Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder mit hoher elektrischer Isolation, geeignet zum industriellen Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen. Er weist ein männliches Steckerteil und ein weibliches Kupplungsteil auf, wobei das männliche Steckerteil mit einer Rastnocke auf der Umfangsfläche versehen ist und im Mantel des weiblichen Kupplungsteils eine Rastnut zur Herstellung einer Bajonett-Steckverbindung vorgesehen ist.

Steckverbinder werden in vielfältigen Bereichen der Elektrotechnik, zum Beispiel der industriellen Mehrkanalmesstechnik eingesetzt. Sie müssen unterschiedlichen Einsatzkriterien genügen.
Bekannt sind Steckverbinder mit Gewinde, bei denen eine Überwurfmutter auf ein Gegenstück mit Aussengewinde geschraubt wird. Das Lösen und Verbinden kann sehr aufwändig werden und der Verschlusszustand ist nicht eindeutig und einfach überprüfbar. SMC-Steckverbinder mit Schraubverriegelung sind gegenüber rauen Umwelteinflüssen sehr empfindlich. BNC-Stecker weisen dagegen wesentlich grössere Abmessungen auf. Sie sind für Laboranwendungen geeignet. Ein solcher BNC-Stecker für Radio Frequency-Anwendungen wird in der US-A-2003/0129870 gezeigt, der zusätzlich über einen Bajonettverschluss verfügt. Ein Steckerteil mit Rastnut ist zusätzlich mit einem drehbaren Rändelring versehen, was den Aufbau verkompliziert und die Abmessungen erhöht.

Die EP1930989A1 offenbart einen Steckverbinder mit Bajonettverschluss, bei dem bei geschlossener Steckverbindung ein Dichtring dichtend zwischen einem Innenumfang des weiblichen Kupplungsteils und einem Umfang des männlichen Steckerteils anliegt. Bei geschlossener Steckverbindung wird der Dichtring durch ringförmige Rippen axial komprimiert und gehalten.

Dokument DE-U-29708645 offenbart einen Steckverbinder gemäß den Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bestehende Steckverbinder so weiterzuentwickeln, dass eine mechanisch stabile und dichte Steckverbindung erreichbar ist, die zudem ein schnelles und einfaches Verbinden und Lösen auch unter rauen Umgebungsbedingungen ermöglicht. Zudem soll eine hohe elektrische Isolation für piezoelektrische Anwendungen gewährleistet sein. Die Verbindung soll zudem einfach und schnell überprüft werden können.

Die Aufgabe wird durch einen Steckverbinder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemässe Steckverbinder weist ein männliches Steckerteil mit einer Rastnocke und ein weibliches Kupplungsteil mit einer Rastnut auf. Erfindungsgemäss ist entweder das männliche Steckerteil auf dem Umfang und der Rastnocke vorgelagert oder auf dem Innenumfang des weiblichen Kupplungsteils der Rastnocke rückverlegt ein Dichtring angeordnet. Der Dichtring liegt bei geschlossener Steckverbindung dichtend zwischen dem Innenumfang des weiblichen Kupplungsteils und dem Umfang des männlichen Steckerteils an.
Der Dichtring dichtet somit radial zwischen dem männlichen Steckerteil und dem weiblichen Kupplungsteils an. Ungeachtet der Verbindungstiefe der beiden Teile der Steckverbindung zueinander wird der Dichtring niemals axial gequetscht, da sie nur radial anliegt. Dies ist von Bedeutung, da der Dichtring in dieser Anordnung nicht den Vibrationsschwingungen der Kupplungsteile unterworfen ist, sodass seine elastische Eigenschaft nicht von Vibrationen gestört wird. Zudem können sogenannte triboelektrische Signalstörungen auftreten, indem Kontakte bei einer Bewegung aneinander reiben und dadurch elektrische Ladung erzeugen. Dieser Effekt ist besonders bei piezoelektrischen Anwendungen äusserst störend.

Mittels der erfindungsgemässen Bajonett-Verbindung sind die Stecker- resp. Kupplungsteile mechanisch robust, dicht und unter Beibehaltung bestehender Abmessungen der Stecker verbindbar. Solche Bajonettverschlüsse sind als Steckverbindung für elektrische Stecker unter rauen Umgebungsbedingungen, bis 150°C Umgebungstemperatur, unter Gewährleistung einer hohen elektrischen Isolation geeignet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. Der Dichtring ist bevorzugt ein O-Ring, insbesondere aus temperaturbeständigem EPDM. Weiterhin bevorzugt ist das männliche Steckerteil mit einem Dichtring auf dem Umfang und der Rastnocke vorgelagert versehen, dessen Aussendurchmesser an den Innendurchmesser des weiblichen Kupplungsteils angepasst ist. Das weibliche Kupplungsteil kann insbesondere eine innenliegende Druckfeder aufweisen.

Der erfindungsgemässe Bajonett-Steckverbinder ermöglicht ein schnelles und sicheres Lösen und Verbinden, da einerseits nur eine Drehbewegung von ca. 90° auszuführen ist und andererseits der Rastnocken am Ende der Drehbewegung in einer vorversetzten Endstelle der Rastnut einrastet, was einen eindeutigen, sicheren Verschlusszustand ermöglicht.

Ein Verbinden und Lösen ist auch unter beengten Raumverhältnissen unkompliziert möglich.

Die Verbindung ist zudem infolge der integrierten Dichtung mittels Dichtring staubdicht und wasserdicht nach IP-Code IP 67.

Die erfindungsgemässe Steckverbindung ermöglicht zugleich die Lösung einer Teilaufgabe, die darin besteht, die kompakte Anordnung vieler derartiger Steckverbindungen zu ermöglichen. Diese Teilaufgabe ist mittels einer Summierbox nach Patentanspruch 11 gelöst, in der viele Steckverbindungen mit gerader Kabelführung und ohne Verguss von Komponenten angeordnet sein können. Die männlichen Steckerteile sind auf einer Anschlussplatte in einer Ebene fixiert. Die Anschlussplatte ist bevorzugt in einem Flansch eines zentralen Rundsteckverbinders aufgenommen, während die weiblichen Kupplungsteile durch einen Ringstopfen hindurch verlegt sind.
In bevorzugter Ausgestaltung sind die männlichen Steckerteile auf einer, bevorzugt lösbaren Anschlussplatte des Flanschs fixierbar.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Beizug der Zeichnungen näher erklärt. Es zeigen die

Fig. 1:

erfindungsgemäss gestaltete Steckerteile einer Bajonettverbindung,

Fig. 2:

eine erfindungsgemässe Bajonettverbindung der Steckerteile der Fig. 1,

Fig. 3:

eine Summierbox für eine Mehrfachanordung von Bajonettverbindungen nach Fig. 2.

Fig. 1 zeigt ein männliches Steckerteil 1 sowie ein weibliches Kupplungsteil 2 zur Herstellung einer Bajonettverbindung mit geringem Kraftaufwand, die auch ein ungewolltes Lösen der Verbindung vermeiden lässt. Ein Mantel 22 des weiblichen Kupplungsteils 2 ist mit einer kurvenförmigen, bevorzugt J-förmigen Rastnut 4 versehen und das männliche Steckerteil 1 mit einer entsprechenden Rastnocke 3. Der Rastnocke 3 vorgelagert ist eine Nut angebracht, in der sich ein elastischer Dichtring 5, beispielsweise in Form eines O-Rings aus temperaturbeständigem EPDM befindet. Der Rastnocken 3 am männlichen Steckerteil 1 korrespondiert mit der Rastnut 4 am weiblichen Kupplungsteil 2. Im Mantel 22 des weiblichen Kupplungsteils 2 ist eine Druckfeder 6 vorgesehen.

Die Rastnut 4 weist eine vorversetzte Endstelle 18 auf (Fig. 1), in der die Rastnocke 3 einrastet, was eine unbeabsichtigte Öffnungsbewegung verhindert. Somit ist eine anhaltend sichere Kopplung zwischen dem Steckerteil 1 und dem Kupplungsteil 2 gegeben. Der Steckverbinder weist vorzugsweise einen Durchmesser von höchstens 6 mm auf.

Ein Pin 9 im weiblichen Kupplungsteil 2 ist mit einem rauscharmen Kabel 7 mit eingebauter Zugentlastung 21 verbunden. Mittels eines weiteren O-Rings 17 ist eine Dichtung zwischen Kabel 7 und Kupplungsteil 2 gegeben. Eine entsprechende Dichtung kann auch am Steckerteil 1 vorgesehen sein.

Beim Eindrehen des Rastnocken 3 um ca. 90° in die Rastnut 4 wird eine Stirnfläche 19 des männlichen Steckerteils 1 indirekt gegen die Druckfeder 6 gedrückt und diese wird gespannt. In gespanntem Zustand hält die Druckfeder 6 zugleich den Rastnocken 3 in der vorversetzte Endstelle 18. Damit wird verhindert, dass sich die Verbindung unbeabsichtigt löst, weil dazu die Federkraft erst überwunden werden muss.

In der erfindungsgemässen Anordnung kann die Kraft der Druckfeder 6 frei ausgelegt werden, ohne einen Einfluss auf die Dichtungseigenschaften des Dichtrings 5 zu haben.

Bei hergestellter Bajonett-Steckverbindung wird ein elektrischer Kontakt zwischen einem Pin 8, im Beispiel einem Lötanschlusspin und dem Pin 9 des weiblichen Kupplungsteils 2 gebildet.

Beim Lösen der Verbindung entspannt sich die Druckfeder 6 und drückt das männliche Steckerteil 1 aus dem weiblichen Kupplungsteil 2.

Der Steckverbinder ist elektrisch hochisolierend ausgebildet mit einer Isolation von mindestens 10¹² Ohm. Die Verbindung zwischen Kupplungsteil 2 und dem Kabel 7 ist ebenfalls abgedichtet. Ein Einsatz des Steckverbinders bei hohen Umgebungstemperaturen ist gewährleistet, da alle verwendeten Komponenten, insbesondere der Dichtring 5, mindestens 150°C tragen können, was durch Auswahl geeigneter Materialien und Abmessungen erfolgen kann.

In Fig. 3 ist in einer weiteren Abbildung eine Summierbox für eine kompakte Anordnung vieler Stecker eines Mehrkanalsystems, zum Beispiel für Planheitsmessungen in Maschinen oder Anlagen dargestellt.

Hierbei können bis zu 100 männliche Stecker- oder weibliche Kupplungsteile, in Fig. 3 männliche Steckerteile 1 auf einer Anschlussplatte 14 fixiert werden. Die in Fig. 3 nur strichliert dargestellten weiblichen Kupplungsteile 2 und die zugehörigen, lediglich angedeuteten Kabel 7 werden durch Bohrungen 16, die umfänglich in einem Aufnahmeteil 15 eines Ringstopfens 20 angebracht sind durchgezogen und zu den männlichen Steckerteilen 1 geführt.

Vor oder nach Herstellung der erfindungsgemässen Bajonett-Steckverbindungen wird die Anschlussplatte 14 mit einem Flansch 11 eines vielpoligen Rundsteckverbinders 10 verbunden. Auf der Umfangsfläche des Flanschs 11 ist wiederum eine Nut für einen weiteren O-Ring 12 vorgesehen, zwecks dichter Anordnung in einer nicht dargestellten Basis. Die Anschlussplatte 14 sitzt auf einem Dicht- und Ausgleichsring 13 am Flansch 11 auf.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung besteht darin, dass jederzeit schnell überprüft werden kann, ob jede Verbindung ordnungsgemäss geschlossen ist oder nicht, da die Rastnocken 3 von aussen sichtbar sind. Wenn sie in der Rastnut 4 sitzen, ist die Verbindung ordnungsgemäss. Eine entsprechende Ausrichtung und Anordnung der Bajonett-Steckverbindungen auf einer Anschlussplatte 14, welche eine optische Überprüfung jeder einzelnen Verbindung zulässt, ist somit wünschenswert. Um die Überprüfung zu vereinfachen kann das männliche Steckerteile 1 eine Signalfarbe an der Stelle aufweisen, die nur dann dank der Aussparung der Rastnut 4 sichtbar wird, wenn die Verbindung vollständig geschlossen ist.

Der Flansch 11 und der Ringstopfen 20 sind zum Beispiel mittels Klemmverbindung verbindbar.

Bei einer solchen kompakten Steckeranordnung ist eine gerade Kabelführung gegeben und es ist kein Verguss von Stecker oder anderen Komponenten erforderlich. Sämtliche Steckverbindungen können schnell und sicher hergestellt und auch wieder gelöst werden. Es ist eine bessere Dichtigkeit gegeben. Das System ist kostengünstig in Herstellung und Handhabung.

1

Steckerteil, männlich

2

Kupplungsteil, weiblich

3

Rastnocke

4

Rastnut

5

Dichtring

6

Druckfeder

7

Kabel

8

Pin, Lötanschlusspin

9

Pin

10

Rundsteckverbinder

11

Flansch

12

O-Ring

13

Dicht- und Ausgleichsring

14

Anschlussplatte

15

Aufnahmeteil

16

Bohrung

17

O-Ring

18

vorversetzte Endstelle

19

Stirnfläche

20

Ringstopfen

21

Zugentlastung

22

Mantel