DE69904100T2

DE69904100T2 - Elektrische Sicherheits-Steckverbindung in hermaphroditischer bzw. Zwitterausführung

Info

Publication number: DE69904100T2
Application number: DE69904100T
Authority: DE
Inventors: Rodrigue Cortiguera; Franck Meslet; Patrick Pennaneac'h
Original assignee: Carrier Kheops Bac SA
Current assignee: Carrier Kheops Bac SA
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2003-07-17
Anticipated expiration: 2019-04-09
Also published as: DE69904100D1; US6109938A; FR2777391A1; ES2188104T3; EP0949723A1; FR2777391B1; EP0949723B1

Description

Die Erfindung betrifft eine hermaphroditische bzw. Zwitter- Sicherheitssteckverbindung mit Verschluß durch Kontaktabdeckung und insbesondere zum Zweck der Leistungsübertragung. Sie betrifft insbesondere eine elektrische Sicherheits- Steckverbindung in hermaphroditischer bzw. Zwitterausführung, insbesondere für die Leistungsübertragung, bestehend aus zwei im Betriebszustand miteinander verbundenen identischen Steckverbindungsteilen, wobei jeweils jeder Teil der Steckverbindung wenigstens einen in der Medianebene der Steckverbindung angeordneten elektrischen Kontakt sowie eine Kontakt-Verschlußklappe umfaßt, welche den Kontakt gegen jede Eindringgefahr schützt und die sich beim Zusammenstecken bzw. Kuppeln der Steckverbindungsteile öffnet.
Es ist bekannt, daß eine elektrische Steckverbindung in hermaphroditischer bzw. Zwitterausbildung aus zwei streng identischen Steckverbindungsteilen besteht, einem beweglichen Steckerteil und einem Sockel-/Dosenteil. Infolge der Gleichheit von Sockel und Steckerteil begrenzt eine derartige Steckverbindung somit die Zahl der auf Lager zu haltenden Steckverbindungsteile und schützt die entsprechenden auf- bzw. übereinander angeordneten Stöpsel- bzw. Deckelteile vor einer Verunreinigungs- bzw. Verschmutzungsgefahr. Außerdem setzt eine Leistungsübertragung bei einer Spannung von mehr als 48 Volt eine Sicherheitsabdeckung der Kontakte voraus.
Aus FR 2 703 844 ist eine elektrische Last-Steckverbindung bekannt, welche aus einem Steckerteil und einem Sockelteil besteht, wobei der Sockel eine drehbare Klappe aufweist, welche die Kontakte im Lastzustand abdeckt. Indessen besteht diese Steckverbindung aus einem Steckerteil und einem Dosenteil, die voneinander verschieden sind, und weist nicht die Zwittereigenschaft auf. Das gleiche gilt für das Dokument EP-A-0 665 454, welches eine elektrische Sicherheits-Steckverbindung, insbesondere für Leistungsübertragung, beschreibt, die aus zwei im Betriebszustand miteinander verbundenen Steckverbindungsteilen besteht, wobei jeder Teil der Steckverbindung wenigstens einen in der Medianebene der Steckverbindung angeordneten elektrischen Kontakt sowie eine Kontakt-Verschlußklappe aufweist, welche den Kontakt gegen jede Eindringgefahr schützt und sich beim Zusammenstecken bzw. Kuppeln der Steckverbindungsteile öffnet.
Des weiteren ist aus DE 28 06 496 A eine elektrische Steckverbindung in hermaphroditischer bzw. Zwitterausführung, jedoch ohne Verschlußklappe für die Kontakte bekannt.
Gemäß der Erfindung wird eine elektrische hermaphroditische bzw. Zwitter-Sicherheitssteckverbindung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
Den zusammengesteckten bzw. gekuppelten Zustand erhält man durch einander entgegengesetzte Anordnung der Steckverbindungsteile, mit einem gegenseitigen Winkel von 1800.
Die Verschlußklappe ist vor dem genannten Kontakt drehbar angeordnet, und sie ist so ausgebildet und wird in geeigneter Weise so gedreht, daß sie in der Außer-Betrieb-Stellung den Zugang zu dem Kontakt verschließt und ihn beim Zusammenstecken bzw. Kuppeln zugänglich macht; und obwohl sie in positiver Weise, beispielsweise mittels einer Nockenbahn, aus der geschlossenen Stellung im Außer-Betrieb-Zustand in die geöffnete Stellung im zusammengesteckten bzw. gekuppelten Zustand überführt werden kann, ist sie vorzugsweise elastisch in die Schließstellung vorgespannt und wird beim Zusammenstecken bzw. Kuppeln in den Öffnungszustand gesteuert, und zwar durch Eingriff mit einem überstehenden Teil am Gehäusekörper des anderen Steckverbindungsteils.
Der Kontakt ist vorzugsweise ein beweglich gelagerter und axial nach vorne vorgespannter Endkontakt, und ebenso kann die Verschlußklappe axial beweglich angeordnet und nach vorne vorgespannt sein, derart daß beim Zusammenstecken bzw. Kuppeln nach Öffnen der Verschlußklappe diese vermittels des anderen Steckverbindungsteils nach hinten gezogen wird, um die Kontaktgabe unter Anpreßdruck der genannten gegenüberstehenden Kontakte der Steckverbindungsteile zu gestatten.
Vorzugsweise ist die Verschlußklappe dreh- und axial beweglich in einem beweglichen Block angeordnet, der seinerseits axial verschieblich in dem Gehäuse gelagert ist und nach vorne vorgespannt ist. Selbstverständlich ist der axiale Hub des beweglichen Blocks oder der Verschlußklappe größer als der des Kontakts (d. h. der Verschiebung bzw. Versetzung der hinteren Stellung des Kontakts relativ bezüglich dem Block und/oder der Verschlußklappe).
Des weiteren weist der Gehäusekörper der Steckverbindung eine Führungsbahn auf, beispielsweise mit Nocken bzw. Vorsprüngen und damit zusammenwirkenden komplementären Nuten, zur gegenseitigen Führung der Steckverbindungsteile beim Zusammenstecken bzw. Kuppeln und bei der Trennung der Steckverbindungsteile, wobei der zusammengesteckte bzw. gekuppelte Zustand in seiner Stellung durch eine manuell lösbare Hakenvorrichtung verriegelbar ist; und die Führungsbahn leitet das Auseinanderziehen der Steckverbindungsteile bei der Trennung ein, um jegliche elektrische Bogenbildung bei der Unterbrechung des Kontakts zu begrenzen.
Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels erläutert, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen; in diesen zeigen:
Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine elektrische Steckverbindung gemäß der Erfindung in hermaphroditischer bzw. Zwitterausführung,
Fig. 2 in auseinandergezogener Darstellung eines der Steckverbindungsteile,
Fig. 3 in Vorderansicht eines der Steckverbindungsteile,
Figg. 4 und 5 Vorderansichten der Steckverbindung im Inneren des beweglichen Blocks, mit der Verschlußklappe in Schließstellung bzw. in Öffnungsstellung,
Fig. 6 ein Steckverbindungsteil in Seitenschnittansicht im Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 3,
Fig. 7 eine hierzu analoge Ansicht im zusammengesteckten bzw. gekuppelten Zustand der Steckverbindung,
Fig. 8 ein Steckverbindungsteil in zwei nebeneinanderliegenden Halbschnittansichten im Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 3, und zwar in auseinandergezogener/getrennter Stellung bzw. in zusammengesteckter/gekuppelter Stellung, und
Fig. 9 ein Steckverbindungsteil in zwei nebeneinanderliegenden Halbschnittansichten im Schnitt längs der Linie C-C in Fig. 3, und zwar in auseinandergezogener/getrennter Stellung bzw. in zusammengesteckter/gekuppelter Stellung.
Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht der elektrische hermaphroditische bzw. Zwitter-Steckverbinder gemäß der Erfindung aus zwei identischen Steckverbindungsteilen 1 und 1, die jeweils bestimmungsgemäß entgegengesetzt zueinander mit ihrem Vorderteil in- oder aneinandergesteckt werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß sämtliche Bezugsziffern des Steckverbindungsteils 1' das Zeichen 'gestrichen' tragen werden und in dieser Form verwendet werden, selbst wenn sie nicht alle in den Zeichnungen wiedergegeben sind.
Eines der Teile kann beweglich sein und das Steckerteil der Steckverbindung bilden, während das andere den Sockel- bzw. Dosenteil bildet.
Die Steckverbindung erfolgt gemäß einer ersten transversalen Bewegung gefolgt von einer zweiten axialen Bewegung (gemäß den Pfeilen); die seitlichen Nocken bzw. Vorsprünge 3 an der vorderen Gehäusewandung 5 eines der beiden Steckverbindungsteile 1' gelangen dabei in Eingriff in L-förmige komplementäre Nuten 7' des anderen Steckverbindungsteils 1', und entsprechend für die Nocken bzw. Vorsprünge 3' in den Nuten 7. Die Verriegelung der Steckverbindung ergibt sich am Ende des Zusammensteckvorgangs mit Hilfe von zwei äußeren entgegengesetzten Haken 9 und 9', wobei die Nase 10, 10' an einem der Teile in Eingriff mit einem entsprechenden komplementären vorspringenden Teil 11', 11 des anderen gelangt (vgl. Fig. 7).
Wie in Fig. 2 veranschaulicht, weist jedes Teil der Steckverbindung einen im wesentlichen parallelepipedischen rechteckigen Gehäusekörper 13 auf, der mit einem Vorderschurz 5, einem beweglichen Vorderblock 15, einem seitlichen Hakenteil 9, inneren Kontaktstiften 17 und einem mit den elektrischen Leiterkabeln 21 verbundenen hinteren Schutzkappenteil 19 versehen ist.
Der Vorderschurz 5 erstreckt sich auf einer Seite des Gehäusekörpers 13, nämlich auf der Seite mit größerer Breite; er ist mit einem U-förmigen Querschnitt ausgebildet und umfaßt an seinem vorderen Ende den seitlichen Haken bzw. Riegel 9 sowie zwei seitliche, an den Seitenflächen befestigte Nocken bzw. Vorsprünge 3 zur Führung beim Zusammensteckvorgang.
Der bewegliche Block 15 ist axial gleitbar in einer entsprechenden komplementären vorderen Ausnehmung 23 des Gehäusekörpers gelagert und wird mittels vier Federn 25, die jeweils in einer hinteren Eckenbuchse bzw. -hülse 27 des Blocks angeordnet sind, nach vorne vorgespannt.
Der seitliche Haken bzw. Riegel 9 ist an der oberen Wandung des Schurzes schwenkbar gelagert und mit seinem hinteren Druckbetätigungsteil 29 nach oben vorgespannt, im Sinne des Eingriffs mit dem anderen Teil der Steckverbindung.
Die Kontaktstifte 17, drei an der Zahl, sind gleichfalls axial gleitbar in dem Gehäusekorpus 13 gelagert und durchsetzen dieses sowie den beweglichen Block 15 durch geeignet ausgerichtete Bohröffnungen 31; die Kontaktstifte sind mittels Schraubfedern 33 nach vorne vorgespannt; die Schraubfedern stützen sich in entsprechenden komplementären Buchsen 35 hinter einer Bodenplatte des Gehäuses sowie an einem Median-Bund 37 des Kontaktstifts 17 ab. Die Kontaktstifte 17 sind in einer Längsmedianebene P angeordnet.
Der hintere Schutzkappenteil 19 trägt Blechbuchsen mit Drahtfestklemmschrauben 39, hinter welchen die Leiterkabel 21 befestigt sind. Die Buchsen 39 weisen in ihrer vorderen Hülse Innenschächte 41 auf, welche mit elektrischer Kontaktgebung die elektrischen Kontaktstifte 17 aufnehmen, die im Inneren mit ihrem hinteren Teil (vgl. Figg. 6, 7) gleitend gelagert sind.
Des weiteren sei darauf hingewiesen, daß eine mittels einer Klemmvorrichtung 45 (vgl. auch Fig. 3) fixierte biegsame Umfangsdichtung 43 auf dem vorderen Teil des Gehäuses angeordnet ist, und zwar auf dem Niveau des beweglichen Blocks. Diese auf dem oberen Rand der vorderen Ausnehmung 23 des Gehäuses angeordnete Dichtung 43 ist zur dichten Anlage (Fig. 7) an der entsprechenden Dichtung 43' des anderen Teils der Steckverbindung im zusammengesetzten Zustand bestimmt.
Die Vorderseite des beweglichen Blocks ist in Fig. 3 gut sichtbar. Dieser mobile Block 15 umfaßt drei Löcher 31 zum Durchtritt der Kontaktstifte 17 in der Kupplungs- bzw. zusammengesteckten Stellung, des weiteren einen oberen vorderen Haken 47 sowie eine untere Ausnehmung 49 in Vertikalausrichtung mit dem Haken 47. Der Haken 47 eines beweglichen Blocks 15 eines Steckverbindungsteils 1 ist dazu bestimmt, beim Kupplungs- bzw. Zusammensteckvorgang (und zwar im Verlauf der ersten transversalen Bewegung) in die entsprechende Ausnehmung 49' des beweglichen Blocks 15' des anderen Steckverbindungsteils 1' einzudringen. Hierdurch bewirkt er die Öffnung (Fig. 5) einer Verschlußklappe 51 für die Kontaktstifte, die im Inneren des beweglichen Blocks axial drehbar angeordnet und mittels einer Spiralfeder 53 (in Fig. 6 sichtbar) in Schließstellung vorgespannt ist.
Nunmehr wird die Funktions- und Arbeitsweise der Steckverbindung beschrieben. Es geht darum, die beiden Steckverbindungsteile 1 und 1' einander gegenüber anzuordnen, wobei sie um 180º gegeneinander verdreht sind, die beiden seitlichen Nocken bzw. Vorsprünge 3 und 3' der gegenüberstehenden Schurze 5 und 5' in die Führungsnuten 7' bzw. 7 des Gehäusekörpers einzuführen, die erste Querbewegung zum transversalen Kuppeln bzw. Zusammenstecken durchzuführen, wobei die Verschlußklappe 51 sich öffnet, sodann durch manuellen Druck die zweite axiale Kupplungs- bzw. Zusammensteckbewegung durchzuführen, an deren Ende die Kontaktstifte 17 und 17' stumpf aneinanderstoßend in elektrische Verbindung gebracht werden.
Bei dieser zweiten Bewegung gelangen die beweglichen Blöcke 15, 15' gegeneinander und laufen (Fig. 9, untere Halbfigur) unter dem Druck des Zusammensteckens im Inneren des Gehäuses zurück bis zum Zeitpunkt, wo die Kontaktstifte 17, 17' ihrerseits in Kontakt gelangen (Figg. 7, 8). Der axiale Kupplungsvorgang wird leicht verlängert, bis zur Erzielung eines Drucks der Kontaktstifte gegeneinander, und zwar unter der Vorspannwirkung ihrer Feder 33, um eine gute elektrische Kontaktverbindung zu gewährleisten. Zum Ende des Kupplungswegs gelangen die Haken 9, 9' automatisch in Eingriff mit den komplementären Verriegelungsvorsprüngen 11, 11', wodurch der Zusammensteck- bzw. Kupplungsvorgang verriegelt wird.
Die Trennung bzw. Lösung erfolgt in umgekehrter Weise, durch gleichzeitiges Drücken der beiden Druckorgane 29, 29' der Haken 9, 9'. Es entsteht dann eine erste automatische Ausziehbewegung in axialer Projektion, die auf die Nuten 7, 7' der Axialführung der Gehäuse ausgeübt wird, im wesentlichen unter dem Druck der beiden nach vorne vorgespannten beweglichen Blöcke 15, 15' gegeneinander. In einem zweiten Takt trennt man die Steckverbindungsteile in transversaler Richtung voneinander, in Umkehrung der ersten Kupplungs- bzw. Zusammensteckbewegung.
Im Rahmen der Erfindung sind abgewandelte Ausführungen möglich, beispielsweise hinsichtlich der gegenseitigen Führung der Steckverbindungsteile, der Anzahl der Kontakte, der Möglichkeit, eine bewegliche Klappe ohne beweglichen Block vorzusehen, der Möglichkeit der Verlegung der Verschlußklappe in den beweglichen Block für die Maskierung bzw. Abdeckung der Kontakte, hinsichtlich der Verriegelung der Steckverbindung usw.

Claims

1. Elektrische Sicherheitssteckverbindung in hermaphroditischer bzw. Zwitterausbildung, insbesondere für Leistungsübertragung, bestehend aus zwei im Betriebszustand miteinander verbundenen identischen Steckverbindungsteilen (1, 1'), wobei jeweils jedes Steckverbindungsteil wenigstens einen in der Medianebene (P) der Steckverbindung angeordneten elektrischen Kontakt (17, 17') umfaßt sowie eine Kontaktverschlußklappe (51, 51'), welche den Kontakt (17, 17') gegen jegliches Eindringen schützt und sich beim Zusammenstecken bzw. Kuppeln der Steckverbindungsteile (1, 1') öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Verschlußklappe (51, 51') vor dem genannten Kontakt (17, 17') drehbar angeordnet ist und mit solcher Formgebung ausgebildet ist und in geeigneter Weise gedreht wird, daß sie in der Außer- Betrieb-Stellung den Zugang zu dem Kontakt (17, 17') verschließt und ihn beim Zusammenstecken bzw. Kuppeln zugänglich macht, wobei die Verschlußklappe (51, 51') in positiver Weise, beispielsweise mittels einer Nockenbahn, aus der geschlossenen Stellung im Außer-Betrieb-Zustand in die geöffnete Stellung im Kupplungs- bzw. zusammengesetzten Zustand überführt wird, und daß jedes Teil der Steckverbindung (1, 1') eine Führungsbahn (3, 7; 3', 7'), beispielsweise mit Nocken (3, 3') und damit zusammenwirkenden zugehörigen Nuten (7, 7'), umfaßt, zur gegenseitigen Führung der Steckverbindungsteile beim Zusammenstecken/Kuppeln und beim Auseinanderziehen der Steckverbindungsteile, wobei der zusammengesteckte bzw. gekuppelte Zustand durch eine Verriegelungsvorrichtung (9, 9') in seiner Stellung verriegelbar und entriegelbar ist.

2. Elektrische hermaphroditische bzw. Zwitter-Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zusammenstecken bzw. Kuppeln die Steckverbindungsteile (1, 1') gegeneinander unter einem gegenseitigen Winkel von 180º ausgerichtet werden.

3. Elektrische Steckverbindung in hermaphroditischer bzw. Zwitterausbildung nach einem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußklappe (51, 51') elastisch in die Schließstellung vorgespannt ist und durch Eingriff mit einem überstehenden Teil (47, 47') des Gehäuses des anderen Steckverbindungsteils beim Zusammensteck- bzw. Kupplungsvorgang in die Öffnungsstellung gesteuert wird.

4. Elektrische Steckverbindung in hermaphroditischer bzw. Zwitterausbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußklappe (51, 51') axial verschieblich angeordnet ist und nach vorne vorgespannt ist.

5. Elektrische Steckverbindung in hermaphroditischer bzw. Zwitterausbildung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußklappe (51, 51') dreh- bzw. axial beweglich in einem beweglichen Block (15, 15') angeordnet ist, der seinerseits axial gleitend verschieblich in dem Gehäuse gelagert und nach vorne vorgespannt ist.

6. Elektrische Steckverbindung in hermaphroditischer bzw. Zwitterausbildung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Kontakt (17, 17') ein beweglich gelagerter und axial in Richtung nach vorne vorgespannter Endkontakt ist.

7. Elektrische Steckverbindung in hermaphroditischer bzw. Zwitterausbildung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsvorrichtung (9, 9') von Hand lösbar ist, unter Auslösung des Auseinanderziehens der Steckverbindungsteile (1, 1'), derart daß jegliche elektrische Bogenbildung bei der Unterbrechung des Kontakts begrenzt wird.

8. Elektrische Steckverbindung in hermaphroditischer bzw. Zwitterausbildung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusammensteck- bzw. Kupplungsvorgang gemäß einer ersten Transversalbewegung und sodann einer zweiten Axialbewegung erfolgt, wobei die seitlichen Nocken bzw. Vorsprünge (3) am Vorderschurz (5) eines der Steckverbindungsteile (1) in Eingriff mit komplementären L-förmigen Nuten (7') des anderen Steckverbindungsteils (1') gelangen, und entsprechend für das andere Steckverbindungsteil (1'); und daß die Verriegelung der Kupplungsstellung am Ende des Kupplungsvorgangs mit Hilfe von zwei äußeren entgegengesetzten Haken (9) und (9') erfolgt, deren Nase an einem der Teile in Eingriff mit einem entsprechenden komplementären vorspringenden Teil des anderen Teils gelangt.

9. Hermaphroditische bzw. Zwitter-Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie jeweils für jedes Steckverbindungsteil (1, 1') eine mittels einer Klemmvorrichtung (45, 45') befestigte biegsam-elastische Umfangsdichtung (43, 43') aufweist, die am vorderen Teil des Gehäuses auf dem Niveau des beweglichen Blocks (15, 15') angeordnet ist, wobei diese Dichtung (43, 43') auf dem oberen Rand der vorderen Ausnehmung (23, 23') des Gehäusekörpers angebracht ist, und zur Dichtungsanlage gegen die entsprechende Dichtung (43, 43') des anderen Steckverbindungsteils in zusammengestecktem bzw. gekuppeltem Zustand bestimmt ist.

10. Hermaphroditische bzw. Zwitter-Steckverbindung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte bewegliche Block (15) wenigstens eine Durchgangsöffnung (31) für den Durchtritt des Kontakts (17) aufweist, des weiteren einen oberen vorderen Haken (47) und eine untere Ausnehmung (49) in vertikaler Ausrichtung mit dem Haken (47), und desgleichen der Block (15'), wobei der Haken (47) eines beweglichen Blocks (15) eines Steckverbindungsteils (1) dazu bestimmt ist, beim Zusammenstecken bzw. Kuppeln (während der ersten Transversalbewegung) in die entsprechende Ausnehmung (49') des beweglichen Blocks (15') des anderen Steckverbindungsteils (1') einzudringen, und wobei desgleichen der Haken (47') die Öffnung der Verschlußklappen (51, 51') herbeiführt, wobei die beweglichen Blöcke (15, 15') der Steckverbindungsteile beim Zusammenstecken gegeneinander anliegen, um nach der Öffnung der Verschlußklappen den Durchtritt der Kontakte (17, 17') zu gestatten, und im Inneren des Gehäusekörpers ihres entsprechenden Steckverbindungsteils zurückzulaufen, um am Ende des Vorgangs die Verbindung der Kontakte (17, 17') gegeneinander und in elektrischer Verbindung miteinander zu gestatten.