DE2644088C3 - Elektrischer Verbinder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Verbinder mit einem einen länglichen Kontaktkörper enthaltenden weiblichen Kontakt, um dessen Längsachse herum und radial im Abstand von ihr eine Vielzahl elektrisch leitender Tulpensegmente angeordnet sind, die jeweils an einem Ende elektrisch leitend mit dem länglichen Kontaktkörper verbunden sind und zusammen mit der Stirnseite des Kontaktkörpers eine Buchse zum Aufnehmen eines zu einem männlichen Kontakt gehörenden, länglichen, elektrisch leitenden Steckerkontakts bilden, wobei eine Einrichtung eine radial nach innen gegen die Längsachse des Kontakts gerichtete Federbelastung auf die Tulpensegmente ausübt, die an ihren, dem Kontaktkörper abgewandten Enden jeweils einen nockenförmigen Vorsprung aufweisen.

Derartige Verbinder sind bereits bekannt geworden.

Der längliche Kontaktkörper hat bei einem dieser Verbinder eine gewölbte Außenfläche, an der die in axialer Richtung des Kontaktkörpers geradlinig verlaufenden Innenflächen der Tulpensegmente anliegen. Die nockenförmigen Vorsprünge der Tulpensegmente werden gegen die zylindrische Außenfläche des Steckerkontakts gedrückt (DE-PS 5 47 182). Die Berührungsstellen zwischen dem länglichen Kontaktkörper und den Tulpensegmenten sowie zwischen diesen und dem

ίο Steckerkontakt erstrecken sich längs Kreislinien. Wenn die Längsachsen des Kontaktkörpers und des Steckerkontakts radial gegeneinander versetzt oder unter einem von 180° verschiedenen Winkel gegeneinander geneigt sind, ändern sich die Lagen der Kreislinien auf

'■> den Nocken der Tulpensegmente und den gewölbten Außenflächen des Kontaktkörpers. Mit dieser Anordnung wird daher auch dann eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt, wenn die Längsachsen des Kontaktkörpers und des Steckkontakts nicht längs einer

2<> gemeinsamen Geraden verlaufen, wobei der Strom über die Tulpensegmente fließt

Bei einem anderen elektrischen Verbinder mit den eingangs erwähnten Merkmalen befindet sich zwischen dem länglichen Kontaktkörper und dem Steckerkontakt

2^r> eine Abstandsscheibe, die als Halterung der Tulpensegmente dient und denen radiale Bewegung nach innen begrenzt Die Angriffsfläche für die Tulpensegmente am Steckerkontakt ist zylinderförmig (US-PS 22 65 006). Der Strom wird bei diesem Verbinder durch die

i" Tulpensegmente vom Steckerkontakt zum Kontaktkörper übertragen.

Ein weiterer bekannter Verbinder, der die eingangs erwähnten Merkmale aufweist, enthält einen hohlzylindrischen Steckerkontakt, dessen Ende sich schneiden-

i^r> förmig verjüngt. Mit dem schneidenförmigen Ende werden die unter Federvorspannung stehenden Tulpensegmente auseinandergedrückt. Der Steckerkontakt hat eine glatte zylindrische Außenfläche, gegen die sich die Tulpensegmente anlehnen. Die Enden des Steckerkontakts und des länglichen Kontaktkörpers stehen sich in einem bestimmten Abstand gegenüber. Die Stromleitung zwischen dem Steckerkontakt und dem länglichen Kontaktkörper erfolgt nur über die Tulpensegmente, die beide Teile verbinden (US-PS 38 13 638).

4^r> Schließlich ist ein elektrischer Verbinder bekannt, der zwei Steckerteile mit kugelförmig gewölbten Enden aufweist, die in eine Buchse mit unter Federvorspannung stehenden Lamellen eingefügt werden. Die Federn und Lamellen üben auf die Steckerteile Radialkräfte aus

w (FR-PS 7 71 696).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steckverbinder der eingangs erläuterten Gattung derart weiterzuentwickeln, daß für den Stromübergang vom Steckerkontakt zum länglichen Kontaktteil zwei von-

■j^ri einander unabhängige Wege mit niedrigen Kontaktübergangswiderständen verfügbar sind, wobei diese Wege beim Herstellen oder Auftrennen der Verbindung zu verschiedenen Zeiten freigegeben oder unterbrochen werden.

μ· Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stirnseite des länglichen Kontaktkörpers als Stoßkontaktfläche ausgebildet ist, gegen die eine stirnseitige StoDkontaktfläche des Steckerkontakts durch eine Axialkraft andrückbar ist, die durch Anliegen

h' der nockenförmigen Vorsprünge der Tulpensegmente an korrespondierenden, in Richtung des der Stoßkontaktfläche abgewandten Endes des Steckerkontakts sich verjüngenden Steckerkontaktnockenflächen erzeugbar

ist Der Strom kann bei dieser Anordnung vom Steckerkontakt einerseits unmittelbar und andererseits über die Tulpensegmente zum länglichen Kontaktkörper übertreten. Die Stoßkontaktflächen des Steckerkontakts und des länglichen Kontaktkörpers werden unter dem Einfluß einer Axialkraft gegeneinander gedrückt Bei beiden parallelen Stromwegen treten aufgrund von Anpreßkräften zwischen den jeweiligen Kontaktteilen niedrige Übergangswiderstände auf. Sowohl diene niedrigen Übergangswiderstände als auch die parallelen Strornwege ermöglichen den Aufbau von elektrischen Verbindern, die bei kleinen äußeren Abmessungen hohe Siröme übertragen können.

Der Stromweg über die Tulpensegmente wird beim Herstellen einer Elektrischen Verbindung vor dem Stromweg über der» Steckerkontakt und den länglichen Kontaktkörper freigegeben und beim Lösen der Verbindung zuletzt Unterbrochen. Beim Auftrennen der Verbindung zwischen Steckerkontakt und länglichem Kontaktkörper übernehmen die Tulpensegmente den Strom, so daß Funken- oder Lichtbogenentladungen an der Stoßkontaktfläche weitgehend ausgeschaltet werden. Daher kann der Verbinder unter Last häufiger aufgetrennt werden, wobei zumindest ein Stromweg von Lichtbogenentladungen unbeeinflußt seinen niederohmigen Übergangswiderstand beibehält.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der- nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht und Teilschnitt eines elektrischen Tnlpen-Stoßanlage-Verbinders mit einem männlichen Teil (Stecker) und einem weiblichen Teil (Buchse) in elektrisch leitender Verbindung,

Fig.2 eine Stirnansicht einer Buchse mit umgebenden Tulpensegmenten und einer Spiralringbandfeder,

F i g. 3 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht einer Buchse und eines Teils eines mechanisch darin durch Deformation mittels einer Klemmschraube und einer gegenüberliegenden Versenkung befestigten Kabels,

Fig.4 eine vergrößerte Ansicht einer Steckverbindung, in der die unterbrochenen Linien die Lage des Steckers bei maximal nach außen gedrückter federbelasteter Tulpensegmente darstellen und

Fig.5 eine ähnliche Ansicht wie in Fig.4, in der der Stecker vollständig in die durch den weiblichen Kontakt und die federbelasteten Tulpensegmente gebildeten Buchse eingeführt ist.

In Fig. 1 ist ein entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgebildeter Kuppen-Tulpen-Verbinder 10 dargestellt. Aus Darstellungszwecken ist der Verbinder 10 als zweipoliger Verbinder dargestellt. Jedoch kann der Kuppen-Tulpen-Verbinder gemäß der Erfindung auch als ein- oder mehrpoliger Verbinder ausgebildet sein.

Der Tulpen-Stoßanlage-Verbinder K) weist ein weibliches Teil (Buchse) 12 und ein männliches Teil (Stecker) 14 auf. Die Buchse 12 enthält einen sich längs erstreckenden, elektrisch leitenden Buchsenkontakt 16, der in Fig.3 in vergrößerten- Maßstab dargestellt ist. Dieser Buchsenkontakt 16 weist einen sich längs erstreckenden Kabelaufnahmeteil 18, eine das Kabel deformierbare Klemmschraube 20 und eine entsprechende, der Schraube gegenüberliegende, das deformierte Kabel aufnehmende Vertiefung 22 auf. Wenn die Drähte des elektrischen Kabels 24 in den Kabelaufnahmeteil 18 des Buchsenkontaktes entsprechend der Darstellung in Fig.3 eingeführt sind, kann die Klemmschraube zum mechanischen Deformieren der Kabeldrähte in die Vertiefung 22 hinein angezogen werden. Diese Anordnung steL't eine mechanische Einrichtung zum Halten des Kabels innerhalb des Buchsenkontaktes dar, wobei zugleich eine Verbindung sehr geringen elektrischen Widerstandes zwischen dem Kabel und dem Kontakt hergestellt wird.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform

κι endet das vordere Ende des Buchsenkontaktes 16 in einer Spule 26, die eine konkave Ringnut 28 und eine nach innen gerichtete konische Anlagefläche 30 aufweist Entsprechend F i g. 1 und 2 sind radial im Abstand von der Längsachse des Buchsenkontaktes 16

1■> um diese herum mehrere elektrisch leitende Tulpenkontakte oder -segmente angeordnet Unter dem Ausdruck »Längsachse« ist hier sowohl die Achse selbst als auch die Erstreckung derselben in Vorwärtsrichtung, d. h. in Richtung auf den Stecker 14 zu verstehen.

M Unter Betrachtung der vergrößerten Ansichten der F i g. 4 und 5 in Verbindung mit den F i g. 1 und 2 haben die elektrisch leitenden Tulpenkontakte oder -segmente 32 im Längsschnitt gesehen im wesentlichen eine S-förmige Gestaltung. Ein Ende 32a eines jeden

_>■-, Tulpensegmentes 32 ist in der Spulennut 28 angeordnet und wird darin durch eine Spiralringbandfeder 34 gehalten. Das andere Ende 32i> ist radial nach innen durch eine Spiralringbandfeder 36 federbelastet. Die Tulpensegmente 38 und die Kontaktanlagefläche 30

in bilden zusammen eine Aufnahmebuchse 38 für den Steckerstift des elektrischen Verbinders.

Entsprechend der Darstellung in F i g. 1,4 und 5 weist der Stecker (männliches Verbinderteil) einen sich längs erstreckenden, elektrisch leitenden Stiftkontakt 40 auf,

r> der in die Aufnahmebuchse 38 des weiblichen Teils des elektrischen Verbinders eingeführt werden kann. Das vordere Ende des Stiftkontaktes 40 hat einen kegelstumpfförmigen Teil 42 und eine nach hinten abfallende Ringfläche 44 mit reduziertem Durchmesser. Aus F i g. 5

w ist ersichtlich, daß das gekrümmte distale Ende 32b des Tulpensegmentes 32 an der nach hinten abfallenden Schulter 44 des Steckkontaktstiftes 40 anliegt. Da die Tulpensegmente 32 radial nach innen durch die Ringbandfeder 36 federbelastet sind, wirken das distale

4^r) Ende jeden Tulpensegmentes 32 als Nocken auf der als Nockenbahn wirkenden Ringfläche 44. So überträgt die radial nach innen gerichtete Kraft des federbelasteten Tulpensegmentes 32 eine axiale Kraft, welche die Kuppenkontaktfläche 46 des Steckers 40 in elektrischen

w Kontakt mit der Anlagefläche 30 des weiblichen Kontaktes (Buchse) bringt. Durch die konische Gestaltung der Anlagefläche 30 der Buchse ergibt sich als Kontakt zwischen den beiden Flächen 30 und 46 ein Ringkontakt. Der Ringkontakt kommt kühler und mit

Vi geringerem Spannungsabfall zustande als der Punktkontakt zwischen zwei flachen Anlageflächen.

Obwohl die bevorzugte Ausführungsform eine konische weibliche Kontaktfläche und eine kegelstumpfförmige Gestaltung des männlichen Kontaktes

bü verwendet, ist die Erfindung bei Verwendung einer Kombination von Tulpen- und Kuppenkontakten nicht darauf beschränkt. So können die Anlagekontakte, Buchse und Stecker, neben der dargestellten konischen Fläche und dem Kegelstumpf eine Vielzahl von

bs Gestaltungen haben. Zum Beispiel kann die Kontaktfläche des Steckerkontaktes die Form einer abgestumpften Kugel annehmen, indem die Kontinuität des Ringkontaktes für den Fall der koaxialen Fehlausrich-

tung von Buchse und Stecker aufrechterhalten werden kann Umgekehrt kann die weibliche Kontaktfläche 30 eine kugelförmige Gestalt haben, während der Stecker kegelstumpfförmig verbleibt. Andere weibliche und männliche Anlagekontaktflächengestaltungen mit zwei 5 ebenen Flächen können beim Kuppen-Tulpen-Verbinder der vorliegenden Erfindung als axiale Anlagekontakte verwendet werden.

Die Tulpensegmente schalten den Hauptanlagekontakt zwischen dem Steckerkontakt 40 und der ι ο Buchsenkontaktfläche parallel und erhöhen dabei die Strombelastbarkeit des Verbinders. Zusätzlich schaffen die Tulpensegmente eine Verbinde-zuerst-Verbindung (make-first-connection) und eine Löse-zuletzt-Verbindung (break-last-cor.nection). Da diese Tulpensegmente \ leicht ersetzt werden können, wirken sie wirkungsvoll als lichtbogen-zerstörbares Element im Verbinder.

Die vorstehende Beschreibung bezog sich auf die Gestaltung und elektrische Funktionsweise der Grundelemente des Tulpen-Stoßanlage-Verbinders der vorliegenden Erfindung. Diese Grundelemente können in Verbindung mit verschiedenen Isolationsmaterialien einschließlich Luft als isolierendes Medium verwendet werden. In der bevorzugten Ausführungsform der in F i g. 1 dargestellten Erfindung sind die Grundelemente 2^r< in geeignete Schutzgehäuse eingebaut, um einen explosionssicheren Verbinder zu schaffen.

Entsprechend der Darstellung in F i g. 1 sind die Buchse 16, die Tulpensegmente 32 und die Ringbandfedern 34 und 36 in einem mit einem Gewinde versehenen so Metallgehäuse 48 angeordnet und werden von diesem lösbar gehalten. Die Grundelemente werden durch einen Hauptaufnahmeisolator 50 und eine isolierende Haltescheibe 52 gehalten und isoliert. Eine mit Gewinde versehene Metallhülse 54 ist zur Halterung einer drehbaren Buchse 56 auf das Verbindergehäuse 48 geschraubt. Die Buchse 56 ist andererseits zur Aufnahme einer Dichtmutter mit einem Gewinde versehen. Hinsichtlich einer Kabelisolierung 60 ist durch einen Schlauch 62, eine zusammendrückbare Dichtscheibe 64 und einen Puffer 66 eine staubsichere Dichtung vorgesehen.

Im männlichen Teil des elektrischen Verbinders wird eine ähnliche Konstruktion verwendet. Der Stiftkontakt 40 ist lösbar in einem Metallgehäuse 68 angeordnet. Der Stiftkontakt wird durch einen korrespondierender Stiftkontaktisolator 70 und eine isolierende Haltescheibe 72 im Gehäuse 68 gehalten. Auf das Gehäuse 68 ist eine Muffe 74 geschraubt, die zur Aufnahme einer Dichtmutter mit einem Gewinde versehen ist. Die staubsichere Dichtung wird hinsichtlich der Kabelisolierung 78 durch einen Schlauch 80, eine Dichtmanschette 82, eine Dichtung 84 und eine Stoßbuchse 86 erhalten.

Das weibliche (Buchsen-) und männliche (Stecker-) Gehäuse 48 bzw. 74 werden mittels einer drehbarer Schraubkupplung 88 (Fig. 1) zusammengehalten. Das Buchsengehäuse 48 ist vorzugsweise mit öffnungen 90 versehen, durch die der Bügel eines Hängeschlosses 92 eingeführt werden kann. Mit der in unterbrochenen Linien in F i g. 1 dargestellten Position des Hängeschlosses kann der Kupplungsring 88 nicht bewegt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Verbinder mit einem einen länglichen Kontaktkörper enthaltenden weiblichen Kontakt, um dessen Längsachse herum und radial im Abstand von ihr eine Vielzahl elektrisch leitender Tulpensegmente angeordnet sind, die jeweils an einem Ende elektrisch leitend mit dem länglichen Kontaktkörper verbunden sind und zusammen mit der Stirnseite des Kontaktkörpers eine Buchse zum Aufnehmen eines zu einem männlichen Kontakt gehörenden, länglichen, elektrisch leitenden Steckerkontakts bilden, wobei eine Einrichtung eine radial nach innen gegen die Längsachse des Kontakts gerichtete Federbelastung auf die Tulpensegmente ausübt, die an ihren, dem Kontaktkörper abgewandten Enden jeweils einen nockenförmigen Vorsprung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite des länglichen Kontaktkörpers (16) als Stoßkontaktfläche (30) ausgebildet ist, gegen die eine stirnseitige Stoßkontaktfläche (46) des Steckerkontakts (40) durch eine Axialkraft andrückbar ist, die durch Anliegen der nockenförmigen Vorsprünge (32b) der Tulpensegmente (32) an korrespondierenden, in Richtung des der Stoßkontaktfläche (46) abgewandten Endes des Steckerkontakts (40) sich verjüngenden Steckerkontaktnockenflächen (44) erzeugbar ist.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßkontaktfläche (30) des länglichen Kontaktkörpers (16) eine nach innen gerichtete, konische Gestalt hat, gegen die die Stoßkontaktfläche (46) des Steckerkontakts (40) unter Bildung einer Ringkontaktfläche andrückbar ist.

3. Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckerkontakt (40) eine kegelstumpfförmige Stoßkontaktfläche (42) aufweist.

4. Verbinder nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der männliche Kontakt (14) und der weibliche Kontakt (16) je ein Kabelaufnahmeteil (18), eine zur radialen Erstreckung in das Kabelaufnahmeteil (18) im entsprechenden Kontakt schraubbar angeordnete Klemmschraubenanordnung (20) und eine dieser gegenüberliegende Vertiefung als Kontaktbereich aufweisen.