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Die Erfindung betrifft ein Verschlusssystem für Steckverbinder zur Verbindung und Verriegelung eines Steckers mit seinem Steckpartner, aufweisend eine Primärverriegelung, gebildet wenigstens aus einem Bajonettring mit rotatorischem Freiheitsgrad, festgelegt an einem Steckverbinderstecker und ausgebildet zum funktionalen Zusammenwirken mit einer Steuerkulisse an einem Steckverbindergegenstecker. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steckverbindung mit einem Verschlusssystem.
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Zur Kontaktierung oder Herstellung lösbarer elektrisch leitender Verbindungen werden Steckverbindungen, Kontaktierungselemente, Polverbinder, Steckhülsen usw. in unterschiedlichsten Ausbildungen und Varianten eingesetzt. Insbesondere, aber nicht ausschließlich bei elektrischen Kontaktierungsaufgaben im höheren Leistungsbereich sind Kontaktsysteme entwickelt worden, die auf Rundkontaktgeometrien zur Aufnahme eines Kontaktpins basieren.
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Solche Hochspannungssteckverbinder sind häufig als Rundsteckverbinder mit einem oder mehreren Steckkontaktpins realisiert und müssen neben der zuverlässigen, lösbaren und dauerfesten Kontaktierung insbesondere auch gegen ungewolltes oder durch Axialzugbelastungen verursachtes Trennen der Steckverbindung gesichert werden.
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Bei Rundsteckverbinder werden als Primärverriegelungen im Stand der Technik häufig Bajonett- oder Schraubverriegelungen eingesetzt. Diese Sicherungsmittel sind üblicherweise fest an den jeweiligen Steckverbindungen angebracht und werden ergänzt durch Sekundärverriegelungen zur Sicherung gegen ungewolltes Trennen der Verbindung. Im Stand der Technik werden Sicherungsmittel üblicherweise als federartige Anordnungen verwendet, die mit entsprechenden Öffnungen oder Verrastungen in Eingriff stehen und dadurch eine Verrieglung von zwei Teilen einer Rundsteckverbindung bewirken.
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Weiterhin sind Rundsteckverbinder bekannt, bei denen über so genannte Bajonettverschlüsse die Steckverbindung hergestellt wird. Eine alternative Form eines Verschlusses ist ein Drehverschluss, der ähnlich wie ein Bajonettverschluss jeweils an den Steckverbindungen so angebracht ist, dass mittels einer Verrieglungsschraube das Steckverbinderpaar an einem Verriegelungsgewinde festgelegt wird.
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Problematisch sind Verriegelungen dieser Bauart insbesondere wenn verhindert werden soll, dass die Verriegelung unbeabsichtigt oder nicht bestimmungsgemäß gelöst wird und/oder der unter Spannung stehende Steckverbinder gezogen wird. Im letztgenannten Fall können sich insbesondere im Hochspannungsbereich Lichtbögen zünden, die sicherheitsproblematisch sind und Lebensgefahr bedeuten können.
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Auch kann bei dynamischen Anwendungen und bei Vibrationen von Maschinen das Problem auftreten, dass sich Steckverbinderverriegelungen, insbesondere Schraubverrieglungen, mit der Zeit infolge dieser mechanischen Vibrationen lösen können und der Steckverbinder nicht mehr zuverlässig mit dem Gegenstecker verbunden ist.
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Eine bekannte Steckverbinderlösung mit Primär und Sekundärverriegelung ist in der
DE 10 2013 112 103 A1 vorgestellt. Ein Stecker dieser Steckverbindung umfasst eine innere Baugruppe, eine bezüglich der inneren Baugruppe verschiebbar gelagerte und die innere Baugruppe zumindest teilweise umschließende äußere Hülse und erste Verriegelungsmittel zum Verriegeln des Steckers mit einem zugeordneten Steckverbinderteil bei einem Aufstecken des Steckers auf das Steckverbinderteil, wobei die Verriegelung durch eine Verschiebung der äußeren Hülse bezüglich der inneren Baugruppe gelöst werden kann.
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Solche Steckverbinder, bestehend aus einem Stecker und einem Steckverbinderteil, sind bekannt unter der Bezeichnung PushPullSteckverbinder. Dieser Name leitet sich von der Funktion solcher Steckverbinder ab. So können diese durch ein einfaches Aufstecken des Steckers in einer Einsteckrichtung auf das Steckverbinderteil geschlossen werden („Push“). Das Steckverbinderteil kann dabei eine Buchse oder ein zweiter Stecker sein. Bei dem Aufstecken bzw. durch das Aufstecken werden Verriegelungsmittel des Steckers und des Steckverbinderteils miteinander verriegelt, sodass der Steckverbinder nicht durch einen Zug z. B. an einem mit dem Stecker verbundenen Kabel gelöst werden kann. Zum Lösen der Verbindung wird die äußere Hülse des Steckers entgegen der Einsteckrichtung gezogen („Pull“). Dabei erfolgt eine Relativbewegung zwischen der äußeren Hülse und der inneren Baugruppe des Steckers, wodurch die Verriegelungsmittel entriegelt werden. Wird die äußere Hülse weiter entgegen der Einsteckrichtung gezogen, so wird der Stecker von dem Steckverbinderteil gelöst.
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Bei anderen Arten von Steckverbindern muss zum Verriegeln bzw. Entriegeln ein zusätzlicher Vorgang ausgeführt werden. Ein derartiger Vorgang wäre beispielsweise das Anheben oder Niederdrücken eines als Verriegelungsmittel dienenden Rasthakens oder eine zusätzliche Drehbewegung der äußeren Hülse, wie z. B. bei sogenannten Bajonett-Steckverbindern üblich.
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Nachteilig ist, dass ggf. ein versehentliches Lösen des Steckverbinders aufgrund des einfachen Entriegelungsvorgangs durch Ziehen an der äußeren Hülse erfolgen kann. Ein weiterer Nachteil der bekannten Steckverbinder dieses PushPullTyps ist, dass jede Person, die Zugang zu dem Steckverbinder hat, ohne weitere Hilfsmittel einen solchen Steckverbinder lösen kann. Ein versehentliches, willkürliches oder unbefugtes Lösen kann mit den bekannten Steckverbindern vom komfortablen PushPullTyp nicht verhindert werden.
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Zur Lösung schlägt die
DE 10 2013 112 103 A1 vor, dass ein zusätzliches Verriegelungselement vorgesehen ist, welches verschiebbar gelagert ist und in mindestens eine stabile Verriegelungsposition, in der die Verschiebung der äußeren Hülse bezüglich der inneren Baugruppe blockiert ist, und mindestens eine stabile Freigabeposition, in der die Verschiebung der äußeren Hülse bezüglich der inneren Baugruppe freigegeben ist, bringbar ist.
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Die
DE 20 2008 013 794 U1 offenbart eine Steckverbindungsvorrichtung mit zwei aus Steckerteil und Buchsenteil bestehenden Kupplungshälften zum Verbinden und Trennen mehradriger elektrischer Stark- und/oder Schwachstromleitungen, wobei jede Kupplungshälfte aus einem im Wesentlichen zylindrischen, elektrische Kontaktelemente aufnehmenden Gehäuse besteht, die beide mittels einer Überwurfhülse kuppelbar sind.
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Die Überwurfhülse umfasst an einem ihrer beiden offenen Enden eine radial nach innen vorstehende Nase für den Eingriff in eine Verriegelungsnut, die am Gehäuseende einer der beiden Kupplungshälften ausgebildet ist. Die Verriegelungsnut besteht aus einem in Umfangsrichtung verlaufenden Endabschnitt, in den ein axial oder schräg verlaufender Einführabschnitt mündet, wobei in der Überwurfhülse eine Torsionsfeder angeordnet ist, die sich mit einem Ende in der Überwurfhülse und mit dem anderen Ende an dem nicht mit der Verriegelungsnut versehenen Gehäuseende abstützt.
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Diese dreiteilige Steckverbindungsvorrichtung wird über ein Bajonettsystem gekoppelt bzw. entkoppelt. Die Torsionsfeder hat dabei die Wirkung einer Schließfeder, die im zusammengesteckten Zustand der beiden Kupplungshälften die Überwurfhülse automatisch in die Schließstellung dreht.
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Eine andere bekannte Steckverbindervorrichtung zeigt die
DE 20 2005 010 113 U1 . Vorgestellt wird eine Steckverbinderkupplung, bestehend aus einer ersten Kupplungshälfte, welche wenigstens ein Kupplungsgehäuse, einen darin untergebrachten Kontaktträger samt Kontaktelementen und einen den Kontaktträger und gegebenenfalls dessen Kontaktelemente zumindest über einen Teil ihrer axialen Länge hin umgreifenden, mit einem Außengewinde zum wahlweisen Aufschrauben einer drehbar mit einer zweiten Kupplungshälfte gekoppelten Überwurfmutter oder zum Anschluss eines drehbar mit einer zweiten Kupplungshälfte gekoppelten, mit Mitteln zur Herbeiführung einer Schnellverriegelung ausgestatteten Verbindungselementes geeigneten Bereich des Kupplungsgehäuses umfasst. Die Primärverriegelung ist wahlweise als Schraubverbindungen, beispielsweise mittels Überwurfmutter oder als Bajonettverriegelung ausgebildet. Als Sekundärverriegelung wird einem Steckverbindungspartner eine Rückdrehsicherung beziehungsweise eine Sicherung gegen ungewolltes Verdrehen infolge von Vibrationen zugeordnet. Eine solche Rückdrehsicherung ist dadurch gebildet, dass die dem gewindelosen Verbindungselement der zweiten Kupplungshälfte zugeordnete Rückdrehsicherung beziehungsweise Sicherung gegen ungewolltes Verdrehen infolge von Vibrationen aus mindestens einem am Kupplungsgehäuse der zweiten Kupplungshälfte festgelegten Federelement und einer diesem zugeordneten Raste am Innenumfang der das Verbindungselement bildenden Hülse besteht, wobei sich eine einfache Verwirklichung dadurch ergibt, dass das bzw. die am Kupplungsgehäuse der zweiten Kupplungshälfte festgelegten Federelemente durch radial vorspringende Blattfederabschnitte gebildet sind, denen kerbenförmige Rasten am Innenumfang der das Verbindungselement bildenden Hülse zugeordnet sind.
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Eine andere Sekundärverriegelungslösung in der Kombination mit einem Bajonett als Primärverriegelung zeigt die
DE 20 2010 017 274 U1 . An einem der Steckverbinder wird ein Sekundärverrieglungsmittel angebracht derart, dass das Primärverriegelungsmittel, vorzugsweise der Verriegelungsring, in seinem bestimmungsgemäßen verriegelten Zustand durch das Sekundarverriegelungsmittel in seiner Position gehalten wird. Durch bestimmungsgemäßes Lösen des Sekundarverrieglungsmittels lässt sich der Verriegelungsring aus seiner verriegelnden Position entriegeln und entgegen der Verriegelungsrichtung lösen.
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Die Sekundärverrieglung oder das Sekundärverrieglungsmittel ist als ein zwischen dem Steckverbinder und der Steckverbinderbuchse angeordneter Federpin ausgebildet. Als Federpin kann hierzu ein so genannter Pogopin verwendet werden.
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Der Pogopin ist derart aufgebaut, dass der Federpinstift in den Federpinkörper federnd eintauchen kann und bei Loslassen des Federpinstiftes aus diesem, entgegen einer Federkraft einer im Federpinkörper angeordneten Feder, wieder in seine Ursprungslage zurückkehren kann.
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Der Federpin wird an der Steckverbinderbuchse so angeordnet, dass er in einer Ausnehmung am Verriegelungsring des Steckverbinders nach Verriegelung des Verriegelungsringes eintauchen kann, indem der Federpinstift in einer Ausnehmung am Verriegelungsring eingreift und damit den Verriegelungsring gegen ein Lösen sichert. Am Ende des Verriegelungsvorgangs greift der Federpinstift in die entsprechende Sekundärverriegelungsausnehmung ein und legt die Primärverriegelung, vorzugsweise einen Verriegelungsring, in seiner bestimmungsgemäßen Position fest. Die Anordnung des Federpins relativ zu den Steckverbinderpartnern ist dabei immer so gewählt, dass die Federpinbewegung axial zum Steckverbinder in eine ebenfalls axial ausgerichtete Aussparung erfolgt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung einen Steckverbinder bereitzustellen, der die zuvor genannten Nachteile wenigstens teilweise reduziert und insbesondere die ungewollte oder durch Umgebungseinflüsse auf die Steckverbindung unerwünschte Trennung der Steckverbindung verhindert. Einer sicherheitsrelevanten Trennung der unter Spannung stehenden Steckverbinder soll mit hoher Zuverlässigkeit entgegengewirkt werden.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch Steckverbindung zur Herstellung einer lösbaren elektrisch leitenden Verbindung aufweisend einen Steckverbinderstecker, einen Steckverbindergegenstecker und ein Verschlusssystem, insbesondere für Hochspannungssteckverbinder (in DC-Anwendungen) mit integrierter Primär- und Sekundärverriegelung. Sowohl die eigentliche Verriegelung als auch die Verriegelungssicherung werden in zweistufiger Weise über einen Bajonettverschluss gelöst, der in der Lage ist, in der Endlage bzw. einer bestimmten Position gegen unbeabsichtigtes Lösen zu sperren. Die wenigstens eine Steuerkulisse der bajonettprinzipbasierenden Verschlusslösung bietet einem zugordneten Federpin zwei Rastpositionen, die durch eine mäanderförmige Steuerkulisse bzw. eine Z-förmige Erstreckung erreicht wird.
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Die Rastpositionen des jeweils zugeordneten Federpins werden additiv zu dem Kulissenprofil in Z-Form ergänzt durch jeweils eine Rampe, d. h. ein innerhalb der Kulissennut an den beiden Rastpositionen vorgesehene Höhenprofilierung in Form einer sich ändernden Nuttiefe.
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Die Rampe kann in unterschiedlicher Ausbildung vorliegen: In „weichem“ Bogen, stufig mit hoher oder niedriger Steigung bzw. Gefälle, als Teilradius, Korbbogen mit fließend ineinander übergehenden Radien ungleichen Betrages usw..
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Der jeweils einer Steuerkulisse zugeordnete Federpin ist in einer Bohrung eines Steckverbindersteckers eingelassen und weist einen radialen Bewegungsfreiheitsgrad bezüglich seiner Mittenachse auf. Er wirkt funktional zusammen mit einem Federelement und optional einer zugeordneten, das Federelement vorzugsweise bereichsweise einhüllenden Hülse. Federelement und optionale Hülse sind in einer Tasche eines den Steckverbinder außen umgreifenden Bajonettrings aufgenommen und in einer definierten Bajonettringorientierung an der äußere Stirnseite des Federpins anliegend.
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Der Bajonettring weist gegenüber dem Steckverbinderstecker einen Freiheitsgrad auf, der zwei Endlagenpositionen unterstützt. Bei einem beispielsweise rotatorischen Freiheitsgrad ist der Bajonettring so gestaltet, dass dieser zwei Stellungen aufweist, welche in diesem Fall durch eine Drehbewegung erreicht werden können. Eine der Endlagenpositionen unterstützt einen entriegelten Zustand der Primärverriegelung, die andere Endlagenposition unterstützt die Sperrposition. In der entriegelten Position (wenn Stecker und Gegenstecker getrennt werden können) kann der jeweils zugeordnete Federpin durch die Steuerkulisse bewegt werden, da die radiale Beweglichkeit des Federpins die Nuttiefenunterschiede der Steuerkulisse nachfährt. In der Sperrposition des Bajonettrings wird der zugeordnete Federpin durch den Ring in radialer Richtung festgelegt, sodass die Bewegung aus der Sperrposition in der Kulissennut gesperrt ist mit der Folge das der Steckverbinder nicht gelöst werden kann.
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Der Bajonettring kann optional durch Verrastung, Festlegungsmittel oder Federelemente in der jeweils gewünschten Endlagenposition arretiert werden.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verschlusssystem für Steckverbinder, insbesondere für Hochspannungssteckverbinder mit Primär und Sekundärverriegelung werden nicht nur eine Reihe der zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik wenigstens teilweise reduziert sondern weitere Vorteile erzielt:
- • In der Sperrposition ist die Vibrationsfestigkeit erhöht. Ein selbständiges Drehen des Sperrrings durch Vibrationen kann ausgeschlossen werden, da der Ring mittels versetzten Federelementen in Sperrposition gehalten wird;
- • um unbefugtes Lösen der Steckverbindung kann durch die optionale Gestaltung der Sperrposition verhindert werden dadurch, dass diese nur durch ein Werkzeug freigegeben wird;
- • die Z-förmige Ausbildung der Steuerkulisse erzwingt eine zweigestufte Bewegungskinematik, sodass ein schnelles Trennen der Steckverbindung verhindert wird. Zur Vermeidung eines Lichtbogens werden beim Ziehen des Steckverbinders zunächst zwei Schaltkontakte freigeschaltet, welche das System veranlassen die Spannung abzuschalten. In dieser Zeit muss der Hochstromkontakt noch gesteckt bleiben. Um im System Kapazitäten und Induktivitäten abzubauen, sollte nach dem Trennen der zwei Schaltkontakte ein kurzer Zeitraum zum Abbau der Ladung gewährleistet sein.
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Im Falle der zweistufigen Steuerkulisse muss nach Erreichen der Zwischenstufe, ersten Rastposition zuerst eine axiale und anschließend eine rotatorische Bewegungskomponente der Steckverbinderelemente zueinander realisiert werden um die Steckverbindung und die Kontaktierung der Steckkontaktpins zu lösen. Mit dem durch die Bewegungskinematik erforderlichen Zeitbedarf ist sichergestellt, dass die Steckkontakte vor dem eigentlichen Lösen spannungsfrei geschaltet sind und eine Lichtbogenbildung nicht auftritt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines exemplarischen Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 die Seiten und Vorderansicht sowie die Schnittdarstellung des Steckverbindersteckers mit Verschlusssystem für Steckverbinder in einer Geöffnetstellung („unlock“) des Verschlusssystems;
- 2 die Seiten und Vorderansicht sowie die Schnittdarstellung des Steckverbindersteckers mit Verschlusssystem für Steckverbinder in einer Geschlossenstellung („lock“) des Verschlusssystems;
- 3 die dreidimensionale Darstellung des Steckverbindersteckers mit Verschlusssystem für Steckverbinder;
- 4 die Vorderansicht und perspektivische Darstellung des Steckverbindergegensteckers.
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1 bildet die Seiten und Vorderansicht sowie die Schnittdarstellung des Steckverbindersteckers 140 mit Verschlusssystem 100 für Steckverbinder in einer Geöffnetstellung („unlock“) des Verschlusssystems 100 ab. Die als integrative Lösung hinsichtlich Primär und Sekundärverriegelung ausgestaltete erfindungsgemäße Konstruktion des Verschlusssystems 100 weist einen weiterentwickelten Bajonettverschluss auf. Der Bajonettring 110 ist mit rotatorischem Freiheitsgrad relativ zum Steckverbinderstecker 140 bezüglich der gemeinsamen Mittenachse außenseitig an dem Steckverbinderstecker 140 festgelegt.
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Am Bajonettring 110 ist ein Verriegelungsring V drehbar gelagert, wobei der Verriegelungsring V von einer Sperrstellung in eine Freigabestellung bewegbar ist. In der Sperrstellung können die später noch näher beschriebenen federnden Pins (Bajonett-Pins) nicht radial nach Außen federn, da sie vom Verriegelungsring V in diesem Freiheitsgrad in diese Richtung gesperrt werden.
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In der Entriegelungsstellung oder Freigabestellung des Verriegelungsrings V können die Federpins 120 gegen die Federkraft einer Feder nach radial außen ausgelenkt werden. In dieser Position können die Federpins 120 demnach in Radialrichtung federnd hin- und her bewegt werden.
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Die drei Federpins 120 sind längs ihrer Axialachse beweglich in einer jeweiligen Lageröffnung oder Bohrung 145 des Steckverbindersteckers 140 aufgenommen und wirken funktional zusammen mit einem Federelement 121 sowie einer optional zugeordneten, das Federelement 121 vorzugsweise bereichsweise einhüllenden Hülse 122. Federelement 121 und Hülse 122 sind in einer Tasche 111 des den Steckverbinder 140 außen umgreifenden Verriegelungsrings V aufgenommen. Bei einer relativen Bajonettringorientierung, die der Geöffnetstellung entspricht, liegen die Federpins 120 den Federn an. In dieser Bajonettringorientierung ist der Federpin 120 radial zum Steckverbinderstecker 140 und gegen die Federkraft des Federelementes 121 beweglich, sodass der Federpin 120 ungleiche Tiefenniveaus der Steuerkulisse 131 bewegungskinematisch ausgleichen kann. Der Verriegelungsrings V in der (hier gezeigten) entriegelten Stellung erlaubt durch den dann vorliegenden Freiheitsgrad des Federpins 120 das höhenniveauunabhängige Durchfahren der Steuerkulisse 131 mit dem Federpin 120.
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In 1 ist eine Anordnung von drei Federpins 120 symmetrisch am Umfang des Steckverbindersteckers 140 bzw. am Umfang gleichmäßig verteilt gezeigt. Diese aus statischen Gründen häufig vorteilhafte Gestaltung kann je nach Einsatzgebiet oder Umfeldbedingungen auch abweichend konstruiert werden, beispielsweise asymmetrisch oder mit einem, zwei oder mehr als drei funktional zusammenwirkenden Federpinanordnungen.
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2 umfasst die Seiten und Vorderansicht sowie die Schnittdarstellung des Steckverbindersteckers 140 mit Verschlusssystem 100 für Steckverbinder in einer Geschlossenstellung („lock“) des Verschlusssystems 100. Die in 2 gezeigte Endlagenpositionen unterstützt die Sperrposition („lock“) dadurch, dass der Federpin 120 keinen längs seiner Axialachse aufweisenden Freiheitsgrad hat und infolge dessen der Federpin 120 keinen Betätigungsweg innerhalb der Steuerkulisse 131 in einen Bereich mit geringerer Nuttiefe zulässt. Dieser Zustand wird dadurch erreicht, dass der Verriegelungsrings V mit seiner Teilkreisdrehbewegung in die Sperrposition das in der Tasche 111 aufgenommene Federelement 121 und Hülse 122 aus der zum Federpin 120 fluchtenden Lage hinausbewegt und hineinbewegt in eine mit der Ausnehmung 143 fluchtenden Position. Die Federkraft des Federelementes 121 bewegt die Hülse 122 wenigstens abschnittsweise in die Ausnehmung 143 hinein, sodass die Hülse 122 mit ihrer Stirnseiten in dem Sacklochgrund zu liegen kommt.
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In dem hier gezeigten Konstruktionsbeispiel der Erfindung ist die Endlagenposition in der Sperrstellung durch den Anschlag eines Hülsenabschnittes in der Ausnehmung 143 am Bajonettring 110 umfangsseitig realisiert. Gegenüber der Anschlagsseite kann die Ausnehmung 143 über eine Rampe, Schräge 144 verfügen, welche die Axialbewegung der Hülse in der Verriegelungsringtasche 111 unterstützt. Alternativ oder additiv können dieser oder beide Endanschläge für die Bewegungsbegrenzung der jeweiligen Endlagenpositionen durch geeignete andere Anschläge verwirklicht werden.
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In der Bajonettringtasche 111 kann ein geometrisch mit dem Innenbereich des Federelementes 121 zusammenwirkender Dom 112 ausgebildet sein mit dem Ziel, innenseitig in einen Abschnitt des Federelementes 121 einzugreifen, sodass dies geführt und/oder durch leichten Klemmsitz in der Tasche 111 festgelegt ist.
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3 zeigt die dreidimensionale Darstellung des Steckverbindersteckers 140 mit Verschlusssystem 100. Der Bajonettring 110 des Verschlusssystems 100 ist endseitig des Steckverbindersteckers 140 angeordnet, sodass das funktionale Zusammenwirken mit dem stirnseitig axial einführbaren Steckverbindergegenstecker 130 (nicht dargestellt) unterstützt ist. Die Steckverbinderkontaktierung erfolgt axial zentrisch mit einem, vorzugsweise rund ausgebildeten Steckkontakt. Im gezeigten Beispiel ist die Kontaktierung mittels einer Lamellenkontaktbuchse 141 vorgesehen.
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4 umfasst die Vorderansicht und perspektivische Darstellung des Steckverbindergegensteckers 130 des Gegensteckers. Dieses Beispiel zeigt eine Flanschlösung, andere Steckkontaktgehäuseformen sind gleichfalls von der Erfindung umfasst. Die Z-förmige Steuerkulisse 131 verfügt über eine in Axialerstreckung (Steckrichtung) des Steckverbindergegensteckers 130 verlaufende Zu- bzw. Ablaufnut 131', sodass der zugeordnete Federpin 120 in den Z-förmigen Bereich der Steuerkulisse 131 hinein- und herausbewegbar ist.
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Entgegen herkömmlichen Bajonettsystemen, bei denen das Verriegeln und das Entriegeln eines Bajonettrings in jeweils entgegengesetzte Drehrichtungen erfolgen, erfolgt hier das Stecken und Überführen des Steckverbinders in den Gegenstecker durch eine axiale Steckbewegung. Dabei tauchen die Federpins 120 in ihrer Entriegelungsposition in die längeren axialen Nutbereiche 131 der Steuerkulisse 131 ein.
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Wenn der Stecker vollständig in den Gegenstecker eingeführt ist und dabei ein vorhandener Signalstecker das Zusammenfügen bereits zuvor detektiert hat, wird der Federpin 120 federkraftbeaufschlagt in den im Höhenniveau tiefsten Bereich über die Stufe S mit dem Bezugszeichen 133 betätigt. Aufgrund der Stufe S kann der Stecker nun nicht durch eine einfache axiale Trennbewegung wieder vom Gegenstecker getrennt werden. Es ist daher möglich, den Stecker mit dem Gegenstecker in eine verrastete Position zu bringen, ohne den Bajonett zu betätigen.
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Wird nun der äußere Verriegelungsring V in seine Sperrstellung betätigt („lock“), so kann der jeweilige Federpin 120 nicht mehr ausfedern. Eine Drehbewegung des Bajonettrings 110 in dieser Stellung ist daher nicht möglich, da zum Drehen des Bajonettrings 110 die Federpins 120 radial nach Außen ausfedern können müssen, so dass diese entlang der Steuerkulisse die Rampe R1 hinauf auf das höhere Niveau betätigt werden können.
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Da wie gerade erläutert, ein Trennen des Steckers vom Gegenstecker vorher nicht möglich ist, ist es erforderlich, den jeweiligen Federpin 120 in den zur Einführkulisse E jeweils parallel verlaufenden axialen Kulissenabschnitt A zu betätigen und zwar über die beiden Rampen R1 und R2 in der genannten Reihenfolge. Hierzu muss der Verriegelungsring V zunächst in seine Entriegelungsstellung zurück gedreht werden („unlock“). Nun können die Federpins 120 ausfedern. Wird nun der Bajonettring 110 so gedreht, dass diese zunächst innerhalb der Nut entlang der Steuerkulisse 131 die Rampe R1 hinauf auf das höhere Niveau betätigt werden, lässt sich in dieser Zwischenstellung des Bajonettrings 110 der Stecker immer noch nicht vom Gegenstecker trennen, da bei einem axialen Zug am Stecker gegenüber dem Gegenstecker (entgegen der Steckrichtung) der jeweilige Federpin 120 entlang der axialen Nut in die Zwischenrastposition 134 betätigt wird und zwar über die zweite Stufe S2, welche ein Betätigen in die entgegengesetzte Richtung verhindert. So ist sichergestellt, dass man die Steuerkulisse 131 nur in einer Richtung mit den Federpins 120 durchlaufen kann.
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Um ein schnelles Trennen des Steckverbinders mit der Gefahr eines Lichtbogens bei DC-Anwendungen zu verhindern, ist die Steuerkulisse 131 in die Richtung entgegen der Steckrichtung an der Zwischenrastposition 134 von einem Anschlag X begrenzt und erfährt dort einen Richtungswechsel von etwa 90° gegenüber der axialen Steckrichtung.
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Dies bedeutet, dass ein weiteres Trennen des Steckers vom Gegenstecker nur möglich wird, wenn der Bajonettring 110 zunächst weiter gedreht wird und zwar bis zu dem Kulissenabschnitt E hoch über die Rampe R2 auf das Höhenniveau in diesem Bereich. Hierdurch ist ein zweistufiger Trennprozess realisiert, der gleichzeitig dazu genutzt werden kann, dass zunächst über den Signalstecker eine elektrische Freischaltung bzw. Lasttrennung erfolgt, bevor der Steckverbinder komplett getrennt werden.
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Wie zuvor beschrieben werden die Federpins 120 radial nach außen betätigt. In dieser Stellung des Bajonettrings 110 kann der Stecker axial vom Gegenstecker abgezogen werden. Dabei gleitet der jeweilige Federpin 120 in der Steuerkulisse im Kulissenabschnitt E.
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Die voneinander abweichenden Nuttiefenbereiche der Steuerkulisse 131 sind über und mit jeweils einer Rampe 132 miteinander verbunden und so ausgebildet, dass dem in die Nut 131 eingreifende Federpin 120 stirnseitig eine Anlagefläche geboten wird. In Federpin-Verfahrrichtung der jeweiligen Rampe 132 vor- bzw. nachgeschaltete Nutbereich stellt eine Rastposition 133, 134 für den Federpin 120 dar, aus dem der Federpin 120 nur ausfahren kann, wenn dessen axialer Freiheitsgrad durch die Geöffnetstellung des Bajonettrings 110 zugelassen ist.
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Eine Rastposition ist vorzugsweise als Zwischenrastposition 134 vorgesehen, sodass ein schnelles Trennen der Steckverbindung verhindert wird. Dieser „Zwangsstop“ beim Trennvorgang der Steckverbindung dient zur Vermeidung von Lichtbogeneffekten an noch nicht stromlos geschalteten Steckverbindungen. Beim Trennen des Steckverbinders werden in der Signalkontaktierung 142 zunächst in dieser Zwischenrastposition 134 zwei Schaltkontakte freigeschaltet, welche das System veranlassen die Spannung abzuschalten. In dieser Zeit muss der Hochstromkontakt 141 noch gesteckt bleiben.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Verschlusssystem für Steckverbinder
- 110
- Bajonettring
- 111
- Tasche, Verriegelungsringtasche
- 112
- Dom
- 120
- Federpin
- 121
- Federelement
- 122
- Hülse
- 130
- Steckverbindergegenstecker
- 131
- Steuerkulisse
- 131'
- Zu-/Ablaufnut
- 132
- Rampe
- 133
- Rastposition
- 134
- Zwischenrastposition
- 140
- Steckverbinderstecker
- 141
- Kontakt, Rundkontakt, Lamellenkontaktbuchse, Hochstromkontakt
- 142
- Signalkontaktierung
- 143
- Ausnehmung
- 144
- Rampe, Schräge
- 145
- Bohrung (für Federpin)
- A
- Kulissenabschnitt
- E
- Einführkulisse
- R1
- Rampe
- R2
- Rampe
- S
- Stufe
- S2
- zweite Stufe
- V
- Verriegelungsring
- X
- Anschlag
