WO2020239926A1 - Steckverbinder mit verriegelungssystem - Google Patents

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WO2020239926A1
WO2020239926A1 PCT/EP2020/064872 EP2020064872W WO2020239926A1 WO 2020239926 A1 WO2020239926 A1 WO 2020239926A1 EP 2020064872 W EP2020064872 W EP 2020064872W WO 2020239926 A1 WO2020239926 A1 WO 2020239926A1
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WO
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locking
connector
plug
connectors
bayonet
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PCT/EP2020/064872
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Bertsch
Original Assignee
Amphenol Tuchel Industrial GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/625—Casing or ring with bayonet engagement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/639—Additional means for holding or locking coupling parts together, after engagement, e.g. separate keylock, retainer strap
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/627—Snap or like fastening
    • H01R13/6271—Latching means integral with the housing

Definitions

  • the invention relates to a locking system for plug connectors for connecting and locking a plug with its plug partner, having a primary lock, formed from at least one bayonet ring with at least one control link, coupled with one
  • Connector plug and designed for functional interaction with at least one pin assigned to the control link on a connector mating connector.
  • Such high-voltage connectors are often implemented as circular connectors with one or more plug contact pins and, in addition to reliable, detachable and permanent contact, must in particular also protect against unwanted or through
  • bayonet or screw locks are often used as primary locks in circular connectors. These securing means are usually permanently attached to the respective plug connections and are supplemented by secondary locks to protect against unintentional disconnection. In the prior art, securing means are usually used as spring-like arrangements which engage with corresponding openings or catches and thereby cause two parts of a circular connector to be locked.
  • Rotary lock which, like a bayonet lock, is attached to the plug connections in such a way that the connector pair is fixed to a locking thread by means of a locking screw.
  • Locks of this type are problematic, in particular, when the aim is to prevent the lock from being released unintentionally or improperly and / or from pulling the plug connector under voltage. In the latter case, arcs can ignite, especially in the high-voltage range, which are problematic in terms of safety and can endanger life.
  • connector locks in particular screw locks, can loosen over time as a result of these mechanical vibrations and the connector is no longer reliably connected to the mating connector.
  • a plug of this plug connection comprises an inner subassembly, an outer sleeve which is mounted displaceably with respect to the inner subassembly and at least partially encloses the inner subassembly and first locking means for locking the plug with an associated plug connector part when the plug is plugged onto the plug connector part, the locking being effected by a Displacement of the outer sleeve with respect to the inner assembly can be solved.
  • Such connectors consisting of a plug and a connector part, are known as push-pull connectors. This name is derived from the function of such connectors. These can be closed by simply plugging the connector onto the connector part in one direction of insertion (“push”).
  • the connector part can be a socket or a second plug. When plugging on or by plugging on, locking means of the plug and the
  • Connector part locked together so that the connector is not by a train z. B. can be solved on a cable connected to the connector.
  • the outer sleeve of the plug is pulled against the direction of insertion (“pull”).
  • Pull direction of insertion
  • the locking means are unlocked.
  • the plug is released from the connector part.
  • an additional operation must be performed to lock or unlock.
  • Such a process would be, for example, the raising or lowering of a locking hook serving as a locking means or an additional rotational movement of the outer sleeve, such as. B. common with so-called bayonet connectors.
  • the disadvantage is that accidental loosening of the connector can occur due to the simple unlocking process by pulling on the outer sleeve.
  • Another disadvantage of the known plug-in connectors of this push-pull type is that any person who has access to the plug connector can release such a plug connector without any further aids. Accidental, arbitrary or unauthorized loosening cannot be prevented with the known connectors of the convenient push-pull type.
  • Locking element is provided, which is slidably mounted and can be brought into at least one stable locking position in which the displacement of the outer sleeve with respect to the inner assembly is blocked, and at least one stable release position in which the displacement of the outer sleeve is released with respect to the inner assembly is.
  • Connector part and socket part consisting of coupling halves for connecting and disconnecting multi-core electrical high-voltage and / or low-voltage lines, each coupling half consisting of a substantially cylindrical receiving electrical contact elements
  • Housing exists, both of which can be coupled by means of a coupling sleeve.
  • the coupling sleeve has a radially inwardly projecting nose for engagement in a locking groove which is formed on the housing end of one of the two coupling halves.
  • the locking groove consists of an in
  • Circumferential end portion in which an axially or obliquely
  • Lead-in section opens, with a torsion spring being arranged in the union sleeve, one end of which is in the union sleeve and the other end at the not with the
  • This three-part connector device is coupled or decoupled via a bayonet system.
  • the torsion spring has the effect of a closing spring, which in the
  • a connector coupling is presented, consisting of a first coupling half, which has at least one coupling housing and a contact carrier housed therein
  • Connecting element includes suitable area of the coupling housing.
  • the primary lock is optionally available as screw connections, for example by means of
  • Notch-shaped catches are assigned on the inner circumference of the sleeve forming the connecting element.
  • a secondary locking means is attached to one of the plug connectors in such a way that the primary locking means, preferably the locking ring, is in its
  • the secondary locking or the secondary locking means is designed as a spring pin arranged between the connector and the connector socket. A so-called pogopin can be used as a spring pin.
  • the Pogopin is constructed in such a way that the spring pin pin can resiliently dip into the spring pin body and when the spring pin pin is released it can return to its original position against a spring force of a spring arranged in the spring pin body.
  • the spring pin is arranged on the connector socket in such a way that it can plunge into a recess on the locking ring of the connector after locking the locking ring by engaging the spring pin pin in a recess on the locking ring and thus securing the locking ring against loosening.
  • the spring pin engages the corresponding secondary locking recess and fixes the primary lock, preferably a locking ring, in its intended position.
  • the arrangement of the spring pin relative to the connector partners is always chosen so that the spring pin movement takes place axially to the connector in an also axially aligned recess.
  • the invention solves the problem by means of a locking system for connectors, in particular for high-voltage connectors (DC connectors) with a primary lock formed from a bayonet lock and a functionally coupled secondary lock formed from at least one locking slide.
  • the primary locking takes place according to the invention by a two-stage bayonet lock which can be locked in the locking end position by the secondary locking against unintentional release.
  • the secondary locking is provided by at least one locking slide, which is either a functionally-integrative component of the bayonet ring or of the associated connector housing.
  • the at least one backdrop of the lock solution based on the bayonet principle offers an associated pin two latching positions, which are achieved by the Z-shaped extension.
  • a first and a second insertion depth of the corresponding Steek connector mating connector is assigned to the two locking positions.
  • the bayonet ring has a rotational degree of freedom that supports two end positions.
  • the bayonet ring is designed in such a way that it has at least two positions which can be achieved by a combination of axially linear displacement and rotary movement.
  • One of the end positions supports an unlocked state of the primary lock, the other end position supports the locked position. In the unlocked position (if the connector and mating connector can be separated) the associated pin can be moved through the link. In the locked position of the
  • the functionally coupled secondary locking can be activated so that the movement out of the locking position in the link groove is locked with the result that the
  • the secondary lock designed as a locking slide, can be moved into a position that prevents the pin from moving in the link by means of a stop and locks it in the locked position.
  • the rotative degree of freedom of the secondary lock designed as a locking slide, can be moved into a position that prevents the pin from moving in the link by means of a stop and locks it in the locked position.
  • Bayonet rings blocked so that the bayonet ring cannot be moved out of its locked position.
  • High-voltage connectors with primary and secondary locking not only reduce a number of the aforementioned disadvantages of the prior art, but also achieve further advantages: In the locked position, the shock and / or vibration resistance is increased. Independent rotation of the locking ring due to vibrations can be excluded, since the ring is formed from at least one by means of the secondary lock
  • Locking slide is held in locking position
  • Unauthorized loosening of the plug connection can be prevented by the optional design of the locking position, in that the secondary locking is only released by a tool;
  • Movement path prevents the incorrect locking outside the defined locking position, which is defined by the end position of the pin in the bayonet gate in the gate base.
  • Fig. 1 shows the perspective and the front view of the connector housing
  • Locking system for connectors in an open position (“unlock”) of the locking system
  • Fig. 2 shows the three-dimensional and the top view of the socket mating connector
  • Figure 1 comprises the perspective and the front view of the connector housing 140 with locking system for connector 100 in an open position (“unlock”) of the locking system 100.
  • Lock an open position
  • the primary lock formed by the bayonet ring 110, interacts with at least one pin 151 of the connector mating connector 150, and the secondary lock is formed by the locking slide 160.
  • the connector housing 140 is made in one piece with the bayonet ring 110, for example manufactured in a plastic injection molding process using a correspondingly multi-part tool with slides. Built arrangements are also possible in which the overall arrangement is constructed and joined in several parts.
  • the kinematics of movement of the primary lock follows the bayonet principle in a rotary manner in the scope of a partial circular movement and combined with an axially linear movement component as a result of the Z-shaped link 116, the secondary lock obeys a linear movement in the axial direction of the connector housing 140 Engagement 161 formed and externally coupled to and movably to the connector housing 140.
  • the connector contact is axially centered with a preferably round
  • the contact is made by means of a
  • Lamellar contact socket 141 is provided.
  • inlet / outlet grooves 116, 116 ' is shown symmetrically on the circumference of the connector housing 140 or evenly distributed on the circumference. This design, which is often advantageous for static reasons, can be depending on the area of application or
  • Environmental conditions can also be constructed differently, for example asymmetrically or with one, two or more than three functionally interacting gate arrangements.
  • inlet / outlet grooves 116, 116 ', both the engagements 161 of the locking slide 160 and the recesses 113 of the bayonet ring 110 are provided.
  • FIG. 2 shows the three-dimensional representation and the top view of the
  • the sleeve section 152 is inserted concentrically with an annular gap arranged at the end of the connector housing 140 and the radially outwardly extending at least one pin 151 is threaded into the inlet / outlet groove 116 'to initially provide the primary lock to accomplish and to secure after reaching the end position by the secondary locking.
  • the contacting elements for establishing the electrically conductive connection are preferably arranged in the interior of the base mating connector 150 (not shown).
  • Combination of movements - sequential or superimposing - is performed by both mating partners.
  • the mating connector as a base mating connector 150, this is preferably fixed via bores 154, so that the kinematics of the movement are completely accomplished by the connector housing 140.
  • FIG. 3 comprises the side views of the connector housing with the locking system for connector 100 and the secondary lock 160 in the unlocked (upper figure, “unlock”) and locked (lower figure, lock ”) position, with both illustrations showing the primary lock in its connected end position that the at least one assigned pin 151 is in the final latching position, locking position 117 in the link 116.
  • the secondary lock is activated in that the locking slide 160 is moved axially from the open position “unlock” into the closed position “lock” and the engagement 161 into the

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verschlusssystem für Steckverbinder zur Verbindung und Verriegelung eines Steckers mit seinem Steckpartner, aufweisend eine Primärverriegelung, gebildet aus wenigstens einem Bajonettring mit wenigstens einer Steuerkulisse, gekoppelt mit einem Steckverbinderstecker und ausgebildet zum funktionalen Zusammenwirken mit wenigstens einem der Steuerkulisse zugeordneten Zapfen an einem Steckverbindergegenstecker, wobei die Steuerkulisse einen Z-förmigen Verlauf aufweist, sodass eine zweigestufte Bewegungskinematik der Primärverriegelung unterstützt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steckverbindung zur Herstellung einer lösbaren elektrisch leitenden Verbindung, aufweisend einen Steckverbinderstecker und einen Steckverbindergegenstecker mit einem Verschlusssystem.

Description

Beschreibung
Steckverbinder mit Verriegelungssystem
Die Erfindung betrifft ein Verschlusssystem für Steckverbinder zur Verbindung und Verriegelung eines Steckers mit seinem Steckpartner, aufweisend eine Primärverriegelung, gebildet aus wenigstens einem Bajonettring mit wenigstens einer Steuerkulisse, gekoppelt mit einem
Steckverbinderstecker und ausgebildet zum funktionalen Zusammenwirken mit wenigstens einem der Steuerkulisse zugeordneten Zapfen an einem Steckverbindergegenstecker.
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.
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.
Bei Rundsteckverbinder werden als Primärverriegelungen im Stand der Technik häufig Bajonettoder 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.
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. 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.
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.
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.
Solche Steckverbinder, bestehend aus einem Stecker und einem Steckverbinderteil, sind bekannt unter der Bezeichnung Push-Pull-Steckverbinder. 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. 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.
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 Push-Pull-Typs 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 Push-Pull-Typ nicht verhindert werden.
Zur Lösung schlägt die DE 10 2013 1 12 103 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.
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.
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. 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.
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 ggf. 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 bzw. 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 bzw. 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.
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. 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.
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.
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.
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.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verschlusssystem für Steckverbinder, insbesondere für Hochspannungssteckverbinder (DC-Stecker) mit einer Primärverriegelung gebildet aus einem Bajonettverschluss und einer funktionell gekoppelten Sekundärverriegelung gebildet aus wenigstens einem Sperrschieber. Die Primärverriegelung erfolgt erfindungsgemäß durch einen zweistufig wirkenden Bajonettverschluss, der in der Verschluss-Endlage durch die Sekundärverriegelung gegen unbeabsichtigtes Lösen gesperrt werden kann. Die Sekundärverriegelung ist durch wenigstens einen Sperrschieber, der entweder funktional-integrativer Bestandteil des Bajonettringes oder des zugeordneten Steckverbindergehäuses ist.
Die wenigstens eine Kulisse der bajonettprinzipbasierenden Verschlusslösung bietet einem zugordneten Zapfen zwei Rastpositionen, die durch die Z-förmige Erstreckung erreicht wird.
Den beiden Rastpositionen ist eine erste und eine zweite Stecktiefe des korrespondieren Steekverbindergegensteckers zugeordnet.
Der Bajonettring weist einen rotatorischen Freiheitsgrad auf, der zwei Endlagenpositionen unterstützt. Der Bajonettring so gestaltet, dass dieser wenigstens zwei Stellungen aufweist, welche durch eine Kombination von axiallinearer Verschiebung und 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 Zapfen durch die Kulisse bewegt werden. In der Sperrposition des
Bajonettrings kann die funktionell gekoppelte Sekundärverriegelung aktiviert sein, sodass die Bewegung aus der Sperrposition in der Kulissennut gesperrt ist mit der Folge das der
Steckverbinder nicht gelöst werden kann.
Die als Sperrschieber ausgebildete Sekundärverriegelung ist in eine Position verschiebbar, die eine Bewegung des Zapfens in der Kulisse durch Anschlag unterbindet und diesen in der Sperrstellung verrastet. Gleichzeitig und integrativ ist der rotative Freiheitsgrad des
Bajonettrings blockiert, sodass der Bajonettring nicht aus seiner Gesperrtstellung hinausbewegt werden kann.
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 Schock- und/oder Vibrationsfestigkeit erhöht. Ein selbständiges Drehen des Sperrrings durch Vibrationen kann ausgeschlossen werden, da der Ring mittels der Sekundärverriegelung gebildet aus wenigstens einem
Sperrschieber in Sperrposition gehalten wird;
um unbefugtes Lösen der Steckverbindung kann durch die optionale Gestaltung der Sperrposition verhindert werden, dadurch, dass die Sekundarverriegelung nur durch ein Werkzeug freigegeben wird;
die Z-kurvenförmige Ausbildung der Bajonettkulisse 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. Im Falle der zweistufigen Bewegungskinematik infolge der Z-kurvenförmigen Bajonettkulisse, muss nach Erreichen der Zapfenposition in die Z-Kurve (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 - die geometrische Ausgestaltung der Sekundärverriegelung als weitgehend formgleiches Gegenstück der durch die Bajonettkulisse für den zugeordneten Zapfen vorgegebenen
Bewegungsbahn verhindert die fehlerhafte Verriegelung außerhalb der definierten Sperrposition, welche durch die Endposition des Zapfens in der Bajonettkulisse im Kulissengrund definiert ist. Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines exemplarischen Ausführungsbeispiels in
Verbindung mit den Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 die perspektivische und die stirnseitige Ansicht des Steckverbindergehäuses mit
Verschlusssystem für Steckverbinder in einer Geöffnetstellung (“unlock“) des Verschlusssystems; ,
Fig. 2 die dreidimensionale sowie die Draufsicht auf den Sockelgegenstecker mit
Zapfen und Hülsenabschnitt; Fig. 3 die Seitenansichten auf das Steckverbindergehäuse mit Verschlusssystem für
Steckverbinder und der Sekundärverriegelung in unversperrter
(obere Abbildung,“unlock“) und versperrter (untere Abbildung,“lock“) Position.
Figur 1 umfasst die perspektivische und die stirnseitige Ansicht des Steckverbindergehäuses 140 mit Verschlusssystem für Steckverbinder 100 in einer Geöffnetstellung (“unlock“) des Verschlusssystems 100. Primäre Bestandteile des Verschlusssystems 100 dieses
Ausführungsbeispiels sind die Primärverriegelung, gebildet durch den Bajonettring 110, zusammenwirkend mit wenigstens einem Zapfen 151 des Steckverbindergegensteckers 150 und die Sekundärverriegelung gebildet durch den Sperrschieber 160.
Das Steckverbindergehäuse 140 ist in diesem Beispiel mit dem Bajonettring 110 einteilig ausgeführt, beispielsweise hergestellt in einem Kunststoffspritzgussverfahren unter Verwendung eines entsprechend mehrteiligen Werkzeuges mit Schiebern. Auch gebaute Anordnungen sind möglich, bei welchen die Gesamtanordnung mehrteilig aufgebaut und gefügt ist.
Die Bewegungskinematik der Primärverriegelung erfolgt dem Bajonettprinzip folgend rotatorisch im Umfang einer Teilkreisbewegung und kombiniert mit einem axiallinearen Bewegungsanteil infolge der Z-förmigen Kulisse 116, die Sekundärverriegelung gehorcht einer Linearbewegung in axialer Richtung des Steckverbindergehäuses 140. Die als Sperrschieber 160 realisierte Sekundärverriegelung ist ringförmig mit wenigstens einem Eingriff 161 ausgebildet und außenseitig an und beweglich mit dem Steckverbindergehäuse 140 gekoppelt.
Die Steckverbinderkontaktierung erfolgt axial zentrisch mit einem vorzugsweise rund
ausgebildeten Steckkontakt. Im gezeigten Beispiel ist die Kontaktierung mittels einer
Lamellenkontaktbuchse 141 vorgesehen.
In Figur 1 ist eine Anordnung von drei Kulissen, Zu-/Ablaufnuten 116, 116' symmetrisch am Umfang des Steckverbindergehäuses 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 Kulissenanordnungen. Korrespondierend und kongruent zu Anzahl und Lage der Kulissen, Zu-/Ablaufnuten 116, 116' sind sowohl die Eingriffe 161 des Sperrschiebers 160 als auch die Ausnehmungen 113 des Bajonettrings 110 vorgesehen. Die Figur 2 zeigt die dreidimensionale Darstellung sowie die Draufsicht auf den
Sockelgegenstecker 150 mit Zapfen 151 und Hülsenabschnitt 152. Konzentrisch mit einem stirnseitig im Steckverbindergehäuse 140 angeordneten Ringspalt wird der Hülsenabschnitt 152 in diesen eingeführt und der sich radial nach außen erstreckende wenigstens eine Zapfen 151 in die Zu-/Ablaufnut 116‘ eingefädelt, um zunächst die Primärverriegelung zu bewerkstelligen und nach Erreichen der Endposition durch die Sekundärverriegelung zu sichern. Im Innern des Sockelgegensteckers 150 sind vorzugsweise die Kontaktierungselemente zur Herstellung der elektrisch leitenden Verbindung angeordnet (nicht dargestellt). Für die Realisierung der
Steckverbindung ist es unerheblich, ob die Kinematik der Primärverriegelung durch das
Steckverbindergehäuse 140 oder den Sockelgegenstecker 150 oder eine
Bewegungskombination - sequentiell oder überlagernd - beider Steckpartner geleistet wird. Bei der dargestellten möglichen Ausführungsform des Gegensteckers als Sockelgegenstecker 150 ist dieser über Bohrungen 154 vorzugsweise festgelegt, sodass die Bewegungskinematik durch das Steckverbindergehäuse 140 vollständig bewerkstelligt wird.
Figur 3 umfasst die Seitenansichten auf das Steckverbindergehäuse mit Verschlusssystem für Steckverbinder 100 und der Sekundärverriegelung 160 in unversperrter (obere Abbildung, “unlock“) und versperrter (untere Abbildung, lock“) Position, wobei beide Darstellungen die Primärverriegelung in ihrer verbundenen Endlage dadurch darstellen, dass der wenigstens eine zugeordnete Zapfen 151 in der endlagigen Rastposition, Sperrposition 117 in der Kulisse 116 steht.
Die Sekundärverriegelung wird aktiviert, indem der Sperrschieber 160 aus der Geöffnetposition “unlock" axial in die Geschlossenposition "lock" bewegt wird und der Eingriff 161 in die
Ausnehmung 1 13 des Bajonettrings 110 eingefahren wird. Der Eingriff 161 ist das
konturkongruente Gegenstück zur Ausnehmung 113 sowie der Z-kurvenförmigen Ausbildung der Bajonettkulisse 1 16 und verriegelt mit einer Eingriffsschulter den zugeordneten Zapfen 151 in seiner Sperrposition 1 17, sodass die Rotationskinematik der Primärverriegelung gesperrt ist. Bezugszeichenliste
100 Verschlusssystem für Steckverbinder
110 Bajonettring
113 Ausnehmung
116 Kulisse, Bajonettkulisse, Steuerkulisse
116' Zu-/Ablaufnut
1 17 Sperrposition
140 Steckverbindergehäuse, Steckverbinderstecker
141 Lamellenkontaktbuchse
142 Signalkontaktierung
146 Kulisse, Bajonettkulisse, Bajonettnut, Steuerkulisse
146' Zu-/Ablaufnut
147 Rastposition, Sperrposition
148 Zwischenrastposition
150 Sockelgegenstecker, Steckverbindergegenstecker
151 Zapfen
152 Hülsenabschnitt
153 Sockelplatte, Flanschplatte
154 Bohrung
160 Sekundärverriegelung, Sperrschieber
161 Eingriff

Claims

Ansprüche
1. Verschlusssystem für Steckverbinder (100) zur Verbindung und Verriegelung eines
Steckers mit seinem Steckpartner, aufweisend eine Primärverriegelung, gebildet aus wenigstens einem Bajonettring (110) mit wenigstens einer Steuerkulisse (116), gekoppelt mit einem Steckverbinderstecker (140) und ausgebildet zum funktionalen Zusammenwirken mit wenigstens einem der Steuerkulisse (116) zugeordneten Zapfen (151) an einem Steckverbindergegenstecker (150), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkulisse (116) einen Z-förmigen Verlauf aufweist, sodass eine zweigestufte Bewegungskinematik der Primärverriegelung unterstützt ist.
2. Verschlusssystem für Steckverbinder (100) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bajonettring (110) wenigstens eine jeweils der Kombination aus Kulisse (116) und Zapfen (151) zugeordneten Ausnehmung (113) aufweist.
3. Verschlusssystem für Steckverbinder (100) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bajonettring (110) zwischen zwei Positionen, die vorzugsweise Endlagepositionen sind, bewegbar ist, wobei eine Position einen Entriegelungszustand und eine Position einen Sperrzustand des Verschlusssystems (100) unterstützt.
4. Verschlusssystem für Steckverbinder (100) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischenrastposition (148) im Mittenbereich des Z-förmigen Verlaufes der Steuerkulisse (116) angeordnef ist, sodass ein verlangsamtes Trennen der
Steckverbindung unterstützt ist bzw. ein Trennen des Steckverbinders vom Gegenstecker nur durch eine Überlagerung einer axialen und einer radialen Verlagerung des
Bajonettrings (110) gegenüber dem Gegenstecker möglich ist.
5. Verschlusssystem für Steckverbinder (100) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Primärverriegelung funktionell gekoppelt ist mit einer Sekundarverriegelung zur Sperrung der Primärverriegelung in seiner Sperrposition.
6. Verschlusssystem für Steckverbinder (100) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärverriegelung durch einen Sperrschieber (160) gebildet ist.
7. Verschlusssystem für Steckverbinder (100) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrschieber (160) zwischen einer Geöffnetposition (Entriegelungsstellung) und einer Geschlossenposition (Verriegelungsposition) bewegbar ist.
8. Verschlusssystem für Steckverbinder (100) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungskinematik des Sperrschiebers (160) axiallinear zum
Steckverbindergehäuse (140) ausgebildet ist, die vorzugsweise eine Bewegung in und entgegen der Steckrichtung darstellt.
9. Verschlusssystem für Steckverbinder (100) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrscheiber (160) einen jeweils der Kombination aus Kulisse (116) und Zapfen (151) zugeordneten Eingriff (161) aufweist.
10. Verschlusssystem für Steckverbinder (100) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff (161) als konturkongruentes Gegenstück zur Ausnehmung (113) sowie der Z-kurvenförmigen Ausbildung der Bajonettkulisse (116) geformt ist.
11. Verschlusssystem für Steckverbinder (100) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrschieber (160) mit seinem wenigstens einen Eingriff (161) in die
Geschlossenposition bewegbar ist, wenn der zugeordnete Zapfen (151) in der Kulisse (116) in seiner Sperrposition steht, sodass die Primärverriegelung gesperrt ist.
12. Verschlusssystem für Steckverbinder (100) insbesondere gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusssystem ein Bajonettverschluss darstellt, wozu mindestens ein drehbar angeordneter Bajonettring mit einer Aufnahmekontur zur Aufnahme eines hin- und her bewegbaren Sperrschiebers am Stecker vorgesehen ist, der das Verdrehen des Bajonettrings dann verhindert, wenn sich dieser in seiner in die Aufnahme eingeführten Sperrstellung befindet, wobei die Kulisse zum Führen des Zapfens des Gegensteckers zumindest teilweise im Bereich der
Aufnahmekontur angeordnet ist und das Bewegen des Sperrschiebers in seine
Sperrsteilung nur möglich ist, wenn sich der Zapfen innerhalb eines Bereichs in der Kulisse außerhalb der Aufnahmekontur befindet.
13. Steckverbindung zur Herstellung einer lösbaren elektrisch leitenden Verbindung, aufweisend einen Steckverbinderstecker (140) und einen Steckverbindergegenstecker (150) mit einem Verschlusssystem (100) gemäß einem der vorgehenden Ansprüche.
14. Steckverbindung zur Herstellung einer lösbaren elektrisch leitenden Verbindung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindung ein
hochspannungstauglicher Rundsteckverbinder ist.
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