DE1490840B2 - Elektrische steckkupplung zur verbindung koaxialer leitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckkupplung zur Verbindung koaxialer Leitungen mit federnden Schirm- und Innenleiterkontakten bei einer der beiden Kupplungshälften.

Die Notwendigkeit, elektrische Steckkupplungen, die absolut betriebssicher sind, zu schaffen, ist insbesondere dadurch immer stärker in Erscheinung getreten, daß bei Flugkörpern und Raketen die Anforderungen an derartige Bauteile sehr erheblich angestiegen sind. Absolut zuverlässige Steckkupplungen sind auch überall dort erwünscht, wo man Bedienungsschwierigkeiten bei einer Installation vermeiden möchte. Die Erfahrung lehrt, daß die Benutzer derartiger Vorrichtungen eine Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit von Installationsteilen erwarten, die dem hohen Stand, der Eigenschaften von Bauteilen für Flugkörper nähekommen.

Bei elektrischen Steckkupplungen ist es bekannt, Steckstifte und Steckdosen zu verwenden, bei denen eine elektrische Klemme in eine andere Klemme eingreift. Wird die Kontaktdose nicht mit großer Sorgfalt aus dem Kontaktstift herausgezogen, dann kann der Kontaktteil der Dose eine permanente Beeinträchtigung erfahren oder bezüglich seiner ursprünglichen geometrischen Form vollständig verändert werden.

Um dies zu vermeiden ist es ferner bekannt, bei elektrischen Steckkupplungen nachgiebige Verbindungselemente zu benutzen. Dabei werden die einzelnen Elemente in einer bevorzugten Kontaktstellung federnd oder nachgiebig vorgespannt, aus der sie während des Gebrauchs um ein kleines Stück herausgebogen werden. Derartige Konstruktionen sind aber teuer in der Herstellung, bei der Montage und in der Wartung und infolgedessen für den allgemeinen Gebrauch unwirtschaftlich, obwohl sie an und für sich betriebssicher sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Steckkupplung zu schaffen, welche die gewünschten Eigenschaften der Federvorspannung der Verbindungselemente gegeneinander besitzt und gleichzeitig hinsichtlich Herstellung, Montage und Lebensdauer wirtschaftlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer 'elektrischen Steckkupplung der eingangs geschilderten Art bei der einen Kupplungshälfte der Außenleiter über den als Kontaktstift ausgebildeten Innenleiter hinaus verlängert ist und jeweils auf Innen-^rund"· Außenleiter gegen Federkraft entgegen der Einsteckrichtung verschiebbare Hülsen vorgesehen sind, deren in Steckrichtung weisende Enden konisch nach innen abgeschrägt sind, und daß bei der anderen Kupplüngshälfte buchsenartige Kontaktteile vorgesehen:-sind, die in Anpassung an die Enden jeweils an ihren Enden konisch nach außen abgeschrägt und unter Bildung von federnden Fingern längsgeschlitzt sind. Bei einer speziellen Ausführungsform der Steckkupplung nach der Erfindung weist die schirmartige Verlängerung des Außenleiters der einen Kupplungshälfte eine Schulter auf, und es ist zwischen der Schulter und der einen verschiebbaren Hülse eine Wendelfeder untergebracht, die dazu dient, das konisch abgeschrägte Ende der Hülse gegen die Federkraft der federnden Finger der anderen Kupplungshälfte zu drücken und den elektrisehen Kontakt mit dem Außenleiter herzustellen. In analoger Weise kann der Kontaktdruck beim Innenleiter erzeugt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der elektrischen Steckkupplung nach der Erfindung,

F i g. 2 die Ansicht eines Längsschnitts durch eine Ausführungsform der elektrischen Steckkupplung nach der Erfindung,· aus der man die Kontaktteile ersehen kann, die unter Federdruck stehen,

F i g. 3 die Ansicht eines Schnitts durch eine Steckkupplung nach der Erfindung, welche in einer geeigneten isolierenden Grundplatte untergebracht ist,

Fig. 4 die Ansicht eines Schnitts durch ein Kontaktelement für die Ausführungsform nach F i g. 3, welches in eine geeignete isolierende Grundplatte eingebaut ist, und

F i g. 5 die Ansicht eines Schnitts durch eine vollständige elektrische Steckkupplung nach der Erfindung bei vollständig vorschriftsmäßig geschlossenem Kontakt.

Wie F i g. 1 zeigt, stellt der Teil 10 die eine Kupplungshälfte der elektrischen Steckkupplung nach der. * Erfindung dar. Dieser Teil 10 weist einen Außenleiter * 12 auf, der elektrisch mit dem Schirmteil der entsprechenden Komponente der Steckkupplung zusammenwirkt, um eine kontinuierliche Schirmverbindung durch die zusammengefügte Verbindung in einfacher Steckverbindung hindurch herstellen zu können. Eine verschiebbare Hülse 14 greift über den Außenleiter 12 auf einen Teil seiner Länge hinweg, wobei das eine Ende der Hülse 14 sich an das eine.Ende einer Wendelfeder 16 anlegt, die um die Klemme herumgelegt ist. Das andere Ende dieser Wendelfeder stößt an die Schulter 18 des Schirms an und ist mit dieser Abschirmung genau axial ausgerichtet. Die Hülse kann also infolge ihrer Anordnung in axialer Richtung längs des Schildes Bewegungen auf die Schulter 18 zu und von dieser weg ausführen.

Wie man aus F i g. 2 der Zeichnung im einzelnen am besten ersieht, stellt der Außenleiter 12 der Steckkupplung nach der Erfindung ein dreiteiliges Konstruktionselement dar, nämlich die rohrförmigen Außenleiterteile 12 a und 12 b mit einer stromleitenden Hülse 12 c, die in elektrischer Verbindung mit ( den Teilen 12 a und 12 b an der Verbindungsstelle dieser Teile steht. Der Ring 12 c sichert eine gute elektrische Verbindung zwischen den Teilen 12 a und 12 b. Die Außenleiter 12 bestehen aus drei einzelnen Konstruktionselementenj weil diese Aufteilung hinsichtlich der Herstellung und der Montage die größten wirtschaftlichen Vorteile bietet.

Die Hülse besitzt einen Flansch 40, einen kegelstumpf förmigen Klemmring mit Klemmfläche 22 und eine kreisförmige Ausnehmung 24. Die Wendelfeder 16 der Steckkupplung drückt,, wie oben bereits gesagt, mit ihrem einen Ende gegen die Schulter 18. Das andere Ende der Wendelfeder 16 liegt in der Ausnehmung 24 der Hülse 14 und drückt gegen die Schuller 25 am Boden dieser Ausnehmung. Wird kein Druck auf die verschiebbare Hülse 14 ausgeübt, dann bewegt sich die Wendelfeder 16 in die vollständig entspannte Lage und drückt die Hülse 14 in ihre statische Stellung, die in den F i g. 1 und 2 wiedergegeben ist.

Die F i g. 3 und 5 lassen erkennen, daß die gesamte Anordnung in Isoliermaterial eingebettet sein kann, wobei die Einzelteile des Verbindungsstückes in der richtigen Betriebsstellung gehalten sein müssen.

Ein in radialer Richtung nach innen greifender Flansch 15 befindet sich in dem rohrförmigen Außenleiterteil 126 in der Nähe der Verbindungsstelle 13, wie man am besten aus F i g. 2 ersieht. Ein Isolierstück 26 ist im Inneren des Teils 12 6 untergebracht, welches eine Schulter 27 aufweist, die sich an den Flansch 15 des Teils 126 anlegt, um das Isolierstück 26 innerhalb des Teils 126 in axialer Richtung exakt auszurichten und zu lagern. Ein zweites Isolierstück 30 befindet sich im Innern der zentralen Bohrung 17 des Außenleiterteils 126, wobei ein Ende 31 an das Isolierstück 26 angrenzt und das Isolierstück 30 sich von diesem Ende 31 aus an das freie Ende 19 des Schirmteils 126 anlegt. Das Isolierstück 30 weist eine Schulter 32 auf zur Bildung einer Verbindungsstelle zwischen einer ersten zentralen Bohrung 34 und einer zweiten (größeren) zentralen Bohrung 36. Der rohrförmige Außenleiterteil 126 ist an bestimmten Stellen und in bestimmten¹ Abständen am Umfang nach innen gedrückt, wie dies beispielsweise die Stellen 38 in Fig. 2 zeigen. Ein Schutzring40 ist an den deformierten Stellen um den Außenleiterteil 12 6 herumgelegt.

Ein elektrisches Verbindungselement 42 befindet sich in der Anordnung vollständig innerhalb des Außenleiters 12. Das Element 42 greift durch die zentrale Bohrung 28 des Isolierstücks 26 und durch die Bohrungen 36 und 34 des Isolierstücks 30 hindurch.

Fi g. 2 läßt erkennen, daß das Verbindungselement 42 die beiden Kontaktstifte 44 und 46 aufweist. Der Kontaktstift 44 ist hohl und hat die Form eines Rohres. Ein Bund 48 zwischen den Enden des Verbindungselements 42 liegt an dem Isolierstück 26 an, um das Verbindungselement 42 gegen eine Bewegung in der einen Richtung festzulegen.

Eine Wendelfeder 50 ist um den Kontaktstift 46 des Verbindungselements 42 herumgelegt. Das eine Ende der Wendelfeder 50 legt sich an den Bund 48' an, um die Wendelfeder 50 gegenüber dem Kontaktstift 46 in die richtige axiale Stellung zu bringen.

Eine Hülse 52 greift um den Kontaktstift 46 herum. Die Hülse hat einen Flansch 54 und einen Hauptkörper 56. Der Flansch>54 verhindert eine Bewegung der Hülse 52 über die Schulter 32 hinaus, die sich zwischen den Bohrungen 34 und 36 befindet. Der Durchmesser des äußeren Umfangs 58 des Hauptteils 56 der Hülse ist kleiner als der Durchmesser der Bohrung 36, so daß der Hauptkörper der Hülse im Innern dieser Bohrung axial verschiebbar ist.

Wie man aus F i g. 3 der Zeichnung ersieht, befindet sich die Kupplungshälfte 10 in einem geteilten Isolierblock 62 mit den beiden Stücken 63 und 64, die eine leichte Montage ermöglichen. Das Isolierstück 63 greift über den rohrförmigen Außenleiterteil 12 6 in der Nähe der Verbindungsstelle 13 und besitzt einen nach innen ragenden Ringflansch 66, der auf der Außenfläche des Außenleiterteils 12 6 sitzt. Das Stück 63 wird in seiner axialen Ausrichtung zu dem Außenleiterteil 126 durch die Schulter 126' gehalten, und der Flansch 66 stößt an diese Schulter an. Das Stück 64 des Isolierblocks wird während der Montage gegen den Block 63 gedrückt und kann mit Klammern, Bolzen, Schrauben oder anderen Befestigungsmitteln an diesem befestigt werden.

F i g. 4 der Zeichnung zeigt eine Schnittansicht und eine teilweise Seitenansicht des entsprechenden Teils der Steckkupplung nach der Erfindung. Die Kupplung ist als Ganzes mit 70 bezeichnet und besitzt einen Außenleiter 72. Dieser Außenleiter besteht aus einem ersten rohrförmigen Stück 74 und einem zweiten rohrförmigen Stück 76, die aneinander anstoßen und eine Verbindungsstelle 77 miteinander aufweisen. Ein Ring 78 ist an die Innenwandung des Rohres so angelegt, daß er die Verbindungsstelle zwischen den Abschnitten 74 und 76 überlappt und eine gute elektrische Verbindung über diese Verbindungsstelle

ίο hinweg bildet. Der Außenleiter 72 der Kupplungshälfte 70 kann in seiner Form im Bedarfsfalle mit der Kupplungshälfte 10 identisch sein. Eine abgeänderte Ausführungsform eines Außenleiters ist in F i g. 4 dargestellt. Er hat jedoch eine kürzere Stablänge von dem Ende 79 des Rohres (welches dem Ende 19 des Leiters 12 entspricht) bis zu der Schulter 75. Hier besteht ein Bedürfnis für den Einbau einer Feder oder einer axial verschiebbaren Abschirmung auf der Kupplungshälfte 70 des Verbindungselements. Der Außenleiterteil 76 der Kupplungshälfte 70 weist eine Anzahl von federnden Fingern 80 auf.

Eine Hülse 82 aus Isolierstoff ist im Innern der zentralen Bohrung 84 des Außenleiterteils 76 untergebracht und in dieser dadurch axial ausgerichtet, daß das innere Ende an die Schulter 86 anschlägt, die der zentralen Bohrung des Außenleiterteils 76 zugeordnet ist, wobei die Eindrückstellen 88 in das Isoliermaterial eingreifen, um eine starre Verbindung und Befestigung der Isolierhülse 82 im Innern der zentralen Bohrung 84 des Außenleiterteils 76 herbeizuführen. Über die Eindrückstellen 88 ist ein Schutzring 90 gelegt.

In der Isolierhülse 82 befindet sich eine zentrale Bohrung 92, in der ein elektrisches Verbindungselement 94 untergebracht ist. Das elektrische Verbindungselement 94 wird innerhalb der zentralen Bohrung 92 durch Flansche 95 und 96 gehalten, die sich auf jeder Seite an dem Flansch 98 an der Isolierhülse 82 radial nach innen erstrecken. Das eine Ende 100 des Verbindungselements 94 bildet eine Anschlußstelle für eine Leitung. Das andere Ende 102 des Verbindungselements trägt eine Anzahl von Fingern 104, die durch Schlitze 105 voneinander getrennt sind, die sich vom äußersten Ende den· Klemme nach innen erstrecken, um eine Biegung der Finger 104 zu ermöglichen und damit eine Anpassung an das Ende 46, über welches sie geschoben werden, wenn die beiden ineinandergreifenden Teile 10 und 70 elektrisch miteinander verbunden sind.

Die Kupplungshälfte 70 ist in einem Isolierkörper 106 (F i g. 4) untergebracht. Der Teil 106 besitzt eine Bohrung 108, die sich von der Stirnseite 109 aus nach innen erstreckt. Einezweite Bohrung 110 mit kleinerem Durchmesser, als ihn die Bohrung 108 aufweist, reicht vom inneren Ende 112 der Bohrung 108 bis zu der entgegengesetzten Stirnfläche 114 des Isolierkörpers 106. Eine Schulter 116 befindet sich zwischen der Bohrung 108 und der Bohrung 110 des Isolierkörpers. Die Schulter 75 des Abschirmungsteils 76 legt sich an die Stirnfläche 114 des Isolierkörpers 106 an. Ist der Schutzring 90 in die Steckkupplung eingesetzftpdann stößt er an die Schulter 116 des Isolierkörpers 106 an.

Die beiden Teile 10 und 70 des elektrischen Verbindungsstücks werden also durch eine Gleitverbindung oder Klinkenverbindung zusammengehalten. Bei den herkömmlichen Verbindungsstücken besteht keine Möglichkeit, den Kontakt zwischen den Fin-

gern des einen Teils und den entsprechenden Elementen des anderen Teils herzustellen; werden die Finger daher bei den bekannten Vorrichtungen verbogen oder beschädigt, dann wird gleichzeitig die Wirkung des elektrischen Verbindungsstücks wesentlieh beeinträchtigt. Wird das Verbindungsstück aber in einer Anordnung oder Vorrichtung benutzt, die höchste Betriebssicherheit erfordert, dann müssen solche Nachteile unter allen Umständen vermieden werden. Bei der elektrischen Steckkupplung nach der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß sich zwangläufig ein kontrollierbarer elektrischer Kontakt zwischen den ineinandergreifenden Teilen ergibt, selbst wenn die statischen Stellungen der Finger von deren bevorzugten Orientierungen abweichen.

Haben sich die federnden Finger 104 nun über das Ende 46 des vorderen konischen Teils 101 bewegt, dann kommen die vorn abgeschrägten Flächen 101 der Finger zum Eingriff mit der schrägen Fläche 53 der Hülse 52. Die Hülse 52 ist elastisch vorgespannt, damit sie infolge der Wirkung der Feder 50 in die äußerste Stellung längs des Endes 46 gelangt. Die elastische Reaktion der Feder 50 auf die Hülse 52 muß unterhalb der Größe der Kraft des Reibungseingriffs der Finger 104 mit dem Ende 46 liegen, weil die Feder sonst bestrebt wäre, aus ihrer zusammengedrückten Stellung in die statische Stellung überzugehen und dabei die Finger zum mindesten zum Teil von dem Ende 46 lösen würde.

Die Schrägfläche 103 der Finger 80 kommt mit der Schrägfläche 22 der verschiebbaren Hülse 14 zum Eingriff, sobald die Kupplungshälften 10 und 70 zum Eingriff miteinander gebracht werden. Die Hülse 14 steht unter Federdruck und wird mit Hilfe der Wendelfeder 16 in die äußerste Lage auf dem Außenleiterteil 12 b geschoben.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird ein Federdraht mit der Dimension 26 (d. h. 0,459 mm Drahtdurchmesser) aus rostfreiem Stahl mit der Handelsbezeichnung AISI302 verwendet, bei welchem vier Windungen und eine effektive freie oder statische Länge von 5,963 mm und einem Außendurchmesser von 5,588 mm 8 Unzen die Finger 80 zur Abbiegung um 2,788 mm bringen, so daß diese vollkommen mit dem Teil 12 b in Eingriff sind.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrische Steckkupplung zur Verbindung koaxialer Leitungen mit federnden Schirm- und Innenleiterkontakten bei einer der beiden Kupplungshälften, dadurch gekennzeichnet, daß bei der einen Kupplungshälfte (10) der Außenleiter (12) über den als Kontaktstift (46) ausgebildeten Innenleiter hinaus verlängert ist und jeweils auf Innen- und Außenleiter (46, 12) gegen Federkraft entgegen der Einsteckrichtung verschiebbare Hülsen (14,52) vorgesehen sind, deren in Steckrichtung weisende Enden (22, 53) konisch nach innen abgeschrägt sind, und daß bei der anderen Kupplungshälfte (70) buchsenartige Kontaktteile vorgesehen sind, die in Anpassung an die Enden (22,53) jeweils an ihren Enden konisch nach außen abgeschrägt und unter Bildung von federnden Fingern (80, 105) längsgeschlitzt sind.

2. Steckkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schirmartige Verlängerung des Außenleiters (12) der einen Kupplungshälfte (10) eine Schulter (18) aufweist und zwischen der Schulter (18) und der verschiebbaren Hülse (14) zur Erzeugung der Federkraft eine den Außenleiter (12) konzentrisch umgebende Wendelfeder (16) untergebracht ist, die mit dem Außenleiter (12) und der Hülse (14) in leitender Verbindung steht.

3. Steckkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter (46) in einem Körper aus Isolierstoff untergebracht ist, einen sich in radialer Richtung erstreckenden Bund aufweist und zur Erzeugung der Federkraft eine den Innenleiter konzentrisch umgebende Wendelfeder (50) trägt, die mit dem Innenleiter (46) leitend verbunden ist, daß das eine Ende der Feder (50) an den Bund (48) anschlägt und daß deren anderes Ende an dem der Einsteckrichtung entgegengesetzten Ende der Hülse (52) anliegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen