Rastprofil 21 aus Metall gefertigt. Eine fortgesetzte Bewegung in Richtung S (im Ausführungsbeispiel also gegen den Uhrzeigersinn) führt zu der in 5 dargestellten Situation.
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Während des Überhubs des ersten Vorsprungs 18 über den zweiten Vorsprung 22a, wie er in 5 dargestellt ist, findet eine Radialverlagerung der Sicherungshülse 16 in Richtung R statt, wobei die übrigen zweiten Vorsprünge 22 in den ersten Rücksprung 19 eintauchen. Deshalb ist die Sicherungshülse 16 zum Steckverbindergehäuse 11 in der Darstellung der 5 exzentrisch gelagert.
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Wie später beschrieben werden wird, wirkt die Dichtung 20 als Elastomerelement gegen die exzentrische Radialbewegung der Sicherungshülse 16 rückstellend und drängt diese zurück in die konzentrische Neutralstellung. Ein fortgesetztes Drehen der Sicherungshülse 16 in Richtung S führt also zu einer Rückverlagerung, so dass der erste Vorsprung 18 in den nächstliegenden zweiten Rücksprung 23 eintauchen wird. Wenn das erste Rastprofil 17 und das zweite Rastprofil 21 am Ende der die Steckverbindung sichernden Schraubbewegung in Eingriff kommen und die Überhubbewegung des ersten Vorsprungs 18 über die zweiten Vorsprünge 22 hinweg stattfindet, wird der Sicherungshülse 16 also eine um die gemeinsame Axialachse von Sicherungshülse 16 und Steckverbindergehäuse 11 herum verlaufende, oszillierende Bewegung aufgedrängt. Die jeder Überhubbewegung entgegenwirkende Rückstellkraft der Dichtung 20 sorgt dafür, dass Steckverbindergehäuse 11 und Sicherungshülse 16 nach jedem Überhub ihre konzentrische Neutralposition einnehmen und eine der Sicherungsbewegung S entgegengesetzte Drehrichtung der Sicherungshülse 16 durch Auflaufen eines zweiten Vorsprungs 22 auf den ersten Vorsprung 18 unterbunden wird. Auf diese Weise wird die Vibrationssicherung der Steckverbindung sichergestellt.
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Insbesondere das Rastprofil 17 des Steckverbindergehäuses 11 ist in den 4 und 5 in seiner einfachsten Form, nämlich mit einem Vorsprung 18 und einem Rücksprung 19 dargestellt. Natürlich ist die Vibrationssicherung bei diesem Ausführungsbeispiel gewährleistet. Auch ist es durchaus denkbar, dass das zweite Rastprofil 21 ebenso in seiner einfachsten Form mit einem Vorsprung 22 und einem Rücksprung 23 ausgebildet ist.
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Eine bessere Vibrationssicherung wird jedoch in jedem Fall erreicht, wenn das erste Rastprofil 17 wie auch das zweite Rastprofil 21 mehrere Vorsprünge 18/22 und Rücksprünge 19/23 aufweist. Hierzu wird auf die 6 und 7 verwiesen, welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellen. Das erste Rastprofil 17 ist wiederum auf Seiten des Steckverbindergehäuses ausgebildet. Es trägt vier umfangsverteilt angeordnete erste Vorsprünge 18 sowie dazwischenliegend vier erste Rücksprünge 19. Die Sicherungshülse 16 ihrerseits trägt eine Reihe umfangsverteilter zweiter Vorsprünge 22 mit dazwischen angeordneten zweiten Rücksprüngen 23. In 4 ist wiederum die koaxiale Neutralstellung des Steckverbindergehäuse 11 und der Sicherungshülse 16 dargestellt. Die ersten Vorsprünge 18 liegen in zweiten Rücksprüngen 23 ein. Die zweiten Vorsprünge 22 liegen in den ersten Rücksprüngen 19 ein. Bei einer unterstellten Schraubbewegung in Richtung S – hier gegen den Uhrzeigersinn – laufen erste Vorsprünge 18a offensichtlich auf zweite Vorsprünge 22a auf. Die anstehende und in 7 dargestellte Überhubbewegung erfordert deshalb eine exzentrische Verlagerung der Sicherungshülse 16 in Radialrichtung R gemäß 7. Diese wird durch ein tieferes Eintauchen korrespondierender erster Vorsprünge 18 in die entsprechenden zweiten Rücksprünge 23 ermöglicht. Im Gegenzug tauchen die korrespondierenden zweiten Vorsprünge 22 tiefer in die ersten Rücksprünge 19 ein. Auch bei dieser Ausführungsform wird bei fortgesetzter Drehung in Richtung S klar, dass die Sicherungshülse 16 eine oszillierende Bewegung um die bei konzentrischer Anordnung gemeinsame Längsachse von Steckverbindergehäuse 11 und Sicherungshülse 16 vollführt. Auch in diesem Fall wirkt die Dichtung 20 gegen die Radialverlagerung R der Sicherungshülse 16 rückstellend.
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8 zeigt die Steckverbindung gemäß 3 im Zustand einer Überhubbewegung gemäß 7 oder 5. Hierbei zeigt sich eine der Radialverlagerung R folgende, rückstellelastische Verformung der Dichtung 20. Unterstellt wird hierbei eine Parallelverlagerung der Längsachsen L1 des Steckverbinders 10 und L2 des Steckverbinders 50. Ebenso denkbar ist jedoch auch ein Verkippen der Längsachsen L1 und L2 innerhalb der Sicherungshülse 16 unter einem Winkel zueinander während der Überhubbewegung erster Vorsprünge 18 über zweite Vorsprünge 22.
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Die in den 4 und 5 sowie 6 und 7 dargestellten Rastprofile 17 und 21 offenbaren eine wesentliche Voraussetzung für die realisierte Vibrationssicherung durch formschlüssiges Ineinandergreifen der jeweiligen Rastprofile 17 und 21. Die wesentliche Voraussetzung besteht in der unterschiedlichen Teilung der jeweiligen Rastprofile 17 und 21. Die Abstände benachbarter erster Vorsprünge 18 unterscheiden sich von den Abständen benachbarter zweiter Vorsprünge 22 zueinander. Dabei wird darauf geachtet, dass bei einer Überhubbewegung eines ersten Vorsprunges 18 über einen zweiten Vorsprung 22 jeweils korrespondierende Vorsprünge 18 und 22 in zweite Rücksprünge 23 bzw. erste Rücksprünge 19 eintauchen können. Dies ermöglicht, dass radiale Ausweichen der Sicherungshülse 16 während der Überhubbewegung.
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Zusammenfassend wurde ein neuer Steckverbinder 10 offenbart, der eine vorteilhafte Vibrationssicherung aufweist. Diese wird durch ein Rastprofil 17 auf Seiten des Steckverbindergehäuses 11 und ein zugehöriges Rastprofil 21 auf Seiten einer Sicherungshülse 16 realisiert, wobei der Formschluss zwischen den Rastprofilen 17 und 21 durch eine exzentrische Radialverlagerung der Sicherungshülse 16 relativ zum Steckverbindergehäuse 11 lösbar ist. Die den Formschluss erhaltende Rückstellelastizität wird durch die in der Regel ohnehin vorhandene Steckverbinderdichtung 20 sichergestellt. Dabei ist es ausreichend, wenn einer der Steckverbinder 10/50 einer Steckverbindung die erfindungsgemäße Vibrationssicherung aufweist. Es ist sogar möglich, bei entsprechender Bemessung der Rastprofile 17 und 21 die radiale Überhubbewegung allein durch übliche Fertigungstoleranzen zu ermöglichen.
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Die Vibrationssicherung ist besonders verschleißarm, da die Rückstellkräfte nicht etwa durch das Material der Rastprofile 17 und 21 sondern lediglich durch die Dichtung 20 definiert sind. Darüber hinaus ist es bei der hier beschriebenen Vibrationssicherung möglich, unelastische, verschleißwiderstandsfähige Materialien wie Metall oder Hartkunststoff zu verwenden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Steckverbinder
- 11
- Steckverbindergehäuse
- 12
- vorderes Ende
- 13
- Kontaktträger
- 14
- hinteres Ende
- 15
- Kabel
- 16
- Sicherungshülse
- 17
- erstes Rastprofil von 11
- 18
- erster Vorsprung von 17
- 19
- erster Rücksprung von 17
- 20
- Dichtung
- 21
- zweites Rastprofil von 16
- 22
- zweite Vorsprünge von 16
- 23
- zweite Rücksprünge von 16
- 24
- Innengewinde
- x
- Steckrichtung
- S
- Schraubrichtung
- R
- Radialbewegung
- L1
- Längsachse von 11
- L2
- Längsachse von 50
- 50
- zweiter Steckverbinder
- 51
- Steckverbindergehäuse
- 52
- Kontaktträger
- 53
- Steckkontakt
- 54
- Außengewinde
- 55
- Stirnwand von 50
