EP2517313B1 - Steckerverbindungsanordnung für feuchtigkeitsgeschützte elektrische steckverbindung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Steckerverbindungsanordnung für feuchtigkeitsgeschützte elektrische Steckverbindungen.
• Ein Stecker für derartige Steckerverbindungsanordnungen ist aus der DE 197 37 884 A1 bekannt. Dabei bildet das elastische Dichtelement den Steckerkopf aus, in dem die elektrischen Kontakte über eine spezielle Führung geführt und gelagert sind. Je nachdem, welche Art von Stecker hergestellt werden soll und wie dementsprechend die elektrischen Kontakte angeordnet sind, werden unterschiedliche Dichtelemente und unterschiedliche Führungen benötigt. Da das Dichtelement bei den vorbekannten Steckern Hauptbauteil ist, müssen eine Vielzahl unterschiedlicher Teile auf Lager gehalten werden, um verschiedene Steckervarianten zu bauen.
• Derartige Steckersysteme werden insbesondere für die Steuerung von komplexen Wasserspielen verwendet und müssen daher eine hohe Anforderung an Dichtigkeit aufweisen. Bevorzugt sollen diese sogar der Klasse IP68 genügen und unter Wasser einsetzbar sein.
• Aus der EP 1 239 549 A ist eine Steckverbindungsanordnung für feuchtigkeitsgeschützte elektrische Steckverbindungen bekannt, wobei ein Stecker mit einem Grundkörper mit ein rückseitig heraustretendem Leitungskabel und mit elektrische Kontakte aufnehmendem Kontaktträger in eine Muffe einzusetzen ist, die einen Befestigungsflansch mit Verschraubungslöchern und einer Ringdichtung als Wanddurchführung in einer Wandöffnung aufweist.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine vorbekannte Steckerverbindungsanordnung derart zu verbessern, dass bei optimierter Dichtigkeit der Herstellungsaufwand verringert wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steckerverbindungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Durch das formschlüssige Einsetzen eines die elektrischen Kontakte aufnehmenden Kontaktträgers in den Grundkörper wird der Kontaktträger, neben den elektrischen Kontakten selbst, variierbares Bauelement des Steckers bei verschiedenen Steckervarianten. Auch können sich der Grundkörper und die elektrischen Kontakte wegen der formschlüssigen Führung nicht zueinander verschieben, so dass derartige Stecker mit hoher Präzision herstellbar sind. Bevorzugt sind dabei sowohl der Grundkörper als auch der Kontaktträger aus einem starren Material, insbesondere Hartkunststoff, gefertigt, die eine exakte Positionierung aneinander sicherstellen.
• Neben den Steckern der DE 197 37 884 A1 sind aus der Praxis Stecker bekannt, die mit einem starren Flansch über Schraubverbindungen gegen das umlaufende Areal einer Steckerbuchse gepresst werden. An der Steckerbuchse ist dazu eine Dichtung angeklebt. Diese Verbindung kann eine gute Dichtigkeit erreichen, ist jedoch nicht fehlbedienungssicher, da je nach Anziehen der Schraubverbindung der Stecker verkantet oder gekippt werden kann. Wird eine Seite der Verschraubung zu eng angezogen, entsteht an der flexiblen Dichtung zwangsläufig auf der gegenüberliegenden Seite ein Spalt, der zu Undichtigkeiten führt.
• Der erfindungsgemäße Stecker schafft demgegenüber Abhilfe, indem der Befestigungsflansch einen starren Anlagebereich zur Anlage an einer Steckerbuchse aufweist und das Dichtelement eine Flächendichtung und auf einer Teilfläche davon eine erhöhte Formdichtung hat. Das Dichtelement ist dabei bevorzugt so auszubilden, dass die Flächendichtung im unverbundenen Zustand des Steckers mit der Steckerbuchse den Anlagebereich des Grundkörpers geringfügig überragt. Beim Einstecken des Steckers in die Steckerbuchse und der Verspannung dieser gegenüber durch eine Verschraubung, wird das Dichtelement mit seiner Flächendichtung dann soweit gequetscht, dass der Anlagebereich des Befestigungsflansches an der Steckerbuchse zur Anlage kommt. Die erhöhte Formdichtung wird dabei noch stärker gequetscht und stellt die absolute Dichtigkeit sicher. Die Formdichtung erstreckt sich daher vollständig um die elektrischen Kontakte herum. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform hat der Grundkörper an der Rückseite des Dichtelementes einen etwa der Form der Formdichtung entsprechenden Vorsprung, so dass gerade auf den Bereich der Formdichtung ein erhöhter Druck ausgeübt wird.
• Es ist weiter von Vorteil, wenn das Dichtelement lösbar am Grundkörper festgelegt ist. Da das Dichtelement dem höchsten Verschleiß unterliegt, kann dieses dann unproblematisch getauscht werden, ohne dass der ganze Stecker unbrauchbar wird.
• Insgesamt lässt sich eine besonders gute Dichtigkeit des Steckers erreichen, wenn dieser im Grundkörper einen Hohlraum aufweist, der komplett mit einer Vergussmasse gefüllt wird. Dadurch wird eine Kapilarsperre erreicht. Dies ist insbesondere mit einer dünnflüssigen Vergussmasse möglich, die bevorzugt über eine vorderseitige Öffnung des Kontaktträgers in den Hohlraum des Grundkörpers eingefüllt werden kann, wozu die Öffnung des Kontaktträgers sich bis in diesen Hohlraum hinein erstrecken muss. Damit die Vergussmasse nicht am hinteren Ende aus dem Stecker wieder herausläuft und keine vorherige Sicherung mit einer dickflüssigen Verguss masse von hinten nötig ist, hat der Stecker eine rückseitige Dichtung im Austrittsbereich des Leitungskabels, die das Leitungskabel umschließt. Diese rückseitige Dichtung kann vorzugsweise konisch ausgeformt sein und von hinten in den Grundkörper hineingedrückt sein. Sie sollte ebenfalls aus einem elastischen Material bestehen.
• Bei bevorzugten Ausführungsformen hat der Kontaktträger einen oder mehrere Kodierungsvorsprünge und/oder Kodierungsausnehmungen, die mit entsprechenden Vorsprüngen oder Ausnehmungen der jeweiligen Steckerbuchse zusammenwirken. Dadurch können verschiedene Leistungsstecker oder auch verschiedene Steuerstecker unterschieden werden, und es wird vermieden, dass Fehlbenutzungen auftreten. Insbesondere werden dadurch bei der Spannungsversorgung Verpolungen vermieden.
• Zur Vereinfachung der Montage des Steckers, bevor dieser vergossen wird, ist es vorteilhaft, den Kontaktträger mit zumindest einem Führungsvorsprung zu versehen, wodurch dieses sicher geführt in den Grundkörper eingesetzt werden kann. Auch ein Auflageflansch des Kontaktträgers ist sinnvoll, mit dem dieses an einem definierten Anschlag des Grundkörpers zur Auflage kommt, so dass stets bei der Montage eine exakte Positionierung der elektrischen Kontakte erfolgt.
• Die Erfindung befasst sich auch mit einer Steckerverbindungsanordnung, die einen elektrischen Verteiler aufweist, wobei dieser Verteiler dadurch gekennzeichnet ist, dass er zumindest mit einem elektrischen Leitungskabel fest verbunden ist, an dessen Ende sich ein vorbeschriebener erfinderischer Stecker befindet.
• In der Praxis sind bisher lediglich so genannte Verteiler- oder Verbindungsboxen im Einsatz, die entweder mit separaten Kabeln und Steckern verbunden werden, wobei an den Verbindungsstellen Undichtigkeiten auftreten können oder bei denen die Kabel vor Ort in der Verteilerbox angeklemmt werden müssen, was zu Fehlern bei der Montage führen kann. Zudem war die Ausfallwahrscheinlichkeit durch Undichtigkeiten bei dem Verschließen der Verteilerboxen sehr hoch. Das wird durch den erfindungsgemäßen Verteiler mit festem Kabel und Stecker vermieden. Bevorzugt ist der erfindungsgemäße Verteiler ebenfalls komplett vergossen, so das eine absolute Dichtigkeit gewährleistet ist.
• Bevorzugt ist eine Steckerverbindungsanordnung aus Verteilern mit zwei fest verbundenen Leitungskabeln aufgebaut, bei denen eines der Leitungskabel ein Leistungskabel mit Leistungsstecker für die Stromversorgung ist und das andere ein Steuerkabel mit Steuerkontaktstecker für die Steuerung des Systems, insbesondere durch ein BUS-System. Mehrere derartiger Verteiler können dadurch in Reihe geschaltet werden, wobei sowohl die Energieversorgung als auch die Steuersignale durch die einzelnen Verteiler zu dem jeweils nächsten durchgeschleift werden. Jeder Verteiler kann dann einen entsprechenden Verbraucher, beispielsweise eine Pumpe, eine Wasserspieldüse oder dergleichen steuern.
• Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich neben den Unteransprüchen aus einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im folgenden beschrieben wird; es zeigen:

Fig. 1

einen erfindungsgemäßen Stecker in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2

einen Schnitt durch den Gegenstand aus Fig. 1,

Fig. 3

eine Explosionsdarstellung der wesentlichen Steckerelemente mit unterschiedlichen Kontaktträgern,

Fig. 4

den Gegenstand aus Fig. 2, in eine Steckerbuchse eingesteckt,

Fig. 5

eine Draufsicht auf die Steckerbuchse ohne Stecker,

Fig. 6

den Gegenstand aus Fig. 5 im Schnitt,

Fig. 7

ein Bauelement mit mehreren Steckerbuchsen,

Fig. 8

zwei elektrische Verteilerboxen mit einer bzw. zwei Steckerbuchsen und

Fig. 9

schematisch zwei Verteilersysteme mit Verteilerboxen.

• Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Stecker hat einen Grundkörper 1, aus dem rückseitig ein ummanteltes elektrisches Leitungskabel 2 herausführt. Die Abdichtung an der Rückseite erfolgt durch einen elastischen Dichtstopfen 3. Der Grundkörper hat vorderseitig einen Befestigungsflansch 4. In dem Grundkörper ist ein Kontaktträger 5 bzw. Steckereinsatz formschlüssig eingesetzt. Der Kontaktträger 5 trägt die elektrischen Kontaktstifte 6, die mit dem Leitungskabel 2 verbunden sind.
• Der Befestigungsflansch 4 hat einen starren Anlagebereich 14 zur Anlage an einer Steckerbuchse, wie später noch anhand Fig. 4 beschrieben wird. Am Befestigungsflansch 4 bzw. in diesem ist ein elastisches Dichtelement 7 aufgenommen, das eine Flächendichtung 17 und eine nach vorne hervorspringende erhöhte Formdichtung 27 aufweist.
• Die Montage der erfindungsgemäßen Stecker wird anhand Fig. 3 beschrieben. Dazu wird der Kontaktträger 5 mit den elektrischen Kontakten 6 und dem Leitungskabel 2 versehen und in den Grundkörper 1 eingeführt. Dazu hat der Kontaktträger wie dargestellt bevorzugt Führungsvorsprünge 15, die das exakte Einführen in eine entsprechende Öffnung des Grundkörpers 1 erleichtern. Außerdem hat das Kontaktelement 5 einen umlaufenden Auflageflansch 25, der im Montagezustand an einem definierten Anschlag 11 des Grundkörpers 1 zur Anlage gelangt. Damit ist der Kontaktträger 5 exakt positioniert. Der Flansch 25 ist bevorzugt nicht kreisringförmig, sondern an zwei Seitenbereichen abgeflacht, so dass Stecker mit einem geringeren Platzbedarf verwendet werden können und mehrere Stecker auf einfache Weise in einer Mehrfachbuchse nebeneinander montierbar sind. (Siehe Fig. 7.)
• Nun wird das in Fig. 3 nicht dargestellte Leitungskabel 2 hindurchgeführt und die Dichtung 3 in die Rückseite des Grundkörpers hineingedrückt. Der Grundkörper ist damit rückwärtig verschlossen. Von der Vorderseite / Oberseite aus kann dann durch eine dafür vorgesehene Öffnung 35 - siehe Fig. 2 - in den inneren Hohlraum des Grundkörpers 1 Vergussmasse 8 hineingefüllt werden, wodurch eine Kapilarwirkung entlang des Leitungskabels 2 und der elektrischen Kontakte 6 und Undichtigkeiten vermieden werden.
• Zur Abdichtung gegenüber einer Steckerbuchse wird die Vorderseite des Grundkörpers mit dem elastischen Dichtelement 7 versehen, das an dem Grundkörper 1 vorzugsweise nicht verklebt, sondern lediglich in diesen hineingesteckt wird. Auf diese Weise kann das dem größten Verschleiß unterliegende elastische Dichtelement 7 jederzeit ohne großen Aufwand ausgetauscht werden.
• Fig. 3 zeigt exemplarisch vier verschiedene Varianten von Kontaktträgern 5. Diese haben jeweils Kodierungsvorsprünge 45 oder Kodierungsausnehmungen 55. Diese dienen in Zusammenwirkung mit entsprechenden nicht dargestellten Gegenausnehmungen oder Gegenvorsprüngen in den jeweiligen Steckerbuchsen dazu, dass die Stecker nur in die für sie passenden und zugehörigen Buchsen eingesetzt werden können.
• Fig. 4 zeigt den Stecker aus Fig. 2, eingesteckt in eine Steckerbuchse 9. Dabei ist der Kontaktträger 5 mit seinen elektrischen Kontaktsteckern 6 in eine entsprechende Aufnahme 19 der Steckerbuchse 9 eingeführt. Der Befestigungsflansch 4 des Steckergrundkörpers 1 kommt mit seinem starren Anlagebereich 14 in Kontakt mit einer Anlagefläche 10 der Steckerbuchse 9. Zur Befestigung durchgreifen nicht dargestellte Schrauben Verschraubungsausnehmungen 24 des Befestigungsflansches 4 und greifen in Gewinde 29 der Steckerbuchse 9 ein. Dabei wird die im nicht eingesteckten Zustand gemäß Fig. 1 über den starren Anlagebereich 14 des Befestigungsflansches 4 geringfügig vorstehende Flächendichtung 17 zusammengedrückt, so dass der starre Anlagebereich 14 fest an der Anlagefläche 10 anliegt. Ebenfalls zusammengedrückt wird die vorstehende Formdichtung 27, die dadurch eine absolut wasserdichte Abdichtung im Übergangsbereich zwischen Stecker und Steckerbuchse 9 schafft. Dies wird noch verstärkt, wenn der Grundkörper 1 wie bevorzugt und in Fig. 3 zu sehen an seiner den Dichtelement 7 zugewandten Vorderseite einen der Form der Formdichtung 27 folgenden Vorsprung 31 aufweist, durch den Formdichtung 27 noch fester angepresst wird. Auch wenn die Befestigungsverschraubung ungleichmäßig oder einseitig zu fest angezogen wird, kann dabei wegen des starren Anlagebereiches 14 kein Verkanten des Steckers und keine daraus resultierende Undichtigkeit erfolgen.
• Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die Steckerbuchse 9 ohne eingesteckten Stecker und Fig. 6 einen Schnitt durch den Gegenstand aus Fig. 5, ebenfalls ohne Stecker. In Fig. 7 ist eine anders gestaltete Anlagefläche 10' gezeigt, die gleichzeitig vier Steckerbuchsen übergreift.
• Fig. 8 zeigt die Vorder- und Rückansicht eines elektrischen Verteilers bzw. einer Verteiler- oder Verbindungsbox 12. Diese hat auf der Vorderseite eine Eingangsbuchse 9', in die der Stecker aus Fig. 1 hineingesteckt werden kann, und auf der Vorder- und der Rückseite je eine Ausgangsbuchse 9". Die Verteiler- bzw. Verbindungsbox 12 ist bevorzugt als wasserdichte Einheit komplett vergossen. Da über die erfindungsgemäßen Stecker auf einfache Weise absolut wasserdichte elektrische Verbindungen geschaffen werden können, ist es bei den erfindungsgemäßen entsprechenden Boxen 12 nicht nötig, Öffnungen vorzusehen, bei denen Kabel vor Ort montiert und angeklemmt werden, wie es bei vorbekannten Verteiler- oder Verbindungssystemen der Fall ist. Die in Fig. 8 dargestellte Box 12 dient der Aufnahme und Weiterleitung von elektrischen Steuerspannungen. Diese werden in die Box 12 über die Eingangsbuchse 9' eingespeist und verlassen sie über die rückseitige Ausgangsbuchse 9" zu einem daran angeschlossenen Gerät, beispielsweise zu einer Pumpe oder einem Wasserspiel. Über die weitere, vorderseitige Ausgangsbuchse 9" können Signale durchgeschleift und an eine sich daran anschließende weitere Verteilerbox weitergeleitet werden. Diese Steuerung kann bevorzugt über einen DatenBUS erfolgen.
• Fig. 9 zeigt schematisch wie derartige Verteiler 12 in Reihe geschaltet werden können, zur Leistungsversorgung oder Steuerung z.B. verschiedener Düsen 20. In Fig. 9a ist nur eine dieser Ketten dargestellt, während Fig. 9b den Anschluss der Geräte 20 über zwei Ketten von Verteilerboxen 12 zeigt, von denen eine der Leistungsversorgung und die andere der Steuerung dient.
• Die Abnehmergeräte 20 sind dazu bevorzugt mit zwei fest mit den Geräten 20 verbundenen Kabeln 21 und zwei erfindungsgemäßen Steckern 22 versehen, die jeweils in eine Steckerbuchse 8 der Verteilerbox 12 eingesteckt und dort durch die besondere Ausgestaltung wasserdicht fixiert werden.
• Die erfindungsgemäße Steckerverbindungsanordnung eignet sich auf besondere Weise zur flexiblen Gestaltung von Wasserspielen, wobei die entsprechenden Stecker in großer Varianz kostengünstig herstellbar sind und in Verbindung mit dem elektrischen Verteiler 12, 13 eine leicht montierbare und wasserdichte Einheit bilden, die extrem wenig störanfällig ist.

Claims (5)

1. Steckerverbindungsanordnung für feuchtigkeitsgeschützte elektrische Steckverbindungen mit zumindest einem Stecker und einem Leitungskabel (2), wobei der Stecker einen Grundkörper (1) aufweist, aus dem rückseitig das Leitungskabel (2) heraustritt, in den ein Kontaktträger (5) formschlüssig eingesetzt ist, der elektrische Kontakte (6) aufnimmt, die mit dem Leitungskabel (2) verbunden sind, wobei der Grundkörper (1) mit einem vorderseitigen einen starren Anlagebereich (14) zur Anlage an einer Steckerbuchse aufweisenden Befestigungsflansch (4) mit Verschraubungsausnehmungen (24) versehen ist und wobei ein elastisches Dichtelement (7) aus einer im unverbundenen Zustand den Anlagebereich (14) geringfügig überragenden Flächendichtung (17) und aus einer Teilfläche der Flächendichtung (17) ausgebildeten, nach vorne hervorspringenden erhöhten Formdichtung (27), die sich um die elektrischen Kontakte (6) herum erstreckt, an dem Befestigungsflansch (4) angeordnet ist und wobei der Kontaktträger (5) zumindest eine vorderseitige Öffnung (35) zum Einfüllen von Vergussmasse (8) in einen Hohlraum im Grundkörper (1) und der Stecker eine rückseitige Dichtung (3) im Austrittsbereich des Leitungskabels (2) aus dem Grundkörper (1) aufweist.
2. Steckerverbindungsanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) auswechselbar am Grundkörper (2) gehalten ist.
3. Steckerverbindungsanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (5) wenigstens einen Kodierungsvorsprung (45) und/oder eine -ausnehmung (55) aufweist.
4. Steckerverbindungsanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (5) zumindest einen Führungsvorsprung (15) zur Führung an Grundkörper (1) aufweist.
5. Steckerverbindungsanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (5) einen Auflageflansch (25) zur Auflage an einem definierten Anschlag (11) am Grundkörper (1) hat.

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