DE3305156A1

DE3305156A1 - Elektrische steckverbindung

Info

Publication number: DE3305156A1
Application number: DE19833305156
Authority: DE
Inventors: David M Mccormick; Gerald Nieman
Original assignee: Automation Industries Inc
Current assignee: Automation Industries Inc
Priority date: 1982-03-29
Filing date: 1983-02-15
Publication date: 1983-10-06
Also published as: DE8304149U1; CA1201186A; GB2117575B; GB2117575A; GB8305437D0; FR2524211A1

Description

Elektrische Steckverbindung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Steckverbindungen haben ein Steckteil und ein Buchsenteil, die lösbar ineinandersteckbar sind, um zwei elektrische,mehrere Drähte umfassende Kabel zu verbinden.

Es ist bereits eine elektrische Steckverbindung für den Haushalt, die Raumfahrt und militärische Zwecke bekannt

• (US-PS 4 066 315), bei welcher das eine Teil Keilelemente aufweist, die arretierend durch Drehung eines Kupplungsrings in Eingriff bringbar sind. Die Steckverbindung hat eine gesonderte Innenmutter, welche die Steckverbindungsteile aufeinander zu oder voneinander weg drückt, was von der Drehrichtung abhängt. Zwischen dem Kupplungsgehäuse und einem Steckverbindungsteil sind Federeinrichtungen angeordnet, die zur Kompensierung von sich summierenden Toleranzen der einzelnen unterschiedlichen Bauteile der Steckverbindung dienen. Diese Federeinrichtungen sind jedoch empfindlich und werden nachteilig von den Kräften beeeinflußt, die an dem Kabel anliegen, um die Steckverbindung auseinanderzuziehen. Das bedeutet, daß die Kabelbelastung, die ausreicht, um die Federeinrichtungen durchzubiegen, auch eine Trennung der Steckverbindungsteile an der Trennfläche bewirkt, was entweder zu einer unerwünschten Kontaktbewegung führt oder den Druck an der Zwischenflächenabdichtung verringert oder völlig verlorengehen läßt.

Die erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung umfaßt ein Steckteil und ein Buchsenteil, die für zwei Sätze von Kabeldrähten über Sockel- und Zapfenkontakte verbindbar sind. Wenn das Steckteil und das Buchsehteil ineinandergepaßt sind, sind die Stiftkontakte in den Buchsen-

kontakten entfernbar aufgenommen wodurch die gewünschte elektrische Verbindung zwischen den Kabelsätzen hergestellt ist.

Das Steckteil hat einen äußeren hohlzyindrischen Kupplungsring/ der bezüglich des Steckteilkörpers drehbar ist und Innengewindegänge aufweist, welche mit Gewindegängen an der Außenfläche des Steckteilkörpers zusammenwirken. Wenn das Steckteil und das Buchsenteil miteinander verbunden sind, dient die Drehung des Kupplungsrings dazu, das Steckteil und das Aufnahmeteil gegeneinander zu drücken oder voneinander weg zu bewegen, was von der Drehringung abhängt, wodurch die Steckteile verbunden bzw. voneinander gelöst werden.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung haben sowohl das Steckteil als auch das Aufnahmeteil elastische Zwischenflächenabdichtungen, die ausreichend stark und weich sind, um eine zufriedenstellende Kompensierung der summierten Toleranzen der zusammengefügten Steckverbindungsteile zu geben. Dadurch entfällt die Notwendigkeit für eine gesonderte Gewindekupplungsmutter, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Weiterhin können der Kupplungsring und die Gewindegänge am Steckteilkörper so ausgebildet werden, daß sie lose kämmen, wodurch eine zusätzliche Toleranzkompensierung erreicht wird.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einer geschnittenen Seitenansicht eine zum Stand der Technik gehörende Steckverbindung ,

Fig. 2 in einer Seitenansicht eine Steckverbindung

gemäß der Erfindung gelöst,

Fig. 3 in einer Sehnittansieht die Steckverbindung von Fig. 2 in Teileingriff und

Fig. 4 in einer Schnittansicht wie Fig. 3 die Teile voll ineinandergesteckt.

in Fig. 1 ist eine an sich bekannte elektrische Steckverbindung 10 mit einem Steckteil 11 und einem Buchsenteil 12 gezeigt, die ineinandergepaßt werden, wodurch die jeweiligen Sätze von Kabeldrähten 13 und 14 miteinander verbunden werden. Das Steckteil 11 hat einen zylindrischen mantelartigen Kupplungsring 15, der frei um das Steckteil 11 drehbar ist. In dem Kupplungsring 15 sitzt eine Mutter 16. Sie ist darin elastisch durch eine Feder 17 gehalten, welche es ermöglicht, daß die Mutter auf der Längsachse der Steckverbindung bewegbar ist und gleichzeitig allein mit dem Kupplungsring verbunden bleibt. Die Mutter hat Innengewindegänge 18, welche mit einem komplementären * Satz von Gewindegängen 19 an der Umfangsflache des Steckteils 11 zusammenwirken, so daß, wenn das äußere Ende des Kupplungsrings 15 in dem Buchsenteil 12 aufgenommen ist, eine Drehung des Kupplungsrings 15 dazu führt, daß sich das Steckteil 11 auf das Buchsenteil 12 zu oder davon weg bewegt, was von der Drehrichtung abhängt.

Die Federeinrichtung 17, die häufig die Form einer gewellten Beilagscheibe hat, ermöglicht die elastische Bewegung

oder Positionierung der Mutter 16 und somit des Kupplungsrings auf der Verbindungsstückachse, was als Kompensierung für die Steckverbindungsteiltoleranzen dient. Bei der bekannten Konstruktion bezieht sich das Kontaktsystem, d.h. die Stift-Buchsen-Kontakte auf eine "rückwärtige Freigabe", da die Kontakte von hinten, also in Kabelenden der Steckverbindung auseinandergefügt oder auseinandergezogen werden. Bei solchen Steckverbindungen wird eine dielektrische Buchsentrennflache benutzt. Dies macht die

erwähnte zweiteilige Kupplung erforderlich/ um die Zulassung von Herstellungstoleranzen zu ermöglichen und um eine konstante Zwischenflächenabdichtung zu gewährleisten.

Die erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, hat als Hauptelemente ebenfalls ein Buchsenteil 20 und ein Steckteil 21, die für die Herstellung der Verbindung von Kabeldrahtsätzen 22 und 23 ineinanderpaßbar sind. Ein hohler zylindrischer Kupplungsring 24 wird nach dem anfänglichen teilweisen Verbinden von Buchsenteil und Steckteil gedreht, wodurch, wie beschrieben, das Steckteil gegen und in das Buchsenteil getrieben wird/ um die Zapfenkontakte fest im Sitz in den Buchsenkontakten.aufzunehmen. Um die Mantelaußenfläche des Buchsenteils ist eine Vielzahl von insgesamt rechteckigen Teilen 25 am Umfang für eine passende Aufnahme in einer entsprechenden Anordnung von Keilnuten vorgesehen, die in dem Kupplungsring 24 und am Steckteil 21 angeordnet sind, um eine richtige Anordnung und gegenseitige Positionierung der Steckverbindungskontakte zueinander zu gewährleisten. Soweit dies bisher erläutert wurde, ist die Steckverbindung so gebaut und wirkt .so wie die der US-PS 4 066 315.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, sind im Anfangsstadium des Ineinanderpassens von Buchsenteil 20 und Steckteil 21 die Stiftkontakte 26 nicht in den Buchsenkontakten 27 aufgenommen/ um für die Kabeldrähte eine elektrische Verbindung herzustellen.

Das Steckteil 20 besteht aus einem hohlzyindrischen Metallmantel mit einer Bohrung, die sie vollständig durchsetzt. In der Steckteilbohrung ist eine Einäatzanordnung 28 zusammen mit einer Ringdichtung 29, einer Zwischenflächendichtung 30 und einem zentral angeordneten Einsatzkörper 31 vorgesehen, die alle in einer einstückigen Beziehung zueinander stehen.

Der Dichtungsring 29 ist ein insgesamt zylindrisches Element mit einer Vielzahl von öffnungen 32, die parallel zur Zylinderachse durch sie hindurchgeht. Die öffnungen 3 2 nehmen in der Praxis die einzelnen Kabeldrähte 22 auf. Die Ringdichtung 29 ist aus einem relativ weichen und elastischen Material, wie Kautschuk, hergestellt.

Der Einsatzkörper 31 hat eine insgesamt zylindrische Form und ist aus relativ hartem, starrem und stark isolierendem Kunststoff gebaut. In dem Körper 31 ist eine Vielzahl von öffnungen fluchtend zu den Dichtungsringöffnungen 32 vorgesehen, die einen solchen Querschnitt haben, daß die darin aufgenommenen Buchsenkontakte 27 gehalten werden, An einer Schulter in der Innenwand des Steckteils 3 liegt ein Umfangsflansch 34 an, um den Einsatzkörper zu positionieren.

Die Zwischenflächenabdichtung 30 hat eine zylindrische Form und ist so dimensioniert, daß sie eng in die Buchsenbohrung paßt. Durch die Abdichtung erstreckt sich in fluchtender Ausrichtung zu den öffnungen im Einsatzkörper 21 und zu denen im Dichtungsring eine Vielzahl von öffnungen. Die Dichtung 30 besteht aus einem relativ weichen, elastischen isolierenden Material wie Kautschuk.

In der Anordnung sind der Dichtungsring 29, der Einsatzkörper 31 und die Zwischenflächendichtung 30 als Einheit so vorgesehen, daß die öffnungen jedes dieser Elemente fluchtend ausgerichtet sind, wobei die Einheit in dem Buchsenteil mit einem Schnappring 35 festgelegt ist. Die Buchsenkontakte 27 sind in die öffnungen 32 des Dichtungsrings durch die öffnungen des Einsatzkörpers und schließlieh durch die Öffnungen der Zwischenflächendichtung geführt, so daß sie sich nach außen aus der äußeren Dichtungsfläche 36 heraus erstrecken. Das Entfernen der

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Buchsendichtungen kann in geeigneter Weise dadurch erreicht werden, daß sie an der Fläche 36 mit Hilfe eines Stößels herausgedrückt werden.

Das Buchsenteil hat weiterhin einen Satz von Gewindegängen 37 an seinem Außenumfang, beispielsweise für die Verbindung mit einer Kabe!abschirmung. Weiterhin kann ein Rand oder Flansch 38 für eine Wandbefestigung vorgesehen werden.

Das Steckteil 21 ist ein insgesamt zylindrischer hohler metallischer Mantel mit einem Satz von relativ großen Gewindegängen 39, die am äußeren Randbereich des Endes ausgebildet sind, das beim Ineinanderstecken dem Buchsenteil zugewandt ist. Der Kupplungsring 24 ist ein übergroßer zylindrischer Metallmantel, der auf dem Steckteil dieses aufnehmend vorgesehen ist und einen inneren Satz von Gewindegängen 40 aufweist, die mit den Gewindegängen 39 des Steckteils kämmen.

Am äußeren Ende des Kupplungsrings 24 erstreckt sich ein Flansch 41 über einen begrenzten Weg radial nach innen für einen lösbaren Eingriff des Buchsenteils 20. Am gegenüberliegenden Ende des Kupplungsrings 24 sitzt ein Schnappring 41 in einer Innennut 43, um das Rückwärtsschrauben des Steckteils 21 durch den Kupplungsring 24 zu begrenzen. Um den vollen Eingriffszustand anzuzeigen ist als hörbare und fühlbare Einrichtung eine an sich bekannte Arretierfeder 44 vorgesehen. Zusätzlich verhindert die Arretierfeder gemäß der US-PS 4 066 315, daß sich der Kupplungsring 24 zufällig losdreht.

Der Innendurchmesser der Steckteilbohrung ist an dem die Gewindegänge 39 tragenden Ende so bemessen, daß eine Passungsaufnahme über das offene Ende" des Buchsenteils möglich ist. Für das Abdichten dor Steckverbindungsteile gegen das Eindringen von Schmutz, Staub und Feuchtigkeit ist eine Innennut mit einem O-Ring 45 vorgesehen. Inner-

halb des O-Rings 4 5 ist in einer dafür vorgesehenen Nut eine Ringfeder 46 positioniert, die primär als gemeinsame elektrische Erdung für das Steckteil und das Buchsenteil wirkt. Wie im Falle des Buchsenteils 20 sind am Außenende des Steckteils 21 Gewindegänge 47 für den Eingriff mit der anstoßenden Kabelabschirmung vorgesehen.

Das Steckteil 21 trägt einen weichen und elastischen Dichtungsring 48₇ der im Aufbau dem Dichtungsring 29 des Buchsenteils 20 entspricht. An dem Dichtungsring 48 liegt ein starrer Isoliereinsatz aus Kunststoff 49 an, dessen Funktion und Aufbau dem des Einsatzkörpers 31 des Buchsenteils 20 entsprechen. In dem Dichtungsring 48 des Steckteils 21 sind fluchtend ausgerichtete öffnungen für die Aufnahme und Durchführung der Kabeldrähte 23 vorgesehen.

Am Einsatz 49 sitzt ein Flansch 50, der an einer Innenschulter des Steckteilmantels angreift, um den Einsatz zu positionieren.

An der freiliegenden Fläche des Einsatzes 49 sitzt eine weiche und elastische Zwischenflächendichtung 51, die eine Vielzahl von öffnungen 52 aufweist, welche fluchtend zu den Einsatzöffnungen ausgerichtet sind'und die vollständig durch die Dichtung hindurchgehen. Die öffnungen 52 sind so dimensioniert, daß sie jeweils einen Stiftkontakt 26 aufnehmen, der in einer Einsatzöffnung angeordnet ist und sich in die Dichtungsöffnung erstreckt. Die Querschnittsabmessungen der öffnungen 51 reichen aus, daß ein Buchsenkontakt 27 mit einem Stiftkontakt 26 zusammengesteckt werden kann.

Der Dichtungsring 48, der Einsatz 49 und die Zwischenflächendichtung 51 sind zu einer Einheit zusammengefügt und in dem Steckteilmantel durch einen Schnappring 53 festgelegt.

Zunächst werden das Buchsenteil 20 und der Steckteil 21

mit Stiftkontakten 26 und Buchsenkontakten 27 versehen, die in den Steckverbindungsteilen wie in Fig. 3 gezeigt angeordnet werden. Als erster Schritt beim Zusammenstecken wird das Buchsenteil 20 in das offene Ende des Steckteils 21 und den Kupplungsring 24 eingeführt, wobei eine axiale Ausrichtung der Teile erforderlich ist, damit die Buchsenteilkeile 25 (Fig. 2) mit den nicht gezeigten Nuten im Flansch .41 des Kupplungsrings 24 und im Steckteilmantel fluchten. Wenn der Flansch 41 an den Keilen 25 vorbeigeschoben ist, zieht eine Drehung des Kupplungsrings 24 das Steckteil 21 und das Buchsenteil 20 gegeneinander, wodurch die Buchsenkontakte 27 in die öffnungen 52 in dem Steckteil 51 eindringen (Fig. 3). Eine weitere Drehung des Kupplungsrings 24 in der gleichen Richtung bewegt die Kontaktstifte 26 in die Kontaktbuchsen 27.

Bei dem vollen Ineinanderstecken liegen die Flächen der Zwischendichtungen 30, 51 aneinander an (Fig. 4). Eine Drehung des Kupplungsrings 24 in der entgegengesetzten Richtung löst das Steckteil 21 vom Buchsenteil 20.

Bei der beschriebenen Steckverbindung werden die Herstellungstoleranzen durch die Elastizität der Zwischenflächendichtungen 30 und 51 der Steckteile kompensiert, wenn diese Teile miteinander in Kontakt gebracht werden. Durch diese Toleranzkompensierung ist es möglich, den zweiteiligen Kupplungsringaufbau, d.h. Kupplungsmantel und gesondert eingeschlossene Mutter der bekannten Steckvorrichtung, durch einen einteiligen Kupplungsring 21 zu ersetzen. Dies führt zu einer wesentlichen Einsparung an Material und Arbeit bei der Herstellung und vereinfacht die Montage.

Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich im Aufbau von der Steckverbindung nach Fig. 3.durch die Ausbildung der Gewindegänge 39 und 40 im Kupplungsring und im Steckteil 21. Die beiden Gewindegänge sind dabei

so ausgebildet, daß eine wesentliche Bewegung oder ein wesentliches Spiel zwischen dem Kupplungsring 24 und dem Steckteilmantel parallel zur Längsachse der Steckverbindung möglich ist. Dadurch ist eine weitere Kompensierung für sich summierende Herstellungstoleranzen der Steckverbindungsteile gewährleistet. Das Herstellen und "ösen der Steckverbindung wird wie bei der Ausführungsform von Fig. 3 vorgenommen.

Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen befinden sich die Buchsenkontakte in dem Buchsenteil und die Steckkontakte in dem Steckteil. Diese Anordnung kann jedoch auch umgekehrt vorgenommen werden. Außerdem kann jeder Stiftkontakt 26 in einem Hohlraum in der Zwischendichtung 51 vollständig eingeschlossen sein. Bei relativ kleinen Kontakten ist es besonders zweckmäßig, wenn die Buchsenkontakte 27 in der · Zwischenflächendichtung 30 vollständig eingebettet oder eingeschlossen sind und die Stiftkontakte 26 freiliegen.

Leerseite

Claims

F ONER EBBINGHAUS FINCK

PATENTANWÄLTE E U ROPEAN PATENT ATTORNEYS

MARIAHILFPLATZ 2 Λ 3, MONCHKN 9Ο POSTADRESSE ■ POSTFACH 95 O1 6O, D-BOOO MÖNCHEN 95

Automation Industries, Inc. _{15# Februar 1983}

DEAC-30594.2

Elektrische Steckverbindung

Patentansprüche

M .J Elektrische Steckverbindung mit einem Steckteil und einem Buchsenteil/ die lösbar für die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen Stiftkontakten und Buchsenkontakten an den jeweiligen Steckverbindungsteilen ineinanderfügbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckteil (21) eine hohle zylindrische Kupplungseinrichtung (24) aus Metall aufweist, die um einenSteckteilmante1 herum aufgenommen ist und Gewindegänge (40) an ihrer Innenwandfläche hat, die mit Gewindegängen (39) an der Umfangsf lache des Steckteilmantels kämmen, daß von dem Buchsenteil (20) eine erste Isoliereinrichtung (29, 30, 31) gehalten wird, in der einer der Kontakte (27) sitzt, wobei die Einrichtung eine weiche elastische Zwischenflächendichtung (30) hat, die beim Zusammenstecken dem Steckteil (21) zugewandt ist, und daß von dem Steckteilmantel eine zweite Isoliereinrichtung (48, 49, 41) gehalten wird, in der die anderen Kontakte (26) angeordnet sind und die eine weiche elastische Zwischenflächendichtung

(51) aufweist, die dem Buchsenteil (21) zugeordnet ist und an der Zwischenflächendichtung (30) der ersten Isoliereinrichtung beim Zusammenstecken der Steckver-

bindungsteile anliegt.
2. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsenkontakte (27) sich nach außen über die Zwischenflächendichtung (30) der Isoliereinrichtung, in der die Kontakte (27) angeordnet sind, hinaus erstrecken, und daß die Stiftkontakte (26) in der Zwischenflachendichtung (51) der Isoliereinrichtung, in der die Stiftkontakte (26) angeordnet sind, eingeschlossen sind.
3. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Isoliereinrichtung jeweils einen starren Einsatz (31, 49), eine weiche elastische Zwischenflächendichtung (30, 51) und einen weichen elastischen Dichtungsring (29, 48) aufweist, die in einem Stück montiert sind und eine Vielzahl von durchgehenden öffnungen (32, 52) für die Aufnahme der Kontakte aufweisen.
4. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindegänge (40, 39) des Steckteils (21) und der Kupplungseinrichtung (24) für ein loses Ineinandergreifen ausgebildet sind.