DE20309148U1

DE20309148U1 - Elektrischer Steckverbinder

Info

Publication number: DE20309148U1
Application number: DE20309148U
Authority: DE
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2003-10-16
Anticipated expiration: 2013-06-12

Description

Gesthuysen, von Rohr & Eggert

03.0397.7.wa Essen, den 11. Juni 2003

Gebrauchsmusteranmeldung

der Firma

Phoenix Contact GmbH & Co. KG

Flachsmarktstraße 8-28

32825 Blomberg

mit der Bezeichnung

Elektrischer Steckverbinder Elektrischer Steckverbinder

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder zum Festlegen an einem Gegensteckverbinder, mit einem ein Anschlußkabel umschließenden Griffkörper, mit einem Kontaktträger und mit einem ringförmigen Verriegelungselement, wobei sich das dem Anschlußkabel entfernte Ende des Griffkörpers in eine den Kontaktträger mit radialem Abstand umschließende Hülle erstreckt, die auf eine korrespondierende Außenhülse des Gegensteckverbinders aufschiebbar ist und wobei das Verriegelungselement auf die Hülse des Griffkörpers aufschiebbar ist.

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<m ^ Elektrische Steckverbindungen bestehen im wesentlichen aus zwei Teilen, dem

elektrischen Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder. Sowohl der Steckverbinder als auch der Gegensteckverbinder weisen jeweils einen Kontaktträger mit entsprechenden Kontakten auf, bei denen es sich entweder um Kontaktstifte oder um die korrespondierenden Buchsen handelt. In Abhängigkeit davon, ob in dem jeweiligen Kontaktträger die Kontaktstifte oder die Buchsen angeordnet sind, wird das zugehörige Verbindungsteil auch als Stecker oder als Buchse bezeichnet. Nachfolgend wird, ohne daß die Erfindung darauf beschränkt sein soll, steht angenommen, daß der Kontaktträger des Steckverbinders die Buchsen aufweist, während die Kontaktstifte in dem Kontaktträger des zugehörigen Gegensteckverbinders angeordnet sind.

Bei derartigen Steckverbindungen ist es bekannt, den Steckverbinder und den Gegensteckverbinder dadurch miteinander zu verbinden, daß beispielsweise an dem Steckverbinder eine Überwurfmutter angeordnet ist, die auf das an der Außenhülse des Gegensteckverbinders ausgebildete Gewinde aufgeschraubt wird. Eine derartige Art der Verbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder setzt neben dem Vorhandensein einer Überwurfmutter voraus, daß die Außenhülse des Gegensteckverbinders ein Außengewinde aufweist, was mit einem zusätzlichen Fertigungsschritt verbunden ist.

Darüber hinaus gibt es erne Vielzahl von Anwendungsfällen, bei denen die Außenhülse des Gegensteckverbinders als Glattrohr ausgebildet ist, so daß hier das Aufschrauben einer Überwurfmutter nicht möglich ist. Neben elektrischen Steckverbindern, bei denen die mechanische Verbindung zu dem Gegensteck-

verbinder über eine Schraubverbindung erfolgt, sind daher auch Steckverbinder bekannt, bei denen die mechanische Verbindung mittels einer Schnappverbindung erzielt wird. Derartige Schnappverbindungen sind insbesondere dann einsetzbar, wenn Außenhülse des Gegensteckverbinders kein Gewinde aufweist. Der Gegensteckverbinder kann dabei beispielsweise durch einen Sensor, insbesondere durch einen Näherungsschalter, mit einem zylindrischen Gehäuse und einem Steckeranschluß gebildet werden.

Ein eingangs beschriebener elektrischer Steckverbinder ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster 91 03 441 bekannt. Bei dem bekannten elektrischen Steckverbinder erfolgt die Festlegung an dem Gegensteckverbinder dadurch, daß der Steckverbinder einen über die Außenhülse des Gegensteckverbinders aufschiebbaren ringförmigen Rastansatz aufweist, der mit einem an der Außenfläche der Außenhülse angeordneten Rastwulst zusammenwirkt. Zur Verriegelung des Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder ist ein zusätzliches Verriegelungsglied in Form eines den Rastansatz umschließenden Bandageringes vorgesehen, der sicherstellen soll, daß der Rastansatz sich nicht ungewollt aus seiner Verriegelungsstellung lösen kann. Hierzu wird der Bandageringe von der dem Anschlußkabel fernen Ende auf den Rastansatz axial aufgeschoben.

Problematisch bei dem bekannten elektrischen Steckverbinder ist jedoch, daß zum Aufschieben des Bandageringes auf den Rastansatz entweder eine relativ große Kraft erforderlich ist, oder der Rastansatz und der Bandagering aus einem relativ dehnbaren Material bestehen muß. Dies kann nun dazu führen, daß es entweder zu einer Beschädigung des Rastansatzes oder des Bandageringes beim Aufschieben des Bandageringes auf den Rastansatz kommt oder das aufgrund der Elastizität des Materials des Rastansatzes bzw. des Bandageringes keine ausreichende Dichtigkeit, insbesondere bei höheren Gebrauchstemperaturen, zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder gewährleistet werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen eingangs beschriebenen elektrischen Steckverbinder dahingehend zu verbessern, daß eine besonders sichere und dichte Verbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder gewährleistet ist, wobei es sich um eine möglichst einfache und schnelle herzustellende lösbare Verbindung handeln soll.

Diese Aufgabe ist bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinder dadurch gelöst, daß die Hülse des Griffkörpers an ihrer Außenumfangsfläche eine Verzahnung und das Verriegelungselement an seiner Innenumfangsfläche eine korrespondierende Gegenverzahnung aufweist und daß die Verzahnung und die Gegenverzahnung so ausgebildet sind, daß durch ein radiales Verdrehen des Verriegelungselements sich der Innendurchmesser der Hülse verringert. Dadurch, daß das Verriegelungselement als drehbarer Ring ausgebildet ist, ist eine einfache Betätigung des Verriegelungselements möglich, wozu es weder einer großen

&iacgr;&ogr; Kraft noch eines besonders flexiblen Materials für das Verriegelungselement oder die Hülse bedarf. Somit wird zum einen die Gefahr einer Beschädigung des Verriegelungselements bzw. der Hülse beim Betätigen des Verriegelungselements verringert, ist es zum anderen möglich, eine ausreichende Dichtigkeit zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder zu erzielen.

Sowohl für die Hülse des Griffkörpers als auch für das Verriegelungselement kann hierzu ein ausreichend fiexibeler aber dennoch auch bei hohen Temperaturen noch ausreichend formbeständiger Kunststoff, beispielsweise Polypropylen verwendet werden. Dabei können je nach den jeweiligen konkreten Anforderungen für die Hülse und das Verriegelungselement unterschiedliche Materialien verwendet werden. Insbesondere kann für die Hülse ein etwas flexibleres Material und für das Verriegelungselement ein etwas festeres Material verwendet werden, so daß durch die relative Formbeständigkeit des Verriegelungselements eine Materialausdehnung der Hülse aufgrund hoher Temperatur für die Verbindung zwischen der Hülse und der Außenhülse des Gegensteckverbinders keinen Einfluß hat.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des elektrischen Steckverbinders weisen die Verzahnung der Hülse und die Gegenverzahnung des Verriegelungselements jeweils mindestens eine keilförmige, sich in radialer Richtung erstreckende Erhebung auf. Beim Verdrehen des Verriegelungselements kommt es dann zu einer Anlage der Erhebung des Verriegelungselements an die Erhebung der Hülse und schließlich zu einer radial nach Innen wirkenden Kraft auf die Hülse durch das Verriegelungselement. Vorzugsweise haben dabei die Erhebung der Verzahnung und der Gegenverzahnung tangential kontinuierlich ansteigende Flächen, so daß beim Verdrehen des Verriegelungselements eine kontinuierliche

Verringerung des Innendurchmesser der Hülse erreicht wird. Hierdurch wird die Handhabung des Verriegelungselements weiter vereinfacht, wobei gleichzeitig die Möglichkeit geschaffen ist, die Verriegelung von Steckverbinder und Gegensteckverbinder bei Bedarf auch im Gebrauch noch weiter zu verstärken, d.h. den Innendruchmesser der Hülse zu verringern, beispielsweise darm, wenn es aufgrund hoher Umgebungstemperaturen zu einer Ausdehnung der Hülse des Griffkörpers gekommen ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Hülse des Griffkörpers und des Verriegelungselements ist somit die Möglichkeit geschaffen worden, die an sich bereits durch das Aufschieben der Hülse auf die korrespondierende Außenhülse bestehende Verbindung des elektrischen Steckverbinders mit dem Gegensteckverbinder auf einfache Art und Weise weiter zu verbessern, so daß sowohl ein ungewolltes Lösen des Steckverbinders vom Gegensteckverbinder verhindert wird, als auch eine deutlich höhere Dichtigkeit erzielt wird, so daß mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinder insbesondere die Anforderungen der Gehäuseschutzart IP 69 erfüllt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elekirischen Steckverbinders weist die Hülse an ihrem Außenumfang mindestens eine in axialer Richtung verlaufende Rippe und das Verriegelungselement mindestens eine an seinem Innenumfang verlaufende korrespondierende Nut auf. Hierdurch ist eine Verriegelung des Verriegelungselements relativ zu der Hülse des Griffkörpers möglich, so daß es auch bei auftretenden Vibrationen nicht zu einem Lösen der Klemmung zwischen der Hülse und dem Verriegelungselement kommen kann. Hierbei ist es selbstverständlich, daß die Anordnung der Nut und der Rippe auch vertauscht erfolgen kann, so daß die Nut an der Hülse und die Rippe an dem Verriegelungselement ausgebildet ist. Vorteilhafterweise sind dabei die Rippe bzw. die Nut unmittelbar vor dem Ende der Erhebung an der Hülse bzw. in dem Verriegelungselement angeordnet bzw. ausgebildet. Hierdurch ist eine Verriegelung von Hülse und Verriegelungselement in dem Punkt möglich, in dem eine maximale Verringerung des Innendurchmessers der Hülse gegeben ist, so daß das Verriegelungselement in der Position fixiert wird, in der die größte Dichtigkeit bzw. die größte Zugfestigkeit der Verbindung vom Steckverbinder zum Gegensteckverbinder gegeben ist.

Gemäß einer letzten vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinders, die hier noch kurz erwähnt werden soll, weist die Hülse an ihrer Außenumfangsfläche mindestens eine, vorzugsweise zwei, radial verlaufende Ringschultern auf, die als Anschlagfläche für das Verriegelungselement dienen. Dadurch ist eine genaue axiale Positionierung des Verriegelungselements auf der Hülse sichergestellt. Darüber hinaus kann durch die Ausbildung der Ringschulter an der Hülse zusammen mit einer entsprechenden Schulter an dem Verriegelungselement sichergestellt werden, daß es nicht zu einem unbeabsichtigten Lösen des Verriegelungselements von der Hülse kommen kann. Das Verriegelungselement kann somit auf dem elektrischen Steckverbinder vormontiert sein, ohne daß das Aufschieben der Hülse auf die korrespondierende Außenhülse des Gegensteckverbinders dadurch beeinträchtigt wird. Erst nachdem die eigentliche Verbindung zwischen dem elektrischen Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder hergestellt worden ist, erfolgt durch einfaches Verdrehen des Verriegelungselements die Verriegelung der Verbindung und die Realisierung der erforderlichen Dichtigkeit.

Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinder auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird sowohl auf die dem Schutzanspruch 1 nachgeordneten Schutzansprüche als auch auf die nachfolgende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen elektri-

sehen Steckverbinders in Seitenansicht,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den elektrischen Steckverbinder mit aufge

schobenen Verriegelungselement, im nicht verriegelten Zustand und

Fig. 3 einen Querschnitt durch den elektrischen Steckverbinder mit aufge

schobenen Verriegelungselement, im verriegelten Zustand.

Fig. 1 zeigt einen elektrischen Steckverbinder 1 zum Festlegen an einem hier nicht dargestellten Gegensteckverbinder, mit einem ein Anschlußkabel 2 umschließenden Griffkörper 3 und mit einem Kontaktträger 4. Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel des elektrischen Steckverbinders 1 weist der Kontaktträger 4 insgesamt vier Buchsen 5 auf, in die korrespondierende

Kontaktstifte des Gegensteckverbinders eingesteckt werden können, wodurch der elektrische Kontakt zwischen dem Steckverbinder 1 und dem Gegensteckverbinder hergestellt wird. Der elektrische Steckverbinder 1 weist darüber hinaus noch ein ringförmiges Verriegelungselement 6 auf, das auf einer Hülse 7 aufgesteckt ist, die an dem dem Anschlußkabel entfernten Ende des Griffkörpers ausgebildeten ist. Die Hülse 7 umschließt die Kontaktträger 4 mit radialem Abstand, so daß die Hülse 7 auf eine korrespondierende Außenhülse des Gegensteckverbinders aufschiebbar bzw. aufrastbar ist. Der Gegensteckverbinder kann beispielsweise durch einen Sensor, insbesondere durch einen Näherungsschalter,

&iacgr;&ogr; gebildet sein, so daß dann das zylindrische Gehäuse des Näherungsschalters die Außenhülse des Gegensteckverbinders darstellt.

Erfindungsgemäß sind nun das Verriegelungselement 6 und die Hülse 7 derart ausgebildet, daß das Verriegelungselement 6 drehbar auf der Hülse 7 angeordnet ist, und daß die Hülse 7 an ihrer Außenumfangsfläche eine Verzahnung und das Verriegelungselement 6 an seiner Innenumfangsfläche eine korrespondierende Gegenverzahnung aufweist. Die Verzahnung und die Gegenverzahnung wird dabei durch mehrere, keilförmige, in radialer Richtung sich erstreckende Erhebungen 8, 9 gebildet, die tangential kontinuierlich ansteigende Flächen 10, 11 aufweisen, so daß es beim Verdrehen des Verriegelungselements 6 zu einem Zusammenwirken der Flächen 10, 11 kommt, wodurch sich der Innendurchmesser der Hülse 7 verringert.

Erfindungsgemäß erfolgt somit die dichte Verbindung zwischen dem Steckverbinder 1 und dem korrespondierenden Gegensteckverbinder dadurch, daß zunächst die Hülse 7 auf die korrespondierende Außenhülse des Gegensteckverbinders aufgerastet wird. Dabei ist an der Innenumfangsfläche der Hülse 7 mindestens ein radial verlaufender Rastansatz ausgebildet, der mit einem korrespondierenden Rastwulst am Außenumfang der Außenhülse des Gegensteckverbinders derart zusammenwirkt, daß es zu einem Verrasten der Hülse 7 mit der Außenhülse und somit des Steckverbinders 1 mit dem Gegensteckverbinder kommt. Diese - an sich bekannte - Art der Verbindung von Steckverbinder 1 und Gegensteckverbinder weist jedoch das Problem auf, daß dadurch, daß die Hülse 7 aus einem ausreichend elastischen Material bestehen muß, damit sie über die Rastwulst am Außenumfang der Außenhülse aufgeschoben werden kann, nur eine unzureichende Dichtigkeit zwischen der Hülse 7 und der Außenhülse erreicht werden

kann. Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß insbesondere dann, wenn der elektrische Steckverbinder 1 bei relativ hohen Umgebungstemperaturen eingesetzt wird, sich das Material der Hülse 7 ausdehnt, wodurch es zu einem ungwollten Abrutschen der Hülse 7 von der Außenhülse des Gegensteckverbinders kommen kann.

Um zu einem die gewünschte hohe Dichtigkeit zu erreichen, zum anderen ein ungewolltes Lösen des Steckverbinders 1 von dem Gegensteckverbinder zu verhindern, wird nun erfindungsgemäß das Verriegelungselement 6 nach dem Aufrasten der Hülse 7 auf der Außenhülse des Gegensteckverbinders verdreht, wodurch es aufgrund der an der Hülse 7 ausgebildeten Verzahnung und der in dem Verriegelungselement 6 ausgebildeten Gegenverzahnung zu einer Verringerung des Innendurchmessers der Hülse kommt. Dadurch ist eine einfache und effektive Möglichkeit geschaffen worden, nach dem Aufschieben der Hülse 7 auf die Außenhülse die Verbindung der Hülse 7 des Steckverbinders 1 mit der Außenhülse des Gegensteckverbinders zu fixieren, und die gewünschte Dichtigkeit herzustellen.

Dadurch, daß die endgültige Fixierung der Hülse 7 mit der Außenhülse erst nach dem ersten Befestigungsschritt, d. h. nach dem Aufschieben der Hülse 7 auf die Außenhülse erfolgt, kann das Material der Hülse 7 so flexibel gewählt werden, daß ein Aufschieben der Hülse 7 auf die Außenhülse des Gegensteckverbinders ohne größere Kraftanstrengung und insbesondere ohne Beschädigung der Hülse 7 erfolgen kann. Erst in dem zweiten Schritt wird durch das Verdrehen des Verriegelungselements 6 der Innendurchmesser der Hülse 7 soweit verringert, daß zum einen die gewünschte Dichtigkeit zwischen der Hülse 7 und der Außenhülse des Gegensteckverbinders erreicht wird, zum anderen ein ungewolltes Abziehen der Hülse 7 von der Außenhülse nicht mehr möglich ist. Soll der elektrische Steckverbinder 1 - gewollt - von dem Gegensteckverbinder getrennt werden, so muß hierfür einfach nur das Verriegelungselement 6 zurückgedreht werden, wodurch sich aufgrund der Elastizität der Hülse 7 deren Innendurchmesser wieder geringfügig vergrößert, so daß die Hülse 7 nun von der Außenhülse des Gegensteckverbinders abgezogen werden kann.

Die zuvor im einzelnen beschriebene Verriegelung aufgrund der Verringerung des Innendurchmessers der Hülse 7 beim Verdrehen des Verriegelungselements

6 ist auch aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, in denen die Hülse 7 im offenen nicht verriegelten - Zustand (Fig. 2) und im geschlossenen - verriegelten - Zustand (Fig. 3) dargestellt ist. Durch die kontinuierlich ansteigenden Flächen 10, 11 der Erhebungen 8, 9 der Hülse 7 bzw. des Verriegelungselements 6 wird ein gleichmäßige Verringerung des Innendurchmessers der Hülse 7 beim Verdrehen des Vemegelungselements 6 erreicht. Hierdurch ist eine einfache Betätigung des Vemegelungselements 6 gewährleistet.

In Fig. 3 ist darüber hinaus noch erkennbar, daß die Hülse 7 an ihrer Außenumfangsfläche eine Ringschulter 12 aufweist, die als Anschlagfläche für das Verriegelungselement 6 dient. Darüber hinaus ist an dem dem Anschlußkabel 2 entfernten Ende der Hülse 7 eine weitere Ringschulter 13 ausgebildet, die ebenfalls als Anschlagfläche für das Verriegelungselement 6 dient, so daß die axiale Position des Vemegelungselements 6 durch die beiden Ringschultern 12, 13 festgelegt ist. Darüber hinaus verhindern die beiden Ringschultern 12, 13 auch ein ungewolltes Lösen des Verriegelungselements 6 von der Hülse 7.

Claims

1. Elektrischer Steckverbinder zum Festlegen an einem Gegensteckverbinder, mit einem ein Anschlußkabel (2) umschließenden Griffkörper (3), mit einem Kontaktträger (4) und mit einem ringförmigen Verriegelungselement (6), wobei sich das dem Anschlußkabel (2) entfernte Ende des Griffkörpers (3) in eine den Kontaktträger (4) mit radialem Abstand umschließende Hülse (7) erstreckt, die auf eine korrespondierende Außenhülse des Gegensteckverbinders aufschiebbar ist und wobei das Verriegelungselement (6) auf die Hülse (7) des Griffkörpers (3) aufschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) des Griffkörpers (3) an ihrer Außenumfangsfläche eine Verzahnung und das Verriegelungselement (6) an seiner Innenumfangsfläche eine korrespondierende Gegenverzahnung aufweist und daß die Verzahnung und die Gegenverzahnung so ausgebildet sind, daß durch ein radiales Verdrehen des Verriegelungselements (6) sich der Innendurchmesser der Hülse (7) verringert.

2. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung der Hülse (7) und die Gegenverzahnung des Verriegelungselements (6) jeweils mindestens eine keilförmige, in radialer Richtung erstreckende Erhebung (8, 9) aufweisen.

3. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung (8) der Verzahnung und die Erhebung (9) der Gegenverzahnung tangential kontinuierlich ansteigende Flächen (10, 11) aufweisen.

4. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) und das Verriegelungselement (6) jeweils mehrere, insbesondere mindestens vier, gleichmäßig über dem Umfang verteilt angeordnete Erhebungen (8, 9) aufweisen.

5. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) an ihrem Außenumfang mindestens eine in axialer Richtung verlaufende Rippe und das Verriegelungselement (6) an seinem Innenumfang mindestens eine korrespondierende Nut aufweist.

6. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) an ihrem Außenumfang mindestens eine in axialer Richtung verlaufende Nut und das Verriegelungselement (6) an seinem Innenumfang mindestens eine korrespondierende Rippe aufweist.

7. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe bzw. die Nut unmittelbar vor dem Ende der Erhebungen (8, 9) angeordnet bzw. ausgebildet ist.

8. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) an ihrer Außenumfangsfläche mindestens eine, vorzugsweise zwei, radial verlaufende Ringschultern (12, 13) aufweist, die als Anschlagfläche für das Verriegelungselement (6) dienen.

9. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) an ihrer Innenumfangsfläche mindestens einen radial verlaufenden Rastansatz aufweist, der mit einem korrespondierenden Rastwulst am Außenumfang der Außenhülse des Gegensteckverbinders zusammenwirkt.