(19) |
![](https://data.epo.org/publication-server/img/EPO_BL_WORD.jpg) |
|
(11) |
EP 2 947 723 A1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
(43) |
Veröffentlichungstag: |
|
25.11.2015 Patentblatt 2015/48 |
(22) |
Anmeldetag: 20.05.2014 |
|
(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
|
|
(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
|
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
Benannte Erstreckungsstaaten: |
|
BA ME |
(71) |
Anmelder: SICK AG |
|
79183 Waldkirch/Breisgau (DE) |
|
(72) |
Erfinder: |
|
- Neuhäuser, Torsten
79353 Bahlingen (DE)
- Gutmann, Frank
79112 Freiburg (DE)
- Machul, Olaf
79249 Merzhausen (DE)
|
(74) |
Vertreter: Manitz, Finsterwald & Partner GbR |
|
Martin-Greif-Strasse 1 80336 München 80336 München (DE) |
|
|
|
|
|
Bemerkungen: |
|
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ. |
|
(57) Ein Steckverbinder für eine ein- oder mehradrige elektrische Leitung umfasst einen
Stecker, der einen Steckerkörper mit einer Stirnfläche und wenigstens einen von der
Stirnfläche abstehenden Anschlussstift umfasst, eine Kupplung, die einen Kupplungskörper
mit einer Stirnfläche umfasst, wobei in der Stirnfläche des Kupplungskörpers wenigstens
eine Aufnahmeöffnung zum Einstecken des wenigstens einen Anschlussstifts des Steckers
zur Verbindungsherstellung angeordnet ist, einen betätigbaren Verschluss zum Halten
des Steckerkörpers an dem Kupplungskörper bei in die Aufnahmeöffnung eingestecktem
Anschlussstift, und wenigstens ein Dichtelement aus einem elastisch verformbaren Material
zum Abdichten der Verbindung zwischen dem Stecker und der Kupplung. Das wenigstens
eine Dichtelement ist unter Verformung zwischen der Stirnfläche des Steckerkörpers
und der Stirnfläche des Kupplungskörpers eingeklemmt, wenn der Verschluss den Steckerkörper
an dem Kupplungskörper hält.
|
|
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder für eine ein- oder mehradrige
elektrische Leitung, umfassend einen Stecker, der einen Steckerkörper mit einer Stirnfläche
und wenigstens einen von der Stirnfläche abstehenden Anschlussstift umfasst, eine
Kupplung, die einen Kupplungskörper mit einer Stirnfläche umfasst, wobei in der Stirnfläche
des Kupplungskörpers wenigstens eine Aufnahmeöffnung zum Einstecken des wenigstens
einen Anschlussstifts des Steckers zur Verbindungsherstellung angeordnet ist, einen
betätigbaren Verschluss zum Halten des Steckerkörpers an dem Kupplungskörper bei in
die Aufnahmeöffnung eingestecktem Anschlussstift, und wenigstens ein Dichtelement
aus einem elastisch verformbaren Material zum Abdichten der Verbindung zwischen dem
Stecker und der Kupplung.
[0002] Derartige Steckverbinder werden beispielsweise zum Anschließen von Aktoren und Sensoren
an Sicherheitssteuerungen verwendet. Der Stecker kann hierbei insbesondere als Einbaustecker
ausgeführt sein, welcher in ein Sensorgehäuse oder Aktorgehäuse integriert ist. Aufgrund
des Verschlusses wird ein unbeabsichtigtes Trennen des Steckverbinders während des
Betriebs des zugehörigen Geräts vermieden. Insbesondere im Umfeld von industriellen
Anlagen ist es wichtig, die Steckverbindung vor Verschmutzung und vor einem Eindringen
von Feuchtigkeit zu schützen.
[0003] Dies erfolgt üblicherweise durch ein Dichtelement in Form eines O-Rings, das in einer
kupplungsseitigen Verschlusshülse angeordnet ist und bei geschlossenem Verschluss
von einer in die kupplungsseitige Verschlusshülse eingeführten steckerseitigen Verschlusshülse
gegen den Hülsengrund gedrückt wird. Die Dichtfläche ist bei dieser Ausgestaltung
jedoch relativ schmal, so dass die Dichtwirkung in der Praxis häufig unzureichend
ist. Außerdem kann es aufgrund der schmalen Dichtfläche zu Beschädigungen des O-Rings
kommen, insbesondere bei häufigem Verbinden und Trennen des Steckverbinders.
[0004] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, mit einfachen Mitteln eine zuverlässigere Abdichtung
von Steckverbindern zu ermöglichen.
[0005] Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch einen Steckverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs
1.
[0006] Erfindungsgemäß ist das wenigstens eine Dichtelement unter Verformung zwischen der
Stirnfläche des Steckerkörpers und der Stirnfläche des Kupplungskörpers eingeklemmt,
wenn der Verschluss den Steckerkörper an dem Kupplungskörper hält. Die Abdichtung
erfolgt also direkt zwischen dem Steckerkörper und dem Kupplungskörper. Dies ist insofern
vorteilhaft, als die Dichtfläche gegenüber einer äußeren Abdichtung mittels O-Ring
vergrößert ist. Außerdem ist die im Bereich der - im Allgemeinen ebenen - Stirnflächen
wirksame Klemmkraft gleichmäßig verteilt, so dass Beschädigungen des Dichtelements
vermieden werden. Auch die Anfälligkeit der Dichtung gegenüber Bauteiltoleranzen kann
reduziert werden, da die Stirnflächen des Steckerkörpers und des Kupplungskörpers
auch bei toleranzbehafteten Bauteilen aneinander anstoßen. Durch das Anordnen des
Dichtelements zwischen diesen Stirnflächen kann somit die Abdichtung eines Steckverbinders
der genannten Art wesentlich verbessert werden. Ein weiterer Vorteil besteht in einer
erhöhten Festigkeit gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD).
[0007] In der Regel weisen solche Steckverbinder mehrere (z. B. drei oder mehr) Anschlussstifte
im Stecker und eine korrespondierende Anzahl von Aufnahmeöffnungen in der Kupplung
auf, wobei sich dann vorteilhafterweise eine besonders gute Justierung des Dichtelements
ergibt. Grundsätzlich ist die Erfindung aber auch bei Ausgestaltungen mit nur einem
Anschlussstift und einer Aufnahmeöffnung einsetzbar.
[0008] Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Dichtelement in einer bezüglich
der Längsachse des wenigstens einen Anschlussstifts radialen Richtung nicht über den
Rand der Stirnfläche des Steckerkörpers und/oder den Rand der Stirnfläche des Kupplungskörpers
hinausragt. Das Dichtelement ist bei dieser Ausgestaltung also vollständig zwischen
den beiden Stirnflächen angeordnet. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der
Klemmkraft und somit eine Verringerung der mechanischen Belastung des Dichtelements.
Zudem muss im radialen Umgebungsbereich des Steckerkörpers und des Kupplungskörpers
kein Bauraum für das Dichtelement vorgesehen werden.
[0009] Das Dichtelement kann an der Stirnfläche des Kupplungskörpers befestigt sein. Bevorzugt
ist es jedoch, das Dichtelement an der Stirnfläche des Steckerkörpers - dem so genannten
Steckergrund - zu befestigen, da in diesem Fall ein Reibschluss zwischen dem Anschlussstift
und einer für den Anschlussstift vorgesehenen Durchführung des Dichtelements für einen
korrekten Sitz des Dichtelements sorgen kann. Bei Bedarf kann das Dichtelement an
der Stirnfläche des Steckerkörpers angeklebt sein.
[0010] Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Verschluss eine am
Steckerkörper vorgesehene steckerseitige Verschlusshülse aufweist, die zum seitlichen
Umgreifen des Kupplungskörpers ausgebildet ist, wobei das Dichtelement in einer Kupplungsaufnahme
angeordnet ist, welche durch die Stirnfläche des Steckerkörpers und eine Innenwand
der steckerseitigen Verschlusshülse gebildet ist. Derartige Verschlüsse werden z.
B. in Form von Schraubverschlüssen bei vielen Steckverbindern dazu eingesetzt, einen
sicheren Halt des Steckerkörpers am Kupplungskörper zu gewährleisten. Wie vorstehend
erwähnt wird bei solchen Steckverbindern häufig ein O-Ring als Dichtelement am Boden
der kupplungsseitigen Verschlusshülse platziert, so dass beim Schließen des Verschlusses
die in die kupplungsseitige Verschlusshülse hineingeschraubte steckerseitige Verschlusshülse
mit ihrem vorderen Rand gegen den O-Ring drückt. Die Dichtwirkung ist bei dieser Konfiguration
von dem Drehmoment abhängig, mit welchem die beiden Verschlusshülsen gegeneinander
festgedreht werden. Bei zu geringem Drehmoment wird der O-Ring nicht ausreichend eingeklemmt,
so dass Schmutz und Feuchtigkeit in den Steckverbinder eindringen können. Bei zu hohem
Drehmoment wird der O-Ring hingegen beschädigt, wodurch es wiederum zu einer Verringerung
der Dichtwirkung kommt. Ein besonderes Problem sind hierbei die im Zuge des Verschraubens
der Verschlusshülsen auf den O-Ring ausgeübten Scherkräfte. Außerdem kommt es in der
Praxis aufgrund von Bauteiltoleranzen häufig vor, dass die Stirnfläche des Steckerkörpers
und die Stirnfläche des Kupplungskörpers bereits aneinander anstoßen, bevor der O-Ring
zwischen den Verschlusshülsen in ausreichendem Maße zusammengedrückt ist. Auch in
diesem Fall ist keine ausreichende Dichtwirkung gegeben. Mit der erfindungsgemäßen
Anordnung des Dichtelements zwischen den Stirnflächen des Steckerkörpers und des Kupplungskörpers
können die vorstehend genannten Probleme auch bei Ausgestaltungen mit einer am Steckerkörper
vorgesehenen und den Kupplungskörper umgreifenden Verschlusshülse vermieden werden.
Insbesondere weil sich die Stirnflächen des Steckerkörpers und des Kupplungskörpers
während des Verschraubens der Verschlusshülsen nicht gegeneinander verdrehen, werden
keine Scherkräfte auf das erfindungsgemäß angeordnete Dichtelement ausgeübt. Vorzugsweise
bedeckt das Dichtelement den Boden der Kupplungsaufnahme vollständig.
[0011] Speziell kann der Verschluss eine am Steckerkörper vorgesehene steckerseitige Verschlusshülse
und eine am Kupplungskörper vorgesehene kupplungsseitige Verschlusshülse aufweisen,
welche miteinander verschraubbar sind. Das Dichtelement kann somit in einfacher Weise
in den Stecker integriert werden. Alternativ oder zusätzlich können die steckerseitige
Verschlusshülse und die kupplungsseitige Verschlusshülse auch miteinander verrastbar
sein.
[0012] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Dichtelement einen
als flache Platte oder Scheibe ausgeführten Basiskörper, dessen eine Flachseite an
der Stirnfläche des Steckerkörpers anliegt und dessen andere Flachseite zum Anlegen
an die Stirnfläche des Kupplungskörpers ausgebildet ist, oder umgekehrt, wobei der
Basiskörper wenigstens eine Durchführung zum Durchführen des wenigstens einen Anschlussstifts
aufweist. Ein derartiger flacher Basiskörper stellt eine große Dichtfläche bereit.
Je nach Anwendung kann eine Flachseite des Basiskörpers am Steckerkörper oder am Kupplungskörper
anliegen, zum Beispiel an diesem befestigt sein, während die andere Flachseite frei
liegt und lediglich im verbundenen Zustand von Stecker und Kupplung an der Stirnfläche
des jeweils anderen Bauteils anliegt.
[0013] Der wenigstens eine Anschlussstift kann spielfrei in der Durchführung sitzen. Dadurch
kann eine besonders sichere Dichtwirkung erzielt werden. Zudem besteht die Möglichkeit,
dass das Dichtelement ausschließlich über den Reibschluss zwischen dem Anschlussstift
und der Innenwand der Durchführung am Steckerkörper gehalten ist.
[0014] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung stehen wenigstens zwei voneinander
beabstandete Anschlussstifte von der Stirnfläche des Steckerkörpers ab, welche in
jeweilige Aufnahmeöffnungen der Stirnfläche des Kupplungskörpers einsteckbar sind,
wobei sich um jeden der Anschlussstifte ein ringförmiges Pufferelement aus einem elastisch
verformbaren Material herum erstreckt. Derartige Pufferelemente sorgen z. B. bei Bedarf
für einen Toleranzausgleich.
[0015] Bevorzugt besteht jeweils zwischen zwei der Pufferelemente ein Freiraum, in welchen
bei einem erforderlichen Toleranzausgleich Material ausweichen kann. Bei Bedarf können
auch zwischen den Außenflächen der Anschlussstifte und den Innenflächen der zugehörigen
ringförmigen Pufferelemente jeweilige Freiräume bestehen.
[0016] Eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die ringförmigen Pufferelemente
an einem platten- oder scheibenförmigen Basiskörper des Dichtelements angebracht sind.
Die Handhabung des Dichtelements bei der Herstellung des Steckverbinders ist dadurch
erleichtert.
[0017] Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass die Pufferelemente selbst Dichtelemente
bilden und außer den Pufferelementen keine weiteren Dichtelemente zwischen der Stirnfläche
des Steckerkörpers und der Stirnfläche des Kupplungskörpers vorgesehen sind. Das Vorsehen
solcher separater Dichtringe an den einzelnen Anschlussstiften kann bei bestimmten
Anwendungen eine ausreichende Dichtwirkung gewährleisten.
[0018] Das wenigstens eine Dichtelement ist vorzugsweise aus einem Weichkunststoff, Silikon
und/oder einem Elastomer hergestellt. Derartige Dichtmaterialien sind kostengünstig
und leicht handhabbar.
[0019] Das wenigstens eine Dichtelement kann auch aus einer härtbaren, insbesondere Silikon-basierten,
Polyurethan-basierten oder Epoxid-basierten, Vergussmasse hergestellt sein. Hierdurch
kann eine hohe Dichtwirkung erzielt werden.
[0020] Eine spezielle Ausführungsform sieht vor, dass das wenigstens eine Dichtelement als
Spritzgussbauteil, insbesondere als Mehrkomponenten-Spritzgussbauteil, ausgeführt
ist. Eine Spritzgussbauweise ist fertigungstechnisch von Vorteil. Im Rahmen des Mehrkomponenten-Spritzgusses
wie zum Beispiel des 2K-Spritzgusses können die Dichtwirkung und die mechanische Stabilität
des Dichtelements durch Kombination unterschiedlicher Materialien optimiert werden.
[0021] Das wenigstens eine Dichtelement kann direkt an die Stirnfläche des Steckerkörpers
oder an die Stirnfläche des Kupplungskörpers angespritzt sein. Dies ermöglicht eine
besonders schnelle und einfache Herstellung.
[0022] Die Erfindung betrifft auch einen Stecker zur Verwendung in einem Steckverbinder
für eine ein- oder mehradrige elektrische Leitung, wobei der Steckverbinder einen
Stecker, der einen Steckerkörper mit einer Stirnfläche und wenigstens einen von der
Stirnfläche abstehenden Anschlussstift umfasst, eine Kupplung, die einen Kupplungskörper
mit einer Stirnfläche umfasst, wobei in der Stirnfläche des Kupplungskörpers wenigstens
ein Aufnahmeöffnung zum Einstecken des wenigstens einen Anschlussstifts des Steckers
zur Verbindungsherstellung angeordnet ist, einen betätigbaren Verschluss zum Halten
des Steckerkörpers an dem Kupplungskörper bei in die Aufnahmeöffnung eingestecktem
Anschlussstift, und wenigstens ein Dichtelement aus einem elastisch verformbaren Material
zum Abdichten der Verbindung zwischen dem Stecker und der Kupplung aufweist.
[0023] Bei einem erfindungsgemäßen Stecker ist dabei vorgesehen, dass das wenigstens eine
Dichtelement an der Stirnfläche des Steckerkörpers angeordnet ist.
[0024] Weiterhin betrifft die Erfindung eine Kupplung zur Verwendung in einem Steckverbinder
für eine ein- oder mehradrige elektrische Leitung, wobei der Steckverbinder einen
Stecker, der einen Steckerkörper mit einer Stirnfläche und wenigstens einen von der
Stirnfläche abstehenden Anschlussstift umfasst, eine Kupplung, die einen Kupplungskörper
mit einer Stirnfläche umfasst, wobei in der Stirnfläche des Kupplungskörpers wenigstens
eine Aufnahmeöffnung zum Einstecken des wenigstens einen Anschlussstifts des Steckers
zur Verbindungsherstellung angeordnet ist, einen betätigbaren Verschluss zum Halten
des Steckerkörpers an dem Kupplungskörper bei in die Aufnahmeöffnung eingestecktem
Anschlussstift, und wenigstens ein Dichtelement aus einem elastisch verformbaren Material
zum Abdichten der Verbindung zwischen dem Stecker und der Kupplung aufweist.
[0025] Bei einer erfindungsgemäßen Kupplung ist dabei vorgesehen, dass das wenigstens eine
Dichtelement an der Stirnfläche des Kupplungskörpers angeordnet ist.
[0026] Weiterbildungen der Erfindung sind auch in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung
sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
[0027] Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
- Fig. 1A
- zeigt einen gemäß dem Stand der Technik gestalteten Steckverbinder mit einem Stecker
und einer Kupplung in getrenntem Zustand in einer teilweise aufgeschnittenen Darstellung.
- Fig. 1B
- zeigt den Steckverbinder gemäß Fig. 1A, wobei der Stecker in die Kupplung eingesteckt
ist.
- Fig. 2A
- zeigt einen Steckverbinder gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einem
Stecker und einer Kupplung in getrenntem Zustand.
- Fig. 2B
- zeigt den Steckverbinder gemäß Fig. 2A, wobei der Stecker in die Kupplung eingesteckt
ist.
- Fig. 2C
- zeigt ein Dichtelement des in Fig. 2A gezeigten Steckverbinders in einer Draufsicht.
- Fig. 2D
- zeigt das Dichtelement gemäß Fig. 2C in einer Seitenansicht.
- Fig. 3A
- zeigt einen Steckverbinder gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einem
Stecker und einer Kupplung in getrenntem Zustand.
- Fig. 3B
- zeigt den Steckverbinder gemäß Fig. 3A, wobei der Stecker in die Kupplung eingesteckt
ist.
- Fig. 3C
- zeigt ein Dichtelement des in Fig. 3A gezeigten Steckverbinders in einer Draufsicht.
- Fig. 3D
- zeigt das Dichtelement gemäß Fig. 3C in einer Seitenansicht.
- Fig. 3E
- zeigt das in Fig. 3D dargestellte Dichtelement in einem komprimierten Zustand.
- Fig. 4A
- zeigt eine Anordnung von drei Dichtelementen für einen Steckverbinder gemäß einer
dritten Ausführungsform der Erfindung.
- Fig. 4B
- zeigt die in Fig. 4A dargestellten Dichtelemente in einer Seitenansicht.
[0028] Der in Fig. 1A und 1B dargestellte, gemäß dem Stand der Technik gestaltete Steckverbinder
dient zum wahlweisen Verbinden und Trennen einer hier mehradrigen elektrischen Leitung
und umfasst einen Stecker 11 sowie eine Kupplung 13. Der Stecker 11 kann als Einbaustecker
ausgeführt und z. B. in ein Sensorgehäuse integriert sein. Die Kupplung 13 kann sich
dementsprechend an einem Ende eines Anschlusskabels für den entsprechenden Sensor
befinden. Der Stecker 11 umfasst einen Steckerkörper 15 mit einer ebenen Stirnfläche
17 und drei von der Stirnfläche 17 abstehenden Anschlussstiften 19. Die Kupplung 13
umfasst einen Kupplungskörper 21 mit einer - hier ebenfalls ebenen - Stirnfläche 23,
in welcher drei Aufnahmeöffnungen 25 zum Einstecken der Anschlussstifte 19 des Steckers
11 angeordnet sind. Zum Herstellen der elektrischen Verbindung werden der Stecker
11 und die Kupplung 13 unter Einführen der Anschlussstifte 19 in die Aufnahmeöffnungen
25 zusammengesteckt. Es versteht sich, dass die Anzahl, die Anordnung und die Form
der Anschlussstifte 19 je nach Anwendung variieren kann.
[0029] Zum Sichern der Verbindung ist ein Verschluss 27 vorgesehen, der hier als Schraubverschluss
ausgebildet ist und eine steckerseitige Verschlusshülse 29 sowie eine kupplungsseitige
Verschlusshülse 31 umfasst. Die steckerseitige Verschlusshülse 29 weist ein Außengewinde
33 auf und ist verdrehsicher am Steckerkörper 15 befestigt. Ferner ist die steckerseitige
Verschlusshülse 29 zum seitlichen Umgreifen des - z. B. zylindrischen - Kupplungskörpers
21 ausgebildet. Die kupplungsseitige Verschlusshülse 31 weist ein Innengewinde 37
auf und ist um eine Längsachse L der elektrischen Leitung verdrehbar am Kupplungskörper
21 gelagert. Zwischen einer Außenwand 39 des Kupplungskörpers 21 und einer Innenwand
40 der kupplungsseitigen Verschlusshülse 31 befindet sich ein Dichtelement 45 in Form
eines O-Rings, das aus einem elastisch verformbaren Material gefertigt ist. Wie dargestellt
liegt das Dichtelement 45 an einem Boden 47 der kupplungsseitigen Verschlusshülse
31 an.
[0030] Beim Zusammenstecken des Steckers 11 und der Kupplung 13 gelangt die steckerseitige
Verschlusshülse 29 in die kupplungsseitige Verschlusshülse 31. Die kupplungsseitige
Verschlusshülse 31 wird dann auf die steckerseitige Verschlusshülse 29 aufgeschraubt,
bis der in Fig. 1B gezeigte Verbindungszustand erreicht ist. Die Anschlussstifte 19
greifen in diesem Verbindungszustand kontaktierend in die Aufnahmeöffnungen 25 ein.
Weiterhin drückt die vordere Umrandung 49 der steckerseitigen Verschlusshülse 29 im
Verbindungszustand gegen das Dichtelement 45, so dass dieses zwischen der steckerseitigen
Verschlusshülse 29 und der kupplungsseitigen Verschlusshülse 31 eingeklemmt ist. Aus
Fig. 1B geht hervor, dass die Klemmfläche nur relativ klein ist und das Dichtelement
45 zudem ungleichmäßig belastet wird. Ferner werden beim Zusammenschrauben der Verschlusshülsen
29, 31 vergleichsweise starke Scherkräfte auf das Dichtelement 45 ausgeübt.
[0031] Bei der in Fig. 2A bis 2D dargestellten ersten Ausführungsform der Erfindung sind
diese Probleme dadurch behoben, dass ein Dichtelement 55 in Form einer flachen Scheibe
an der Stirnfläche 17 des Steckerkörpers 15 angeordnet ist. Wie aus den Einzeldarstellungen
gemäß Fig. 2C und 2D hervorgeht, ist das Dichtelement 55 kreisrund und weist zwei
Flachseiten 57A, 57B sowie eine umlaufende Schmalseite 59 auf. Drei Durchführungen
60 dienen zum Durchführen der Anschlussstifte 19 und sind hinsichtlich ihres Durchmessers
an diese angepasst. Das Dichtelement 55 kann aus einem Weichkunststoff, Silikon und/oder
aus einem Elastomer hergestellt sein. Wie in Fig. 2A erkennbar ist das Dichtelement
55 in einer Kupplungsaufnahme 61 angeordnet, welche durch die Stirnfläche 17 des Steckerkörpers
15 und eine Innenwand 63 der steckerseitigen Verschlusshülse 29 gebildet ist. Als
zusätzliches Dichtelement 45 ist wie bei dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen
Steckverbinder ein O-Ring am Boden 47 der kupplungsseitigen Verschlusshülse 31 angeordnet,
wobei dies jedoch nicht zwingend ist.
[0032] Beim Zusammenstecken des Steckers 11 und der Kupplung 13 wird das Dichtelement 55
zwischen der Stirnfläche 17 des Steckerkörpers 15 und der Stirnfläche 23 des Kupplungskörpers
21 eingeklemmt und dadurch gleichmäßig komprimiert. Dadurch ist eine sichere Abdichtung
der Verbindung gewährleistet - und zwar unabhängig davon, mit welchem Drehmoment die
kupplungsseitige Verschlusshülse 31 auf die steckerseitige Verschlusshülse 29 aufgeschraubt
wird. Da ausschließlich axiale Kräfte auf das Dichtelement 55 wirken und diese zudem
über eine vergleichsweise große Fläche verteilt sind, ist kaum mit Beschädigungen
des Dichtelements 55 zu rechnen. Dies gilt insbesondere deshalb, da keine Scherkräfte
auf dass Dichtelement 55 ausgeübt werden. Während des Schraubvorgangs bleiben nämlich
die Stirnfläche 17 des Steckerkörpers 15 und die Stirnfläche 23 des Kupplungskörpers
21 in ihrem unverdrehten Ausgangszustand.
[0033] Der in Fig. 3A bis 3E gezeigte, gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung
gestaltete Steckverbinder ist ähnlich gestaltet wie der vorstehend in Verbindung mit
Fig. 2A bis 2D beschriebene Steckverbinder, wobei gleichwirkende Bauteile mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet sind. Das Dichtelement 55' weist hier jedoch einen scheibenförmigen
Basiskörper 65 und zusätzlich drei an dem Basiskörper 65 befestigte, ringförmige Pufferelemente
67 auf, welche sich um die Durchführungen 60 herum erstrecken. Die ringförmigen Pufferelemente
67 sind voneinander beabstandet, so dass zwischen allen Pufferelementen 67 Freiräume
69 bestehen. Bei einem Zusammendrücken der Pufferelemente 67 können diese aufgrund
der Freiräume 69 radial nach außen ausweichen, wie dies in Fig. 3E gezeigt ist. Dadurch
ist ein Toleranzausgleich möglich.
[0034] Die ringförmigen Pufferelemente 67 können an dem Basiskörper 65 befestigt sein oder
erst nach der Befestigung des Basiskörpers 65 am Steckerkörper 15 auf die Anschlussstifte
19 aufgesteckt werden. Bei bestimmten Anwendungen kann es auch ausreichend sein, ausschließlich
die ringförmigen Pufferelemente 67 als Dichtelemente zu verwenden. Eine derartige
Ausgestaltung ist in Fig. 4A und 4B gezeigt.
[0035] In den Fig. 2C, 2D, 3C-3E sowie 4A und 4B sind die Dichtelemente 55, 55', 67 als
eigenständige Bauteile dargestellt. Es ist jedoch bei Bedarf möglich, derartige Dichtelemente
55, 55', 67 direkt an die Stirnfläche 17 des Steckerkörpers 15 oder auch an die Stirnfläche
23 des Kupplungskörpers 21 anzugießen oder anzuspritzen.
[0036] Die erfindungsgemäße Abdichtung kann im Prinzip für jede beliebige Bauform von Steckverbindern
verwendet werden. Durch das rund um die Anschlussstifte 19 vorhandene Dichtmaterial
wird nicht nur die Dichtwirkung verbessert, sondern auch die Festigkeit gegenüber
elektrostatischer Entladung (ESD). Prinzipiell können Dichtelemente, wie sie in den
Fig. 2A-2D, 3A-3E, 4A und 4B gezeigt sind, auch an der Stirnfläche 23 des Kupplungskörpers
21 angeordnet sein. Eine Anordnung am Steckergrund hat jedoch den Vorteil einer günstigeren
Unterbringung. Insgesamt ermöglicht die Erfindung eine besonders zuverlässige Abdichtung
von Steckverbindungen auch bei vergleichsweise großen Bauteiltoleranzen.
Bezugszeichenliste
[0037]
- 11
- Stecker
- 13
- Kupplung
- 15
- Steckerkörper
- 17
- Stirnfläche
- 19
- Anschlussstift
- 21
- Kupplungskörper
- 23
- Stirnfläche
- 25
- Aufnahmeöffnung
- 27
- Verschluss
- 29
- steckerseitige Verschlusshülse
- 31
- kupplungsseitige Verschlusshülse
- 33
- Außengewinde
- 37
- Innengewinde
- 39
- Außenwand
- 40
- Innenwand
- 45
- Dichtelement
- 47
- Boden
- 49
- Umrandung
- 55, 55'
- Dichtelement
- 57A
- Flachseite
- 57B
- Flachseite
- 59
- Schmalseite
- 60
- Durchführung
- 61
- Kupplungsaufnahme
- 63
- Innenwand
- 65
- Basiskörper
- 67
- ringförmiges Pufferelement
- 69
- Freiraum
- L
- Längsachse
1. Steckverbinder für eine ein- oder mehradrige elektrische Leitung, umfassend:
einen Stecker (11), der einen Steckerkörper (15) mit einer Stirnfläche (17) und wenigstens
einen von der Stirnfläche (17) abstehenden Anschlussstift (19) umfasst,
eine Kupplung (13), die einen Kupplungskörper (21) mit einer Stirnfläche (23) umfasst,
wobei in der Stirnfläche (23) des Kupplungskörpers (21) wenigstens eine Aufnahmeöffnung
(25) zum Einstecken des wenigstens einen Anschlussstifts (19) des Steckers (11) zur
Verbindungsherstellung angeordnet ist,
einen betätigbaren Verschluss (27) zum Halten des Steckerkörpers (15) an dem Kupplungskörper
(21) bei in die Aufnahmeöffnung (25) eingestecktem Anschlussstift (19), und
wenigstens ein Dichtelement (55, 55', 67) aus einem elastisch verformbaren Material
zum Abdichten der Verbindung zwischen dem Stecker (11) und der Kupplung (13),
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Dichtelement (55, 55', 67) unter Verformung zwischen der Stirnfläche
(17) des Steckerkörpers (15) und der Stirnfläche (23) des Kupplungskörpers (21) eingeklemmt
ist, wenn der Verschluss (27) den Steckerkörper (15) an dem Kupplungskörper (21) hält.
2. Steckverbinder nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Dichtelement (55, 55', 67) in einer bezüglich der Längsachse (L) des wenigstens
einen Anschlussstifts (19) radialen Richtung nicht über den Rand der Stirnfläche (17)
des Steckerkörpers (15) und/oder den Rand der Stirnfläche (23) des Kupplungskörpers
(21) hinausragt.
3. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Dichtelement (55, 55', 67) an der Stirnfläche (17) des Steckerkörpers (15) befestigt
ist.
4. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verschluss (27) eine am Steckerkörper (15) vorgesehene steckerseitige Verschlusshülse
(29) aufweist, die zum seitlichen Umgreifen des Kupplungskörpers (21) ausgebildet
ist, wobei das Dichtelement (55, 55', 67) in einer Kupplungsaufnahme (61) angeordnet
ist, welche durch die Stirnfläche (17) des Steckerkörpers (15) und eine Innenwand
(63) der steckerseitigen Verschlusshülse (29) gebildet ist.
5. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verschluss (27) eine am Steckerkörper (15) vorgesehene steckerseitige Verschlusshülse
(29) und eine am Kupplungskörper (21) vorgesehene kupplungsseitige Verschlusshülse
(31) aufweist, welche miteinander verschraubbar sind.
6. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Dichtelement (55) einen als flache Platte oder Scheibe ausgeführten Basiskörper
(65) umfasst, dessen eine Flachseite (57A) an der Stirnfläche (17) des Steckerkörpers
(15) anliegt und dessen andere Flachseite (57B) zum Anlegen an die Stirnfläche (23)
des Kupplungskörpers (21) ausgebildet ist, oder umgekehrt, wobei der Basiskörper (65)
wenigstens eine Durchführung (60) zum Durchführen des wenigstens einen Anschlussstifts
(19) aufweist.
7. Steckverbinder nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Anschlussstift (19) spielfrei in der Durchführung (60) sitzt.
8. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens zwei voneinander beabstandete Anschlussstifte (19) von der Stirnfläche
(17) des Steckerkörpers (15) abstehen, welche in jeweilige Aufnahmeöffnungen (25)
der Stirnfläche (23) des Kupplungskörpers (21) einsteckbar sind, wobei sich um jeden
der Anschlussstifte (19) ein ringförmiges Pufferelement (67) aus einem elastisch verformbaren
Material herum erstreckt.
9. Steckverbinder nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeweils zwischen zwei der Pufferelemente (67) ein Freiraum (69) besteht.
10. Steckverbinder nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die ringförmigen Pufferelemente (67) an einem platten- oder scheibenförmigen Basiskörper
(65) des Dichtelements (55') angebracht sind.
11. Steckverbinder nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pufferelemente (67) selbst Dichtelemente bilden und außer den Pufferelementen
(67) keine weiteren Dichtelemente zwischen der Stirnfläche (17) des Steckerkörpers
(15) und der Stirnfläche (23) des Kupplungskörpers (21) vorgesehen sind.
12. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Dichtelement (55, 55', 67) aus einem Weichkunststoff, Silikon
und/oder einem Elastomer hergestellt ist.
13. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Dichtelement (55, 55', 67) aus einer härtbaren, insbesondere Silikon-basierten,
Polyurethan-basierten oder Epoxid-basierten, Vergussmasse hergestellt ist.
14. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Dichtelement (55, 55', 67) als Spritzgussbauteil, insbesondere
als Mehrkomponenten-Spritzgussbauteil, ausgeführt ist.
15. Steckverbinder nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Dichtelement (55, 55', 67) direkt an die Stirnfläche (17) des
Steckerkörpers (15) oder an die Stirnfläche (23) des Kupplungskörpers (21) angespritzt
ist.
16. Stecker (11) zur Verwendung in einem Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Dichtelement (55, 55', 67) an der Stirnfläche (17) des Steckerkörpers
(15) angeordnet ist.
17. Kupplung (13) zur Verwendung in einem Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis
15,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Dichtelement (55, 55', 67) an der Stirnfläche (23) des Kupplungskörpers
(21) angeordnet ist.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.
1. Steckverbinder für eine ein- oder mehradrige elektrische Leitung, umfassend:
einen Stecker (11), der einen Steckerkörper (15) mit einer Stirnfläche (17) und wenigstens
einen von der Stirnfläche (17) abstehenden Anschlussstift (19) umfasst,
eine Kupplung (13), die einen Kupplungskörper (21) mit einer Stirnfläche (23) umfasst,
wobei in der Stirnfläche (23) des Kupplungskörpers (21) wenigstens eine Aufnahmeöffnung
(25) zum Einstecken des wenigstens einen Anschlussstifts (19) des Steckers (11) zur
Verbindungsherstellung angeordnet ist,
einen betätigbaren Verschluss (27) zum Halten des Steckerkörpers (15) an dem Kupplungskörper
(21) bei in die Aufnahmeöffnung (25) eingestecktem Anschlussstift (19), und
wenigstens ein Dichtelement (55, 55', 67) aus einem elastisch verformbaren Material
zum Abdichten der Verbindung zwischen dem Stecker (11) und der Kupplung (13),
dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (27) eine am Steckerkörper (15) vorgesehene steckerseitige Verschlusshülse
(29) und eine am Kupplungskörper (21) vorgesehene kupplungsseitige Verschlusshülse
(31) aufweist, welche miteinander verschraubbar sind, und dass das wenigstens eine
Dichtelement (55, 55', 67) aus einem Weichkunststoff hergestellt ist, wobei
das wenigstens eine Dichtelement (55, 55', 67) unter Verformung zwischen der Stirnfläche
(17) des Steckerkörpers (15) und der Stirnfläche (23) des Kupplungskörpers (21) eingeklemmt
ist, wenn der Verschluss (27) den Steckerkörper (15) an dem Kupplungskörper (21) hält.
2. Steckverbinder nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (55, 55', 67) in einer bezüglich der Längsachse (L) des wenigstens
einen Anschlussstifts (19) radialen Richtung nicht über den Rand der Stirnfläche (17)
des Steckerkörpers (15) und/oder den Rand der Stirnfläche (23) des Kupplungskörpers
(21) hinausragt.
3. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (55, 55', 67) an der Stirnfläche (17) des Steckerkörpers (15) befestigt
ist.
4. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzechnet, dass die am Steckerkörper (15) vorgesehene steckerseitige Verschlusshülse (29) zum
seitlichen Umgreifen des Kupplungskörpers (21) ausgebildet ist, wobei das Dichtelement
(55, 55', 67) in einer Kupplungsaufnahme (61) angeordnet ist, welche durch die Stirnfläche
(17) des Steckerkörpers (15) und eine Innenwand (63) der steckerseitigen Verschlusshülse
(29) gebildet ist.
5. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (55) einen als flache Platte oder Scheibe ausgeführten Basiskörper
(65) umfasst, dessen eine Flachseite (57A) an der Stirnfläche (17) des Steckerkörpers
(15) anliegt und dessen andere Flachseite (57B) zum Anlegen an die Stirnfläche (23)
des Kupplungskörpers (21) ausgebildet ist, oder umgekehrt, wobei der Basiskörper (65)
wenigstens eine Durchführung (60) zum Durchführen des wenigstens einen Anschlussstifts
(19) aufweist.
6. Steckverbinder nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Anschlussstift (19) spielfrei in der Durchführung (60) sitzt.
7. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei voneinander beabstandete Anschlussstifte (19) von der Stirnfläche
(17) des Steckerkörpers (15) abstehen, welche in jeweilige Aufnahmeöffnungen (25)
der Stirnfläche (23) des Kupplungskörpers (21) einsteckbar sind, wobei sich um jeden
der Anschlussstifte (19) ein ringförmiges Pufferelement (67) aus einem elastisch verformbaren
Material herum erstreckt.
8. Steckverbinder nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen zwei der Pufferelemente (67) ein Freiraum (69) besteht.
9. Steckverbinder nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Pufferelemente (67) an einem platten- oder scheibenförmigen Basiskörper
(65) des Dichtelements (55') angebracht sind.
10. Steckverbinder nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Pufferelemente (67) selbst Dichtelemente bilden und außer den Pufferelementen
(67) keine weiteren Dichtelemente zwischen der Stirnfläche (17) des Steckerkörpers
(15) und der Stirnfläche (23) des Kupplungskörpers (21) vorgesehen sind.
11. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dichtelement (55, 55', 67) aus einem Silikon und/oder einem Elastomer
hergestellt ist.
12. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dichtelement (55, 55', 67) aus einer härtbaren, insbesondere
Silikon-basierten, Polyurethan-basierten oder Epoxid-basierten, Vergussmasse hergestellt
ist.
13. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dichtelement (55, 55', 67) als Spritzgussbauteil, insbesondere
als Mehrkomponenten-Spritzgussbauteil, ausgeführt ist.
14. Steckverbinder nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dichtelement (55, 55', 67) direkt an die Stirnfläche (17) des
Steckerkörpers (15) oder an die Stirnfläche (23) des Kupplungskörpers (21) angespritzt
ist.
15. Stecker (11) zur Verwendung in einem Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dichtelement (55, 55', 67) an der Stirnfläche (17) des Steckerkörpers
(15) angeordnet ist.
16. Kupplung (13) zur Verwendung in einem Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis
15,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Dichtelement (55, 55', 67) an der Stirnfläche (23) des Kupplungskörpers
(21) angeordnet ist.